CN116740973A - 长隧道群全链条协同动态车速管控方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种长隧道群全链条协同动态车速管控方法及系统，该方法包括：获取长隧道群的交通流信息、气象信息及路面状态信息；将交通流信息、气象信息及路面状态信息属于预先建立的长隧道群可变限速交通流模型，输出隧道群不同区段的可变限速值；长隧道群可变限速交通流模型基于能见度和路面摩擦系数对交通流基础模型进行修订后再加入可变限速控制后建立；将隧道群不同区段的可变限速值发送至对应位置的信息发布装置进行显示，和/或，发送至车载终端。本发明实施例基于长隧道群可变限速交通流模型可以生成长隧道群不同区段的可变限速值，实现长隧道群全链条协同动态车速管控，保障车辆安全、高效地通过长隧道群路段。
Description
技术领域
本发明涉及智慧高速公路和交通管控智能化技术领域，具体而言，涉及一种长隧道群全链条协同动态车速管控方法及系统。
背景技术
山区高速公路长隧道群路段由于其运行环境的特殊性和复杂性使得其运行区间的交通事故频发，成为了高速公路的瓶颈路段。驾驶人在连续隧道进出口频繁遇到明适应和暗适应过程，需要不断地进行视觉适应的调整，这就极大地增加了驾驶人视觉、心理和生理负担，加之受到隧道群复杂运行环境的影响极易引发不良驾驶行为，使得车辆于隧道群路段易发生交通事故，合理地进行车辆运行速度的控制是保障长隧道群路段车辆安全运行的有效手段。
在确定合理限速值时，首先要对所研究的隧道群路段进行区段的整体划分。一般情况下根据单独隧道及连接路段的不同建设标准、线形通风照明技术指标和隧道群所处的地形气候条件等因素进行划分，将高速公路隧道群的整体路段预先划分为独立或多个相互连接的不同限速区段。但是目前还没有专门针对山区长隧道群分区段动态限速的研究内容，现有隧道限速方案存在安全风险及通行效率低的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明实施例提供一种长隧道群全链条协同动态车速管控方法，所述长隧道群的限速路段包括隧道出入口段以及隧道群连接段；所述方法包括：获取所述长隧道群的交通流信息、气象信息及路面状态信息；将所述交通流信息、所述气象信息及所述路面状态信息属于预先建立的长隧道群可变限速交通流模型，输出所述隧道群不同区段的可变限速值；所述长隧道群可变限速交通流模型基于能见度和路面摩擦系数对交通流基础模型进行修订后再加入可变限速控制后建立；将所述隧道群不同区段的可变限速值发送至对应位置的信息发布装置进行显示，和/或，发送至车载终端。
可选地，所述长隧道群可变限速交通流模型的目标函数包括总行程时间和总行程里程，期望达到较小的总行程时间与较大的总行程里程；所述长隧道群可变限速交通流模型的约束条件包括以下至少一项：在同一周期内，相邻路段限速区段限速值变化小于等于第一阈值；在同一路段内，相邻周期限速值变化小于等于第二阈值；所述可变限速值的取值小于高速公路隧道最高固定限速值；在可变限速协调性约束条件下通过粒子群优化算法对最佳限速值进行求解。
可选地，所述方法还包括：通过元胞传输模型速度-密度的三角函数模型，得到元胞i在时间间隔内的速度为：
通过经典AASHTO模型，得到能见度和路面摩擦系数对长隧道出入口区段限速值的修正系数为：
其中f为能见度和路面摩擦系数的修正系数；V设为设计车速；α为路面摩擦系数，根据不同天气条件路面状况进行选值；S为能见度；i为隧道坡度；
考虑能见度和路面摩擦系数因素后得到的雨雾条件下长隧道群交通流模型为：
其中，ρc(f)为受雨雾天气影响的元胞临界密度；ωf为受雨雾天气影响的反向交通波传播速度；Vfree(f)为受雨雾天气影响的自由流速度；
对所述雨雾条件下长隧道群交通流模型加入可变限速管控修正，建立雨雾气象环境影响下长隧道群可变限速模型为：
其中，Vvsl,i(t+1)为在雨雾环境可变限速控制下元胞i下一时刻速度。
可选地，所述目标函数为：
其中，Li为每个区段的长度，ΔT为时间间隔，M为区段数，N为控制周期数量，αTTT和αTTC分别为总行程时间和总行程里程的量纲平衡系数。
可选地，所述隧道路段包括隧道入口接近段；针对人工驾驶车辆，所述隧道入口接近段的长度S1如下：
其中，v0为车辆限速前的行驶速度，v1为隧道入口前限速值，t0为视认反应时间，t1为认读时间，t2为反应时间，α为减速度。
针对车路协同车辆，所述隧道入口接近段的长度S2如下：
可选地，所述隧道路段包括隧道入口接近段、入口段、过渡段、中间段、出口段、洞外引道；
所述交通流信息包括车流量、车速、密度；所述气象信息包括降雨强度、能见度、雨量；所述路面状态信息包括水膜厚度。
本发明实施例提供一种长隧道群全链条协同动态车速管控系统，所述系统包括：交通流监测装置、交通气象检测器、路面状态检测器、隧道边缘控制终端、信息发布装置；所述交通流监测装置用于采集长隧道群的交通流信息；所述交通气象检测器用于采集长隧道群的气象信息；所述路面状态检测器用于采集长隧道群的路面状态信息；所述隧道边缘控制终端用于执行上述任一种长隧道群全链条协同动态车速管控方法。
可选地，所述系统还包括车路协同智能路侧终端，所述隧道边缘控制终端用于将所述隧道群不同区段的可变限速值发送至所述车路协同智能路侧终端以使所述车路协同智能路侧终端发送至车载终端。
可选地，所述系统还包括隧道智慧管控平台，所述隧道边缘控制终端与所述隧道智慧管控平台连接，用于接收所述隧道智慧管控平台发送的路网运行状态预测、区域路径诱导信息。
可选地，所述隧道智慧管控平台与所述信息发布装置连接，用于向所述信息发布装置发送交通事件提示、动态限速、车道封闭信息。
本发明实施例提供的长隧道群全链条协同动态车速管控方法及系统，采用的长隧道群可变限速交通流模型考虑了雨雾等环境对交通流的影响，利用能见度和路面摩擦系数对交通流基础模型进行修订以及加入了可变限速控制，基于该模型可以生成长隧道群不同区段的可变限速值，通过车载终端或信息发布装置传递给车辆，实现了长隧道群全链条协同动态车速管控，保障车辆安全、高效地通过长隧道群路段。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种长隧道群全链条协同动态车速管控方法的示意性流程图；
图2为本发明实施例提供的长隧道群限速区段示意图；
图3为本发明实施例提供的长隧道群全链条协同动态车速管控系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的长隧道群全链条协同动态车速管控系统顶层数据流示意图；
图5为本发明实施例提供的长大隧道群全链条协同动态车速管控设施布设示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为实现长隧道群安全运营及提高其通行效率，首先对长隧道群进行了区段划分以及区段长度计算，其次构建了考虑雨雾等气象环境影响的长隧道群可变限速控制模型，在长隧道群各区段部署交通流检测设备、交通气象检测设备、隧道边缘控制终端、车路协同智能路侧终端、信息发布设备等，搭建一种长隧道群全链条协同动态车速管控系统。
本发明实施例提出的一种长隧道群全链条协同动态车速管控系统，可以由交通流监测装置、交通气象检测器、路面状态检测器、隧道边缘控制终端、车路协同智能路侧终端、信息发布装置等组成，适用于安装有车载设备的车辆和没有安装车载设备的车辆。
交通流监测装置实现对长隧道各区段交通流运行状态进行检测，完成对车流量、车速、密度等数据信息的采集；交通气象检测器、路面状态检测器实现对长隧道群出入口区段的气象信息和路面状态信息进行实时监测，完成对降雨强度、能见度、雨量、水膜厚度等数据信息的采集；隧道边缘控制终端通过接入方式获取视频、雷达、交通气象检测器、路面状态检测器的数据信息，通过内置的长隧道群可变限速控制模型，生成可变限速值；车路协同智能路侧终端实现与车载终端的信息交互；信息发布装置(例如可变限速标志)接收和显示隧道边缘控制终端的可变限速信息，指导没有安装车载设备的车辆在长隧道群安全行车。
本发明实施例中当车辆行驶至长隧道群路段时，通过路侧感知设备实时获取隧道入口路段、中间路段、出口路段以及连接路段的交通运行状态信息和交通气象信息，通过内置了长隧道群可变限速控制模型的隧道边缘控制终端计算生成长隧道群不同区段的可变限速值，通过车路协同智能路侧终端和可变限速标志传递给车辆，实现了长隧道群全链条协同动态车速管控，保障车辆安全、高效的通过长隧道群路段。
图1为本发明实施例中一种长隧道群全链条协同动态车速管控方法的示意性流程图，该长隧道群的限速路段包括隧道出入口段以及隧道群连接段，该方法包括以下步骤：
S102，获取长隧道群的交通流信息、气象信息及路面状态信息。
上述隧道路段可以包括隧道入口接近段、入口段、过渡段、中间段、出口段、洞外引道。上述交通流信息可以包括车流量、车速、密度等；气象信息可以包括降雨强度、能见度、雨量等；路面状态信息可以包括水膜厚度等。
S104，将上述交通流信息、气象信息及路面状态信息属于预先建立的长隧道群可变限速交通流模型，输出隧道群不同区段的可变限速值。
其中，该长隧道群可变限速交通流模型基于能见度和路面摩擦系数对交通流基础模型进行修订后再加入可变限速控制后建立。
该长隧道群可变限速交通流模型的目标函数包括总行程时间和总行程里程，期望达到最小的总行程时间与最大的总行程里程；长隧道群可变限速交通流模型的约束条件包括以下至少一项：
在同一周期内，相邻路段限速区段限速值变化小于等于第一阈值；在同一路段内，相邻周期限速值变化小于等于第二阈值；可变限速值的取值小于高速公路隧道最高固定限速值。示例性地，该第一阈值和第二阈值可以为10km/h，该最高固定限速值可以是60km/h或80km/h。
S106，将隧道群不同区段的可变限速值发送至对应位置的信息发布装置进行显示，和/或，发送至车载终端。
在得到上述可变限速值后，基于其对应的区段发送至该区段的信息发布装置进行显示，以引导车辆。可选地，该信息发布装置为可变限速标志。针对安装有车载设备的车辆，可以通过车路协同智能路侧终端传递给车辆的车载设备。
本发明实施例提供的长隧道群全链条协同动态车速管控方法，采用的长隧道群可变限速交通流模型考虑了雨雾等环境对交通流的影响，利用能见度和路面摩擦系数对交通流基础模型进行修订以及加入了可变限速控制，基于该模型可以生成长隧道群不同区段的可变限速值，通过车载终端或信息发布装置传递给车辆，实现了长隧道群全链条协同动态车速管控，保障车辆安全、高效地通过长隧道群路段。
上述长隧道群可变限速交通流模型的目标函数兼顾安全性和通行效率，在可变限速协调性约束条件下通过粒子群优化算法对最佳限速值进行求解。
本发明实施例提出一套山区高速公路长隧道群限速分区段限速协调优化方法及系统，为需分区段限速的山区长隧道群路段，提供可行性强且操作简便的分区段动态限速的工具。
图2示出了本发明实施例提供的长隧道群限速区段示意图，以2座隧道构成的长隧道群为例说明，长隧道群限速路段中包括了隧道入口接近段、入口段、过渡段、中间段、出口段、洞外引道以及隧道群连接段。分别计算图2中各段长度，综合考虑道路线性、驾驶员视觉和心理、行车环境等因素对长隧道限速区段进行划分。
(1)入口接近段长度
对于人工驾驶车辆，入口接近段最小长度可以理解为从发现限速标志起，直至隧道洞口刚好完成限速的距离。文献中将驾驶员发现限速标志起到限速完成这个过程分解为4个阶段，每个阶段的距离分别为：视认反应距离、认读距离、反应距离和行动距离，则人工驾驶车辆入口接近段长度S1计算见公式1。
v0为车辆限速前的行驶速度，单位m/s；v1为隧道入口前限速值，单位m/s；t0为视认反应时间，取0.2s，单位s；t1为认读时间，取1.5s，单位s；t2为反应时间，取2s，单位s；α为减速度，取值-1m/s2，单位m/s2。
车路协同车辆是指由人工驾驶，车辆装有车载OBU(On board Unit，车载单元)设备，并且可与路侧RSU(Road Side Unit，路侧单元)设备进行信息交互。车路协同车辆相比于人工驾驶车辆，可通过车路间信息交互获取下游隧道及限速信息，无需驾驶员进行视认、认读和反应。因此对于车路协同车辆入口接近段长度S2计算见公式2。
(2)入口段长度
无论是人工驾驶车辆和车路协同车辆均需配备驾驶员，在隧道入口都会产生“黑洞效应”，因此入口段长度Dth可参照《公路隧道照明设计细则》(JTG/T D70/2-01-2014)中的计算方法，见公式3。
Ds为照明停车视距，单位m；H为洞口内净空高度，单位m。
(3)过渡段长度
过渡段长度Dtr可参照《公路隧道照明设计细则》(JTG/T D70/2-01-2014)中的计算方法，见公式4。其中V为隧道的设计速度(km/h)。
(4)中间段长度
对于长隧道或特长隧道。除去入口段、过渡段、出口段的长度，即为中间段长度。
(5)出口段长度
出口段长度Dex可参照《公路隧道照明设计细则》(JTG/T D70/2-01-2014)进行取值，则Dex＝70(m)。
(6)洞外引道长度
洞外引道长度可按照隧道设计车速，查表1的洞外引道设置亮度与长度表得到。
| 设计速度(km/h) | 亮度(cd/m2) | 长度(m) |
| 120 | 2.0 | 240 |
| 100 | 2.0 | 180 |
| 80 | 1.0 | 130 |
| 60 | 0.5 | 95 |
| 20～40 | 0.5 | 60 |
表1
根据图2中对长隧道群限速区段的划分，区段1，3，5需考虑能见度和路面摩擦系数对交通流基础模型的修订，而区段2，4因为是隧道内路段，无需考虑雨雾等环境对交通流的影响。
长隧道群可变限速交通流模型如下：
①首先通过元胞传输模型速度-密度的三角函数模型，得到元胞i在时间间隔内的速度为：
②通过利用经典的美国道路工程师协会AASHTO模型，得到能见度和路面摩擦系数对长隧道出入口区段限速值的修正系数为：
其中，f为能见度和路面摩擦系数的修正系数；V设为设计车速；α为路面摩擦系数，根据不同天气条件路面状况进行选值，见表2；S为能见度；i为隧道坡度。
表2③考虑能见度和路面摩擦系数因素后得到的交通流模型为：
其中，ρc(f)为受雨雾天气影响的元胞临界密度；ωf为受雨雾天气影响的反向交通波传播速度；Vfree(f)为受雨雾天气影响的自由流速度。
④对③中建立的模型加入可变限速管控修正，建立雨雾气象环境影响下长隧道群可变限速模型为：
其中，Vvsl,i(t+1)为在雨雾环境可变限速控制下元胞i下一时刻速度。
目标函数和约束条件如下：
为判断可变限速值对长隧道群全链条协同管控效果，引入目标函数对作用效果进行评价，所建立的目标函数中包含总行程时间和总行程里程两个指标，期望达到较小的总行程时间与较大的总行程里程。 目标函数为：
其中，Li为每个区段的长度，ΔT为时间间隔，M为区段数，N为控制周期数量，αTTT和αTTC分别为总行程时间和总行程里程的量纲平衡系数，可分别取50和1。
在长隧道限速过程中约束条件包括3方面：
①在同一周期内，相邻路段限速区段限速值变化不应超过10km/h，即
|Vi限，t-V(i-1)限，t|≤10km/h i＝2,3,…,n 公式10
②在同一路段内，相邻周期限速值变化不应超过10km/h， 即
|Vi限，t+1-Vi限，t|≤10km/h i＝2,3,…,n 公式11
③我国高速公路隧道最高固定限速值为60km/h或80km/h，考虑实际限速值均是以10为倍数，因此有可变限速值的取值集合为：
A＝{10,20,30,40,50,60,70,80} 公式12目标函数求解如下：
采用粒子群算法进行计算，首先随机产生50个值(约束范围内)找出每个个体的最优位置pbest，再通过迭代找出群体里的最优gbest和每个个体的最优位置pbest，如果最优则更新gbest和pbest，再以群体的最优和每个个体的最优为中心，循环往复直到找到最优质值。粒子i在迭代的某一t时刻在D维空间中的位置为粒子的运动速度/>速度与位置的求解公式为：
vi(t+1)＝vi(t)+c1r1(pbesti(t)-xi(t))+c2r2(gbesti(t)-xi(t)) 公式13
xi(t+1)＝xi(t)+vi(t+1) 公式14其中c1,c2为学习因子，通常取2；r1,r2(0,1)范围内的随机数。
图3示出了本发明实施例提供的长隧道群全链条协同动态车速管控系统的结构示意图，长隧道群全链条协同动态车速管控系统主要由视频检测器、雷达检测器、交通气象检测器、路面状态检测器、隧道边缘控制终端、车路协同智能路侧终端、可变限速标志等组成。
视频检测器、雷达检测器、交通气象检测器、路面状态检测器，负责采集长隧道群沿线交通数据和气象数据；信息发布设施等路侧显示终端为无车载设备的车辆提供可变限速服务；车路协同智能路侧终端与车载终端实现信息交互，为安装车载终端的车辆提供可变限速服务；隧道边缘控制终端对采集到的交通数据、气象数据进行实时处理、分析，通过信息发布设施、车路协同智能路侧终端等方式对车辆进行信息服务，同时通过光纤和交换机设备传送到云控中心。
图4示出了本发明实施例提供的长隧道群全链条协同动态车速管控系统顶层数据流示意图。如图4所示，车路协同智能路侧终端数据接入关系如下：
①接入视频检测器、雷达等检测设施的交通流数据、事件数据、行人/非机动车识别数据等；②接入视频监控、视频检测器、雷达等检测设施的车辆位置数据；③接入气象检测器等路侧检测设施的能见度、路面状态数据；④接入智能车载端的车辆位置、车辆速度、车辆转向状态等车辆基础数据；⑤接入隧道边缘控制终端的协同控制指令数据。
隧道边缘控制终端接入关系如下：
①接入路侧检测设施采集的交通流数据、交通实况视频等数据，利用长隧道群可变限速控制模型进行数据的融合处理；②接入云控平台的路网运行状态预测、区域路径诱导信息；③接入信息发布/控制设施的信息发布屏状态、交通信号或匝道信号灯的状态数据。
智能车载端接入关系如下：
①接入车路协同智能路侧终端的动态限速信息。
信息发布/控制设施接入关系如下：①接入隧道边缘控制终端的动态限速信息等；②接入中心/区域控制的交通事件提示、动态限速、车道封闭指令等数据。
图5示出了本发明实施例提供的长大隧道群全链条协同动态车速管控设施布设示意图，以2座隧道构成的长隧道群为例，按照图2中划分的区段分别设计设施布设方案。
区段1：
隧道外
在距离隧道洞口200m～300m处可布设龙门架，在龙门架上安装雷达、视频设备，采集交通运行状态信息；安装球形摄像机，监视洞口区域的全貌和交通状况；安装隧道边缘控制终端，接入交通运行状态信息和气象信息，通过内置长隧道群可变限速控制模型计算隧道入口前可变限速值；安装车路协同通信RSU，实现车路间信息交互；安装可变限速标志，为无车载设备的车辆提供可变限速信息。在隧道洞口区域布设能见度检测器和路面状态检测器，实时采集能见度和路面状态信息。
隧道内
按照150m间隔布设视频和雷达设备，采集隧道内交通运行状态信息，每隔300m加装车路协同通信RSU，实现车路间信息交互。
区段2：(隧道内)
按照150m间隔布设视频和雷达设备，采集隧道内交通运行状态信息，每隔300m加装车路协同通信RSU，实现车路间信息交互。在隧道内车行横道前10～30m处布设隧道边缘控制终端，接入交通运行状态信息和能见度信息，通过内置长隧道群可变限速控制模型计算隧道入口前可变限速值；可变限速标志，为无车载设备的车辆提供可变限速信息。
区段3：
隧道内
按照150m间隔布设视频和雷达设备，采集隧道内交通运行状态信息，每隔300m加装车路协同通信RSU，实现车路间信息交互。
隧道群连接路段
在距离隧道1出口200m～300m，且距离隧道2入口200m～300m处布设龙门架，安装的设备与区段1隧道外龙门架上安装设备相同；布设能见度检测器和路面状态检测器，实时采集能见度和路面状态信息。如果隧道群连接路段长度＜400m时，可在连接路段上仅布设雷达和视频设备。
区段4：
区段4布设方案与区段2相同。
区段5：
隧道内布设方案与区段2相同。隧道外200m～300m处布设雷达、视频设备，采集交通运行状态信息；安装球形摄像机，监视洞口区域的全貌和交通状况；布设能见度检测器和路面状态检测器，实时采集能见度和路面状态信息。
本发明实施例还提供了一种长隧道群全链条协同动态车速管控系统，该系统包括：交通流监测装置、交通气象检测器、路面状态检测器、隧道边缘控制终端、信息发布装置。
其中，交通流监测装置用于采集长隧道群的交通流信息；交通气象检测器用于采集长隧道群的气象信息；路面状态检测器用于采集长隧道群的路面状态信息；隧道边缘控制终端用于执行上述长隧道群全链条协同动态车速管控方法。
可选地，上述系统还包括车路协同智能路侧终端，隧道边缘控制终端用于将隧道群不同区段的可变限速值发送至车路协同智能路侧终端以使车路协同智能路侧终端发送至车载终端。
可选地，上述系统还包括隧道智慧管控平台，隧道边缘控制终端与隧道智慧管控平台连接，用于接收隧道智慧管控平台发送的路网运行状态预测、区域路径诱导信息。
可选地，上述隧道智慧管控平台与信息发布装置连接，用于向信息发布装置发送交通事件提示、动态限速、车道封闭信息。
上述实施例提供的长隧道群全链条协同动态车速管控系统能够实现上述长隧道群全链条协同动态车速管控方法的实施例中的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述长隧道群全链条协同动态车速管控方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等。
当然，本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程度来指令控制装置来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程，其中所述的存储介质可为存储器、磁盘、光盘等。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种长隧道群全链条协同动态车速管控方法，其特征在于，所述长隧道群的限速路段包括隧道出入口段以及隧道群连接段；所述方法包括：
获取所述长隧道群的交通流信息、气象信息及路面状态信息；
将所述交通流信息、所述气象信息及所述路面状态信息属于预先建立的长隧道群可变限速交通流模型，输出所述隧道群不同区段的可变限速值；所述长隧道群可变限速交通流模型基于能见度和路面摩擦系数对交通流基础模型进行修订后再加入可变限速控制后建立；
将所述隧道群不同区段的可变限速值发送至对应位置的信息发布装置进行显示，和/或，发送至车载终端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述长隧道群可变限速交通流模型的目标函数包括总行程时间和总行程里程，期望达到较小的总行程时间与较大的总行程里程；
所述长隧道群可变限速交通流模型的约束条件包括以下至少一项：
在同一周期内，相邻路段限速区段限速值变化小于等于第一阈值；
在同一路段内，相邻周期限速值变化小于等于第二阈值；
所述可变限速值的取值小于高速公路隧道最高固定限速值；
在可变限速协调性约束条件下通过粒子群优化算法对最佳限速值进行求解。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过元胞传输模型速度-密度的三角函数模型，得到元胞i在时间间隔内的速度为：
通过经典AASHTO模型，得到能见度和路面摩擦系数对长隧道出入口区段限速值的修正系数为：
其中f为能见度和路面摩擦系数的修正系数；V设为设计车速；α为路面摩擦系数，根据不同天气条件路面状况进行选值；S为能见度；i为隧道坡度；
考虑能见度和路面摩擦系数因素后得到的雨雾条件下长隧道群交通流模型为：
其中，ρc(f)为受雨雾天气影响的元胞临界密度；ωf为受雨雾天气影响的反向交通波传播速度；Vfree(f)为受雨雾天气影响的自由流速度；
对所述雨雾条件下长隧道群交通流模型加入可变限速管控修正，建立雨雾气象环境影响下长隧道群可变限速模型为：
其中，Vvsl,i(t+1)为在雨雾环境可变限速控制下元胞i下一时刻速度。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标函数为：
其中，Li为每个区段的长度，ΔT为时间间隔，M为区段数，N为控制周期数量，αTTT和αTTC分别为总行程时间和总行程里程的量纲平衡系数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隧道出入口段包括隧道入口接近段；
针对人工驾驶车辆，所述隧道入口接近段的长度S1如下：
其中，v0为车辆限速前的行驶速度，v1为隧道入口前限速值，t0为视认反应时间，t1为认读时间，t2为反应时间，α为减速度。
针对车路协同车辆，所述隧道入口接近段的长度S2如下：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隧道路段包括隧道入口接近段、入口段、过渡段、中间段、出口段、洞外引道；
所述交通流信息包括车流量、车速、密度；所述气象信息包括降雨强度、能见度、雨量；所述路面状态信息包括水膜厚度。
7.一种长隧道群全链条协同动态车速管控系统，其特征在于，所述系统包括：交通流监测装置、交通气象检测器、路面状态检测器、隧道边缘控制终端、信息发布装置；
所述交通流监测装置用于采集长隧道群的交通流信息；
所述交通气象检测器用于采集长隧道群的气象信息；
所述路面状态检测器用于采集长隧道群的路面状态信息；
所述隧道边缘控制终端用于执行权利要求1-6任一项所述的长隧道群全链条协同动态车速管控方法。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括车路协同智能路侧终端，所述隧道边缘控制终端用于将所述隧道群不同区段的可变限速值发送至所述车路协同智能路侧终端以使所述车路协同智能路侧终端发送至车载终端。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括隧道智慧管控平台，所述隧道边缘控制终端与所述隧道智慧管控平台连接，用于接收所述隧道智慧管控平台发送的路网运行状态预测、区域路径诱导信息。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述隧道智慧管控平台与所述信息发布装置连接，用于向所述信息发布装置发送交通事件提示、动态限速、车道封闭信息。
Priority Applications (1)
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| CN202310552373.9A CN116740973A (zh) | 2023-05-16 | 2023-05-16 | 长隧道群全链条协同动态车速管控方法及系统 |
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| CN202310552373.9A CN116740973A (zh) | 2023-05-16 | 2023-05-16 | 长隧道群全链条协同动态车速管控方法及系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117612387A (zh) * | 2023-11-27 | 2024-02-27 | 浙江盛暄电力科技有限公司 | 一种智慧隧道及管廊综合监控系统及监控方法 |
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| CN110924326A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-03-27 | 云南省公路科学技术研究院 | 一种公路隧道群行程提醒系统 |
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-
2023
- 2023-05-16 CN CN202310552373.9A patent/CN116740973A/zh active Pending
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