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CN110060480A - 道路路段交通流通行时间的控制方法 - Google Patents

道路路段交通流通行时间的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种道路路段交通流通行时间的控制方法，包括步骤：S1：采集相邻两个交叉路口之间的目标路段的长度L和下游交叉路口的路口长度D；S2：采集下游交叉路口的车辆车速信息，并计算下游交叉路口的平均车速v2；S3：将步骤S1至S2采集和计算得到的信息代入预先建立的目标路段平均车速的计算模型，计算得到目标路段的平均车速v1；S4：将步骤S1至S3采集的信息和计算得到的信息分别代入预先建立的交通流最大通行时间tm和交通流实际通行时间t0的计算模型，计算t0和tm；S5：将t0和tm进行比较，并根据比较结果调节t0；本发明能够对交叉路口以及相邻交叉路口的交通容量进行准确评估，并根据评估结果做出合理的交通管制措施。

Description

道路路段交通流通行时间的控制方法
技术领域
本发明涉及交通领域，具体涉及一种道路路段交通流通行时间的控制方法。
背景技术
随着社会的发展，汽车的保有量逐渐增加，然而用于汽车行驶的道路的增量远远不及汽车保有量的增加速度，这就造成了现代城市道路的拥堵现象日益严重，但是，城市道路拥堵的另一个问题就是道路交通流通行时间的没有得到合理的控制，这是由于城市中具有众多的交叉路口，在相邻交叉路口之间的路段行驶速度和在交叉路口的行驶速度是不一样的，往往路口的行驶速度低于相邻交叉路口之间的路段的行驶速度，如果交通流通行时间不进行控制，则会导致下游路口的车辆溢流到上游，从而形成严重的拥堵，现有技术中，还没有一种有效的手段解决上述技术问题。
因此，需要提出一种新的道路路段交通流通行时间的控制方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种道路路段交通流通行时间的控制方法，能够对两个交叉路口之间的目标路段的交通流实际通行时间进行准确评估，并根据评估结果做出合理的交通管制措施，从而能够有效防止城市交通拥堵，避免目标路段车流溢流到上游交叉口，减少了拥堵是造成的时间成本及燃油成本，提高城市道路的通行效率。
本发明提供一种道路路段交通流通行时间的控制方法，包括步骤：
S1：采集相邻两个交叉路口之间的目标路段的长度L和下游交叉路口的路口长度D；
S2：采集下游交叉路口的车辆车速信息，并计算下游交叉路口的平均车速v2；
S3：将步骤S1至S2采集和计算得到的信息代入预先建立的目标路段平均车速的计算模型，计算得到目标路段的平均车速v1；所述目标路段平均车速的计算模型为：
其中，A为泰勒展开的修正系数，vm为相邻两个交叉路口之间的目标路段达到最大通行能力时的车辆最大速度；L*为目标路段在交通拥堵状态下的最大排队长度；
S4：将步骤S1至S3采集的信息和计算得到的信息分别代入预先建立的交通流最大通行时间tm和交通流实际通行时间t0的计算模型，计算得到相邻两个交叉路口之间的目标路段的交通流实际通行时间t0和交通流最大通行时间tm；
S5：将相邻两个交叉路口之间的目标路段的实际通行时间t0和最大通行时间tm进行比较，并根据比较结果调节相邻两个交叉路口之间的目标路段的交通流实际通行时间t0。
进一步，交通流最大通行时间tm的计算模型如下：
其中，vm为相邻两个交叉路口之间的目标路段达到最大通行能力时的车辆最大速度，A为泰勒展开的修正系数。
进一步，所述A的取值为[0.8，0.9]。
进一步，所述目标路段平均车速的计算模型的建立方法如下：
S31：建立交通波动模型：
其中，w1为在交叉口处形成的集结波波速；q2为相邻两个交叉路口中的下游交叉路口的交通流量；q1为相邻两个交叉路口之间的实时交通容量；v1为目标路段的平均车速；v2为相邻两个交叉路口中的下游交叉路口的平均车速；为相邻两个交叉路口之间的目标路段的交通流密度；为相邻两个交叉路口中的下游交叉路口的交通流密度；
S32：建立相邻两个交叉路口之间的最大车辆排队长度L*的计算模型，所述L*的计算模型为：
其中，t1为车辆通过相邻两个交叉路口中的下游交叉路口的时间；L*为目标路段在交通拥堵状态下的最大排队长度；
S33：建立表示速度与密度之间的关系的格林伯模型和交通流量与车速关系模型，并将格林伯模型和交通流量与车速关系模型代入(4)式得到：
其中，格林伯模型为kj为阻塞密度；交通流量与车速关系模型为q＝kv；vm为目标路段达到最大通行能力时的速度；k为交通流密度，q为交通流量，v为车速；
S34：对(5)式中的项进行泰勒展开：
S35：将(6)式代入(5)式，得到：
S36：由(7)变换得到：
其中，Δv为目标路段与目标路段的下游交叉路口的平均速度差；
S37：对(8)式中泰勒展开产生的误差进行修正，得到：
其中，A为泰勒展开的修正系数；
S38：将代入(9)式，得到目标路段平均车速的计算模型。
进一步，交通流最大通行时间tm的计算模型的建立方法如下：
S41：建立目标路段交通流最大通行时间tm的计算模型为：
S42：由于排队长度需满足条件L*＜L+D，才能满足正常的交通流通行需要，故将L+D替换(9)式中的L*，得到：
S43：将(11)式代入(10)式，得到交通流最大通行时间tm的计算模型。
进一步，所述交通流实际通行时间t0的计算模型为：
本发明的有益效果：本发明能够对两个交叉路口之间的目标路段的交通流实际通行时间进行准确评估，并根据评估结果做出合理的交通管制措施，从而能够有效防止城市交通拥堵，避免目标路段车流溢流到上游交叉口，减少了拥堵是造成的时间成本及燃油成本，提高城市道路的通行效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明交通示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的一种道路路段交通流通行时间的控制方法，包括步骤：
S1：采集相邻两个交叉路口之间的目标路段的长度L和下游交叉路口的路口长度D；
S2：采集下游交叉路口的车辆车速信息，并计算下游交叉路口的平均车速v2；在下游交叉路口设置车辆检测装置(如RFID，电磁感应线圈)，设检测车辆数为N，在一定的统计时间间隔内得到的车辆速度为(v21,v22,...,v2N)，则下游交叉路口的平均车速为
其中，v2i为统计时间间隔内第i个通过下游交叉路口的车辆车速。
S3：将步骤S1至S2采集和计算得到的信息代入预先建立的目标路段平均车速的计算模型，计算得到目标路段的平均车速v1；所述目标路段平均车速的计算模型为：
其中，A为泰勒展开的修正系数，vm为相邻两个交叉路口之间的目标路段达到最大通行能力时的车辆最大速度；
S4：将步骤S1至S3采集的信息和计算得到的信息分别代入预先建立的交通流最大通行时间tm和交通流实际通行时间t0的计算模型，计算得到相邻两个交叉路口之间的目标路段的交通流实际通行时间t0和交通流最大通行时间tm；
S5：将相邻两个交叉路口之间的目标路段的实际通行时间t0和最大通行时间tm进行比较，并根据比较结果调节相邻两个交叉路口之间的目标路段的交通流实际通行时间t0。其中，当t0＞tm时，就需要对t0进行调节。调节相邻两个交叉路口之间的目标路段的交通流实际通行时间有以下措施：第一：对欲进入上游交叉路口的车辆进行管控，第二：对欲进入上游交叉路口的车辆进行管控，调节进入的车辆数，比如通知即将进入的车辆改变行车路线，第三，延长下游交叉路口的绿灯时间，使车辆尽快通过，当然，还可以采用其他的处理措施，通过上述方法，能够对两个交叉路口之间的目标路段的交通流实际通行时间进行准确评估，并根据评估结果做出合理的交通管制措施，从而能够有效防止城市交通拥堵，提高城市道路的通行效率。
进一步，交通流最大通行时间tm的计算模型如下：
其中，vm为相邻两个交叉路口之间的目标路段达到最大通行能力时的车辆最大速度，A为泰勒展开的修正系数；L*为目标路段在交通拥堵状态下的最大排队长度。本实施例中，vm、A和L*为已知量，通过统计得到。通过上述计算模型，能够准确确定最大通行时间tm从而为调节控制提供准确的依据。
进一步，所述A的取值为[0.8，0.9]。本实施例中，A优选取0.85。
进一步，所述目标路段平均车速的计算模型的建立方法如下：
S31：建立交通波动模型：
其中，w1为在交叉口处形成的集结波波速；q2为相邻两个交叉路口中的下游交叉路口的交通流量；q1为相邻两个交叉路口之间的实时交通容量；v1为目标路段的平均车速；v2为相邻两个交叉路口中的下游交叉路口的平均车速；为相邻两个交叉路口之间的目标路段的交通流密度；为相邻两个交叉路口中的下游交叉路口的交通流密度；
S32：建立相邻两个交叉路口之间的最大车辆排队长度L*的计算模型，所述L*的计算模型为：
其中，t1为车辆通过相邻两个交叉路口中的下游交叉路口的时间；L*为目标路段在交通拥堵状态下的最大排队长度；
S33：建立表示速度与密度之间的关系的格林伯模型和交通流量与车速关系模型，并将格林伯模型和交通流量与车速关系模型代入(4)式得到：
其中，格林伯模型为kj为阻塞密度，任何时刻的交通密度只能小于或等于阻塞密度kj；交通流量与车速关系模型为q＝kv；vm为目标路段达到最大通行能力时的速度；k为交通流密度，q为交通流量，v为车速；具体地，由格林伯模型变换得到进而得到最终变换得到带入(4)式，即可得到(5)式。
S34：对(5)式中的项进行泰勒展开：
S35：将(6)式代入(5)式，得到：
S36：由(7)变换得到：
其中，Δv为目标路段与目标路段的下游交叉路口的平均速度差；
S37：对(8)式中泰勒展开产生的误差进行修正，得到：
其中，A为泰勒展开的修正系数；
S38：将代入(9)式，得到目标路段平均车速的计算模型。通过上述方法，能够准确确定当前目标路段平均车速，从而为调节控制提供准确的依据，并且，上述调节过程为一个动态过程，使得适应性更强，准确性更高。
进一步，交通流最大通行时间tm的计算模型的建立方法如下：
S41：建立目标路段交通流最大通行时间tm的计算模型为：
S42：由于排队长度需满足条件L*＜L+D，才能满足正常的交通流通行需要，故将L+D替换(9)式中的L*，得到：
S43：将(11)式代入(10)式，得到交通流最大通行时间tm的计算模型。通过上述方法，能够准确确定当前目标路段最大通行时间，从而为调节控制提供准确的依据，并且，上述调节过程为一个动态过程，使得适应性更强，准确性更高。
进一步，所述交通流实际通行时间t0的计算模型为：
通过上述方法，能够准确确定当前目标路段的交通流实际通行时间，为调节控制提供准确的依据，并且，上述调节过程为一个动态过程，使得适应性更强，准确性更高。
上述中上游和下游指的是在行车方向上，车辆行进前方的路口为下游路口，后方则为上游交叉路口，如图2中,为上游交叉路口，J2为下游交叉路口,在图2中的交通波动图中，a是消散波产生点，b是集结波产生点，c是出现最大排队长度的点，d是消散波结束点，W1是交通集结波波速，W2为交通消散波波速。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种道路路段交通流通行时间的控制方法，其特征在于：包括步骤：
S1：采集相邻两个交叉路口之间的目标路段的长度L和下游交叉路口的路口长度D；
S2：采集下游交叉路口的车辆车速信息，并计算下游交叉路口的平均车速v2；
S3：将步骤S1至S2采集和计算得到的信息代入预先建立的目标路段平均车速的计算模型，计算得到目标路段的平均车速v1；所述目标路段平均车速的计算模型为：
其中，A为泰勒展开的修正系数，vm为相邻两个交叉路口之间的目标路段达到最大通行能力时的车辆最大速度；L*为目标路段在交通拥堵状态下的最大排队长度；
S4：将步骤S1至S3采集的信息和计算得到的信息分别代入预先建立的交通流最大通行时间tm和交通流实际通行时间t0的计算模型，计算得到相邻两个交叉路口之间的目标路段的交通流实际通行时间t0和交通流最大通行时间tm；
S5：将相邻两个交叉路口之间的目标路段的实际通行时间t0和最大通行时间tm进行比较，并根据比较结果调节相邻两个交叉路口之间的目标路段的交通流实际通行时间t0。
2.根据权利要求1所述道路路段交通流通行时间的控制方法，其特征在于：交通流最大通行时间tm的计算模型如下：
其中，vm为相邻两个交叉路口之间的目标路段达到最大通行能力时的车辆最大速度，A为泰勒展开的修正系数。
3.根据权利要求2所述道路路段交通流通行时间的控制方法，其特征在于：所述A的取值为[0.8，0.9]。
4.根据权利要求2所述道路路段交通流通行时间的控制方法，其特征在于：所述目标路段平均车速的计算模型的建立方法如下：
S31：建立交通波动模型：
其中，w1为在交叉口处形成的集结波波速；q2为相邻两个交叉路口中的下游交叉路口的交通流量；q1为相邻两个交叉路口之间的实时交通容量；v1为目标路段的平均车速；v2为相邻两个交叉路口中的下游交叉路口的平均车速；为相邻两个交叉路口之间的目标路段的交通流密度；为相邻两个交叉路口中的下游交叉路口的交通流密度；
S32：建立相邻两个交叉路口之间的最大车辆排队长度L*的计算模型，所述L*的计算模型为：
其中，t1为车辆通过相邻两个交叉路口中的下游交叉路口的时间；L*为目标路段在交通拥堵状态下的最大排队长度；
S33：建立表示速度与密度之间的关系的格林伯模型和交通流量与车速关系模型，并将格林伯模型和交通流量与车速关系模型代入(4)式得到：
其中，格林伯模型为kj为阻塞密度；交通流量与车速关系模型为q＝kv；vm为目标路段达到最大通行能力时的速度；k为交通流密度，q为交通流量，v为车速；
S34：对(5)式中的项进行泰勒展开：
S35：将(6)式代入(5)式，得到：
S36：由(7)变换得到：
其中，Δv为目标路段与目标路段的下游交叉路口的平均速度差；
S37：对(8)式中泰勒展开产生的误差进行修正，得到：
其中，A为泰勒展开的修正系数；
S38：将代入(9)式，得到目标路段平均车速的计算模型。
5.根据权利要求4所述道路路段交通流通行时间的控制方法，其特征在于：交通流最大通行时间tm的计算模型的建立方法如下：
S41：建立目标路段交通流最大通行时间tm的计算模型为：
S42：由于排队长度需满足条件L*＜L+D，才能满足正常的交通流通行需要，故将L+D替换(9)式中的L*，得到：
S43：将(11)式代入(10)式，得到交通流最大通行时间tm的计算模型。
6.根据权利要求1所述道路路段交通流通行时间的控制方法，其特征在于：所述交通流实际通行时间t0的计算模型为：
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