[发明专利]一种高速公路收费站与周边交叉口群的动态调控方法

权利要求书

1.一种高速公路收费站与周边交叉口群的动态调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据高速公路出入口匝道、收费站与周边交叉口群的相关性特征，将高速公路出入口匝道、收费站与周边交叉口群整体路网划分为：出入口匝道与收费站和衔接交叉口的关键子区域、收费站周边其他交叉口群子区域；

S2、针对出入口匝道与收费站和衔接交叉口的关键子区域，对非饱和交通流状态调用对应的子区域车辆平均延误最小化的最优化协同控制方法，对饱和交通流状态调用对应的子区域通过车辆数最大化的最优化协同控制方法进行动态交通优化控制；

针对收费站周边其他交叉口群子区域，将出入口匝道与收费站和衔接交叉口作为一个整体，当作收费站周边其他交叉口群子区域的交通流产生与消散的节点，根据所有节点与周边交叉口群之间的路段拥挤度与平均行车延误的隶属度关系，以节点与周边交叉口群之间的路段拥挤度与车辆平均延误为输入变量，以绿灯时间调整量为输出变量，调用模糊控制规则对周边交叉口群各相位绿灯时间进行增加或减小的动态调控；

出入口匝道与收费站和衔接交叉口的关键子区域与收费站周边其他交叉口群子区域之间作为均衡彼此路网交通压力的可控节点，建立双向反馈机制，当其中一个子区域发生拥堵时，另外一个子区域进行协调控制，减少车流进入拥堵子区域同时最大程度疏散拥堵子区域的车流；

把收费站作为动态限流的可控节点，调用收费站通行能力调控算法调节ETC通道的可变限速标志，以调节ETC车辆的通行速度，实现动态调控收费站ETC通道的通行能力；调用收费站通行能力调控算法调节非ETC通道的红绿灯周期和/或收费栏杆抬起周期，实现动态调控收费站非ETC通道的通行能力。

2.根据权利要求1所述的动态调控方法，其特征在于，步骤S2中，子区域车辆平均延误最小化、子区域通过的车辆数最大化的最优化协同控制方法包括：

(2.1)在非饱和交通流状态下，以高速公路出入口匝道、收费站与所有衔接交叉口路网内各节点整体车辆平均延误加权和最小化作为控制目标，以所有衔接交叉口各相位绿信比λ_i或绿灯时间为决策变量，各节点权重系数为ω_x，建立车辆平均延误最小化协同控制方法，动态调控衔接交叉口的信号配时以实现交通优化；其中绿信比λ_i是一个信号相位的有效绿灯时长与周期时长之比值；

(2.2)在饱和交通流状态下，以高速公路出入口匝道、收费站与所有衔接交叉口路网内各节点整体的通行能力加权和最大化作为控制目标，以所有衔接交叉口各相位绿信比λ_i、收费站各出口收费通道车辆逗留时间t_j与各入口收费通道车辆逗留时间g_k为决策变量，各节点权重系数为ω_x，建立通过的车辆数最大化协同控制方法，动态调控衔接交叉口的信号配时与收费站出入口通行能力以实现交通优化。

3.根据权利要求2所述的动态调控方法，其特征在于，设采用绿信比λ_i计算车辆平均延误的函数为Delay(λ_i)，各节点整体车辆平均延误加权和最小化的目标函数通式为：

min∑ω_x·Delay(λ_i)；

设Capacity(λ_i)、Capacity(t_j)、Capacity(g_k)分别为关于λ_i、t_j、g_k的计算交叉口通行能力的函数、出口收费通道通行能力的函数、入口收费通道通行能力的函数，各节点整体的通行能力加权和最大化的目标函数通式为：

max∑ω_x·Capacity(λ_i)+∑ω_x·Capacity(t_j)+∑ω_x·Capacity(g_k)。