[发明专利]一种多源数据驱动的快速路入口匝道智能控制方法

说明书

本发明公开了一种多源数据驱动的快速路入口匝道智能控制方法，克服现有技术的设备无法全面覆盖、故障率高且后期维护成本高的问题，包括主线理想运行速度标定、短时交通流预测、匝道信号灯开启/关闭判定、匝道允许汇入率调节和匝道信号控制方案生成五个步骤。本发明提供了一种融合利用传统检测设备和互联网数据的单匝道智能控制方法同时考虑了匝道无需使用信号控制的情况，使得控制算法整体达到良好的控制效果，从而保证快速路主线运行在最佳状态附近，在快速路上维持一个既不间断也不拥挤的稳态交通流，提高了普适性，避免了匝道排队溢出现象。

技术领域

本发明涉及城市交通控制技术领域，尤其是涉及一种多源数据驱动的快速路入口匝道智能控制方法。

背景技术

城市快速路作为城市道路的主动脉，对出行者具有巨大的吸引力，是城市内交通出行的首要选择。但目前城市快速路所面临的过饱和交通流量状况，使得研究如何有效缓解城市快速路的交通拥堵变得刻不容缓。匝道控制作为城市快速路主动管控的主要手段之一，以快速路主线道路的交通流为优先，对汇入主线的车辆进行调节与控制，以确保主线道路畅通，从而实现快速路主线道路交通流的平稳有序。

经典的匝道控制ALINEA算法以主线占有率为控制参数，其目的是使主线占有率维持在期望占有率附近。然而在实际的控制过程中，占有率的测定受到车辆长度和检测线圈长度等因素的影响，占有率的准确测定受到限制。ALINEA的扩展算法UP-ALINEA、AD-ALINEA等为了在实际应用中数据收集的便利，大多数算法以主线流量作为控制参数，使主线交通流量保持在期望值附近。但是，根据交通流理论，相同路段在同一交通流量条件下，交通状态具有非唯一性，因此，以主线流量为控制参数的算法具有潜在的缺陷。此外，虽然大量检测设备可以实现对实时交通状态的感知，但设备不可能全面覆盖，且存在故障率高、后期维护成本高等问题。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种支持单点及全局控制的匝道控制系统”，其公告号CN109615861A，每个匝道处均设有匝道控制主机、视频分析主机及信号机，视频分析主机分析监控视频，获得相关的交通参数，匝道控制主机获取当前的交通参数，同时将本匝道的交通参数分发给相邻匝道的匝道控制主机，并获取其他匝道的交通参数，匝道控制主机获取当前信号指示周期和相位信息，并进行控制策略分析，然后向信号机发出控制信号，信号灯根据信号机发出的信息进行信号显示。该方案根据当前主线占有率以及匝道排队情况进行最佳配置，但以主线流量为控制参数的算法具有潜在的缺陷，设备不可能全面覆盖，且存在故障率高、后期维护成本高。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的设备无法全面覆盖、故障率高且后期维护成本高的问题，提供一种多源数据驱动的快速路入口匝道智能控制方法，同时考虑了匝道无需使用信号控制的情况，使得控制算法整体达到良好的控制效果，从而保证快速路主线运行在最佳状态附近，在快速路上维持一个既不间断也不拥挤的稳态交通流。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多源数据驱动的快速路入口匝道智能控制方法，包括以下步骤：

S1、主线理想运行速度标定：选取来源于传统检测设备和互联网平台的历史数据进行融合分析，利用流量Q和速度V数据绘制Q—V散点图，得出不同天气场景下全天分时段的主线理想运行速度；

S2、短时交通流预测：利用短时交通流预测方法获取未来一定时间间隔内的主线和匝道位置的流量、速度数据；

S3、匝道信号灯开启/关闭判定：依据主线和匝道的运行状态和通行需求智能判定匝道信号灯状态；

S4、匝道允许汇入率调节：利用速度、流量数据的短时预测结果，实现主线、匝道未来运行状态的感知，合理平衡主线与匝道通行需求，不断迭代智能调节匝道允许汇入率；

S5、匝道信号控制方案生成：根据匝道允许汇入率的迭代调整智能计算匝道信号控制方案。