[发明专利]一种面向不同交通瓶颈路段通行效率提升的交通控制算法优选算法

摘要

一种面向不同交通瓶颈路段通行效率提升的交通控制方法。对快速道路瓶颈依据其几何特征进行划分，针对不同交通瓶颈类型采用不同交通控制方法，基于主线及匝道的交通需求判断当前交通流状态下的最优控制方法，综合采用匝道控制和可变限速控制实现对交通流的最优化控制。本发明弥补了之前多种交通控制方法缺乏针对性、没有考虑不同瓶颈类型和控制原理的适用性和优缺点的不足，基于实测交通流状态充分发挥了匝道控制和可变限速控制的优点，通过减少快速道路路段内系统通行时间有效提高了道路的通行效率。

主权项

一种面向不同交通瓶颈路段通行效率提升的交通控制方法，其特征是包括步骤：1)依据快速道路瓶颈路段几何特征判断瓶颈类型，分别在主线及出入口匝道位置设置交通流检测器，在可变限速控制路段上游端设置可变限速指示牌，交通流检测器以30秒为周期检测交通流数据，包括占有率、交通流量和平均交通流速度，可变限速控制周期可在30秒至2分钟范围内依据控制效果选择。针对不同瓶颈类型采用不同交通控制方法；2)确定ALINEA匝道控制算法流程，基于实测的交通流数据，匝道调节率的计算公式如下：$r\left(k\right)=r(k-1)+KR\&lsqb;\hat{o}-o(k-1)\&rsqb;$$r^{\&prime;}\left(k\right)=-1/T\&lsqb;\hat{w}-w\left(k\right)\&rsqb;+q(k-1)$R(k)＝max[r(k),r'(k)]其中，r(k)为t时刻匝道调节率，r′(k)为考虑入口匝道排队长度的k时刻匝道调节率，KR为控制器参数，为期望占有率值(通常设置为关键占有率)，o(k‑1)为k‑1时刻的瓶颈实测占有率值，w(k)为k时刻入口匝道上排队长度，T为控制周期，q(k‑1)为k‑1时刻进入入口匝道的需求流量；3)确定可变限速控制算法流程，基于实测的交通流数据，采用如下公式计算并取5mph的整倍值后发布可变限速值：$V_{SL}\left(k\right)=V_{SL}(k-1)+K_I\&lsqb;\hat{q}\left(k\right)-q\left(k\right)\&rsqb;,ifo\left(k\right)\&gt;\hat{O}$$V_{SL}\left(k\right)=V_{SL}(k-1)+{K^{\&prime;}}_I\&lsqb;\hat{o}-o\left(k\right)\&rsqb;,ifo\left(k\right)\&le;\hat{O}and{o}_{VSL}\left(k\right)\&gt;\hat{O}$$V_{SL}\left(k\right)=V_{default},if{o}_{VSL}\left(k\right)\&lt;\hat{O}ando\left(k\right)\&lt;\hat{O}$其中，V_SL(k)为计算所得可变限速值，KI和K′_I为控制参数，为可变限速控制路段的期望流量，q(k)为通行能力下降之后的瓶颈交通流量，a(0<a<1)为饥饿参数，确保可变限速控制下瓶颈排队能够尽快消除，OVSL(k)为可变限速控制路段占有率，V_default为默认可变限速值；4)确定可变限速与匝道协调控制算法流程，控制初期采用匝道控制算法，当匝道上排队车辆到达匝道容量时，触发可变限速控制且采用步骤2)中的调节率r′(k)，当匝道上排队车辆消失时，终止可变限速控制，采用ALINEA匝道控制算法。不断重复上述过程，直至高峰期结束以及主线与匝道上的排队完全消除；5)针对不同瓶颈类型，选择不同控制方法的决策图，在相应决策图中以主线交通需求为横坐标、入口匝道交通需求为纵坐标标出当前交通流状态点在决策图中的位置，依据当前交通流状态点所处的区域确定当前时刻应选用的交通控制方法。