[发明专利]多车道高速公路混合交通流动态分离控制方法

摘要

本发明公开了多车道高速公路混合交通流动态分离控制方法，包括以下几个步骤：(一)采集分车型交通量及速度数据；(二)计算道路服务水平，设定交通流车型分离控制条件；(三)计算货车比例及车速标准差系数、大型车比例及车速标准差系数；(四)构建车型‑车速离散度矩阵模型，识别分离车型。本发明降低车型间交通冲突，提高道路运行效率及通行安全。

主权项

1.多车道高速公路混合交通流动态分离控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、采集分车型交通量、车速数据，包括如下步骤：采集多车道高速公路在设定的统计时段内各车型的自然交通量及车速数据，并将自然交通量及车速数据转换为小时当量交通量和每小时车速；将各车型交通量及车速定义如下：中小型客车交通量Q_1i与每一辆中小型客车的车速v_1j、大型客车交通量Q_2i与每一辆大型客车的车速v_2j、小型货车交通量Q_3i与每一辆小型货车的车速v_3j、中型货车交通量Q_4i与每一辆中型货车的车速v_4j、大型货车交通量Q_5i与每一辆大型货车的车速v_5j、特大型货车交通量Q_6i与每一辆特大型货车的车速v_6j；其中i为统计时段次序数，j∈[0,Q_ki]，所述的k∈[1,6]；步骤二、计算道路服务水平，设定交通流车型分离控制条件，包括如下步骤：(1)根据各车型交通量Q_1i、Q_2i、Q_3i、Q_4i、Q_5i、Q_6i及车型折算系数，计算在设定的统计时段内混合交通流当量交通量Q，计算公式如下：Q＝Q_1i×E₁+Q_2i×E₂+Q_3i×E₃+Q_4i×E₄+Q_5i×E₅+Q_6i×E₆式中：E₁、E₂、E₃、E₄、E₅、E₆分别为中小型客车、大型客车、小型货车、中型货车、大型货车、特大型货车的车型折算系数，各车型折算系数取值分别为E₁＝1.0、E₂＝1.5、E₃＝1.0、E₄＝1.5、E₅＝2.5、E₆＝4.0；(2)根据混合交通流当量交通量Q、高速公路车道数N和单车道实际通行能力C_p计算高速公路服务水平V/C，计算公式如下：式中：C_p为高速公路单车道实际通行能力；C_p＝C_B×f_w×f_HV×f_p式中：C_B为高速公路单车道基本通行能力；f_w为车道宽度和侧向净宽对通行能力的修正系数；f_HV为大型车对通行能力的修正系数；f_p为驾驶员条件对通行能力的修正系数；(3)根据高速公路服务水平V/C取值，判定混合交通流车型分离控制形式；若V/C处于一、二级服务水平，即V/C≤0.55，则不改变混合交通流车型分离控制形式；若V/C处于一、二级服务水平以下，即V/C＞0.55，则需改变混合交通流车型分离控制形式，并进入步骤三；步骤三、计算货车比例及车速标准差系数、大型车比例及车速标准差系数，包括如下步骤：(1)分别计算货车比例P_货及货车车速标准差系数C_货：货车比例P_货的计算公式如下：货车车速标准差系数C_货的计算公式如下：(2)分别计算大型车比例P_大及大型车车速标准差系数C_大:大型车比例P_大的计算公式如下：大型车车速标准差系数C_大，计算公式如下：步骤四、构建车型‑车速离散度矩阵模型，识别分离车型，步骤为：(1)以车型比例为x轴，以车速标准差系数为y轴，构建车型‑车速离散度矩阵模型，矩阵模型中坐标含义为(x，y)＝(车型比例，车速标准差系数)，分别将货车比例P_货及货车车速标准差系数C_货和大型车比例P_大及大型车车速标准差系数C_大在矩阵模型中以坐标表示，分别计算货车与大型车两坐标距离原点的距离d_货、d_大，计算公式如下：(2)根据d_货、d_大间大小对比，判定混合交通流分离车型，矩阵模型中坐标距离原点越远表征混合交通流中干扰车型的比例及车速离散度对交通流运行效率及安全性影响越大；若d_货＞d_大，则混合交通流实施客、货车型分离控制；若d_货＜d_大，则混合交通流实施大、小车型分离控制；若d_货＝d_大，则重复步骤一采集下一统计时段内交通数据，然后执行步骤二‑步骤四。