[发明专利]一种潮汐车道行驶方向动态控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路交通控制的技术领域，尤其是指一种潮汐车道行驶方向动态控制方法，可用于潮汐车道行驶方向动态控制过程中的方案决策。

背景技术

近年来，随着国民经济的快速发展，城市化进程加快，受城市规划布局和中心区土地价值升高的影响，逐渐形成了工作单位集中在城市中心区，而居住地主要集中在城市郊区的格局，出现了明显的早高峰大量机动车进城，晚高峰大量机动车出城的潮汐式交通现象，使得常规双向等车道数的道路出现道路资源配置不合理的状况。单纯的新修、改建道路不仅工程造价高而且未必能取得预期的效果，充分挖掘、合理利用城市道路的现有空间资源，制定合理的交通控制方案(如可变车道的应用)是缓解城市交通拥堵状况的有效手段。

对于可变车道，国内外进行了许多研究及应用。如美国威尔希尔大道在早晚高峰时段利用锥形交通路标和标志对可变车道进行控制；广州解放北高架桥可变车道，由交警监控道路状况，通过龙门架信号灯和LED灯标志牌的控制，人工切换车道行驶方向。美国的夏洛特、英国的伯明翰、马里兰以及中国的北京等城市的一些道路都进行了可变车道的设置。

但目前，可变车道的控制方式主要是人工控制或定时控制，人工控制模式要求大量的人力资源，而定时控制模式跟不上实时的道路交通需求，两者都具有滞后性、交通和社会效益低等缺点。本发明将道路交通状态分为五种情况，根据交通流率和预测排队车辆数而动态切换可变车道的行驶方向，具有前馈性和运行效率高等优点。

发明内容

本发明的目的是针对潮汐交通现象，为了充分利用道路资源，使其适应交通量和交通需求而动态调整车道行驶方向，提出了一种潮汐车道行驶方向动态控制方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种潮汐车道行驶方向动态控制方法，根据两个方向交通运行情况动态调整，包括以下步骤：

1)基础数据准备

包括潮汐车道路段长度、道路通行能力、道路车道总数、车辆组成、自由流车均速度、交通流率、预测排队车辆数；

2)分析道路交通数据，利用道路各方向饱和度判断各方向道路交通流状态，具体如下：

道路交通流量与道路通行能力的比值称为道路饱和度，用S表示，假设道路某一个方向为方向一，另一个方向为方向二，方向一的道路饱和度用S_w0表示，方向二的道路饱和度用S_e0表示，S₁为道路交通自由流与稳定流的饱和度临界值，S₂为道路交通稳定流与强迫流的饱和度临界值，根据两个方向的饱和度S_e0、S_w0，判断道路交通运行状态，将道路交通流状态划分为以下五种情况：

①情况一：0≤S_e0≤S₁且0≤S_w0≤S₁；

②情况二：(S₁＜S_e0≤S₂且0≤S_w0≤S₂)或(S₁＜S_w0≤S₂且0≤S_e0≤S₂)；

③情况三：0≤S_e0＜S₂且S_w0≥S₂；

④情况四：0≤S_w0＜S₂且S_e0≥S₂；

⑤情况五：S_e0＞S₂且S_w0＞S₂；

3)根据交通流状态调用对应的动态控制模型求解最优车道行驶方向控制方案G1，其中，所述动态控制模型如下：

根据当地交通调查数据统计分析，得出车辆平均速度与道路饱和度关系图，设函数关系式为V(S)，当无历史调查资料时，用如下函数式：

包括以下五种情况：

①情况一：双向交通运行顺畅，不做任何改变，保持现有控制方案G0；

②情况二：以道路双方向总的车均延误最小为优化目标

s.t.

N_e∈{1，2，…(N-1)}

0≤S_e、S_w≤S₂