[发明专利]一种基于匝道与主线交互影响的多匝道协同控制方法

说明书

本发明公开了一种基于匝道与主线交互影响的多匝道协同控制方法，首先将匝道和合流区分成多个控制区域，并得到每个控制区域的交通参数；然后根据匝道控制模型并利用交通参数计算每个控制区域内匝道汇入量；最后基于计算得到的匝道汇入量，实现该匝道向主线汇入的车流流量的控制。本发明从多匝道协同控制的角度出发，综合考虑两个匝道对连续合流区交通流状态带来的影响，使快速路主线依据相关性能指标运行在最佳状态附近。

技术领域

本发明涉及交通控制方法领域，具体是一种基于匝道与主线交互影响的多匝道协同控制方法。

背景技术

随着城市快速路建设规模和沿线进出交通需求的增加，匝道数目也不断增加，交通需求大且匝道间距短的现实在许多城市快速路系统中普遍存在，导致快速路系统运行中经常出现由节点拥堵蔓延形成线的拥堵甚至快速路网大面积区域拥堵现象，尤其是高峰时期，极大地限制了快速路网整体通行能力。

匝道组合型式是影响快速路交织区通行能力的重要因素，为保障快速路通行能力，常用的匝道组合型式有先出后入式，优先疏散快速路交通流并有效减少快速路主线上的交织行为。但是城市快速路系统建设和管理中由于空间限制或者沿线需求较大时往往会出现多个连续匝道与主线相接的情况，实际运行过程中当主线与匝道交通需求不断增加时经常出现多合流区连续拥堵的情形。因此，如何最大限度减少匝道车辆排队的同时保障快速路主线的通行能力尤为重要。

现有快速路交通控制常用技术为匝道控制，其中信号控制是匝道控制的常用手段，通过调节匝道进入主线的交通量，使快速路运行指标保持在良好的状态，同时尽可能满足匝道车辆汇入主线需求。但是由于连续合流区组合形式的特殊性，各匝道均对主线造成影响且相邻匝道存在相互影响，仅考虑单匝道控制方案存在局限性，无法有效提高整个交织区的通行能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于匝道与主线交互影响的多匝道协同控制方法，以解决现有技术交通流量控制仅考虑单匝道存在的局限性问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于匝道与主线交互影响的多匝道协同控制方法，用于多个匝道沿主线车流方向顺序汇入主线的交通路线流量的控制，其中每个匝道汇入位置对应的主线区域为合流区，所述合流区的车流驶入方向为上游方向、车流驶出方向为下游方向，包括以下步骤：

(1)、按顺序两两一组将多个匝道和对应的合流区分为多个控制区域，每个控制区域均包含两个匝道和对应的合流区，按固定周期T获取每个控制区域中每个匝道的车辆到达率d_i(k)和车辆排队数φ_i(k)、每个控制区域中i号合流区的车流平均车速v_i(k)和下游车流流量Q_i(k)，其中k为固定周期T内的时刻，i为匝道在所在控制区域内按顺序的编号，i等于1或2；

(2)、根据匝道控制模型，分别计算固定周期T内k时刻每个控制区域内每个匝道汇入量，匝道控制模型如下公式所示：

其中：为k时段内i号匝道汇入量，单位为veh；

q_i(k)为i号匝道通行能力，单位为veh·h^-1；

V_mi为合流区最大流平均车速，单位为km·h^-1；

C_i表示i号合流区下游通行能力，单位为veh·h^-1；

(3)、基于步骤(2)计算得到的每个控制区域内每个匝道汇入量，控制对应控制区域中每个匝道向主线汇入的车流流量等于计算得到的汇入量。