[发明专利]一种短距离交织区交通流短时预测与主动控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种短距离交织区交通流短时预测与主动控制系统及方法，涉及智能交通技术领域，包括多目标雷达车辆实时位置采集子系统、边缘计算子系统以及入口匝道信号控制主机；所述多目标雷达车辆实时位置采集子系统通过多目标雷达装置，获取经过雷达监测区域的车辆经纬度、瞬时速度及车身长度等信息，而后基于边缘计算子系统对轨迹信息进行在线提取、采用时空图卷积网络构建交通流运行解析模型，根据解析出的交通流参数之间关系构建瞬时反馈控制模型，进而为入口匝道的信号控制提供数据基础，获取优化后的入口匝道信号控制方案，充分考虑主线交通流运行状况，可以有效提高快速路系统整体通行效率。

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，具体是一种短距离交织区交通流短时预测与主动控制系统及方法。

背景技术

对于我国大城市而言，快速路系统是城市道路网主骨架，其交通运行状态决定了整个城市交通运行态势。由于快速路系统密度不断增加，短距离交织区不可避免出现，日益成为高架快速路系统的“肠梗阻”，并造成整个快速路系统的拥堵形成和扩散蔓延。对快速路短距离交织区进行交通主动控制，可以有效提高快速路系统整体通行效率，已经成为各大城市快速路交通管理的主要手段。

快速路系统短距离交织区交通主动控制，现状主要采用匝道定时控制方式，在早晚高峰时段通过信号控制系统对入口匝道车辆进入管控，匝道信号配时方案多根据现场经验采用定周期方式，或与主线交通流量、饱和度进行关联控制。定周期控制方式的优点是简单易行，但没有基于主线交通流运行状况，容易造成主线通行能力浪费或过饱和。与主线交通流量、饱和度关联控制方式兼顾实施便捷性和控制精确性，但对交通流运行态势缺乏预见，交通控制形成相对滞后，以流量控制为主，对车头时距等微观交通流参数缺乏控制，对持续大流量的短距离交织区控制效果不佳；为此，我们提出一种短距离交织区交通流短时预测与主动控制系统及方法。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种短距离交织区交通流短时预测与主动控制系统及方法；通过多目标雷达装置，获取经过雷达监测区域的车辆经纬度、瞬时速度及车身长度等信息，而后基于边缘计算子系统，对轨迹信息进行在线提取、分析及预测交通流运行参数，进而为入口匝道的信号控制提供数据基础，可以有效提高快速路系统整体通行效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种短距离交织区交通流短时预测与主动控制系统，包括多目标雷达车辆实时位置采集子系统、边缘计算子系统以及入口匝道信号控制主机；

所述多目标雷达车辆实时位置采集子系统用于将所采集到的车辆位置数据上传到边缘计算子系统进行存储和分析；所述边缘计算子系统包括边缘计算节点、车辆轨迹在线提取模块、短距离交织区交通运行解析模块以及瞬时反馈控制模块；

所述车辆轨迹在线提取模块用于对车辆实时位置数据进行分析处理得到车辆轨迹数据，同时得到主线、入口匝道、短距离交织区宏观和微观交通流参数；所述短距离交织区交通运行解析模块用于基于主线、入口匝道、短距离交织区宏观和微观交通流数据，采用时空图卷积网络构建交通流运行解析模型；

所述瞬时反馈控制模块用于根据交通流运行解析模型解析出的交通流参数之间关系构建瞬时反馈控制模型，然后将本时刻实测的主线、入口匝道、交织区交通流参数以及下一时刻预测的主线、交织区交通流参数作为输入变量，输出下一时刻入口匝道交通流参数初始值；并根据交织区通行能力最优的约束条件对初始值进行预评价，根据评价结果对初始值进行闭环反馈优化，最终得到下一时刻入口匝道交通流参数。

进一步地，所述瞬时反馈控制模块还用于基于预测完成的交通流参数，以短距离交织区通行能力和主线延误为优化目标，以匝道调节率、匝道排队长度、主线排队长度、信号周期时长、绿灯时间为条件，构建入口匝道自适应优化控制模型，并获取优化后入口匝道信号控制方案，下发至入口匝道控制主机以执行配时方案。