[发明专利]一种高架快速路多匝道协调控制系统及控制方法

摘要

本发明属于智能交通控制技术领域，特别涉及一种城市快速路多匝道协调控制系统及控制方法，包括设备布设、控制诱导策略和软件分析，根据主线动态交通瓶颈处的通行能力条件和交通流量守恒原理，采取局部与协调结合的方法生成调节率。通过多匝道协调控制方案的实施可以起到平衡各入口匝道交通需求、降低主线短途出行比例的作用，最终实现增加快速路网通行效率的作用。

主权项

1.一种高架快速路多匝道协调控制系统，包括设备布设、交通信息分析、诱导和信号控制策略自动生成及执行，其特征在于：所述设备布设为：在高架桥上桥匝道入口与地面交通交汇处布设车辆检测器，在高架桥上桥匝道入口起点布设车道指示器，在高架桥上桥匝道入口起点布设可变情报板，在高架桥上桥匝道入口红绿灯处布设电子抓拍设备，在高架桥主线上分别布设门架式情报板、车辆检测器，在高架桥主线两端出、入口处分别布设卡口设备，在高架桥下桥匝道出口与主线交汇处上游20米处布设电子抓拍设备，在中心监控机房布设中心服务器；所述交通信息分析包括交通模型分析、断面交通流分析、路径选择分析、路段拥堵状态判断，其中：交通模型分析：根据车辆检测器采集到的数据，对城市快速路各路段进行交通流三参数关系模型的分析，包含速度-流量模型、速度-密度模型和流量-密度模型；通过各模型分析，对各路段最大流量、临界速度、最佳密度、阻塞密度的道路特性进行准确认知，为交通自动控制策略提供有利依据；断面交通流分析：根据车辆检测器采集到的数据，对城市快速路各路段交通流三参数随时间变化情况进行分析，根据快速路主线交通流不同时间段变化情况，统计每个断面交通变化规律并进行保存，为系统进行短时交通流预测提供模型依据；路径选择分析：根据卡口设备及电子抓拍设备采集到的过车信息，对车辆行走高架路径进行分析，从而分析每个路段车辆组成来源进行分析，为路段拥堵时制定限流策略提供依据，避免盲目性限流；路段拥堵状态判断：根据车辆检测器、卡口设备及电子抓拍设备采集到的实时交通信息，对路段拥堵状态进行判断，判断依据主要包含：1、路段下游断面占有率是否超过预设阀值；2、通过上下游流量差判断该路段是否正在囤积交通量，即总输入流量大于总输出流量；3、车辆通过特定路段的延时时间；所述诱导和信号控制策略自动生成及执行包含三个层次，分别是交通状态估计/预测层、匝道控制率优化层和匝道直接控制层，其中：交通状态估计/预测层：根据实测交通状态与历史交通状态数据，应用路网交通仿真模型实现高架路网交通流状态短时预测；匝道控制率与诱导方案优化层：以高架路网交通通行效率最高为目标，根据预测交通状态，求解全部匝道最优协调控制调节率；匝道直接控制层：计算局部匝道反馈控制调节率，并根据预测交通状态与实测交通状态的偏差，对匝道的调节率进行选取；如果预测交通状态偏差不大，应用最优协调控制调节率，否则应用局部匝道反馈控制调节率；将每个匝道的调节率与设定的阀值进行比较，当匝道的调节率大于设定阀值时，通过自动控制匝道入口车道指示器，对匝道车道进行关闭操作，不进行周期性放行，可变情报板的诱导屏显示主线拥堵情况、绕行提示，另外发布禁止停车等待提醒，避免车辆在匝道口停车等待对路面交通产生影响；当匝道的调节率小于设定阀值时，通过自动控制匝道入口车道指示器，对匝道车道进行开启操作，可变情报板的诱导屏显示主线拥堵情况。