一種智能匝道入口交通需求聯合控制系統及方法

2023-08-01 13:47:46

一種智能匝道入口交通需求聯合控制系統及方法
【專利摘要】本發明公開了屬於智能交通信號系統控制【技術領域】的一種智能的匝道入口交通需求聯合控制系統及方法，該系統包括第一主路檢測器、第二主路檢測器、第三主路檢測器、第一入口匝道檢測器、第二入口匝道檢測器、第一出口匝道檢測器、第二出口匝道檢測器、第一入口匝道指示裝置、第二入口匝道指示裝置、控制器。本發明方法通過檢測主路上下遊等不同位置和不同出入口匝道的交通流狀況，根據不同位置處的交通流狀況，利用兩個控制器動態調節不同匝道處匝道需求的進入量，防止主路交通擁擠的產生。本發明的優點為：可以在不可行需求下保證主路交通的正常運行，也可以在可行需求下通過調整匝道的需求來減少道路的擁擠。
【專利說明】一種智能匝道入口交通需求聯合控制系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於智能交通信號系統控制【技術領域】，特別涉及一種智能匝道入口交通需求聯合控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著我國大城市經濟的快速發展，機動車擁有量迅速增加，城市道路擁擠日益嚴重。交通擁擠帶來了眾多的負面影響:1)它造成了道路資源的浪費和出行者出行時間的浪費；2)它導致了交通事故的增加，也對出行者的交通安全造成了巨大的威脅；3)它增加了尾氣的排放和能源的消耗。因此如何緩解城市道路上的交通擁擠已經成為交通領域的一個重要課題。而匝道控制已經成為提高道路的運行效率，緩解或者避免交通擁擠的一個有效措施。
[0003]那麼隨著城市道路的不斷發展，交通問題的日益嚴重，城市交通主幹路的作用也越來越重要，那麼如何保證城市主幹道路的暢通就成為一個主要的研究課題。而主幹路的交通控制中匝道控制是最為有效的方法之一。
[0004]目前，國內外學者提出了眾多有關匝道控制的策略，通過調節道路上的交通需求來減少道路的擁擠，但是他們通常選定一個固定的參數，以使道路狀況綜合起來考慮是較好的。張勇忠等在論文《一種新型的匝道控方法中》提出了一個需求一容量差額算法的匝道控制策略，將道路分成相應的路段，協調調節道路的匝道需求，選定了一個固定的調節係數來使道路達到最合理的狀態。但是固定的調節參數針對不同的道路狀況效果是不一樣的° Gabriel Gomes 等在文獻《Behavior of the cell transmission model andeffectiveness of ramp metering))
[0005](Transportation Research Part Cl6 (2OO8) 485 - 5I3)中提出了在固定的需求下，不同的初始狀態最終的演化結果是不同的，這裡我們借鑑認為在較短時間內道路的交通需求是不改變的。再者，現有的匝道控制中大多考慮的是如何控制不可行的需求來進行匝道控制，很少考慮到可行需求下如何減少交通擁擠的產生。

【發明內容】

[0006]針對上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種智能匝道入口交通需求聯合控制系統及方法，其特徵在於，該系統包括第一主路檢測器1、第二主路檢測器2、第三主路檢測器3、第一入口匝道檢測器4、第一出口匝道檢測器5、第二入口匝道檢測器6、第二出口匝道檢測器7、第一入口匝道指示裝置8、第二入口匝道指示裝置9、控制器10 ；
[0007]第一主路檢測器I，設置在主路上遊入口匝道的上方；
[0008]第二主路檢測器2，設置在主路下遊入口匝道的上方；
[0009]第三主路檢測器3，設置在主路下遊出口匝道的下方；
[0010]第一入口匝道檢測器4，設置在上遊入口匝道內；
[0011]第一出口匝道檢測器5，設置在上遊出口匝道內；[0012]第二入口匝道檢測器6，設置在下遊入口匝道內；
[0013]第二出口匝道檢測器7，設置在下遊出口匝道內；
[0014]第一入口匝道指示裝置8，設置在上遊入口匝道的輔路附近；
[0015]第二入口匝道指示裝置9，設置在下遊入口匝道的輔路附近；
[0016]控制器10包括中心控制器和通信模塊，其中中心控制器與第一主路檢測器1、第二主路檢測器2、第三主路檢測器3、第一入口匝道檢測器4、第一出口匝道檢測器5、第二入口匝道檢測器6、第二出口匝道檢測器7相連接；通信模塊與中心控制器，第一入口匝道指示裝置8和第二入口匝道指示裝置9相連接。
[0017]所述第一主路檢測器1、第二主路檢測器2、第三主路檢測器3、第一入口匝道檢測器4、第一出口匝道檢測器5、第二入口匝道檢測器6、第二出口匝道檢測器7、第一入口匝道指示裝置8、第二入口匝道指示裝置9都有無線通訊設備，通過無線信號來傳輸檢測到的數據以及數據分析之後得到的控制要求。
[0018]所述第一入口匝道指示裝置8、第二入口匝道指示裝置9包括入口指示燈控制器、入口指示燈和交通誘導裝置；入口指示燈，設置在入口匝道的輔路附近；交通誘導裝置，包括交通顯示屏，設置在入口匝道指示裝置處。
[0019]所述第一主路檢測器1、第二主路檢測器2、第三主路檢測器3、第一入口匝道檢測器4、第二入口匝道檢測器6、第一出口匝道檢測器5和第二出口匝道檢測器7為視頻檢測器，採用被動式視頻採集技術。
[0020]一種智能匝道入口交通需求聯合控制方法，其特徵在於，該方法的具體步驟如下:
[0021](1)通過查找相應的道路設計手冊等歷史資料和分析歷史數據，獲得路段的通行能力、臨界密度；設定F1, F2分別代表上下遊路段的通行能力，nf，4分別表示上下遊路段的臨界密度。
[0022](2)利用中心控制器分析由通信裝置獲得的各檢測器的測量數據來確定道路的不同狀況；
[0023](3)針對道路的不同狀況選取不同的控制方法。
[0024]所述步驟(2)中各檢測器的測量數據分別為第一主路檢測器I提供主路上遊的流量A ;第二主路檢測器2提供上遊路段的車輛密度Ii1和流量f 1w1 ;第三主路檢測器3提供下遊路段的車輛密度H2和流量f 1w2 ;第一入口匝道檢測器4提供上遊入口匝道的流量r1；第二入口匝道檢測器6提供下遊入口匝道的流量r2 ;第一出口匝道檢測器5提供上遊出口匝道的流量S1 ;第二出口匝道檢測器7提供下遊出口匝道的流量s2。
[0025]所述步驟(2)中道路的不同狀況分別為:
[0026]設定兩個流量參數f\、f2，有
[0027]
【權利要求】
1.一種智能匝道入口交通需求聯合控制系統，其特徵在於，該系統包括第一主路檢測器(I)、第二主路檢測器(2)、第三主路檢測器(3)、第一入口匝道檢測器(4)、第一出口匝道檢測器(5)、第二入口匝道檢測器(6)、第二出口匝道檢測器(7)、第一入口匝道指示裝置(8)、第二入口匝道指示裝置(9)、控制器(10)； 第一主路檢測器(I )，設置在主路上遊入口匝道的上方； 第二主路檢測器(2)，設置在主路下遊入口匝道的上方； 第三主路檢測器(3)，設置在主路下遊出口匝道的下方； 第一入口匝道檢測器(4)，設置在上遊入口匝道內； 第一出口匝道檢測器(5)，設置在上遊出口匝道內； 第二入口匝道檢測器(6)，設置在下遊入口匝道內； 第二出口匝道檢測器(7)，設置在下遊出口匝道內； 第一入口匝道指示裝置(8)，設置在上遊入口匝道的輔路附近； 第二入口匝道指示裝置(9)，設置在下遊入口匝道的輔路附近； 控制器(10)包括中心控制器和通信模塊，其中中心控制器與第一主路檢測器(I)、第二主路檢測器(2)、第三主路檢測器(3)、第一入口匝道檢測器(4)、第一出口匝道檢測器(5)、第二入口匝道檢測器(6)、第二出口匝道檢測器(7)相連接；通信模塊與中心控制器，第一入口匝道指示裝置(8 )和第二入口匝道指示裝置(9 )相連接。
2.根據權利要求1中所述的一種智能匝道入口交通需求聯合控制系統，其特徵在於，所述第一主路檢測器(I)、第二主路檢測器(2)、第三主路檢測器(3)、第一入口匝道檢測器(4)、第一出口匝道檢測器(5)、第二入口匝道檢測器(6)、第二出口匝道檢測器(7)、第一入口匝道指示裝置(8)、第二入口匝道指示裝置(9)都有無線通訊設備，通過無線信號來傳輸檢測到的數據以及數據分析之後得到的控制要求。
3.根據權利要求1中所述的一種智能匝道入口交通需求聯合控制系統，其特徵在於，所述第一入口匝道指示裝置(8)、第二入口匝道指示裝置(9)包括入口指示燈控制器、入口指示燈和交通誘導裝置；入口指示燈，設置在入口匝道的輔路附近；交通誘導裝置，包括交通顯示屏，設置在入口匝道指示裝置處。
4.根據權利要求1中所述的一種智能匝道入口交通需求聯合控制系統，其特徵在於，所述第一主路檢測器(I)、第二主路檢測器(2)、第三主路檢測器(3)、第一入口匝道檢測器(4)、第二入口匝道檢測器(6)、第一出口匝道檢測器(5)和第二出口匝道檢測器(7)為視頻檢測器，採用被動式視頻採集技術。
5.一種智能匝道入口交通需求聯合控制方法，其特徵在於，該方法的具體步驟如下: (1)通過查找相應的道路設計手冊等歷史資料和分析歷史數據，獲得路段的通行能力、臨界密度；設定F1,F2分別代表上下遊路段的通行能力，η分別表示上下遊路段的臨界密度。 (2)利用中心控制器分析由通信裝置獲得的各檢測器的測量數據來確定道路的不同狀況； (3)針對道路的不同狀況選取不同的控制方法。
6.根據權利要求5中所述的一種智能匝道入口交通需求聯合控制方法，其特徵在於，所述步驟(2)中各檢測器的測量數據分別為第一主路檢測器(I)提供主路上遊的流量rQ ；第二主路檢測器(2)提供上遊路段的車輛密度Ii1和流量How1 ;第三主路檢測器(3)提供下遊路段的車輛密度H2和流量How2 ;第一入口匝道檢測器(4)提供上遊入口匝道的流量ι ；第二入口匝道檢測器(6)提供下遊入口匝道的流量r2;第一出口匝道檢測器(5)提供上遊出口匝道的流量S1 ;第二出口匝道檢測器(7)提供下遊出口匝道的流量S20
7.根據權利要求5中所述的一種智能匝道入口交通需求聯合控制方法，其特徵在於，所述步驟(2)中道路的不同狀況分別為: 設定兩個流量參數4、4，有.
8.根據權利要求5中所述的一種智能匝道入口交通需求聯合控制方法，其特徵在於，所述步驟(3)中選取的不同的控制方法為: 當為第一種狀況時，由通信裝置將信號傳輸到第一入口匝道指示裝置(8)、第二入口匝道指示裝置(9)的入口指示燈控制器，入口指示燈控制器控制入口指示燈顯示綠色，交通誘導裝置顯示「道路暢通，注意安全」，字體為綠色； 當為第二種狀況時，若第二主路檢測器(2)、第三主路檢測器(3)檢測的道路密度和流量滿足:
9.根據權利要求8中所述的一種智能匝道入口交通需求聯合控制方法，其特徵在於，所述信號周期根據不同的路況以及交通流的不同選擇不同的信號周期時長，對於同一地點選擇固定的適中的信號周期。
10.根據權利要求8中所述的一種智能匝道入口交通需求聯合控制方法，其特徵在於，所述各檢測器的測量數據選取兩個信號周期內的平均值進行計算，兩個信號周期調整一次綠信比。
【文檔編號】G08G1/09GK103606284SQ201310567547
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】趙小梅, 耿男, 謝東繁 申請人:北京交通大學