專利名稱：一種基于交通流運(yùn)行狀態(tài)的快速道路可變限速控制方法
一種基于交通流運(yùn)行狀態(tài)的快速道路可變限速控制方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于交通智能管理和控制技術(shù)領(lǐng)域，根據(jù)實(shí)時(shí)交通流運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行快速路動(dòng)態(tài)限速控制，為一種基于交通流運(yùn)行狀態(tài)的快速道路可變限速控制方法。
背景技術(shù)：
公路限速問題一直是交通安全方面?zhèn)涫荜P(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)問題。根據(jù)2005年和 2006年《中華人民共和國(guó)公安部交通事故統(tǒng)計(jì)年報(bào)》，2005 2006年約有10%的事故與車輛行駛超速有關(guān)，位列各種事故原因之首。已有研究表明較高行駛速度會(huì)帶來(lái)較高碰撞風(fēng)險(xiǎn)和事故嚴(yán)重程度，因?yàn)樵诟咚傩旭倵l件下，駕駛員沒有足夠反映時(shí)間采取相應(yīng)措施避免險(xiǎn)情出現(xiàn)，例如前車突然制動(dòng)加速、其他車輛進(jìn)入車道。因而在特定道路以及環(huán)境條件下， 如果駕駛員按合理車速開車可以顯著提高道路安全性。
道路交通流運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)變化，而傳統(tǒng)道路限速值是固定值，無(wú)法根據(jù)實(shí)時(shí)道路交通流運(yùn)行情況動(dòng)態(tài)進(jìn)行限速調(diào)節(jié)。在某些交通流狀態(tài)下，車流量較大，車輛行駛速度較低，但限速值仍然是較高限速值，導(dǎo)致部分車輛車速過快，加大了車輛之間速度差，從而增大了事故風(fēng)險(xiǎn)。此外，駕駛員由于無(wú)法了解前方道路交通狀態(tài)(例如擁堵排隊(duì)等)，因此容易導(dǎo)致行駛車速過快，當(dāng)注意到前方交通問題時(shí)來(lái)不及減速，從而誘發(fā)交通事故。因此，根據(jù)交通流運(yùn)行狀態(tài)的快速道路可變限速控制方法近年來(lái)得到了國(guó)外眾多交通學(xué)者的關(guān)注。
隨著當(dāng)前 htelligent Transportation System(ITS)智能交通系統(tǒng)和 Advanced Transportation Management System(ATMS)先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)的應(yīng)用，交通控制中心可以通過安裝在道路旁的交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備獲得實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的交通流數(shù)據(jù)，例如當(dāng)前檢測(cè)器位置的車輛速度、流量、占有率等。交通流數(shù)據(jù)的獲取為實(shí)行基于交通流運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)可變限速控制奠定了良好基礎(chǔ)。利用交通流檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)的各類交通參數(shù)值，進(jìn)行當(dāng)前快速路合理限速值計(jì)算，并實(shí)時(shí)發(fā)布給駕駛員，降低道路上車輛行駛速度，對(duì)于改善我國(guó)快速路交通安全現(xiàn)狀具有重要的工程運(yùn)用價(jià)值。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是克服以往快速路限速值固定不變的缺陷，建立根據(jù)交通流運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)限速控制方法，根據(jù)變化的道路交通情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)快速路限速值，提高行車安全。
本發(fā)明的技術(shù)方案為基于交通流運(yùn)行狀態(tài)的快速道路可變限速控制方法，由可變限速控制系統(tǒng)對(duì)快速道路的限速值進(jìn)行控制，快速道路有多段不同限速值的路段，每段分別進(jìn)行可變限速控制，可變限速控制系統(tǒng)包括檢測(cè)設(shè)備、后臺(tái)中心計(jì)算機(jī)和電子情報(bào)板， 檢測(cè)設(shè)備和電子情報(bào)板設(shè)置在快速道路上，可變速控制方法為
1)在快速道路上設(shè)置交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備，收集待控制路段上實(shí)時(shí)交通流信息， 包括速度、流量、占有率，檢測(cè)精度為每5分鐘檢測(cè)一次，即5分鐘一個(gè)檢測(cè)周期；
2)將檢測(cè)到的各個(gè)參數(shù)傳輸?shù)胶笈_(tái)中心計(jì)算機(jī)中，同時(shí)判斷當(dāng)前時(shí)間，控制系統(tǒng)僅在一天的7:00-19:00時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行限速值控制，如不在此時(shí)間段內(nèi)，則電子情報(bào)板上顯示“保持車速，安全行駛”；
3)當(dāng)交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的5分鐘內(nèi)各車道交通流平均密度大于18pcu/ km/lane時(shí)，啟動(dòng)可變限速控制系統(tǒng)，否則，電子情報(bào)板顯示該快速道路默認(rèn)限速值；
4)當(dāng)該周期內(nèi)交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的85%位車速與當(dāng)前限速值的差大于或等于5km/h時(shí)，可變限速控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)限速值為當(dāng)前限速值加10km/h ；當(dāng)周期內(nèi)交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的85%位車速與當(dāng)前限速值差小于或等于-5km/h時(shí)，可變限速控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)限速值為當(dāng)前限速值減10km/h;當(dāng)檢測(cè)到的85%位車速與當(dāng)前限速值之差的絕對(duì)值小于5km/h時(shí)，不調(diào)節(jié)當(dāng)前限速值；
5)將步驟4)得到的限速值與快速道路最高和最低允許限速值進(jìn)行比較，如所述限速值在所述最高和最低允許限速值之間，則以該限速值可以作為當(dāng)前條件下最優(yōu)限速值進(jìn)行發(fā)布，如果不在所述最高和最低允許限速值之間，則在最高和最低允許限速值中選擇最接近步驟4)的限速值的值作為當(dāng)前路段內(nèi)的最優(yōu)限速值；
6)由快速道路最后一段可變限速控制的路段開始，檢測(cè)其與相鄰上游可變限速控制路段的限速值之差，兩個(gè)相鄰可變限速控制路段之間限速值差小于等于20km/h，否則降低限速值較高的路段的限速值，該過程直到檢測(cè)達(dá)到快速道路第一個(gè)可變限速控制路段結(jié)束，確定各個(gè)可變限速控制路段的最優(yōu)限速值；
7)將步驟6)中確定的各個(gè)可變限速控制路段的最優(yōu)限速值通過路側(cè)電子可變情報(bào)板進(jìn)行發(fā)布，實(shí)現(xiàn)根據(jù)交通流運(yùn)行狀態(tài)的快速路可變限速控制；
8)完成一個(gè)周期5分鐘的檢測(cè)之后，控制系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)下一個(gè)周期內(nèi)交通流與天氣狀態(tài)，并重復(fù)步驟1)-7)，根據(jù)實(shí)際道路交通與天氣條件動(dòng)態(tài)調(diào)整當(dāng)前快速路限速值。
本發(fā)明公開了一種基于交通流運(yùn)行狀態(tài)的快速道路可變限速控制方法，檢測(cè)系統(tǒng)通過道路上交通流檢測(cè)設(shè)備按照一定周期采集實(shí)時(shí)交通流狀態(tài)；根據(jù)采集的交通流參數(shù)， 計(jì)算當(dāng)前交通狀態(tài)下最優(yōu)限速值，并判斷是否進(jìn)行可變限速控制如果進(jìn)行可變限速調(diào)節(jié)， 通過路側(cè)可變情報(bào)板則發(fā)布新的限速值；如果不進(jìn)行可變限速調(diào)節(jié)，則進(jìn)入下一個(gè)周期，根據(jù)下一周期交通流運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷。
由于道路交通情況實(shí)時(shí)變化，因此不同交通流運(yùn)行條件下各路段的合理限速值亦有不同。已有的快速道路限速值均為固定值，無(wú)法根據(jù)道路交通具體情況進(jìn)行實(shí)時(shí)變化，無(wú)法滿足不同交通流情況下提高行車安全的目標(biāo)，并且也沒有考慮到不同路段之間限速情況的相互影響，如何根據(jù)交通流狀態(tài)進(jìn)行可變限速控制的問題沒有得到解決。本發(fā)明提出了一套基于交通流運(yùn)行狀態(tài)的快速道路可變限速控制方法，可以根據(jù)自由流與擁堵流的不同交通流狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)限速值，從而實(shí)現(xiàn)解決了變化中的交通流條件下限速值無(wú)法改變的局限，并考慮了整體相鄰路段內(nèi)限速值過渡的穩(wěn)定性，具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明實(shí)例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2為根據(jù)交通流運(yùn)行狀態(tài)確定可變限速值流程圖。
圖3為本發(fā)明的總體流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出了一種基于交通流狀態(tài)進(jìn)行快速道路可變限速的控制方法，由可變限速控制系統(tǒng)對(duì)快速道路的限速值進(jìn)行控制，快速道路有多段不同限速值的路段，每段分別進(jìn)行可變限速控制，如圖3所示，包括以下步驟
1)在快速道路上設(shè)置交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備，收集待控制路段上實(shí)時(shí)交通流信息， 包括速度、流量、占有率，檢測(cè)精度為每5分鐘檢測(cè)一次，即5分鐘一個(gè)檢測(cè)周期；
2)將檢測(cè)到的各個(gè)參數(shù)傳輸?shù)胶笈_(tái)中心計(jì)算機(jī)中，同時(shí)判斷當(dāng)前時(shí)間，控制系統(tǒng)僅在一天的7:00-19:00時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行限速值控制，如不在此時(shí)間段內(nèi)，則電子情報(bào)板上顯示“保持車速，安全行駛”；
3)當(dāng)交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的5分鐘內(nèi)各車道交通流平均密度大于18pcu/ km/lane時(shí)，啟動(dòng)可變限速控制系統(tǒng)，否則，電子情報(bào)板顯示該快速道路默認(rèn)限速值；
4)當(dāng)該周期內(nèi)交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的85%位車速與當(dāng)前限速值的差大于或等于5km/h時(shí)，可變限速控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)限速值為當(dāng)前限速值加10km/h ；當(dāng)周期內(nèi)交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的85%位車速與當(dāng)前限速值差小于或等于-5km/h時(shí)，可變限速控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)限速值為當(dāng)前限速值減10km/h ；當(dāng)檢測(cè)到的85%位車速與當(dāng)前限速值之差的絕對(duì)值小于5km/h時(shí)，不調(diào)節(jié)當(dāng)前限速值；
5)將步驟4)得到的限速值與快速道路最高和最低允許限速值進(jìn)行比較，如所述限速值在所述最高和最低允許限速值之間，則以該限速值可以作為當(dāng)前條件下最優(yōu)限速值進(jìn)行發(fā)布，如果不在所述最高和最低允許限速值之間，則在最高和最低允許限速值中選擇最接近步驟4)的限速值的值作為當(dāng)前路段內(nèi)的最優(yōu)限速值；
6)當(dāng)快速道路有多段不同限速值的路段，每段分別進(jìn)行可變限速控制，各控制路段的限速值之差需要保持在一定范圍內(nèi)，防止上下游限速值差距過大對(duì)交通流造成擾動(dòng)， 本發(fā)明由快速道路最后一段可變限速控制的路段開始，檢測(cè)其與相鄰上游可變限速控制路段的限速值之差，兩個(gè)相鄰可變限速控制路段之間限速值差小于等于20km/h，否則降低限速值較高的路段的限速值，該過程直到檢測(cè)達(dá)到快速道路第一個(gè)可變限速控制路段結(jié)束， 確定各個(gè)可變限速控制路段的最優(yōu)限速值；
7)將步驟6)中確定的各個(gè)可變限速控制路段的最優(yōu)限速值通過路側(cè)電子可變情報(bào)板進(jìn)行發(fā)布，實(shí)現(xiàn)根據(jù)交通流運(yùn)行狀態(tài)的快速路可變限速控制；
8)完成一個(gè)周期(5分鐘)之后，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)下一個(gè)周期內(nèi)交通流運(yùn)行狀態(tài)，并重復(fù)步驟1-7，確定是否需要調(diào)整當(dāng)前快速路限速值。
9)當(dāng)交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的交通流狀態(tài)變?yōu)榱己脮r(shí)，也就是各車道交通流平均密度小于ISpcu/km/lane，關(guān)閉可變限速調(diào)節(jié)，快速路限速值恢復(fù)為初始默認(rèn)值。
下面用結(jié)合

本發(fā)明。在快速道路待控制區(qū)域安裝交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備， 同時(shí)將交通流數(shù)據(jù)通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂浦行挠?jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)確定可變限速控制是否啟動(dòng)，并計(jì)算可變限速控制調(diào)節(jié)值，將當(dāng)前限速值通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到路側(cè)電子可變情報(bào)板上，如圖1所示。
交通流檢測(cè)設(shè)備以5分鐘為一個(gè)周期采集當(dāng)前交通流運(yùn)行狀態(tài)，包括車輛速度、 流量、及占有率。根據(jù)核心算法確定當(dāng)前交通流運(yùn)行狀態(tài)下合理限速值，如圖2所示?？勺兿匏倏刂葡到y(tǒng)僅在白天(7:00AM-7:00PM)時(shí)間段內(nèi)起控制作用。當(dāng)檢測(cè)器檢測(cè)到的交通流平均密度大于18pcu/km/lane時(shí)，則啟動(dòng)可變限速控制系統(tǒng)。
當(dāng)周期內(nèi)交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的85%位車速與當(dāng)前限速值差大于或等于 5km/h時(shí)，則可變限速控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)限速值為當(dāng)前限速值加10km/h ；當(dāng)周期內(nèi)交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的85%位車速與當(dāng)前限速值差小于或等于-5km/h時(shí)，則可變限速控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)限速值為當(dāng)前限速值減10km/h ；當(dāng)檢測(cè)到的85%位車速與當(dāng)前限速值之差的絕對(duì)值小于5km/h時(shí)，則不調(diào)節(jié)當(dāng)前限速值。此外，可變限速控制計(jì)算出的限速值和該控制快速道路的最高及最低限速值進(jìn)行比較，保證可變限速系統(tǒng)發(fā)布的限速值在此區(qū)間之內(nèi)。計(jì)算出各位置限速值后，進(jìn)入線控階段，系統(tǒng)從下游第二個(gè)點(diǎn)向上游檢測(cè)相鄰限速值之差，要求該點(diǎn)限速與下游限速的差應(yīng)小于等于20km/h，否則降低該點(diǎn)限速至范圍內(nèi)，保證上下游的限速差值需保持在一定范圍內(nèi)，防止對(duì)交通流造成擾動(dòng)。
確定了交通流運(yùn)行狀態(tài)下合理限速值后，中心計(jì)算機(jī)發(fā)出指令調(diào)節(jié)路側(cè)的電子可變情報(bào)板，將新的限速信息發(fā)布給駕駛員。同時(shí)可向駕駛員發(fā)布相應(yīng)的警示信息，例如“前方擁堵，減速慢行”等。
由于本方法能夠根據(jù)交通流運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)快速道路的合理限速值，因此本方法在快速道路交通管理與控制方面具有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.基于交通流運(yùn)行狀態(tài)的快速道路可變限速控制方法，其特征是由可變限速控制系統(tǒng)對(duì)快速道路的限速值進(jìn)行控制，快速道路有多段不同限速值的路段，每段分別進(jìn)行可變限速控制，可變限速控制系統(tǒng)包括檢測(cè)設(shè)備、后臺(tái)中心計(jì)算機(jī)和電子情報(bào)板，檢測(cè)設(shè)備和電子情報(bào)板設(shè)置在快速道路上，可變速控制方法為1)在快速道路上設(shè)置交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備，收集待控制路段上實(shí)時(shí)交通流信息，包括速度、流量、占有率，檢測(cè)精度為每5分鐘檢測(cè)一次，即5分鐘一個(gè)檢測(cè)周期；2)將檢測(cè)到的各個(gè)參數(shù)傳輸?shù)胶笈_(tái)中心計(jì)算機(jī)中，同時(shí)判斷當(dāng)前時(shí)間，控制系統(tǒng)僅在一天的7:00-19:00時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行限速值控制，如不在此時(shí)間段內(nèi)，則電子情報(bào)板上顯示 “保持車速，安全行駛”；3)當(dāng)交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的5分鐘內(nèi)各車道交通流平均密度大于18pCU/km/ lane時(shí)，啟動(dòng)可變限速控制系統(tǒng)，否則，電子情報(bào)板顯示該快速道路默認(rèn)限速值；4)當(dāng)該周期內(nèi)交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的85%位車速與當(dāng)前限速值的差大于或等于5km/h時(shí)，可變限速控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)限速值為當(dāng)前限速值加10km/h ；當(dāng)周期內(nèi)交通流參數(shù)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的85%位車速與當(dāng)前限速值差小于或等于-5km/h時(shí)，可變限速控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)限速值為當(dāng)前限速值減10km/h ；當(dāng)檢測(cè)到的85%位車速與當(dāng)前限速值之差的絕對(duì)值小于5km/h時(shí)，不調(diào)節(jié)當(dāng)前限速值；5)將步驟4)得到的限速值與快速道路最高和最低允許限速值進(jìn)行比較，如所述限速值在所述最高和最低允許限速值之間，則以該限速值可以作為當(dāng)前條件下最優(yōu)限速值進(jìn)行發(fā)布，如果不在所述最高和最低允許限速值之間，則在最高和最低允許限速值中選擇最接近步驟4)的限速值的值作為當(dāng)前路段內(nèi)的最優(yōu)限速值；6)由快速道路最后一段可變限速控制的路段開始，檢測(cè)其與相鄰上游可變限速控制路段的限速值之差，兩個(gè)相鄰可變限速控制路段之間限速值差小于等于20km/h，否則降低限速值較高的路段的限速值，該過程直到檢測(cè)達(dá)到快速道路第一個(gè)可變限速控制路段結(jié)束， 確定各個(gè)可變限速控制路段的最優(yōu)限速值；7)將步驟6)中確定的各個(gè)可變限速控制路段的最優(yōu)限速值通過路側(cè)電子可變情報(bào)板進(jìn)行發(fā)布，實(shí)現(xiàn)根據(jù)交通流運(yùn)行狀態(tài)的快速路可變限速控制；8)完成一個(gè)周期5分鐘的檢測(cè)之后，控制系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)下一個(gè)周期內(nèi)交通流與天氣狀態(tài)，并重復(fù)步驟1)-7)，根據(jù)實(shí)際道路交通與天氣條件動(dòng)態(tài)調(diào)整當(dāng)前快速路限速值。
全文摘要
基于交通流運(yùn)行狀態(tài)的快速道路可變限速控制方法，根據(jù)道路交通流狀態(tài)的實(shí)時(shí)變化，自動(dòng)調(diào)整快速道路的限速值，通過可變情報(bào)板將限速信息發(fā)布給駕駛員，從而減少交通事故概率，提高道路交通安全。本發(fā)明利用交通流檢測(cè)設(shè)備獲取實(shí)時(shí)交通流運(yùn)行特征參數(shù)，根據(jù)各類交通狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)整道路限速值，克服了現(xiàn)有道路限速值只能固定不變的缺陷與不足。根據(jù)交通流運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)限速方法在快速道路交通管理與控制方面具有實(shí)際的工程運(yùn)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G08G1/09GK102542823SQ20111042547
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者萬(wàn)晶晶, 劉攀, 李志斌, 王煒 申請(qǐng)人:東南大學(xué)