專利名稱：雨天環(huán)境下高速公路可變限速控制系統(tǒng)與控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交通控制領(lǐng)域中的可變限速控制系統(tǒng)與方法，特別是針對高速公路雨天環(huán)境下的可變限速控制系統(tǒng)與方法。技術(shù)背景
在我國，降雨作為一種常見的天氣現(xiàn)象，對高速公路安全高效運營有較大的不利影響。研究表明，雨天環(huán)境下高速公路發(fā)生交通事故的概率顯著增加，運用可變限速控制技術(shù)，不僅可以降低車輛行駛速度，也可減小車輛之間的速度差異，使得交通流趨向穩(wěn)定、均衡狀態(tài)，從而保障雨天高速公路安全、高效運行。
目前我國高速公路主要采用靜態(tài)限速方式，部分高速公路雖然采用了可變限速控制方式，但缺少專門針對雨天環(huán)境的可變限速控制方法和技術(shù)，相關(guān)的專利較少。申請?zhí)枮?02224582. O的專利提供了一種可變限速顯示裝置，沒有考慮降雨及交通流量等因素；申請?zhí)枮?01010164710. x的專利，提供了一種屬于隧道安全領(lǐng)域的可變限速控制算法，沒有考慮不良天氣特別是雨天環(huán)境下的限速控制問題。發(fā)明內(nèi)容
針對以上不足，本發(fā)明提供一種針對雨天環(huán)境下的高速公路可變限速控制系統(tǒng)與控制方法，在考慮降雨強度和交通流量基礎(chǔ)上優(yōu)化各路段動態(tài)限速值，保證雨天高速公路的行車安全。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為雨天環(huán)境下高速公路可變限速控制系統(tǒng)，其特征在于它包括在各路段上沿公路行駛方向設(shè)置的車輛檢測器、雨量計、可變限速標(biāo)志牌和超速抓拍系統(tǒng)，上述各設(shè)備分別與交通控制機連接，交通控制機用于接收并根據(jù)車輛檢測器檢測的交通流量和雨量計測量的降雨量判斷找出動態(tài)瓶頸路段，利用非線性規(guī)劃的二次規(guī)劃算法，并結(jié)合各路段車速的約束條件，依次求出各路段的最優(yōu)化限速值在對應(yīng)路段的可變限速標(biāo)志牌上顯示，并依據(jù)最優(yōu)化限速值控制超速抓拍系統(tǒng)對超速車輛進行抓拍；
動態(tài)瓶頸路段指降雨量最多的路段，若存在多個降雨量最多的路段，則在降雨量最多的路段中選取交通流量最多的路段。
按上述方案，所述的每路段長度為2km，每路段各設(shè)置一個車輛檢測器、雨量計和可變限速標(biāo)志牌，超速抓拍系統(tǒng)安裝在各可變限速標(biāo)志牌下游IOOm處。
按上述方案，所述的車輛檢測器、雨量計、可變限速標(biāo)志牌和超速抓拍系統(tǒng)分別通過無線網(wǎng)絡(luò)與交通控制機連接。
按上述方案，所述的車輛檢測器為環(huán)形線圈檢測器。
基于雨天環(huán)境下高速公路可變限速控制系統(tǒng)實現(xiàn)的可變限速控制方法，其特征在于它包括以下步驟
I)通過對實時降雨量及交通流量的采集，選定動態(tài)瓶頸路段；設(shè)定周期時間，每周期選定一組動態(tài)瓶頸路段；
2)采用二次規(guī)劃算法在約束條件下求解優(yōu)化方程J(k)取得最小值時所對應(yīng)的當(dāng)前周期第i路段限速值
權(quán)利要求
1.雨天環(huán)境下高速公路可變限速控制系統(tǒng)，其特征在于它包括在各路段上沿公路行駛方向設(shè)置的車輛檢測器、雨量計、可變限速標(biāo)志牌和超速抓拍系統(tǒng)，上述各設(shè)備分別與交通控制機連接，交通控制機用于接收并根據(jù)車輛檢測器檢測的交通流量和雨量計測量的降雨量判斷找出動態(tài)瓶頸路段，利用非線性規(guī)劃的二次規(guī)劃算法，并結(jié)合各路段車速的約束條件，依次求出各路段的最優(yōu)化限速值在對應(yīng)路段的可變限速標(biāo)志牌上顯示，并依據(jù)最優(yōu)化限速值控制超速抓拍系統(tǒng)對超速車輛進行抓拍。
動態(tài)瓶頸路段指降雨量最多的路段，若存在多個降雨量最多的路段，則在降雨量最多的路段中選取交通流量最多的路段。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雨天環(huán)境下高速公路可變限速控制系統(tǒng)，其特征在于所述的每路段長度為2km，每路段各設(shè)置一個車輛檢測器、雨量計和可變限速標(biāo)志牌，超速抓拍系統(tǒng)安裝在各可變限速標(biāo)志牌下游IOOm處。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雨天環(huán)境下高速公路可變限速控制系統(tǒng)，其特征在于所述的車輛檢測器、雨量計、可變限速標(biāo)志牌和超速抓拍系統(tǒng)分別通過無線網(wǎng)絡(luò)與交通控制機連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雨天環(huán)境下高速公路可變限速控制系統(tǒng)，其特征在于所述的車輛檢測器為環(huán)形線圈檢測器。
5.基于權(quán)利要求I所述的雨天環(huán)境下高速公路可變限速控制系統(tǒng)實現(xiàn)的可變限速控制方法，其特征在于它包括以下步驟 1)通過對實時降雨量及交通流量的采集，選定動態(tài)瓶頸路段；設(shè)定周期時間，每周期選定一組動態(tài)瓶頸路段； 2)采用二次規(guī)劃算法在約束條件下求解優(yōu)化方程J(k)取得最小值時所對應(yīng)的當(dāng)前周期第i路段限速值Ii (k)
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可變限速控制方法，其特征在于所述的約束條件還包括設(shè)置最大限速值Vmax和最小限速值Vmin,使得Vmin ( Vcji (k) ( Vmax ;當(dāng)降雨強度不大于I. Omm/h時，vmax = 100km/h ;當(dāng)降雨強度大于I. Omm/h且不大于2. 6mm/h時，vmax = 90km/h ;當(dāng)降雨強度大于2. 6mm/h且不大于4. 4mm/h時,vmax = 80km/h ；當(dāng)降雨強度大于4. 4mm/h時,Vmax=60km/h。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可變限速控制方法，其特征在于在超速抓拍系統(tǒng)抓拍時，若抓拍速度基準(zhǔn)值Vtl大于V。, i (k)，則將V。, i (k)的數(shù)值在延時時間t后賦給％。
全文摘要
本發(fā)明提供雨天環(huán)境下高速公路可變限速控制系統(tǒng)和方法，包括在車輛檢測器、雨量計、可變限速標(biāo)志牌和超速抓拍系統(tǒng)，上述設(shè)備分別與交通控制機連接，交通控制機用于接收并根據(jù)車輛檢測器檢測的交通流量和雨量計測量的降雨量判斷找出動態(tài)瓶頸路段，利用非線性規(guī)劃的二次規(guī)劃算法，并結(jié)合各路段車速的約束條件，依次求出各路段的最優(yōu)化限速值在可變限速標(biāo)志牌上顯示，依據(jù)最優(yōu)化限速值控制超速抓拍系統(tǒng)抓拍。根據(jù)降雨強度及交通流量密度特點，通過雨量檢測器、線圈檢測器和分別檢測降雨強度、交通流量密度，在保證高速公路安全運營的基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)各路段的限制速度，并實現(xiàn)各路段的超速動態(tài)抓拍，使高速公路能夠安全高效運行。
文檔編號G08G1/09GK102982689SQ20121042735
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者張存保, 張培嶺, 嚴(yán)新平, 萬平, 梅朝輝 申請人:武漢理工大學(xué)