专利名称：多匝道调节方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及交通调节，尤其涉及一种多匝道调节方法及其系统。
背景技术：
目前，调节高架道路主线交通流采用的是多匝道协调控制，通过控制进入快速路 的交通量，使整个快速路的交通流流量、密度、速度等参数运行在最佳状态，从而使提高服 务水平。入口匝道控制的实质是将入口交通流在时间和空间上重新进行分配，其中一部分 车辆准予进入，另一部分车辆在匝道上等待，伺机进入，还有一部分车辆则选择其它替代路 线行驶。匝道调节率作为计算根据主线及区域交通流计算每个周期入口匝道允许进入的车 辆数，其设置对多匝道的道路协调尤为重要。目前常见的多匝道调节方法有两种(1)采用 固定调节率，2辆车/green，即一次绿灯过2辆车；(2)采用自适应调节率，根据主线、地面 及衔接区域的交通流，自动算出允许每周期允许通行的车辆数。当主线交通流量较大，且进 口匝道交通需求也较大的情况下，极有可能在保证主线汇入顺畅的目标下，进口匝道有一 定的车辆排队，若排队太长，则会排队溢出到相邻的地面路段及交叉口，造成拥堵扩散与转 移。因此，本领域的技术人员致力于开发一种准确的多匝道调节方法。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供按照本地交通流 情况进行感应计算，然后基于区域交通由上层协调中心进行优化，全局调整各个入口匝道 的调节率的调节方法。为实现上述目的，本发明提供了一种多匝道调节方法，包括以下步骤本地匝道控 制器根据交通流获得本地调节率；根据到达率和通过率获得本地排队长度；判断所述本地 排队长度是否小于阈值；若小于所述阈值，则不向协调中心反馈所述本地排队长度；若大 于等于所述阈值，则反馈所述本地排队长度至所述协调中心，并接收所述调节中心对所述 本地调节率的分配；执行所述协调中心对所述本地调节率的分配。在本发明的较佳实施方式中，所述本地匝道控制器根据交通流获得本地调节率这 一步骤包括以下步骤所述本地匝道控制器历史统计或实时测量匝道下游容量；根据匝道 上游交通需求与所述匝道下游容量计算所述本地调节率，设定调节周期为η分钟，则r (t) =(ca_qd(t-l))*(n*60)/3600，其中，r(t)为 Tk 彡 t 彡 T(k+1)时间内的调节率，qd(t_l)为 (k-l)T <=t<=kT时间内匝道上游交通需求，Ca为匝道下游容量。在本发明的另一较佳实施方式中，若大于等于所述阈值，则反馈所述本地排队长 度至所述协调中心，并接收所述调节中心对所述本地调节率的分配这一步骤还包括以下步 骤所述本地匝道控制器反馈所述本地排队长度至所述协调中心；所述协调中心向区域内 其他入口匝道控制器发出区域请求；所述协调中心接收区域内其他入口匝道控制器的其他
4排队长度；所述协调中心将本地排队长度与阈值的差值分配至其他排队长度小于阈值的入 口匝道；所述本地匝道控制器接收所述协调中心的反馈，并根据所述本地排队长度分配本 地调节率。在本发明的另一较佳实施方式中，还包括以下步骤所述本地匝道控制器如判定 入口匝道排队长度小于阈值，则进一步判断是否接收到了所述协调中心的区域请求；若没 有收到所述区域请求，则执行所述协调中心的分配；若接收到了所述区域请求，则反馈本地 排队长度的富余值至所述协调中心；接收所述协调中心对所述本地排队长度的协调，并执 行所述协调中心的进一步分配。在本发明的另一较佳实施方式中，根据到达率和通过率获得本地排队长度这一步 骤包括以下步骤设定统计所述本地排队长度的时段与所述时段的统计周期；所述本地匝 道控制器根据统计周期统计每个周期内车辆的到达率和通过率；判断所述到达率是否大于 所述通过率；若所述到达率小于等于所述通过率，则无本地排队长度；若所述到达率大于 所述通过率，则判定产生本地排队长度，在所述统计时段内继续统计每个周期内车辆的到 达率与通过率；根据每个周期内所述车辆的到达率与所述车辆的通过率分别获得统计时段 内车辆的到达数与车辆的通过数；根据所述车辆的到达数与所述车辆的通过数的差值，得 到所述本地排队长度。在本发明的另一种较佳实施方式中，所述根据所述每个周期内所述车辆的到达率 与所述车辆的通过率分别获得统计时段内车辆的到达数与车辆的通过数这一步骤通过所 述本地匝道控制器绘制计算到达率曲线与通过率曲线，并根据所述到达率曲线与所述通过 率曲线之间的面积获得。在本发明的另一种较佳实施方式中，所述到达率曲线为所述统计时段内每个周期 的到达率所连接的曲线，所述通过率曲线为所述统计时段内每个周期的通过率所连接的曲线。本发明还提供了一种多匝道调节系统，包括本地匝道控制器，用于根据交通流获 得本地调节率，根据到达率和通过率获得本地排队长度，并判断所述本地排队长度与阈值 之间的差值；其他匝道控制器，是所述区域内的本地匝道控制器之外的多个匝道控制器，用 于反馈其他匝道入口的排队长度与调节率至所述协调中心；协调中心，用于接收所述本地 匝道控制器所反馈的本地排队与阈值的信息之间的差值，并根据所述差值对所述本地匝道 控制器与所述其他匝道控制器的调节率进行协调。本发明所提供的多匝道调节方法及其系统，全局调整各个入口匝道的调节率，根 据入口匝道排队长度，基于分层反馈进行精确的多匝道调节，道路主线汇入区车流有序，主 线车头时距合理，并且入口匝道排队控制在一定范围，不延伸至地面道路技术效果。以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以 充分地了解本发明的目的、特征和效果。
图1是本发明多匝道调节方法的流程图；图2是本发明多匝道调节系统的示意图；图3是本发明多匝道调节方法及其系统中本地匝道控制器绘制的达率与通过率的曲线图。
具体实施例方式如图1所示为本发明多匝道调节方法的流程图。步骤SlOO中，本地匝道控制器根据交通流获得本地调节率。具体为所述本地匝 道控制器历史统计或实时测量匝道下游容量；根据匝道上游交通需求与所述匝道下游容量 计算所述本地调节率，设定调节周期为η分钟，则r (t) = (ca-qd(t-1)) * (n*60) /3600，其中， r(t)为Tk彡t彡T(k+1)时间内的调节率，qd(t_l)为(k_l)T < = t < = kT时间内匝道 上游交通需求，Ca为匝道下游容量。步骤S102中，本地匝道控制器根据到达率和通过率获得本地排队长度。具体为 设定统计所述本地排队长度的时段与所述时段的统计周期；所述本地匝道控制器根据统计 周期统计每个周期内车辆的到达率和通过率；判断所述到达率是否大于所述通过率；若所 述到达率小于等于所述通过率，则无本地排队长度；若所述到达率大于所述通过率，则判定 产生本地排队长度，在所述统计时段内继续统计每个周期内车辆的到达率与通过率；根据 每个周期内所述车辆的到达率与所述车辆的通过率分别获得统计时段内车辆的到达数与 车辆的通过数；根据所述车辆的到达数与所述车辆的通过数的差值，得到所述本地排队长 度。在本实施方式中，每个周期内所述车辆的到达率与所述车辆的通过率分别获得统 计时段内车辆的到达数与车辆的通过数，是通过所述本地匝道控制器绘制计算到达率曲线 与通过率曲线，并根据所述到达率曲线与所述通过率曲线之间的面积获得。所述到达率曲 线为所述统计时段内每个周期的到达率所连接的曲线，所述通过率曲线为所述统计时段内 每个周期的通过率所连接的曲线。步骤S104中，本地匝道控制器判断所述本地排队长度是否小于阈值。若小于阈 值，则不向协调中心反馈所述本地排队长度。若大于等于所述阈值，则进行步骤S106，本地匝道控制器反馈所述本地排队长度 至所述协调中心，协调中心向区域内其他匝道控制器发出区域请求。具体为所述本地匝道 控制器反馈所述本地排队长度至所述协调中心；所述协调中心向区域内其他入口匝道控制 器发出区域请求；所述协调中心接收区域内其他入口匝道控制器的其他排队长度；所述协 调中心将本地排队长度与阈值的差值分配至其他排队长度小于阈值的入口匝道；所述本地 匝道控制器接收所述协调中心的反馈，并根据所述本地排队长度分配本地调节率。步骤SllO中，本地匝道控制器接收所述调节中心对所述本地调节率的分配。步骤S116中，执行所述协调中心对所述本地调节率的分配。本实施方式中，步骤S104中，若是本地排队长度小于阈值，则本地匝道控制器不 向协调中心反馈本地排队长度，进入步骤S108，判断是否接收到了所述协调中心的区域请 求。若没有收到所述区域请求，则执行步骤S116，本地匝道控制器执行协调中心的分配。若接收到了所述区域请求，则进行步骤S112，反馈本地排队长度的富余值至所述 协调中心。进行步骤S114，接收所述协调中心对所述本地排队长度的协调，并在步骤S116 中执行所述协调中心的进一步分配。如图2所示，是多匝道调节系统的示意图。多匝道调节系统包括本地匝道控制器
610，其他匝道控制器20与协调中心30。本地匝道控制器10用于根据交通流获得本地调节率，根据到达率和通过率获得 本地排队长度，并判断所述本地排队长度与阈值之间的差值。其他匝道控制器20是所述区 域内的本地匝道控制器之外的多个匝道控制器，用于反馈其他匝道入口的排队长度与调节 率至所述协调中心30。其中，协调中心30是对所有高架道路匝道的控制中心，若排队长度 在可控范围内，可控范围是一个阈值，一般排队长度距离地面路段还有30米，即为可控范 围。在本实施方式中，本地匝道器10按照本地交通流情况进行感应计算，然后基于区 域交通(常态交通、不平衡交通、瓶颈交通、某一入口匝道排队过长等状态)由协调中心30 进行优化，全局调整本地匝道器10与其他匝道器20的调节率。本地匝道控制器10将调节率反馈给协调中心30，且其他入口匝道无协调要求，假 如一个上匝道排队很长，超过可控范围，延伸到地面了，则会发出与相邻匝道、高架协调控 制的请求。则执行本地局部优化得到的控制策略，采用调节率显示红绿灯的时间。否则按 协调层要求修正调节率再执行。修正调节率是由协调中心30计算出来的。设定调节周期为η分钟，则本地调节率r(t) = (ca-qd (t_l) )* (n*60)/3600，其中， r(t)为Tk彡t彡T(k+1)时间内的调节率，qd(t-l)为(k_l)T < = t < = kT时间内匝道 上游交通需求，ca为匝道下游容量。在本实施方式中，所述本地匝道控制器10根据所述到 达率与所述通过率计算绘制到达率曲线与通过率曲线，并根据所述到达率曲线与所述通过 率曲线之间的面积获得本地匝道的本地排队长度。本地匝道控制器10基于本周期调节率估算入口匝道排队长度，当入口匝道车辆 排队长度超过一定的阈值时，本地匝道控制器10向该区域的协调中心30发出协调控制请 求，要求调节率增加值。协调中心30接收所述本地匝道控制器10所反馈的本地排队与阈值的信息之间的 差值，并根据所述差值对所述本地匝道控制器10与所述其他匝道控制器20的调节率进行 协调。例如有5个队伍在排队买票，这5个队伍是相互看不见的。其中一个队伍1人很 少，2个人排队，而队伍4，队伍5有20人排队，那么这个队伍1就会告诉中心，我这里人少， 中心再告诉队伍4，队伍5，可以到队伍1去排队。用在匝道上，就是匝道1车流很少，匝道 2排队很长，那么协调中心知道后，就会给匝道2更长的绿灯，由原来的IOs提高到20s，而 匝道1就可以减少它的绿灯。如图3所示是本地匝道控制器绘制的达率与通过率的曲线图。排队长度计算是入口匝道协调控制策略实施的一个关键环节，本实施方式中，在 主线上下游、入口匝道数检测等数据基础上，动态估算本匝道的排队长度。计算排队长度所需要的参数可以是现状高峰时段5min、6min、15min的流率、预 测的主线、匝道交通流率和现状匝道的调节率，车头时距等。采用到达率与通过率的形式计 算排队车辆数，以现状高峰时段6min的流率，是6min通过的车辆数，及匝道的调节率为例， 到达-通过表示Ih内车辆到达率与通过率的情况，横轴以6min为一个计算时间间隔，即为 0. 1小时，右侧纵轴代表到达率或通过率，每一小格表示100辆/h，最多可以统计1. 6h内的 情况。根据所统计的每6min的到达率、通过率绘出曲线。在到达率>通过率的那一点开始，车辆开始延误；在此点之前，车辆没有延误。图中，A到达，B通过，从开始排队的那一点开始，把每个时间间隔内的到达率输入 A达到那一行，通过率输入B通过那一行，并计算两条曲线之间的面积。在表格中Δ表示A 到达减去B通过。本地匝道器10计算每个时间间隔内的累计Δ值，当通过率>到达率的那一点，累 计Δ值开始减少，排队开始消散。确定最大的Δ值，最大的累计Δ值，并计算最大排队车辆 数、总延误时间、总延误车辆、车辆的平均延误。排队车辆数=总的到达数-总的通过数，排队长度=Δ Χ0. IX 100，其中，0. 1是 横坐标表示6Min，100是纵坐标，每格表示100辆车，即排队等于Δ X 10，在到达率与通过 率之差最大时，排队最长。Δ*10表示排队的车辆数，每个6min内的延误等于排队车辆数 *时间间隔6min。例如，某一列的Δ= 3. 2，则 6min的延误为3. 2*10*6/60 = 3. 2h，总延误 等于所有6min的延误之和，即总延误=Σ Δ。本发明所提供的多匝道调节方法及其系统，运用分层协调优化计算的思想，提出 基于分层反馈的多匝道调解率计算方法，全局调整各个入口匝道的调节率；根据入口匝道 排队长度，基于分层反馈进行精确的多匝道调节，道路主线汇入区车流有序，主线车头时距 合理，并且入口匝道排队控制在一定范围，不延伸至地面道路技术效果。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创 造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员 依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术 方案，皆应在本发明的权利要求保护范围内。
权利要求
1.一种多匝道调节方法，其特征在于，包括以下步骤 本地匝道控制器根据交通流获得本地调节率；根据到达率和通过率获得本地排队长度；判断所述本地排队长度是否小于阈值；若小于所述阈值，则不向协调中心反馈所述本地排队长度；若大于等于所述阈值，则反馈所述本地排队长度至所述协调中心，并接收所述调节中 心对所述本地调节率的分配；执行所述协调中心对所述本地调节率的分配。
2.根据权利要求1所述的多匝道调节方法，其特征在于，所述本地匝道控制器根据交 通流获得本地调节率这一步骤包括以下步骤所述本地匝道控制器历史统计或实时测量匝道下游容量；根据匝道上游交通需求与所述匝道下游容量计算所述本地调节率，设定调节周期为η 分钟，则 r(t) = (ca-qd(t_l))*(n*60)/3600其中，r(t)为Tk≤t≤T(k+1)时间内的调节率，qd(t_l)为(k_l)T < = t < = kT时 间内匝道上游交通需求，Ca为匝道下游容量。
3.根据权利要求2所述的多匝道调节方法，其特征在于，若大于等于所述阈值，则反馈 所述本地排队长度至所述协调中心，并接收所述调节中心对所述本地调节率的分配这一步 骤还包括以下步骤所述本地匝道控制器反馈所述本地排队长度至所述协调中心；所述协调中心向区域内其他入口匝道控制器发出区域请求；所述协调中心接收区域内其他入口匝道控制器的其他排队长度；所述协调中心将本地排队长度与阈值的差值分配至其他排队长度小于阈值的入口匝道；所述本地匝道控制器接收所述协调中心的反馈，并根据所述本地排队长度分配本地调节率。
4.根据权利要求1所述的多匝道调节方法，其特征在于，还包括以下步骤所述本地匝道控制器如判定入口匝道排队长度小于阈值，则进一步判断是否接收到了 所述协调中心的区域请求；若没有收到所述区域请求，则执行所述协调中心的分配；若接收到了所述区域请求，则反馈本地排队长度的富余值至所述协调中心；接收所述协调中心对所述本地排队长度的协调，并执行所述协调中心的进一步分配。
5.根据权利要求1所述的多匝道调节方法，其特征在于，根据到达率和通过率获得本 地排队长度这一步骤包括以下步骤设定统计所述本地排队长度的时段与所述时段的统计周期； 所述本地匝道控制器根据统计周期统计每个周期内车辆的到达率和通过率； 判断所述到达率是否大于所述通过率； 若所述到达率小于等于所述通过率，则无本地排队长度；若所述到达率大于所述通过率，则判定产生本地排队长度，在所述统计时段内继续统 计每个周期内车辆的到达率与通过率；根据每个周期内所述车辆的到达率与所述车辆的通过率分别获得统计时段内车辆的 到达数与车辆的通过数；根据所述车辆的到达数与所述车辆的通过数的差值，得到所述本地排队长度。
6.根据权利要求5所述的多匝道调节方法，其特征在于，所述根据所述每个周期内所 述车辆的到达率与所述车辆的通过率分别获得统计时段内车辆的到达数与车辆的通过数 这一步骤通过所述本地匝道控制器绘制计算到达率曲线与通过率曲线，并根据所述到达率 曲线与所述通过率曲线之间的面积获得。
7.根据权利要求6所述的多匝道调节方法，其特征在于所述到达率曲线为所述统计 时段内每个周期的到达率所连接的曲线，所述通过率曲线为所述统计时段内每个周期的通 过率所连接的曲线。
8.一种多匝道调节系统，其特征在于，包括本地匝道控制器，用于根据交通流获得本地调节率，根据到达率和通过率获得本地排 队长度，并判断所述本地排队长度与阈值之间的差值；其他匝道控制器，是所述区域内的本地匝道控制器之外的多个匝道控制器，用于反馈 其他匝道入口的排队长度与调节率至所述协调中心；协调中心，用于接收所述本地匝道控制器所反馈的本地排队与阈值的信息之间的差 值，并根据所述差值对所述本地匝道控制器与所述其他匝道控制器的调节率进行协调。
9.根据权利要求8所述的匝道调节系统，其特征在于所述本地匝道控制器统计 匝道上游交通需求以及历史统计/实时测量匝道下游容量，并根据所述匝道上游交通 需求与所述匝道下游容量计算所述本地调节率，设定调节周期为η分钟，则r(t)= (ca-qd(t_l))*(n*60)/3600其中，r(t)为Tk彡t彡T(k+1)时间内的调节率，qd(t_l)为(k_l)T < = t < = kT时 间内匝道上游交通需求，Ca为匝道下游容量。
10.根据权利要求9所述的匝道调节系统，其特征在于所述本地匝道控制器根据所述 到达率与所述通过率计算绘制到达率曲线与通过率曲线，并根据所述到达率曲线与所述通 过率曲线之间的面积获得本地匝道的本地排队长度。
全文摘要
本发明公开了一种多匝道调节方法，包括以下步骤本地匝道控制器根据交通流获得本地调节率；根据到达率和通过率获得本地排队长度；判断本地排队长度是否小于阈值；若小于阈值，则不向协调中心反馈本地排队长度；若大于等于阈值，则反馈本地排队长度至协调中心，并接收调节中心对本地调节率的分配；执行协调中心对本地调节率的分配。本发明还公开了一种多匝道调节系统。本发明所公开的多匝道调节方法及其系统通过本地匝道控制器的反馈与协调中心的调节，使得主线汇入区车流有序，主线车头时距合理，并且入口匝道排队控制在一定范围，不延伸至地面道路。
文档编号G08G1/065GK102005122SQ20101055543
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者保丽霞, 彭庆艳, 徐大刚, 陈雷进 申请人:上海市城市建设设计研究院