1.一种城市快速路合流区主线与入口匝道协调控制系统,其特征在于:包括有:
信息采集系统:用于采集入口匝道排队信息以及合流区交通量信息;
信息处理系统:用于处理信息采集系统收集到的信息,并传送处理后的信息到信息发布系统;
信息发布系统:用于发布可变限速信息或启动信号控制,道路使用者根据信息发布系统发布的信息采取对应的措施。
2.根据权利要求1所述的一种城市快速路合流区主线与入口匝道协调控制系统,其特征在于:所述的信息采集系统包括有排队检测器和交通量检测器,所述排队检测器设置在入口匝道前端,用于采集车辆排队信息;所述交通量检测器设置在合流区的起讫点位置,用于采集主线上游及入口匝道驶入的交通量信息和下游驶出的交通量信息。
3.根据权利要求2所述的一种城市快速路合流区主线与入口匝道协调控制系统,其特征在于:所述的信息处理系统为中心计算机,中心计算机用于处理由信息采集系统收集到的信息数据,确定最终需要采取的控制方法,并将最终的结果通过无线网络传送给信息发布系统。
4.根据权利要求3所述的一种城市快速路合流区主线与入口匝道协调控制系统,其特征在于:所述信息发布系统包括可变限速板和交通信号控制设备,所述可变限速板设置在快速路合流区上游的主路路段,将具体限速值情况反馈给主路车辆使用者,让车辆使用者根据自身车速情况加以调整;交通信号控制设备设置在快速路合流区入口匝道末端,通过信号控制机驱动信号灯来动态地控制入口匝道车辆驶入合流区。
5.一种城市快速路合流区主线与入口匝道协调控制方法,其特征在于:具体步骤如下:
(1)采用交通量检测器检测合流点处主线与入口匝道驶入的交通量q1-主和q1-匝道(pcu/h)以及合流区下游驶出的交通量q2(pcu/h);采用排队检测器检测入口匝道车辆排队长度l米;为使得每次检测数据更为精确,一般为5分钟检测一次。
(2)将检测到的各项数据传送给中心计算机,中心计算机首先将交通量检测器检测到的小时交通量q1=q1-主+q1-匝道与q2做比较:
如果q1≤q2<qm,则主线和入口匝道均不启动相应控制,此时主路车辆仍按当前车道给定的安全限速v1km/h行驶;qm为合流区下游路段通行能力;
如果q1>q2,需要对合流区采取相应的控制,先计算出此时对应的限速值v2km/h,v2<v1,然后通过步骤(3)给出具体控制方法。
(3)中心计算机将排队检测器检测到的入口匝道排队长度l与预先设置的阈值lcr米作比较:
①l≤lcr,则先启动入口匝道信号灯控制,此时在一个检测周期内,如果q1'≤q2(q1'为重新检测的合流点处主线与入口匝道驶入交通量),则不需要启动主线可变限速控制,即让主路车辆仍采用速度v1优先通过合流区,如果q1'>q2,则需要同时启动主线可变限速控制;
②l>lcr,则不启动入口匝道信号灯控制,而启动主线可变限速控制。
上述采取的主线可变限速控制均取v2作为新的安全限速值。
(4)中心计算机确定最终的控制结果,并经无线网络及时传达给信息发布系统,信息发布系统发布可变限速信息或启动信号灯控制。
6.根据权利要求5所述的一种城市快速路合流区主线与入口匝道协调控制方法,其特征在于:
对于含有多个合流区的快速路路段,采用元胞传输模型进行分段处理,即将该路段划分为多个元胞,各个元胞都含有一个主路与入口匝道,按照步骤(1)~(4)分别协调控制各个元胞,确定适合各自情况的协调控制方法。
7.根据权利要求6所述的一种城市快速路合流区主线与入口匝道协调控制方法,其特征在于:如果是对主线进行可变限速,相邻两个元胞之间的限速值之差不能超过20km/h。此外,在一个周期的检测完成之后,自动进行下一个周期的检测,以确定是否需要进一步调整当前协调控制方法。
8.根据权利要求5所述的一种城市快速路合流区主线与入口匝道协调控制方法,其特征在于:所述步骤(2)中限速值v2的计算方法如下:
由于q1>q2,即合流点主线和入口匝道驶入的总交通量超过了合流区下游驶出交通量,合流区的交通密度会逐步增大,此时交通密度和速度之间的关系并非单纯的线性关系,因而考虑交通密度较大的情况,结合greenberg模型和交通流三参数关系,可确定如公式(1)所示的交通量-速度模型。
式中:q表示交通量,pcu/h;v表示速度,km/h;vm表示最大交通量对应的速度(最佳速度),km/h;kj表示阻塞密度,vel/km。
结合(1)式,
由于qm是vm对应的交通量,因而对于一个已知路段,可以通过实测交通量数据确定二者的值,此处应令qm=qm,同时结合①式及kj关系可以确定v2,如公式(2)所示。
式中:q'表示待控制的交通量,且不包含入口匝道到达合流区交通量,pcu/h;其余字母意义同上。
对于q',应分两种情形加以确定:①当qm>q1>q2时,合流区逐步出现拥堵,但由于没有超出下游通行能力,拥堵程度相对较低,但为了避免后续拥堵加重,此时应该以当前的q2-q1-匝道作为待控制的交通量,即令q'=q2-q1-匝道,进而求出对应的v2;②当q1>q2=qm时,合流区拥堵非常严重,为了缓解当前的拥堵,同时也为了减小因控制程度过大而引发合流区上游的交通混乱,先以qm作为待控制的交通量,即令q'=qm-q1-匝道,求出此时的v2,此后,若q1≤q2,则主线不需要再采取控制,若qm>q1>q2,则按情形①求出v2。