技术领域本发明涉及交通管理技术领域，尤其是涉及一种基于VSL的高速公路主线收费站速度控制系统及其控制方法。
背景技术：
随着高速公路交通量的快速增长和交通流的显著变化，高速公路主线收费站拥堵现象日益严重。主线收费站附近区段车辆速度高速变化，交通事故频发，是高速公路的瓶颈。在高流量的情况下，一旦收费站前过渡段(主线收费站前多个减速区域的统称)发生交通事件导致车流受阻，产生的交通波迅速向上游传播，交通流密度达到甚至超过临界值，交通流将变得紊乱。所以主线收费站的通行能力将直接影响整条高速公路的通行能力。
技术实现要素：
本发明提出一种基于VSL的高速公路主线收费站速度控制系统及其控制方法，在高速公路主线收费站前过渡段设置该控制系统，不但可以疏导收费站处交通流，缓解交通拥堵，提高交通安全。还可以收集交通信息，对后续的交通规划与管理具有十分重要的作用。本发明的一种技术方案是这样实现的：一种基于VSL的高速公路主线收费站速度控制系统，包括出站区域、收费区域和若干个缓冲减速区域，VSL主要通过车速控制进入每一个缓冲减速区域的交通量，从而缓解收费站拥堵。作为一种优选的技术方案，所述系统设置有两个视频检测器，上述视频检测器安装于收费站前的车道上方，检测控制区段的排队长度，作为用于判断VSL系统的启动的条件和控制路段限速牌开启的条件。作为一种优选的技术方案，每一所述缓冲减速区域均设有一用于获得车流量的感应线圈检测器。每一所述感应线圈检测器均连接有一用于显示限速要求的显示牌，所有所述的检测器和显示牌共同连接有执行控制活动的中央处理器。作为一种优选的技术方案，所述视频检测器安装在收费站入口处和距离收费站入口2.5公里处。作为一种优选的技术方案，所述缓冲减速区域设有十段。作为一种优选的技术方案，每段所述减速区域的长度为500m。作为一种优选的技术方案，包括以下步骤，步骤一，取出收费站后的500米作为出站区域，取收费站前5Km作为缓冲减速的过渡段实施VSL控制，将整个过渡段以500m间隔划分为十个控制区段并编号；步骤二，VSL控制入口处，距收费站2.5公里处设置视频检测器实时抓拍道路检测区域的视频图像，进行数字化处理，依据分析检测区域的图像变化，判断交通流状况，根据收费站排队长度作为判断启动VSL控制区段的条件。步骤三，在每个控制区段中间各车道的道路路基段埋设一组感应线圈，每组有两个感应线圈，每组感应线圈与多通道车辆检测器相连。当车辆分别经过两个线圈时，由于线圈电感量的变化，使得检测卡输出电平，车辆的通过状态将被检测到，同时状态信号传输给车辆检测器，由其进行采集和计算；步骤四，中央处理器根据每个区段前埋置的感应线圈检测器，得出检测断面的车流量信息，根据实时交通条件动态预测指定时域该区段的限速值；步骤五，根据排队长度，开启距离排队队尾最近的两个控制区域的显示牌对该两个区段进行VSL控制，上述显示牌基于速度和精确度条件计算得出最优速度值，动态地修正显示的速度限制，驾驶员将直接通过显示牌得知限速要求，使得驾驶员对限速值有充分的反应时间并使车速达到限速值要求。作为一种优选的技术方案，步骤二中，视频检测器用来监测排队拥堵程度，判定开启VSL控制区段。第一减速区域至第十减速区域的感应线圈检测器记录上一控制区段到下一控制区段过渡流率；作为一种优选的技术方案，步骤四的算法包括S1、计算区段的交通密度；采用Papageorgiou模型对交通状况进行预测，首先将目标公路划分为长度为ΔL的N个等长子段，每个子段的长度应满足车辆在时间段t(离散交通流模型的时间间隔指标)内不能通过一个子段，对于每个子段i，平均密度可以由下述公式表示：Ki(t+1)=Ki(t)+ΔTΔL*n[qi-1(t)-qi(t)]---(1)]]>其中K为i子段指定时域的密度，n为车道数，qi(t)为t时间内从i子段到i+1子段的过渡流率；S2、计算区段速度；平均速度表达式为：Vi(t+1)=Vi(t)+ΔTτ{V[Ki(t)]-Vi(t)