技术特征：
1.一种基于可变限速的长上坡交通流稳定性提升方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：根据路段的上下游关系与坡度数据，对路段进行编码划分，并进行设备安装；s2：依托安装的设备，进行数据采集与分析，根据s1中路段的编码，得到路段不同区域的车道级交通流指标；s3：依托s2中获取的车道级交通流指标，构建车辆跟驰模型，为小客车与货车分别赋予不同的参数；同时根据交通流量密度速度，确立仿真的初始条件与边界条件，搭建交通仿真环境；s4：输出s3中车道级仿真结果，依托交通流稳定性与车辆排放的相关三项指标，选择最优可变限速情报并发布。2.根据权利要求1所述的基于可变限速的长上坡交通流稳定性提升方法，其特征在于，步骤s1包括以下子步骤：s1.1：获取道路交通信息数据，道路信息数据包括车道数、高程与路段桩号的对应关系；s1.2：将高程数据转化为坡度数据，并对路段进行编码划分，具体为：首先将路段分为三大部分：区域fu、区域u、区域f；区域u为长上坡路段，区域fu为长上坡路段的下游路段，区域f为长上坡路段的上游路段；其次，根据到区域u的距离，对区域f进行细分：上坡路段起点至上坡路段上游500米计为区域f1；上坡路段上游500米至1000米计为区域f2；上坡路段上游1000米至1500米计为区域f3；上坡路段上游1500米至2000米计为区域f4；s1.3：在长上坡路段内以及长上坡路段上游2000米内布设交通流数据采集设备：一台设备针对一车道，探测断面间距设为500米；具体摆放位置为五个区域的分界处，一组设备负责一个区域；每隔一段时间采集监控区间内的交通信息；s1.4：布设可变限速指令发布设备，位于区域f1与f2的交界处横断面；其中区域f1为限速区域。3.根据权利要求2所述的基于可变限速的长上坡交通流稳定性提升方法，其特征在于，步骤s1.1中，通过高德地图或地理国情监测云平台获取道路交通信息数据。4.根据权利要求2所述的基于可变限速的长上坡交通流稳定性提升方法，其特征在于，步骤s1.3中，选择摄像头作为交通流数据采集设备；交通信息包括交通流密度、流量、速度、占有率。5.根据权利要求2所述的基于可变限速的长上坡交通流稳定性提升方法，其特征在于，步骤s1.4中，可变限速信号板作为可变限速指令发布设备，布设于交通龙门架上。6.根据权利要求2所述的基于可变限速的长上坡交通流稳定性提升方法，其特征在于，步骤s2包括以下子步骤：s2.1：处理道路信息数据，得到长上坡路段u的长度与平均坡度；s2.2：根据区域f的交通流数据，获取车道级交通流指标，计算水平路段的自由流速度、关键密度、拥堵密度、交通波速度、拥堵间距，构建水平路段常态下的交通流基本图；s2.3：根据区域u的交通流数据，获取车道级交通流指标，计算上坡路段的自由流速度、关键密度、拥堵密度、交通波速度、拥堵间距，构建上坡路段常态下的交通流基本图；s2.4：根据区域f4的交通信息数据，以预设时长为颗粒度，获取路段实时重型车辆占比
与实时交通密度。7.根据权利要求6所述的基于可变限速的长上坡交通流稳定性提升方法，其特征在于，步骤s2中，上坡路段中，轻型车辆与重型车辆的交通流基本图不相同。8.根据权利要求6所述的基于可变限速的长上坡交通流稳定性提升方法，其特征在于，步骤s3包括以下子步骤：s3.1：仿真区域为区域f的起点至区域fu的终点；s3.2：仿真中的车辆从f的起点开始生成，初始间距符合s2.2中获取的区域f的交通流密度信息；车辆的初始速度为s2.2中获取的f区域的该车型的自由流速度；车辆生成的车型分布符合s2.4中的比例；s3.3：确定仿真车辆的初始与边界条件后，建立车道级车辆跟驰模型，动态更新车辆的位置、速度、加速度、排放；每条不同车道上的车辆单独编码，单个车道上，第一辆进入仿真区域f4的id为，从下游到上游，车辆的id依次增加；s3.4：车道级的车辆跟驰模型如下：其中，表示时刻，为车道上id为的车辆在时刻的位置，为仿真的步长，为拥堵间距，为自由流状态下id为的车辆预期前进的路程；s3.5：自由流状态下车辆预期前进的路程通过求解如下微分方程组得到：其中，为车辆在时刻的速度，为车辆的爬坡速度，为弛豫时间的倒数，为维纳过程，为扩散系数；s3.6：车辆的爬坡速度为：其中，无限速时，为车辆的自由流速度；有限速时，为限速值；为无量纲常数，为重力加速度常数，g为坡度；s3.7：计算车辆排放。9.根据权利要求8所述的基于可变限速的长上坡交通流稳定性提升方法，其特征在于，步骤s3.7具体为：采用美国国家环境保护局发布的moves排放模型，在仿真过程中，计算当前车辆的秒级二氧化碳排放信息。10.根据权利要求6所述的基于可变限速的长上坡交通流稳定性提升方法，其特征在于，步骤s4包括以下子步骤：s4.1：设置控制周期，每隔一段时间运行一次交通仿真；s4.2：每条车道根据s2中处理得到的实时交通流信息，按照s3中的方法生成车辆，对无限速与不同限速场景进行车道级仿真推演；s4.3：每次仿真结束后，得到三项指标：车道级车队间平均速度的标准差、车道级单车
速度的标准差的平均值、车道级二氧化碳排放的总和；s4.4：限速值单位为km/h，值必须为5的倍数；若s4.4中的三项指标相比无限速均提升5%以上，则应用可变限速值，否则维持无限速状态；若有多个限速值满足提升要求，则应用速度最高的限速值；可变限速值不得低于70km/h。
技术总结
本发明公开了一种基于可变限速的长上坡交通流稳定性提升方法，该方法首先对路段根据坡度与上下游关系进行编码划分，将摄像头获取的交通流密度、速度、车型信息等数据作为模型输入，构建双机制的车辆跟驰随机模型，搭建交通仿真平台进行交通仿真，通过网格搜索法获取可变限速的输出值，从而通过引导长上坡上游车辆适当提前减速，避免因上坡路段引擎动力不足造成的速度突变。该方法主要用于城市快速路或高速公路的长上坡路段。根据仿真结果，该方法显著提升了交通流稳定性，从而降低了安全隐患，同时该方法显著降低了长上坡路段的车辆排放。放。放。
技术研发人员：徐图 季玮 刘皓冰 吴戡 李道勋 黄倩 朱永东 赵志峰
受保护的技术使用者：之江实验室
技术研发日：2021.09.18
技术公布日：2021/10/26