技术特征：
1.一种异质行驶需求下的事故后高速公路车流诱导方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一、获取高速公路上发生事故时间以及交通od信息；步骤二、结合事故信息、诱导路段集实时流量信息与车辆行驶需求，判定是否开启高速公路车流诱导管控措施；步骤三、分析应急车辆、“两客一危”以及其他车辆的行驶需求，定义事故后高速公路车流诱导问题中的车辆绕行指标，制定事故后高速公路车流诱导优先级；步骤四、构建考虑不同车型车流行驶需求及优先级的事故后高速公路车流诱导优化目标以及诱导约束；步骤五、求解带有优先级的异质需求下的事故后高速公路车流诱导优化问题，最终得到事故后高速公路车流诱导方案。2.根据权利要求1所述一种异质行驶需求下的事故后高速公路车流诱导方法，其特征在于：所述步骤一中获取高速公路上发生事故时间以及交通od信息；具体过程如下：步骤一一：获取事故的发生日期、发生时刻、道路位置、占用车道长度与事故占用的车道数量信息；步骤一二：获取当前高速公路待诱导流量及od分布情况；过程为：1)获取高速公路所有驶经事故点路径上的收费站，将事故点上游收费站记作i＝{i1,i2,...,i
i
,...,i
n
}，下游收费站记作o＝{o1,o2,...,o
j
,...,o
g
}，将收费站按上、下游关系两两组合为若干个入口-出口对i
i
→
o
j
，记作集合od；其中i
i
为事故点上游第i个收费站；o
j
为事故点下游第j个收费站；2)获取高速公路数据库中与事故发生同一工作日或节假日、同时段的车辆驶入高速公路领卡与驶离高速公路的车辆数量；统计高速公路“两客一危”、其他车型车辆在高速公路各入口-出口对中途经事故点的流量信息，分别记作和步骤一三：从事故点上游收费站可换道到达的公路作为车辆可绕行路段，记作诱导路段集r＝{r1,r2,...,r
m
}，并获取诱导路段集中各诱导路段的通行能力；对于诱导路段集中的普通公路诱导路段，通过普通公路诱导路段布设的卡口检测车辆数信息，得到普通公路诱导路段的实时流量；对于诱导路段集中的高速公路诱导路段，获取高速公路诱导路段上游收费站的车辆驶入个数信息，得到高速公路诱导路段的实时流量；将各诱导路段的通行能力与实际流量相减得到每个诱导路段的最大可诱导流量各诱导路段按照行驶方向进行组合可以构建一条诱导路径，对于能够完成出行对od的所有可诱导路径的集合记作p
od
，od∈od；而需要途径事故段才能完成出行对od的所有路径集合记作各诱导路径的最大可诱导流量取该路径中包含的所有诱导路段最大可诱导流量的最小值。
3.根据权利要求2所述一种异质行驶需求下的事故后高速公路车流诱导方法，其特征在于：所述步骤二中结合事故信息、诱导路段集实时流量信息与车辆行驶需求，判定是否开启高速公路车流诱导管控措施；具体过程如下：步骤二一：判断步骤一一获取的事故的类型是否属于a类事故，a类事故包括极端天气、火灾、泥石流、山体滑坡、爆炸、连环追尾事故；如果事故属于a类事故，则不开启路网车流诱导策略，事故区域内部的出口匝道全部开启，入口匝道全部封闭，事故区域内部车辆全部驶出、并禁止车辆驶入；如果事故不属于a类事故，则执行步骤二二；步骤二二：比较步骤一二获得的途径事故点的流量信息与步骤一三获得的每个诱导路径的最大可诱导流量之和；如果途径事故点流量信息大于最大可诱导流量之和，则不开启事故后高速公路网车流诱导方案，暂时关闭事故区域入口匝道，防止高速公路流量超限造成二次事故隐患；否则，执行步骤二三；步骤二三：计算事故路段剩余通行能力，并与步骤一二获得的途径事故点的流量信息进行比较，判断是否开启事故后高速公路网车流诱导方案；过程如下：1)计算事故路段剩余通行能力，计算公式如下：c
re
＝f
d
×
c
b
ꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，c
b
为公路数据库提供的事故路段的基本通行能力；f
d
为发生事故后高速公路路段通行能力折减系数；2)比较事故路段剩余通行能力与步骤一二获得的途径事故点的流量信息的大小，如果剩余通行能力小于步骤一二获得的途径事故点的流量信息，开启事故后高速公路网车流诱导方案；否则，不开启事故后高速公路网车流诱导方案。4.根据权利要求3所述一种异质行驶需求下的事故后高速公路车流诱导方法，其特征在于：所述步骤三中分析应急车辆、“两客一危”以及其他车辆的行驶需求，定义事故后高速公路车流诱导问题中的车辆诱导指标，制定事故后高速公路车流诱导优先级；具体过程如下：步骤三一：以应急车辆到达事故点的行程时间作为诱导指标之一，计算过程为：其中，l
r
为诱导路径p包含的诱导路段r的长度，单位为米；v
r
为应急车辆在诱导路段r上的行驶速度，单位为米/分钟；当诱导路段r建有应急车道时，v
r
可取道路最高限速值，否则v
r
应为诱导路段r的平均行驶速度；步骤三二：“两客一危”车辆包括从事旅游的包车、三类以上班线客车和运输危险化学品、烟花爆竹、民用爆炸物品的专用车辆；选取道路线形安全度和车头间距安全度分别来衡量诱导路径的拓扑结构以及交通状态对车辆行驶安全程度的影响；步骤三三：考虑到其他车辆车流诱导应尽量避免车流绕行距离过长，以车辆绕行距离作为诱导指标之一，诱导路径p绕行距离的计算过程为：
其中，l
r
为诱导路径p包含的诱导路段r的长度，单位为米；步骤三四：将事故后高速公路车流诱导的优先级设置为：第一级：应急车辆快速到达事故现场开展救援工作；第二级：“两客一危”特殊车辆尽快安全绕离事故现场；第三级：其他车辆以最少绕行距离到达目的地。5.根据权利要求4所述一种异质行驶需求下的事故后高速公路车流诱导方法，其特征在于：所述步骤三二中“两客一危”车辆包括从事旅游的包车、三类以上班线客车和运输危险化学品、烟花爆竹、民用爆炸物品的专用车辆；选取道路线形安全度和车头间距安全度分别来衡量诱导路径的拓扑结构以及交通状态对车辆行驶安全程度的影响，计算过程如下：1)道路线形安全度：诱导路径p的道路线形安全度l
ali
计算公式为：其中，为诱导路径p上的圆曲线半径，单位为米；为诱导路径p上的弯道个数，单位为个；为诱导路径p上的纵坡坡度，单位为百分比；为诱导路径p上的超高横坡坡度，单位为百分比；α
radius
、α
num
、α
slope
、α
spele
为各线形要素对应的风险权重系数；的值越大，代表诱导路径p的安全度越低；2)车头间距安全度：给一诱导路径p，其包括若干个诱导路段r∈p，诱导路径p的车头间距安全度评价指标，具体计算过程为：i.计算诱导路段r上的安全车距计算方法为：其中，v1、v2分别为前后两车的车速，单位为米/秒；t1为驾驶员的制动反应时间，取1.2秒；a1、a2分别为前后两车的制动加速度，分别取7m/s2和3.5m/s2；d0为停车时车辆安全间距，取5米；ii.计算诱导路段r的车头间距h
r
，计算方法为：其中，k
jam
为阻塞密度，取0.08辆/米；v
m
为道路交通流量最大时的车速，取12米/秒；为诱导路径p上的诱导路段r的平均车速，单位为米/秒；iii.计算诱导路段r的车头间距安全度评价指标计算过程为：
iv.诱导路径p的车头间距安全度评价指标计算过程为：其中，n
p
为诱导路径p上包含的诱导路段总数。6.根据权利要求5所述一种异质行驶需求下的事故后高速公路车流诱导方法，其特征在于：所述步骤四中构建考虑不同车型车流行驶需求及优先级的事故后高速公路车流诱导优化目标以及诱导约束；具体过程如下：步骤四一：获得异质需求下的事故后高速公路车流诱导多目标优化模型；过程为：1)应急车辆诱导优化目标为：其中，od
ac
为从应急救援站点到事故点的出行对；为引流至出行对od
ac
间第p条诱导路径上的应急车辆流量；t
p
为应急车辆到达事故点的行程时间；f1为应急车辆诱导优化目标；“两客一危”车辆诱导优化目标为：其中，为引流至出行对od间第p条诱导路径上的“两客一危”车辆流量；α
head
为车头间距安全度在安全评价中所占权重；f2为“两客一危”车辆诱导优化目标；其他车辆诱导优化目标为：其中，为引流至出行对od间第p条诱导路径上的其他类型车辆流量；l
p
为第p条绕行路径的长度，单位为米；f3为其他车辆诱导优化目标；2)综合应急车辆、“两客一危”车辆与其他车辆的诱导优化目标，建立事故后高速公路车流诱导总优化目标为：其中，t为转置；3)考虑到诱导车辆流量不应超过步骤一三求得的各诱导路径的最大可诱导流量，高速公路车流诱导优化问题约束建立如下：
其中，q
rv
为应急车辆的待诱导车辆总流量，由实际救援需要确定；为0-1变量，如果诱导路段r属于诱导路径p，取值为1，否则为0；为从应急救援站点到事故点的出行对od
ac
的所有诱导路径集合；为从应急救援站点到事故点的出行对od
ac
的所有需要途径事故段的路径集合；为步骤一二获得出行对od间的“两客一危”车辆流量；为步骤一二获得出行对od间的其他类型车辆流量；为引流通过诱导路段r的应急车辆流量；为引流通过诱导路段r的“两客一危”车辆流量；为引流通过诱导路段r的其他类型车辆流量；为步骤三一获取的诱导路段r的最大可诱导流量；r为步骤三一获取的诱导路段集；步骤四二：引入3个0-1逻辑变量ω1、ω2、ω3分别来表征应急车辆、“两客一危”车辆与其他类型车辆诱导优化目标的优先级；ω
k
＝0表示处于第k优先级的诱导目标求解方案应最优，ω
k
＝1表示处于第k优先级的诱导目标求解可放松最优要求；k＝1,2,3；引入的逻辑变量需要满足以下关系：[ω
k
＝1]
→
[ω
k+1
＝1]
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)步骤四三：1)利用步骤四二中引进的逻辑变量ω
k
，将公式(12)通过混合逻辑线性变换转化为一组不等式约束条件，形式为：其中，δ
k
为极小的常数；为诱导目标f
k
的理想值；k＝1,2,3；
2)引入偏差变量ξ
k
来放松优先级ω
k
＝1的诱导目标对最优解的要求；引入偏差变量的事故后车流诱导优化问题形式为：其中，ξ
min
、ξ
max
分别为偏差变量ξ
k
的最小值和最大值，且ξ
min
≥0，ξ
max
≥0；3)最终，异质需求下的事故后高速公路车流诱导问题表述为便于求解的混合整数规划问题，形式为：s.t.公式(13)和公式(16)其中，λ1、λ2、λ3为平衡极小常数项、偏差变量与逻辑变量大小的权重系数。7.根据权利要求6所述一种异质行驶需求下的事故后高速公路车流诱导方法，其特征在于：所述步骤五中求解带有优先级的异质需求下的事故后高速公路车流诱导优化问题，最终得到事故后高速公路车流诱导方案；具体过程如下：步骤五一：分别求解步骤四一所述的f1、f2、f3单目标诱导问题的最优解，设最优解所对应的目标值为各诱导目标的理想值步骤五二：设定逻辑变量ω1＝0、ω2＝0、ω3＝0、ξ1＝ξ
min
、ξ2＝ξ
min
、ξ3＝ξ
min
，计算公式(17)是否有可行解；是，则输出事故后高速公路网车流诱导方案；否，则进行下一步骤；诱导方案为：应急车辆、“两客一危”车辆、以及其他车辆诱导至各条可绕行路径的流量；步骤五三：设定逻辑变量ω1＝1、ω2＝1、ω3＝1、ξ1＝ξ
max
、ξ2＝ξ
max
、ξ3＝ξ
max
，计算公式(17)是否有可行解；是，则记为veh∈{rv,ris,else},并进行下一步骤；否，则仅采用由步骤五一得到的应急车辆或“两客一危”车辆的诱导方案；诱导方案为：应急车辆和“两客一危”车辆诱导至各条可绕行路径的流量；步骤五四：将步骤五三获得的可行解对应的诱导目标值记作u，并作为事故后高速公路车流诱导优化目标值的下界，记作u
lb
＝u；令诱导优化目标值的上界u
ub
＝+∞；步骤五五：采用分枝定界法求解公式(17)，得到事故后高速公路网车流诱导方案；诱导方案为：应急车辆、“两客一危”车辆、以及其他车辆诱导至各条可绕行路径的流量。
技术总结
一种异质行驶需求下的事故后高速公路车流诱导方法，本发明涉及异质行驶需求下的事故后高速公路车流诱导方法。本发明目的是为了解决现有高速公路道路资源利用低效，难以充分降低潜在道路风险的问题。过程为：一、获取高速公路上发生事故时间以及交通OD信息；二、判定是否开启高速公路车流诱导管控措施；三、定义事故后高速公路车流诱导问题中的车辆绕行指标，制定事故后高速公路车流诱导优先级；四、构建考虑不同车型车流行驶需求及优先级的事故后高速公路车流诱导优化目标以及诱导约束；五、求解带有优先级的异质需求下的事故后高速公路车流诱导优化问题，最终得到事故后高速公路车流诱导方案。本发明用于智能交通管控领域。本发明用于智能交通管控领域。本发明用于智能交通管控领域。
技术研发人员：田婧 宋现敏 李志慧 陶鹏飞 马永建
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2021.12.27
技术公布日：2022/3/4