基于微观交通仿真的高速公路瓶颈动态预测方法及系统与流程

本发明一般地涉及交通。更具体地，本发明涉及一种基于微观交通仿真的高速公路瓶颈动态预测方法及系统。

背景技术：

1、在交通技术领域可使用vissim微观交通流仿真软件系统进行各种交通运行分析。包括车道类型、交通组成、交通信号控制、停让控制等众多条件下的交通运行情况，具有分析、评价、优化交通网络、设计方案比较等。而随着迅速推进的城市化进程，交通需求和交通供给的不协调矛盾日益加深，交通瓶颈是指易发生交通拥堵的路段。高速公路上的常发性拥堵主要是主线-匝道连接处的车辆合流、分流导致的通行能力骤减。

2、现有技术中，交通瓶颈预测往往依赖复杂的数学推导，计算量大且精度不搞。因而，如何找到一种准确性及效率性兼顾的高速公路瓶颈预测方法，以制定合理的管控方案并提升交通安全水平成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为了至少解决上述背景技术部分所描述的技术问题，本发明提出了一种基于微观交通仿真的高速公路瓶颈动态预测方法及系统。利用本发明的方案，针对主线-匝道的拥堵情况，依托瓶颈识别技术，搭建vissim的在线仿真器模拟现实路网状况，通过给定的未来交通需求或者未来一段时间预测的交通需求，识别整个高速的瓶颈点，实现动态预测，并制定合理的管控措施来缓解负面影响。鉴于此，本发明在如下的多个方面提供解决方案。

2、本发明的第一方面提供了一种基于微观交通仿真的高速公路瓶颈动态预测方法，包括：步骤a：在vissim中对高速公路的基础路段和匝道路段进行绘制，使得绘制结果与实际道路情况保持一致；步骤b：根据采集器所采集的高速公路的车辆实时输入情况，确定高速公路路网的车流量和车辆流向比例的输入；其中，高速公路所有合流区的车辆实时输入情况，同时考虑货车和私家车的小时交通流，作为vissim中的两种车型的车辆总输入，在vissim中的路径决策模块中，高速公路所有分流区的车辆分流情况，确立车辆流向比例；步骤c：利用vissim中的断面检测器，路段检测器以及车辆检测器进行数据的评价和输出；所述断面检测器用于收集路段某断面的交通信息，所述路段检测器用于输出指定路段的相关信息，所述车辆检测器用于获取基于个体的轨迹数据；步骤d：结合瓶颈识别技术和在线仿真器，通过给定的交通需求，识别整个高速公路的瓶颈点，并根据预测的未来交通需求评估未来瓶颈点的状态；其中，所述交通需求是指各道路入口的交通量输入和各互通的交通量输出；步骤e：通过在vissim中设置匝道控制、可变限速控制以及车道管理等管控设备，缓解高速公路拥堵或者发生事故所产生的对交通流的负面影响；其中，匝道控制通过设置信号灯来完成，车道限速控制通过在指定路段设置车速限制标牌来完成，车道管理通过对路段设置控制方式来完成。

3、在一个实施例中，所述对高速公路的基础路段和匝道路段进行绘制，包括；将绘制好的基础路网cad底图导入vissim中，设置比例尺后绘制所有基础路段并对可通行车辆和速度进行限定，同时对匝道路段进行绘制。

4、在一个实施例中，其特征在于，所述步骤a，包括以下步骤：

5、步骤a1：根据vissim中的路段绘制功能，对高速公路上的所有基础路段进行绘制，具体道路数以cad提供的道路宽度确定；同时，对道路上可通行的车辆进行限定，设置到道路属性，禁止行人、公交车以及自行车在道路上的通行，仅让私家车和货车通行；通行速度波动范围以自由流情况的车速分布进行标定，最大不应该超过限速；步骤a2：在仿真器中设置合流匝道，包括：(1)确定合流匝道的车道数i和主线车道数j，分别按照cad底图绘制基本路段；(2)在主线绘制i+j个车道，长度为l的路段，这与现实情况中的加速路段长度相关，采用路段连接器将匝道与对应的右侧道路相连接，主线车道与对应的左侧道路相连接；(3)绘制加速车道结束后的主线j车道的基础路段，并采用路段连接器将主线道路与主线道路对应连接，将加速车道分别与主线车道的靠右侧道路连接；步骤a3：在仿真器中设置分流匝道，包括：(1)确定分流匝道的车道数i和主线车道数j，分别按照cad底图绘制基本路段；(2)在主线绘制i+j个车道，长度为l的路段，这与现实情况中的减速车道路段长度相关，将主线道路与主线道路相连接，同时采用连接路段将主线道路的右侧与相应的减速车道连接；(3)在减速车道的末端，将减速车道分别于分流匝道相连接，主线车道与主线车道连接。

6、在一个实施例中，，所述步骤b，包括以下步骤：步骤b1：根据检测器单独提供的两种车型的流量比例，输入私家车和货车的小时交通流；步骤b2：获取未分流时某时间间隔下的车辆总数n，分流匝道和下游主线上的车辆总数n1和n2，当前时刻的分流路径方向的比例为n1/n，主线路段流量比例为n2/n。

7、在一个实施例中，所述步骤c，包括以下步骤：步骤c1：对于基本路段，根据实际需求设置特定路段的断面检测器；设置合流区的断面检测器位于合流匝道上、合流区内部、合流区上游路段以及和合流区下游路段；分流区的断面检测器位于分流区上游，分流区内部以及分流匝道和分流区下游；步骤c2：单独设置需要检测的路段，路段检测器的起点为红色线段，终点为绿色线段，中间则为待评价路段；步骤c3：开启车辆记录模块，选择想要分析的路段，便可以获取车辆在固定时间间隔下的统计数据。

8、在一个实施例中，所述步骤d，包括以下步骤：步骤d1：将各道路入口的交通量作为vissim中的车辆输入；步骤d2：各互通的输出作为流向比例作为vissim中的路径决策；步骤d3：将仿真时间设置为4个小时，仿真速度为1，表示与现实时间相同。

9、本发明中针对主线-匝道的拥堵情况，依托瓶颈识别技术，搭建vissim的在线仿真器模拟现实路网状况，通过给定的未来交通需求或者未来一段时间预测的交通需求，识别整个高速的瓶颈点，实现动态预测，并制定合理的管控措施来缓解负面影响。能够增强对未来交通需求造成的高速公路瓶颈预测的准确性，有利于制定合理的管控方案并提升交通安全水平。

技术特征：

1.一种基于微观交通仿真的高速公路瓶颈动态预测方法，其特征是包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于微观交通仿真的高速公路瓶颈动态预测方法，其特征在于，所述对高速公路的基础路段和匝道路段进行绘制，包括；

3.根据权利要求2所述的一种基于微观交通仿真的高速公路瓶颈动态预测方法，其特征在于，所述步骤a，包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种基于微观交通仿真的高速公路瓶颈动态预测方法，其特征在于，所述步骤b，包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种基于微观交通仿真的高速公路瓶颈动态预测方法，其特征在于，所述步骤c，包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种基于微观交通仿真的高速公路瓶颈动态预测方法，其特征在于，所述步骤d，包括以下步骤：

7.一种基于微观交通仿真的高速公路瓶颈动态预测系统，其特征在于，运行如权利要求1-6任一项所述的基于微观交通仿真的高速公路瓶颈动态预测方法。

技术总结
本申请公开了一种基于微观交通仿真的高速公路瓶颈动态预测方法及系统。其中方法包括，在Vissim中对高速公路的基础路段和匝道路段进行绘制；确定高速公路路网的车流量和车辆流向比例的输入；利用vissim中的断面检测器，路段检测器以及车辆检测器进行数据的评价和输出；结合瓶颈识别技术和在线仿真器，识别整个高速公路的瓶颈点，并根据预测的未来交通需求评估未来瓶颈点的状态；通过vissim设置匝道控制、可变限速控制以及车道管理。利用本申请的方案能够提升高速公路瓶颈预测的准确性。

技术研发人员：何勇海,杨祥,雷伟,杨阳,徐铖铖,李春杰,靳进钊,王庆远,焦彦利,侯建华,宋晓轩,李昌昶,张凯丽,郑启康
受保护的技术使用者：河北雄安荣乌高速公路有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13