一种高速公路多区域分车道可变限速控制方法及系统

本发明涉及智能交通控制与管理，尤其是涉及一种高速公路多区域分车道可变限速控制方法及系统。

背景技术：

1、高速公路是一种用于高速交通的道路系统，通常用于连接不同的城市，是区域交通运输的纽带。高速公路的设计目的是为了提供高速、安全、高效的交通运输，以满足长距离和大容量的交通需求。高速公路的限速方式主要有固定限速，可变限速和分车道限速。固定限速是指道路管理机构在高速公路上设置固定的限速标志，以指示驾驶员在该路段的最高允许速度。可变限速指一些高速公路能够根据交通流量、能见度、天气条件和事故等因素，以提高交通安全和流动性。分车道限速指某些高速公路根据车道不同设置不同的限速。无论采用何种限速方式，驾驶员都应遵守道路上的限速要求。

2、现有的可变限速方式对高速公路多车道路段不区分车道进行限速控制，各条车道的限速相同且同步，且控制区域也是单一的，未考虑交通需求增大之后部分路段出现拥堵上溯而造成的限速失效的情况。事实上，高速公路有快慢车道之分，同一时间不同车道间的交通状况存在差异，换道行为也会导致交通状态的变化，单一区域的可变限速也会出现失效的情况。因此，如何提高高速公路多区域、多车道可变限速控制的精确性和对不同交通情况的适应性，进而提高高速公路通行效率、缓解拥堵情况成为本领域需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的高速公路多区域、多车道可变限速控制的精确性和对不同交通情况的适应性均不高的缺陷而提供一种高速公路多区域分车道可变限速控制方法及系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的第一方面，提供一种高速公路多区域分车道可变限速控制方法，包括以下步骤：

4、s1，获取交通流数据；

5、s2，根据当前的交通流数据，确定各车道的限速区域开闭情况和各车道的限速值，所述各车道的限速区域是预先划分的，所述限速区域包括常开限速区域和缓冲限速区域，并位于高速公路瓶颈区域之前；

6、s3，根据当前的限速区域开闭情况和不同车道的限速值差值，确定当前的车辆换道方向、引导车辆提前换道，并返回s1，所述不同车道的限速值差值由当前的限速值确定。

7、作为优选的技术方案，所述限速区域开闭情况通过车道线变化情况表示，所述车道线变化情况的表示过程包括，利用灯带技术实现虚实线动态变化可视化，虚线表示允许车辆从虚线侧车道开始换道，实线表示禁止车辆从实线侧车道开始换道。

8、作为优选的技术方案，所述不同车道的限速值差值与换道吸引率相关，所述换道吸引率通过比较不同车道的速度差值和密度差值确定，所述速度差值和所述密度差值由所述交通流数据确定。

9、作为优选的技术方案，所述换道吸引率为所述速度差值和所述密度差值之间的最小值。

10、作为优选的技术方案，所述不同车道的限速值差值小于或等于30km/h。

11、作为优选的技术方案，所述常开限速区域的限速值大于所述缓冲限速区域的限速值。

12、作为优选的技术方案，所述各车道的限速值通过采用预测控制方法处理交通流数据和各车道的限速区域开闭情况确定。

13、作为优选的技术方案，所述确定各车道的限速区域开闭情况的过程包括：判断当前限速是否失效，若为否，则开启所述常开限速区域，关闭所述缓冲限速区域，反之则同时开启所述常开限速区域和所述缓冲限速区域。

14、作为优选的技术方案，所述判断当前限速是否失效的结果通过比较各车道各路段的实际交通密度与临界交通密度确定，当实际交通密度小于或等于临界交通密度时，限速未失效，反之则限速失效。

15、作为本发明的第二方面，提供一种高速公路多区域分车道可变限速控制系统，包括依次信号连接的交通流检测单元、控制单元和可变信息显示单元，所述车道包括用于划分各车道的限速区域的断面，所述交通流检测单元与所述可变信息显示单元均安装于所述断面处，

16、所述交通流检测单元用于间隔获取交通流数据，并将所述交通流数据发送至所述控制单元；

17、所述控制单元用于接收并根据当前的交通流数据，确定各车道的限速区域开闭情况和各车道的限速值，并根据当前的限速区域开闭情况和不同车道的限速值差值，确定当前的车辆换道方向，并引导车辆提前换道，所述各车道的限速区域是预先划分的，所述限速区域包括常开限速区域和缓冲限速区域，并位于高速公路瓶颈区域之前，所述不同车道的限速值差值由当前的限速值确定；

18、所述可变信息显示单元用于显示间隔变化的限速值和限速区域。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、1、本发明根据不同车道的限速值差值来吸引车辆在进入高速公路瓶颈区域前进行换道，实现对高速公路横向交通流的考量，并结合当前的限速区域开闭情况引导车辆控制车速提前换道，实现对纵向交通流的控制，通过可变限速实现车道分配，同时考量高速公路的横向交通流和纵向交通流，将可变限速区域和换道控制区域直接整合在一起，此种限速控制方式更加符合实际道路情况，能够有效提高高速公路多区域、多车道可变限速控制的精确性和对不同交通情况的适应性，实现对限速区域内车辆速度的精准控制，有效减少流入瓶颈区域的车辆数，缓解高速公路交通拥堵情况，提供更加有效的交通管控措施；

21、2、本发明在设置分车道限速区域时，通过车道线变化情况表示限速区域开闭情况，车道线会随限速值的变化呈现虚实线的动态变化，限制车辆只能从虚线侧换道至实线侧，并利用灯带技术实现可视化，能够实现在纵向上区分多个限速区域，提高给车辆换道提示的准确性；

22、3、本发明在可变限速区域的划分上考虑多区域，设置常开限速区域和缓冲限速区域，常开限速区域的限速值一定大于缓冲限速区域，有助于减少上游和限速区域之间的速度差值，能够提高高速公路拥堵路段的交通安全性，且两个限速区域的设置更加简单便捷；

23、4、本发明在分车道可变限速中提出了换道吸引率的概念，换道吸引率与不同车道的限速值差值紧密相关，由于车辆换道行为受多种因素影响，在实际道路情况中，驾驶员倾向于从行车状况较差的车道换道行车状况更好的车道，例如从低限速车道换道至高限速车道，故利用车道间的速度差值和密度差值来综合计算换道吸引率，从而引导换道方向与时间，能够为控制横向交通流提供理论基础，减少相邻区域之间的速度差，降低受迫换道的车辆数，进一步提升高速功率瓶颈区域通行效率并提高驾驶安全性，降低事故风险。

技术特征：

1.一种高速公路多区域分车道可变限速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高速公路多区域分车道可变限速控制方法，其特征在于，所述限速区域开闭情况通过车道线变化情况表示，所述车道线变化情况的表示过程包括，利用灯带技术实现虚实线动态变化可视化，虚线表示允许车辆从虚线侧车道开始换道，实线表示禁止车辆从实线侧车道开始换道。

3.根据权利要求1所述的高速公路多区域分车道可变限速控制方法，其特征在于，所述不同车道的限速值差值与换道吸引率相关，所述换道吸引率通过比较不同车道的速度差值和密度差值确定，所述速度差值和所述密度差值由所述交通流数据确定。

4.根据权利要求3所述的高速公路多区域分车道可变限速控制方法，其特征在于，所述换道吸引率为所述速度差值和所述密度差值之间的最小值。

5.根据权利要求1所述的高速公路多区域分车道可变限速控制方法，其特征在于，所述不同车道的限速值差值小于或等于30km/h。

6.根据权利要求1所述的高速公路多区域分车道可变限速控制方法，其特征在于，所述常开限速区域的限速值大于所述缓冲限速区域的限速值。

7.根据权利要求1所述的高速公路多区域分车道可变限速控制方法，其特征在于，所述各车道的限速值通过采用预测控制方法处理交通流数据和各车道的限速区域开闭情况确定。

8.根据权利要求1所述的高速公路多区域分车道可变限速控制方法，其特征在于，所述确定各车道的限速区域开闭情况的过程包括：判断当前限速是否失效，若为否，则开启所述常开限速区域，关闭所述缓冲限速区域，反之则同时开启所述常开限速区域和所述缓冲限速区域。

9.根据权利要求8所述的高速公路多区域分车道可变限速控制方法，其特征在于，所述判断当前限速是否失效的结果通过比较各车道各路段的实际交通密度与临界交通密度确定，当实际交通密度小于或等于临界交通密度时，限速未失效，反之则限速失效。

10.一种高速公路多区域分车道可变限速控制系统，其特征在于，包括依次信号连接的交通流检测单元、控制单元和可变信息显示单元，所述车道包括用于划分各车道的限速区域的断面，所述交通流检测单元与所述可变信息显示单元均安装于所述断面处，

技术总结
本发明涉及一种高速公路多区域分车道可变限速控制方法及系统。该方法首先获取交通流数据；其次，根据当前的交通流数据，确定各车道的限速区域开闭情况和各车道的限速值，各车道的限速区域是预先划分的，限速区域包括常开限速区域和缓冲限速区域，并位于高速公路瓶颈区域之前；最后，根据当前的限速区域开闭情况和不同车道的限速值差值，确定当前的车辆换道方向、引导车辆提前换道，并重新获取交通流数据，不同车道的限速值差值由当前的限速值确定。与现有技术相比，本发明具有提高高速公路多区域、多车道可变限速控制的精确性和对不同交通情况的适应性，缓解高速公路交通拥堵情况，提供更加有效的交通管控措施等优点。

技术研发人员：马明辉,金钻,梁士栋,韩旭
受保护的技术使用者：上海工程技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15