一种基于交通流运行状态的快速道路可变限速控制方法

1.基于交通流运行状态的快速道路可变限速控制方法，其特征是由可变限速控制系统对快速道路的限速值进行控制，快速道路有多段不同限速值的路段，每段分别进行可变限速控制，可变限速控制系统包括检测设备、后台中心计算机和电子情报板，检测设备和电子情报板设置在快速道路上，可变速控制方法为：
1)在快速道路上设置交通流参数检测设备，收集待控制路段上实时交通流信息，包括速度、流量、占有率，检测精度为每5分钟检测一次，即5分钟一个检测周期；
2)将检测到的各个参数传输到后台中心计算机中，同时判断当前时间，控制系统仅在一天的7:00-19:00时间段内进行限速值控制，如不在此时间段内，则电子情报板上显示“保持车速，安全行驶”；
3)当交通流参数检测设备检测到的5分钟内各车道交通流平均密度大于18pcu/km/lane时，启动可变限速控制系统，否则，电子情报板显示该快速道路默认限速值；
4)当该周期内交通流参数检测设备检测到的85％位车速与当前限速值的差大于或等于5km/h时，可变限速控制系统自动调节限速值为当前限速值加10km/h；当周期内交通流参数检测设备检测到的85％位车速与当前限速值差小于或等于-5km/h时，可变限速控制系统自动调节限速值为当前限速值减10km/h；当检测到的85％位车速与当前限速值之差的绝对值小于5km/h时，不调节当前限速值；
5)将步骤4)得到的限速值与快速道路最高和最低允许限速值进行比较，如所述限速值在所述最高和最低允许限速值之间，则以该限速值可以作为当前条件下最优限速值进行发布，如果不在所述最高和最低允许限速值之间，则在最高和最低允许限速值中选择最接近步骤4)的限速值的值作为当前路段内的最优限速值；
6)由快速道路最后一段可变限速控制的路段开始，检测其与相邻上游可变限速控制路段的限速值之差，两个相邻可变限速控制路段之间限速值差小于等于20km/h，否则降低限速值较高的路段的限速值，该过程直到检测达到快速道路第一个可变限速控制路段结束，确定各个可变限速控制路段的最优限速值；
7)将步骤6)中确定的各个可变限速控制路段的最优限速值通过路侧电子可变情报板进行发布，实现根据交通流运行状态的快速路可变限速控制；
8)完成一个周期5分钟的检测之后，控制系统自动检测下一个周期内交通流与天气状态，并重复步骤1)-7)，根据实际道路交通与天气条件动态调整当前快速路限速值。

一种基于交通流运行状态的快速道路可变限速控制方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于交通智能管理和控制技术领域，根据实时交通流运行状态进行快速路动态限速控制，为一种基于交通流运行状态的快速道路可变限速控制方法。\n背景技术\n[0002] 公路限速问题一直是交通安全方面备受关注的一个热点问题。根据2005年和\n2006年《中华人民共和国公安部交通事故统计年报》，2005～2006年约有10％的事故与车辆行驶超速有关，位列各种事故原因之首。已有研究表明较高行驶速度会带来较高碰撞风险和事故严重程度，因为在高速行驶条件下，驾驶员没有足够反映时间采取相应措施避免险情出现，例如前车突然制动加速、其他车辆进入车道。因而在特定道路以及环境条件下，如果驾驶员按合理车速开车可以显著提高道路安全性。\n[0003] 道路交通流运行状态实时变化，而传统道路限速值是固定值，无法根据实时道路交通流运行情况动态进行限速调节。在某些交通流状态下，车流量较大，车辆行驶速度较低，但限速值仍然是较高限速值，导致部分车辆车速过快，加大了车辆之间速度差，从而增大了事故风险。此外，驾驶员由于无法了解前方道路交通状态(例如拥堵排队等)，因此容易导致行驶车速过快，当注意到前方交通问题时来不及减速，从而诱发交通事故。因此，根据交通流运行状态的快速道路可变限速控制方法近年来得到了国外众多交通学者的关注。\n[0004] 随着当前Intelligent Transportation System(ITS)智能交通系统和Advanced Transportation Management System(ATMS)先进的交通管理系统的应用，交通控制中心可以通过安装在道路旁的交通流参数检测设备获得实时准确的交通流数据，例如当前检测器位置的车辆速度、流量、占有率等。交通流数据的获取为实行基于交通流运行状态的动态可变限速控制奠定了良好基础。利用交通流检测设备检测的各类交通参数值，进行当前快速路合理限速值计算，并实时发布给驾驶员，降低道路上车辆行驶速度，对于改善我国快速路交通安全现状具有重要的工程运用价值。\n发明内容\n[0005] 本发明要解决的问题是：克服以往快速路限速值固定不变的缺陷，建立根据交通流运行状态进行动态限速控制方法，根据变化的道路交通情况实时调节快速路限速值，提高行车安全。\n[0006] 本发明的技术方案为：基于交通流运行状态的快速道路可变限速控制方法，由可变限速控制系统对快速道路的限速值进行控制，快速道路有多段不同限速值的路段，每段分别进行可变限速控制，可变限速控制系统包括检测设备、后台中心计算机和电子情报板，检测设备和电子情报板设置在快速道路上，可变速控制方法为：\n[0007] 1)在快速道路上设置交通流参数检测设备，收集待控制路段上实时交通流信息，包括速度、流量、占有率，检测精度为每5分钟检测一次，即5分钟一个检测周期；\n[0008] 2)将检测到的各个参数传输到后台中心计算机中，同时判断当前时间，控制系统仅在一天的7:00-19:00时间段内进行限速值控制，如不在此时间段内，则电子情报板上显示“保持车速，安全行驶”；\n[0009] 3)当交通流参数检测设备检测到的5分钟内各车道交通流平均密度大于18pcu/km/lane时，启动可变限速控制系统，否则，电子情报板显示该快速道路默认限速值；\n[0010] 4)当该周期内交通流参数检测设备检测到的85％位车速与当前限速值的差大于或等于5km/h时，可变限速控制系统自动调节限速值为当前限速值加10km/h；当周期内交通流参数检测设备检测到的85％位车速与当前限速值差小于或等于-5km/h时，可变限速控制系统自动调节限速值为当前限速值减10km/h；当检测到的85％位车速与当前限速值之差的绝对值小于5km/h时，不调节当前限速值；\n[0011] 5)将步骤4)得到的限速值与快速道路最高和最低允许限速值进行比较，如所述限速值在所述最高和最低允许限速值之间，则以该限速值可以作为当前条件下最优限速值进行发布，如果不在所述最高和最低允许限速值之间，则在最高和最低允许限速值中选择最接近步骤4)的限速值的值作为当前路段内的最优限速值；\n[0012] 6)由快速道路最后一段可变限速控制的路段开始，检测其与相邻上游可变限速控制路段的限速值之差，两个相邻可变限速控制路段之间限速值差小于等于20km/h，否则降低限速值较高的路段的限速值，该过程直到检测达到快速道路第一个可变限速控制路段结束，确定各个可变限速控制路段的最优限速值；\n[0013] 7)将步骤6)中确定的各个可变限速控制路段的最优限速值通过路侧电子可变情报板进行发布，实现根据交通流运行状态的快速路可变限速控制；\n[0014] 8)完成一个周期5分钟的检测之后，控制系统自动检测下一个周期内交通流与天气状态，并重复步骤1)-7)，根据实际道路交通与天气条件动态调整当前快速路限速值。\n[0015] 本发明公开了一种基于交通流运行状态的快速道路可变限速控制方法，检测系统通过道路上交通流检测设备按照一定周期采集实时交通流状态；根据采集的交通流参数，计算当前交通状态下最优限速值，并判断是否进行可变限速控制：如果进行可变限速调节，通过路侧可变情报板则发布新的限速值；如果不进行可变限速调节，则进入下一个周期，根据下一周期交通流运行状态进行判断。\n[0016] 由于道路交通情况实时变化，因此不同交通流运行条件下各路段的合理限速值亦有不同。已有的快速道路限速值均为固定值，无法根据道路交通具体情况进行实时变化，无法满足不同交通流情况下提高行车安全的目标，并且也没有考虑到不同路段之间限速情况的相互影响，如何根据交通流状态进行可变限速控制的问题没有得到解决。本发明提出了一套基于交通流运行状态的快速道路可变限速控制方法，可以根据自由流与拥堵流的不同交通流状态自动调节实时限速值，从而实现解决了变化中的交通流条件下限速值无法改变的局限，并考虑了整体相邻路段内限速值过渡的稳定性，具有很强的应用前景。\n附图说明\n[0017] 图1为本发明实例系统结构图。\n[0018] 图2为根据交通流运行状态确定可变限速值流程图。\n[0019] 图3为本发明的总体流程图。\n具体实施方式\n[0020] 本发明提出了一种基于交通流状态进行快速道路可变限速的控制方法，由可变限速控制系统对快速道路的限速值进行控制，快速道路有多段不同限速值的路段，每段分别进行可变限速控制，如图3所示，包括以下步骤：\n[0021] 1)在快速道路上设置交通流参数检测设备，收集待控制路段上实时交通流信息，包括速度、流量、占有率，检测精度为每5分钟检测一次，即5分钟一个检测周期；\n[0022] 2)将检测到的各个参数传输到后台中心计算机中，同时判断当前时间，控制系统仅在一天的7:00-19:00时间段内进行限速值控制，如不在此时间段内，则电子情报板上显示“保持车速，安全行驶”；\n[0023] 3)当交通流参数检测设备检测到的5分钟内各车道交通流平均密度大于18pcu/km/lane时，启动可变限速控制系统，否则，电子情报板显示该快速道路默认限速值；\n[0024] 4)当该周期内交通流参数检测设备检测到的85％位车速与当前限速值的差大于或等于5km/h时，可变限速控制系统自动调节限速值为当前限速值加10km/h；当周期内交通流参数检测设备检测到的85％位车速与当前限速值差小于或等于-5km/h时，可变限速控制系统自动调节限速值为当前限速值减10km/h；当检测到的85％位车速与当前限速值之差的绝对值小于5km/h时，不调节当前限速值；\n[0025] 5)将步骤4)得到的限速值与快速道路最高和最低允许限速值进行比较，如所述限速值在所述最高和最低允许限速值之间，则以该限速值可以作为当前条件下最优限速值进行发布，如果不在所述最高和最低允许限速值之间，则在最高和最低允许限速值中选择最接近步骤4)的限速值的值作为当前路段内的最优限速值；\n[0026] 6)当快速道路有多段不同限速值的路段，每段分别进行可变限速控制，各控制路段的限速值之差需要保持在一定范围内，防止上下游限速值差距过大对交通流造成扰动，本发明由快速道路最后一段可变限速控制的路段开始，检测其与相邻上游可变限速控制路段的限速值之差，两个相邻可变限速控制路段之间限速值差小于等于20km/h，否则降低限速值较高的路段的限速值，该过程直到检测达到快速道路第一个可变限速控制路段结束，确定各个可变限速控制路段的最优限速值；\n[0027] 7)将步骤6)中确定的各个可变限速控制路段的最优限速值通过路侧电子可变情报板进行发布，实现根据交通流运行状态的快速路可变限速控制；\n[0028] 8)完成一个周期(5分钟)之后，系统自动检测下一个周期内交通流运行状态，并重复步骤1-7，确定是否需要调整当前快速路限速值。\n[0029] 9)当交通流参数检测设备检测到的交通流状态变为良好时，也就是各车道交通流平均密度小于18pcu/km/lane，关闭可变限速调节，快速路限速值恢复为初始默认值。\n[0030] 下面用结合附图说明本发明。在快速道路待控制区域安装交通流参数检测设备，同时将交通流数据通过无线网络传输到控制中心计算机，计算机自动确定可变限速控制是否启动，并计算可变限速控制调节值，将当前限速值通过无线网络发送到路侧电子可变情报板上，如图1所示。\n[0031] 交通流检测设备以5分钟为一个周期采集当前交通流运行状态，包括车辆速度、流量、及占有率。根据核心算法确定当前交通流运行状态下合理限速值，如图2所示。可变限速控制系统仅在白天(7:00AM-7:00PM)时间段内起控制作用。当检测器检测到的交通流平均密度大于18pcu/km/lane时，则启动可变限速控制系统。\n[0032] 当周期内交通流参数检测设备检测到的85％位车速与当前限速值差大于或等于\n5km/h时，则可变限速控制系统自动调节限速值为当前限速值加10km/h；当周期内交通流参数检测设备检测到的85％位车速与当前限速值差小于或等于-5km/h时，则可变限速控制系统自动调节限速值为当前限速值减10km/h；当检测到的85％位车速与当前限速值之差的绝对值小于5km/h时，则不调节当前限速值。此外，可变限速控制计算出的限速值和该控制快速道路的最高及最低限速值进行比较，保证可变限速系统发布的限速值在此区间之内。计算出各位置限速值后，进入线控阶段，系统从下游第二个点向上游检测相邻限速值之差，要求该点限速与下游限速的差应小于等于20km/h，否则降低该点限速至范围内，保证上下游的限速差值需保持在一定范围内，防止对交通流造成扰动。\n[0033] 确定了交通流运行状态下合理限速值后，中心计算机发出指令调节路侧的电子可变情报板，将新的限速信息发布给驾驶员。同时可向驾驶员发布相应的警示信息，例如“前方拥堵，减速慢行”等。\n[0034] 由于本方法能够根据交通流运行状态动态调节快速道路的合理限速值，因此本方法在快速道路交通管理与控制方面具有实际工程应用价值。