地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制方法及系统与流程

本发明涉及道路交通领域，具体涉及一种地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制方法及系统。

背景技术：

1、地下道路作为超大城市高密度核心区交通发展和扩容的重要手段，通常以多点进出的复杂隧道的形式在城市快速路上呈现。在交通运行功能上，多点进出型地下快速路和地面快速路承担着相似作用。然而，地下道路特有的路域环境让其交通特征又有所差别。

2、由于隧道进出口光照变化以及隧道内的低光照特征，驾驶人在地下道路中呈现出与地上不同的驾驶行为。具体来说，不同位置的明暗差异明显，诸如自由流车速等参数在隧道内环境光亮度的影响下随位置变化而变化。驾驶行为的变化将使得地下道路的交通流也呈现出不同的状态。当地面快速路主线拥堵时，通常会对汇入匝道的交通流采用信号控制的手段来进行限流，从而尽可能的保障主线的通行。当然，对于多点进出型地下快速路主线拥堵的情况，也同样可以采用信号控制的手段来进行管控。然而，地下道路的交通流状态不同，生搬硬套地面匝道控制技术，会存在不能有效缓解地下快速路主线交通拥堵的问题。

3、因此，为解决以上问题，需要一种地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制方法及系统，能够适应隧道内环境光亮度的影响，有效缓解地下快速路主线的交通拥堵。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制方法及系统，能够适应隧道内环境光亮度的影响，有效缓解地下快速路主线的交通拥堵。

2、本发明的地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制方法，包括如下步骤：

3、s1.构建考虑地下快速路光照影响的宏观交通流模型；

4、s2.调整所述考虑地下快速路光照影响的宏观交通流模型中的调光比例以及匝道信号绿信比，使得地下快速路拥堵程度取得最小值，实现拥堵最小化；其中，所述调光比例为区段内路面亮度的调光系数。

5、进一步，根据如下式子确定所述考虑地下快速路光照影响的宏观交通流模型：

6、

7、

8、其中，ρi(k)、vi(k)和qi(k)分别为区段i在第k个时段的交通密度、平均车速和流出流量；k＝0,1,2,…k，把研究时段平均分成k段，每一段的时长是t；qr,i(k)表示从匝道汇入路段i的交通流量或地面道路流入地下道路入口的交通流量；βi(k)表示从区段i连接的匝道汇出交通流量的比例；λi表示区段i的车道数，di表示区段i的长度；

9、

10、为区段i-1内的路面亮度li-1到区段i内的路面亮度li的自由流车速；δ、κ、μ、τ、a为需标定的参数；ρcr,i为临界密度，即宏观基本图中最大流量对应的密度。

11、进一步，

12、其中，ri(k)为匝道信号绿信比，ri(k)∈[rmin,1]，rmin为最小绿信比；cr,i为汇入匝道的通行能力，即在主线为自由流状态下的最大汇入交通流量；ρm,i为最大交通密度，mi(k)和wi(k)分别为路段i汇入匝道的交通需求和排队长度。

13、进一步，li＝θilm,i；

14、其中，lm,i为区段i内隧道灯具能提供的最大亮度，θi为调光比例。

15、进一步，将所有车辆在地下快速路的行程时间作为地下快速路拥堵程度；

16、所述所有车辆在地下快速路的行程时间tts为：

17、

18、其中，i为区段总数，ρi(k；θi,ri(k))表示与参数θi、ri(k)相关的区段i在第k个时段的交通密度；wi(k；θi,ri(k))表示与参数θi、ri(k)相关的路段i汇入匝道的排队长度。

19、一种地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制系统，包括交通流模型构建单元以及拥堵程度设置单元；

20、所述交通流模型构建单元，用于构建考虑地下快速路光照影响的宏观交通流模型；

21、所述拥堵程度设置单元，用于调整所述考虑地下快速路光照影响的宏观交通流模型中的调光比例以及匝道信号绿信比，使得地下快速路拥堵程度取得最小值，实现拥堵最小化；其中，所述调光比例为区段内路面亮度的调光系数。

22、进一步，根据如下式子确定所述考虑地下快速路光照影响的宏观交通流模型：

23、

24、

25、其中，ρi(k)、vi(k)和qi(k)分别为区段i在第k个时段的交通密度、平均车速和流出流量；k＝0,1,2,…k，把研究时段平均分成k段，每一段的时长是t；qr,i(k)表示从匝道汇入路段i的交通流量或地面道路流入地下道路入口的交通流量；βi(k)表示从区段i连接的匝道汇出交通流量的比例；λi表示区段i的车道数，di表示区段i的长度；

26、

27、为区段i-1内的路面亮度li-1到区段i内的路面亮度li的自由流车速；δ、κ、μ、τ、a为需标定的参数；ρcr,i为临界密度，即宏观基本图中最大流量对应的密度。

28、进一步，

29、其中，ri(k)为匝道信号绿信比，ri(k)∈[rmin,1]，rmin为最小绿信比；cr,i为汇入匝道的通行能力，即在主线为自由流状态下的最大汇入交通流量；ρm,i为最大交通密度，mi(k)和wi(k)分别为路段i汇入匝道的交通需求和排队长度。

30、进一步，li＝θilm,i；

31、其中，lm,i为区段i内隧道灯具能提供的最大亮度，θi为调光比例。

32、进一步，将所有车辆在地下快速路的行程时间作为地下快速路拥堵程度；

33、所述所有车辆在地下快速路的行程时间tts为：

34、

35、其中，i为区段总数，ρi(k；θi,ri(k))表示与参数θi、ri(k)相关的区段i在第k个时段的交通密度；wi(k；θi,ri(k))表示与参数θi、ri(k)相关的路段i汇入匝道的排队长度。

36、本发明的有益效果是：本发明公开的一种地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制方法及系统，通过构建考虑地下快速路光照影响的宏观交通流模型，并基于此模型对多点进出型地下快速路主线照明以及汇入匝道交通流量进行优化控制，从而缓解地下快速路主线的拥堵。

技术特征：

1.一种地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制方法，其特征在于：根据如下式子确定所述考虑地下快速路光照影响的宏观交通流模型：

3.根据权利要求2所述的地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制方法，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制方法，其特征在于：li＝θilm,i；

5.根据权利要求1所述的地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制方法，其特征在于：将所有车辆在地下快速路的行程时间作为地下快速路拥堵程度；

6.一种地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制系统，其特征在于：包括交通流模型构建单元以及拥堵程度设置单元；

7.根据权利要求6所述的地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制系统，其特征在于：根据如下式子确定所述考虑地下快速路光照影响的宏观交通流模型：

8.根据权利要求6所述的地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制系统，其特征在于：

9.根据权利要求7所述的地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制系统，其特征在于：li＝θilm,i；

10.根据权利要求6所述的地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制系统，其特征在于：将所有车辆在地下快速路的行程时间作为地下快速路拥堵程度；

技术总结本发明公开了一种地下快速路主线照明和匝道汇入流量协同控制方法及系统，包括：S1.构建考虑地下快速路光照影响的宏观交通流模型；S2.调整所述考虑地下快速路光照影响的宏观交通流模型中的调光比例以及匝道信号绿信比，使得地下快速路拥堵程度取得最小值，实现拥堵最小化。本发明能够适应隧道内环境光亮度的影响，有效缓解地下快速路主线的交通拥堵。技术研发人员：俞山川,宋浪,李远哲,马璐,周欣,谢耀华,王少飞,李敏,骆中斌,刘馥齐受保护的技术使用者：招商局重庆交通科研设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27