一种可变限速和动态路肩协同控制方法、设备和介质与流程

本发明属于快速路交通安全控制领域，尤其是涉及一种可变限速和动态路肩协同控制方法、设备和介质。

背景技术：

1、随着城市化进程的加速和经济的快速发展，人们对交通出行的需求也越来越高。然而，城市交通拥堵和交通事故频发等问题也随之而来，给人们的生活和财产带来了极大的损失。因此，快速路交通安全控制成为一个备受关注的问题。提高快速路交通安全的有效方法之一是主动交通管控，它可以根据当前和预测的交通状况对道路设施进行动态管控，如可变限速控制、动态路肩控制等。

2、常规的快速路主动交通管控措施主要为固定限速，然而，这种静态的控制方式在实际应用中存在一些不足，如无法对事件做出动态响应。中国发明专利cn112201057b公开了一种基于事故风险的快速路车速和匝道协同控制方法，通过车路协同技术，将可变限速信息直接发布到网联车辆中，影响周围车辆的行驶速度，提高车群的安全性。此外，采用多路段可变限速、多匝道协调控制以及二者协同控制，可防止事故风险再次升高，更加有效地改善快速路交通安全。然而，影响路面交通状况的因素多种多样，例如，恶劣天气下道路能见度降低，从而可能增加事故的风险。因此，需要综合使用多种限速值策略，设计一种可变限速和动态路肩协同控制方法，更好地适应不同的交通流量和路况情况，提高交通安全性和行车效率。

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缺陷而提供一种可变限速和动态路肩协同控制方法、设备和介质，更好地适应不同的交通流量和路况情况，提高交通安全和行车效率。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供一种可变限速和动态路肩协同控制方法，包括以下步骤：

4、在每个时间步长内采集快速路各路段的交通状况、道路信息和天气数据，计算车辆平均密度、速度、流量和道路能见度；

5、若当前路段的车辆平均密度超过预设阈值，则开启可变限速控制，通过动态更新的路段最终限速值控制车辆平均密度；若开启可变限速控制一个时间步长后，车辆平均密度仍超过预设阈值，则开启动态路肩控制，所述动态路肩控制包括动态路肩开放和动态路肩关闭；

6、其中，根据所述车辆平均密度、速度、流量和道路能见度，分别计算基于拥堵判别的限速值和基于天气条件的限速值，据此确定所述路段最终限速值。

7、进一步地，以所述基于拥堵判别的限速值和所述基于天气条件的限速值中较小的一个限速值作为所述路段最终限速值。

8、进一步地，根据基于局部路段阈值的限速值和基于系统优化算法的限速值确定所述基于拥堵判别的限速值。

9、进一步地，基于下游路段的车辆平均速度确定所述基于局部路段阈值的限速值；以最小化下一时段的车辆总行程时间为目标函数，采用metanet算法求解得到所述基于系统优化算法的限速值。

10、进一步地，下一时段车辆总行程时间的表达式如下：

11、

12、其中，jttt为路段的车辆总行程时间，t为时间步长，i为路段数量，qi(k+1)为路段i在下一时段内的平均流量。

13、进一步地，metanet算法中，下一时段内路段i的平均流量qi(k+1)的更新公式如下：

14、qi(k+1)＝ρi(k+1)·vi(k+1)·λi

15、

16、

17、

18、其中，ρi(k+1)为路段i在下一时段内的平均密度，vi(k+1)为路段i在下一时段内的平均速度，λi为路段i的车道数，li为路段i的车道长度，vf为自由流车速，ρcrit,i为路段i的临界密度，a为基本图参数，α为驾驶员不服从比例，τ为感知时间，η为期望常数，κ为密度修正系数。

19、进一步地，基于所述道路能见度确定所述基于天气条件的限速值。

20、进一步地，基于动态路肩开放条件和动态路肩关闭条件判断并执行所述动态路肩控制，所述动态路肩开放条件和动态路肩关闭条件基于快速路各路段的车辆平均密度及天气条件、路肩车道的开放时间及交通状况设置。

21、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法。

22、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、1、本发明实时采集快速路各路段的交通状况、道路信息和天气数据，若当前路段的车辆平均密度超过预设阈值，则开启可变限速控制，通过动态更新的路段最终限速值控制车辆平均密度，其中，路段最终限速值根据基于拥堵判别的限速值和基于天气条件的限速值确定，一方面考虑了快速路的拥堵情况，可以根据道路交通实时以及预测的交通状态实施管控，动态调整控制策略，从而提前避免拥堵的发生或在拥堵或事故发生时减缓其严重程度，另一方面，考虑了天气状况对交通的影响，可以更好地适应不同的交通流量和路况情况，提高交通安全和行车效率。

25、2、本发明中，若车辆平均密度仍超过预设阈值，则开启动态路肩控制，开放或关闭路肩通行权，通过可变限速控制策略和动态路肩协同控制策略，可以进一步缓解快速路拥堵情况，减少事故发生的风险。

26、3、本发明中，根据基于局部路段阈值的限速值和基于系统优化算法的限速值确定基于拥堵判别的限速值，具体地，基于下游路段的车辆平均速度确定基于局部路段阈值的限速值，以最小化下一时段的车辆总行程时间为目标函数，采用metanet算法求解得到基于系统优化算法的限速值，通过多种限速值策略的综合使用，可以为交通安全和交通出行效率做出重要贡献。

技术特征：

1.一种可变限速和动态路肩协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种可变限速和动态路肩协同控制方法，其特征在于，以所述基于拥堵判别的限速值和所述基于天气条件的限速值中较小的一个限速值作为所述路段最终限速值。

3.根据权利要求1所述的一种可变限速和动态路肩协同控制方法，其特征在于，根据基于局部路段阈值的限速值和基于系统优化算法的限速值确定所述基于拥堵判别的限速值。

4.根据权利要求3所述的一种可变限速和动态路肩协同控制方法，其特征在于，基于下游路段的车辆平均速度确定所述基于局部路段阈值的限速值；以最小化下一时段的车辆总行程时间为目标函数，采用metanet算法求解得到所述基于系统优化算法的限速值。

5.根据权利要求4所述的一种可变限速和动态路肩协同控制方法，其特征在于，下一时段车辆总行程时间的表达式如下：

6.根据权利要求5所述的一种可变限速和动态路肩协同控制方法，其特征在于，metanet算法中，下一时段内路段i的平均流量qi(k+1)的更新公式如下：

7.根据权利要求1所述的一种可变限速和动态路肩协同控制方法，其特征在于，基于所述道路能见度确定所述基于天气条件的限速值。

8.根据权利要求1所述的一种可变限速和动态路肩协同控制方法，其特征在于，基于动态路肩开放条件和动态路肩关闭条件判断并执行所述动态路肩控制，所述动态路肩开放条件和动态路肩关闭条件基于快速路各路段的车辆平均密度及天气条件、路肩车道的开放时间及交通状况设置。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-8中任一所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的方法。

技术总结本发明涉及一种可变限速和动态路肩协同控制方法、设备和介质，包括以下步骤：在每个时间步长内采集快速路各路段的交通状况、道路信息和天气数据，计算车辆平均密度、速度、流量和道路能见度；若路段的车辆平均密度超过预设阈值，则开启可变限速控制，通过动态更新的路段最终限速值控制车辆平均密度；若开启可变限速控制一个时间步长后，车辆平均密度仍超过预设阈值，则开启动态路肩控制，开放或关闭路肩通行权；其中，根据所述车辆平均密度、速度、流量和道路能见度，分别计算基于拥堵判别的限速值和基于天气条件的限速值，据此确定所述路段最终限速值。与现有技术相比，本发明可以更好地适应不同的交通流量和路况情况，提高交通安全和行车效率。技术研发人员：潘文刚,姜凯,林祥波,郝伟,吴胜伟,朱晓庆,张宝玉,白兴烈,刘康,旭海洋,郝可鑫,赵渊受保护的技术使用者：青岛城阳市政开发建设投资集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18