车联网下基于MFD和排队长度的路网边界限流控制方法技术

本发明专利技术涉及控制方法技术领域，更具体地，涉及一种车联网下基于MFD和排队长度的路网边界限流控制策略的方法，具体步骤如下：(a)首先获取交通参数；将GPS车载设备均安装至车辆上，实时发送经纬度和速度等信息；(b)其次，划定路网区域的车辆的满足条件，并根据条件判定移动车辆是否落在路网区域内；(c)再次，将各路段上各车辆到达各进口停车线距离进行计算，并最终得出最大排队长度qLmax(i)，取路段长度Li的95％为路段安全排队长度Lsi，将qLmax(i)与Lsi进行比较判断车辆是否造成上游交叉口出现交通拥堵；(d)最后，对边界交通进行限流控制；当路网趋于拥堵时，对路网实施简单边界限流控制。本发明专利技术在车联网环境下，实时路网中车辆数和路段最大排队长度。

Road network boundary limiter control method based on MFD and queue length in vehicle network

The present invention relates to the technical field of control method, more specifically, relates to a car networking method of road network boundary MFD and queue length limiting control strategy based on the specific steps are as follows: (a) the traffic parameters first; GPS vehicle equipment are mounted to the vehicle, sending real-time longitude and speed information; (b) Secondly, designated network of vehicles to meet the conditions, and according to the conditions of determining whether the vehicle mobile network falls in the region; (c) again, each section of each vehicle will reach the stop line distance calculation of imports, and eventually reached the maximum queue length of qLmax (I), take the road length of 95% Li as the traffic safety queue length Lsi, qLmax (I) compared to determine whether the vehicle caused by the upstream intersection traffic congestion and Lsi (d); finally, the boundary limit traffic flow control; road network congestion tends to The simple boundary current limiting control is implemented on the road network. In the environment of vehicle networking, the number of vehicles and the maximum line length in the road network are found in the real time network.

【技术实现步骤摘要】
车联网下基于MFD和排队长度的路网边界限流控制方法
本专利技术涉及控制方法
，更具体地，涉及一种车联网下基于MFD和排队长度的路网边界限流控制策略的方法。
技术介绍
随着社会经济飞跃发展，汽车保有量剧增，城市交通拥堵问题恶化，已成为城市发展的瓶颈之一。为了减少车辆延误时间和排队长度，缓解交通拥堵，大部分大城市采用先进的交通控制技术，实施了智能化交通信号控制系统。但随着车流不断增多，部分城市交通出现了过饱和交通现象，原有交通控制系统效果受到影响。近期Daganzo和Geroliminis两位学者研究了大量实际交通数据，发现城市交通路网中具有一定客观规律性，即路网的交通运行状态和移动的车辆数之间的联系，该关系其称之为宏观基本图(MacroscopicFundamentalDiagrams，MFD)，后续多位学者通过大量实际数据，也证实了宏观基本图的普通性。部分学者提出利用宏观基本图相关理论，对过饱和交通区域进行交通管控，从而改善过饱和交通区域的拥堵情况。如马莹莹提出利用MFD可从宏观层面对路网进行交通信号控制的设想；杜怡曼等提出基于宏观基本图的区域交通总量动态调控技术；Mehdi等研究了基于网络MFD的反馈闸门控制方法，Yosh等针对过饱和路网，提出基于宏观基本图的区域计量控制方法,并验证了该方法的有效性；笔者曾提出基于MFD的路网简单边界限流控制策略，并验证了其有效性。经进一步研究，笔者认为在路网实施周边交通限流策略时，应当避免周边限流交叉口车辆排队溢出造成上游交叉口拥堵的情况，但如何实时判断边界路段是否出现溢流现象成为了问题的关键所在。近期，各国大力发展车联网技术，车联网是智能交通系统的发展方向，在车联网环境下，车辆位置、速度等信息可通过车载终端和路侧单元，实时上传至指挥中心，为实时确定路网车辆数和排队长度提供可靠手段，为改进交通信号控制提供了机遇和条件。。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种车联网下基于MFD和排队长度的路网边界限流控制策略的方法，本专利技术在车联网环境下，实时路网中车辆数和路段最大排队长度，依据宏观基本图，在路网实施周边交通限流控制策略时，实时判断各边界路段的最大排队长度是否超越路段安全排队长度，及时调整路网涌入率，避免边界路段出现溢流现象。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种车联网下基于MFD和排队长度的路网边界限流控制方法，具体步骤如下：(a)首先获取交通参数；将GPS车载设备均安装至车辆上，实时发送经纬度和速度等信息；(b)其次，划定路网区域的车辆的满足条件，并根据条件判定移动车辆是否落在路网区域内；从待判断的车辆经纬度点向某一个方向引射线，计算和路网边界交点的个数，如果个数是偶数或者0则点在路网区域外部，如果是奇数，则在路网区域内部；将落在路网区域内的车辆数折算成当量交通量，确定路网车辆数N和各路段的流量qi(i表示第i条路段)；(c)再次，将各路段上各车辆到达各进口停车线距离进行计算，并最终得出最大排队长度qLmax(i)，取路段长度Li的95％为路段安全排队长度Lsi，将qLmax(i)与Lsi进行比较判断车辆是否造成上游交叉口出现交通拥堵；若qLmax(i)≥Lsi，就会造成车辆排队溢出至上上游交叉口，导致上游交叉口出现交通拥堵；(d)最后，对边界交通进行限流控制；当路网趋于拥堵时，对路网实施简单边界限流控制。本专利技术车联网下基于MFD和排队长度的路网边界限流控制策略的方法，本专利技术在车联网环境下，实时路网中车辆数和路段最大排队长度，依据宏观基本图，在路网实施周边交通限流控制策略时，实时判断各边界路段的最大排队长度是否超越路段安全排队长度，及时调整路网涌入率，避免边界路段出现溢流现象。优选地，在步骤(c)中，得出最大排队长度qLmax(i)的步骤如下：(A)首先进行各车辆到达各进口停车线距离的计算，计算公式如下：式中：dij——第i路段上第j车辆到该路段进口停车线的距离；AJij,AWij——第i路段上第j车辆的经纬度；BJij,BWij——第i路段上进口停车线的经纬度；(B)在步骤(A)之后，对各路段上车辆达到停车线的距离集合记为D，表示为：D＝{dij|i∈L,j∈N}；车辆的瞬间速度集合记为V，表示为：V＝{vij|i∈L,j∈N}式中，vij为第i路段上第j车辆的瞬间速度；(C)在步骤(B)之后，将瞬时速度v≤5km/h的车辆定义为停车排队车辆，从而获得路段上，所有停车排队车辆的排队长度集合记为QL，表示为：QL＝{dij，vij|i∈L,j∈N，且vij≤5}从而得到第i路段车辆的最大排队长度qLmax(i)，可表示为qLmax(i)＝max(QLi)从而最终得出最大排队长度qLmax(i)。优选地，在步骤(d)中，当路网趋于拥堵时，对路网实施简单边界限流控制，具体步骤利用如下公式：式中：t——某一时刻(h)；Δt——时间步长(h)；qG——受控后的路网边界车流涌入量(pcu/h)；I——路网t时刻车流涌入量(pcu/h)，Ii(t)为t时刻第i个入口的车流涌入量(pcu/h)，I(t)＝∑Ii(t)；O(t)——某一时刻路网涌出量(pcu/h)；Rin——涌入率(允许的车流涌入比率)；根据允许的车流涌入量Ii(t+Δt)，采用Webster配时方法，重新计算出限流后各边界交叉口最佳信号周期。优选地，具体步骤如下：(1)当N(t)≥NC时，路网进入拥挤状态；(2)当进入拥挤状态时，计算t时刻所有边界交叉口各进口的最大排队车辆数qLmax(i)(t)，若qLmax(i)≥Lsi，则该交叉口进口不实施周边限流策略，按实际交通需求，采用Webster方法，进行配时设计；定义变量qm(t)，用于统计所有不适合实施周边限流策略的边界交叉口限流值，变量qm(t)可表示为：式中，s表示不适合限流的边界交叉口进口路段编号；若qm(t)＝0,则按Rin涌入率实施周边限流策略；若qm(t)>0，则将qm(t)平均转移至其它边界交叉口，重新调整涌入率R′in。优选地，得出R′in的具体步骤如下：(1)首先，根据式中，n——路网边界交叉口进口路段总数；x——路网边界交叉口不适合限流的进口路段数，则n-x为路网边界交叉口适合限流的进口路段数；Δqm——个别边界路段存在溢流现象时，其它边界路段应增加的平均限流值；(2)其次，得出路网边界交叉口适合限流的进口应限流值：qmy(t+Δt)＝(1-Rin)Iy(t)+Δqm式中，y表示适合限流的边界交叉口进口路段编号；(3)再次，得出路网边界交叉口适合限流的各进口新涌入量：qGy(t+Δt)＝Iy(t)-qmy(t+Δt)＝Iy(t)-[(1-Rin)Iy(t)+Δqm]＝RinIy(t)-Δqm从而，得出路网边界交叉口适合限流的所有进口新涌入量：适合限流的边界交叉口实际涌入量I′(t)，公式如下：(4)最后得出重新调整后的新涌入率R′in：与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术车联网下基于MFD和排队长度的路网边界限流控制策略的方法，本专利技术在车联网环境下，实时路网中车辆数和路段最大排队长度，依据宏观基本图，在路网实施周边交通限流控制策略时，实时判断各边界路段的最大排队长度是否超越本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车联网下基于MFD和排队长度的路网边界限流控制方法，其特征在于，具体步骤如下：(a)首先获取交通参数；将GPS车载设备均安装至车辆上，实时发送经纬度和速度等信息；(b)其次，划定路网区域的车辆的满足条件，并根据条件判定移动车辆是否落在路网区域内；从待判断的车辆经纬度点向某一个方向引射线，计算和路网边界交点的个数，如果个数是偶数或者0则点在路网区域外部，如果是奇数，则在路网区域内部；将落在路网区域内的车辆数折算成当量交通量，确定路网车辆数N和各路段的流量qi(i表示第i条路段)；(c)再次，将各路段上各车辆到达各进口停车线距离进行计算，并最终得出最大排队长度qLmax(i)，取路段长度Li的95％为路段安全排队长度Lsi，将qLmax(i)与Lsi进行比较判断车辆是否造成上游交叉口出现交通拥堵；若qLmax(i)≥Lsi，就会造成车辆排队溢出至上上游交叉口，导致上游交叉口出现交通拥堵；(d)最后，对边界交通进行限流控制；当路网趋于拥堵时，对路网实施简单边界限流控制。

【技术特征摘要】
1.一种车联网下基于MFD和排队长度的路网边界限流控制方法，其特征在于，具体步骤如下：(a)首先获取交通参数；将GPS车载设备均安装至车辆上，实时发送经纬度和速度等信息；(b)其次，划定路网区域的车辆的满足条件，并根据条件判定移动车辆是否落在路网区域内；从待判断的车辆经纬度点向某一个方向引射线，计算和路网边界交点的个数，如果个数是偶数或者0则点在路网区域外部，如果是奇数，则在路网区域内部；将落在路网区域内的车辆数折算成当量交通量，确定路网车辆数N和各路段的流量qi(i表示第i条路段)；(c)再次，将各路段上各车辆到达各进口停车线距离进行计算，并最终得出最大排队长度qLmax(i)，取路段长度Li的95％为路段安全排队长度Lsi，将qLmax(i)与Lsi进行比较判断车辆是否造成上游交叉口出现交通拥堵；若qLmax(i)≥Lsi，就会造成车辆排队溢出至上上游交叉口，导致上游交叉口出现交通拥堵；(d)最后，对边界交通进行限流控制；当路网趋于拥堵时，对路网实施简单边界限流控制。2.根据权利要求1所述的车联网下基于MFD和排队长度的路网边界限流控制策略的方法，其特征在于，在步骤(c)中，得出最大排队长度qLmax(i)的步骤如下：(A)首先进行各车辆到达各进口停车线距离的计算，计算公式如下：式中：dij——第i路段上第j车辆到该路段进口停车线的距离；AJij,AWij——第i路段上第j车辆的经纬度；BJij,BWij——第i路段上进口停车线的经纬度；(B)在步骤(A)之后，对各路段上车辆达到停车线的距离集合记为D，表示为：D＝{dij|i∈L,j∈N}；车辆的瞬间速度集合记为V，表示为：V＝{vij|i∈L,j∈N}式中，vij为第i路段上第j车辆的瞬间速度；(C)在步骤(B)之后，将瞬时速度v≤5km/h的车辆定义为停车排队车辆，从而获得路段上，所有停车排队车辆的排队长度集合记为QL，表示为：QL＝{dij，vij|i∈L,j∈N，且vij≤5}从而得到第i路段车辆的最大排队长度qLmax(i)，可表示为qLmax(i)＝max(QLi)从而最终得出最大排队长度qLmax(i)。3.根据权利要求2所述的车联网下基于MFD和排队长度的路网边界限流控制策略的方法，其特征在于，在步骤(d)中，当路网趋于拥堵时，对路网实施简单边界限流控制，具体步骤利用如下公式：式中：t——某一时刻(h)；Δt——时间步长(h)；qG——受控后的路网边界车流涌入量(pcu/h)；I—...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晓辉，曹成涛，黄良，刘佳辉，邓文霞，李彩红，
申请(专利权)人：广东交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44