一种入口匝道的自适应控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种入口匝道的自适应控制系统及方法，属于智能交通信号系统控制技术领域。本发明专利技术系统包括：包括排队检测器、上、下游检测器以及汇入检测器的交通检测设备，其用于检测并采集交通流数据；包括匝道控制器和入口匝道信号灯的交通控制设备，其负责控制入口匝道的交通流量；以及，用于通信的通信模块。本发明专利技术系统及方法能够实时响应快速路上交通流量的变化，并依据主干道和入口匝道处的车流量自动选择不同的控制方式；此外，本发明专利技术所采用的匝道控制器硬件简单，易于实现，开发成本较低，应用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种城市快速路入口匝道系统的信号控制方法，属于智能交通信号系统控制

技术介绍
城市快速路(Urban Expressway)是指位于城市内适应机动车快速通行的道路，其 具有匝道间距比城市间高速公路短、只允许机动车行驶、车辆行驶速度高等特点。此外，城 市快速路全程无交叉口，以互通式立体交叉或进出口匝道与城市地面道路相连接。随着城 市交通拥堵范围的不断扩大，城市快速路交通控制日益重要。城市快速路交通控制主要包 括入口匝道控制、主线控制和通道控制等内容，其中，入口匝道控制是应用最广、效果最好 的一种控制形式。车辆从入口匝道驶入快速路的过程通常可分解为两个阶段第一阶段，车 辆从匝道进入加速车道；第二阶段，车辆从加速车道汇入主线。城市快速路入口匝道控制则 围绕着这两个阶段的交通控制来展开。第一阶段的控制称为"流量控制"，其主要是调节驶 入主线的交通流量，使得匝道下游的主线流量不超过其通行能力或服务流量；对第二阶段 的控制称为"汇入控制"，其主要是帮助驶入车辆安全地汇入主线，并尽可能地减少驶入车 流对主线车流运行的影响。 入口匝道控制的基本原理是通过调节进入快速路的交通量，使快速路本身的交通 需求不超过快无路的容量，从而保证快速路依据某一性能指标运行在最佳状态附近。这样 一来，期望进入快速路的车辆，在允许进入快速路之前将要在入口匝道处排队等待，若不想 在入口匝道上等待，可选择其它替代路线，从而实现交通转移。按入口匝道控制是否响应实 时的交通状况，可把入口匝道控制分为定时控制和感应控制两大类。其中，定时控制方法是 采用固定配时控制入口匝道，根据历史交通数据计算固定的匝道调节率，定时控制运行稳 定，但是它不能适应实时变化的交通流，运行效果不太好。而感应控制虽然能实时检测交 通流数据，但却很容易导致入口匝道上大量的车流量驶入主干道，造成主干道交通拥堵，所 以，感应控制适合于主干道上车流量较小时使用。除定时控制和感应控制之外，尚有其他一 些入口匝道交通控制方法，但是各种方法均有自己的适用条件，很难满足入口匝道的交通 控制要求。
技术实现思路
为了克服现有入口匝道控制方法的上述不足，本专利技术提供一种入口匝道的自适应 控制系统及方法，其根据交通流的实时变化要求，利用匝道控制器自适应地改变控制策略， 充分利用主干道的通行能力，从而减少交通拥堵。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方 案是 —种入口匝道的自适应控制系统，其包括交通检测设备、交通控制设备和通信模 块，其中， 所述交通检测设备包括排队检测器，其铺设在入口匝道上，用来检测车辆排队长度并采集所述车辆排队长度数据；上游检测器和下游检测器，其铺设在主干道上，其中，所 述上游检测器用来检测上游交通占有率和交通流量并采集所述交通占有率和所述交通流 量数据，所述下游检测器用来检测下游交通占有率和交通流量并采集交通占有率和交通流 量数据；以及，汇入检测器，其铺设于入口匝道和主干道交汇处，用来判断车辆是否已经汇 入主干道； 所述交通控制设备包括匝道控制器和入口匝道信号灯；以及 通信模块负责所述系统的通信。 所述排队检测器、所述上游检测器和所述下游检测器将所采集的各种交通数据传 输到所述通信模块，并通过所述通信模块将所述所采集的各种交通数据有线或无线地传输 至所述匝道控制器，所述匝道控制器根据所述所采集的各种交通流量数据进行判断并选择 相应的入口匝道调节模式，其中，所述所采集的各种交通数据包括所述排队检测器采集的 所述车辆排队长度数据；所述上游检测器采集的上游主干道的所述交通占有率和所述交通 流量；以及，所述下游检测器采集的下游主干道的所述交通占有率和所述交通流量 优选地，各个交通检测设备安装位置如下 所述匝道排队检测器布置根据入口匝道的匝道长度而定，如果所述匝道长度较 短，如不超过150米，所述匝道排队检测器布置在距离所述入口匝道与城市地面道路相连 接处约50米左右，以保证所述匝道上的排队车辆不影响城市地面道路的通行。其中，所述 停车线是入口匝道与快速路主干道相连处，如果所述匝道长度较长或者距离入口匝道停车 线较远，例如大于150米，将匝道检测器布置在距离入口匝道停车线100米处。当所述匝道 排队检测器被车流长时间占有时，说明车辆排队已至所述匝道排队检测器位置。 所述上游检测器布置在高速路上的入口匝道上游主干道处，距离所述入口匝道汇 合处50至80米。 所述下游检测器布置在高速路上的入口匝道下游主干道处，距离入口匝道汇合处 50至80米。 优选地，所述交通检测设备是线圈检测器，或者是视频检测器。 —种入口匝道的自适应控制方法，其包括 步骤1、通过所述入口匝道上的排队检测器检测车辆排队长度并采集所述车辆排队长度数据，通过主干道上的上游检测器检测主干道上游交通占有率和上游交通流量并采集所述上游交通占有率和所述上游交通流量数据，以及通过下游检测器检测主干道下游交通占有率和下游交通流量并采集所述下游交通占有率和所述下游交通流量数据，然后将所采集的交通数据传输给所述匝道控制器，其中，所述交通数据包括所述车辆排队长度、所述上游交通占有率、所述上游交通流量、所述下游交通占有率和所述下游交通流量； 步骤2、所述匝道控制器根据接收到的所述上游交通流量和所述下游交通流量以及主干道预设的交通饱和流量计算上游流率和下游流率，所述上游流率为所述上游交通流量与所述预设的交通饱和流量之比，所述下游流率为所述下游交通流量与所述预设的交通饱和流量之比； 步骤3、根据所述上游流率和所述下游流率以及所述上游交通占有率和所述下游交通占有率加权计算总交通数据，所述交通数据包括总流率和总占有率； 优选地，总流率=上游流率*0. 4+下游流率*0. 6 ;总占有率=上游交通占有率*0. 4+下游交通占有率*0. 6。 步骤4、所述匝道控制器根据所述总流率和所述总占有率自动选择控制方式，从而 实现入口匝道的动态控制，所述动态控制包括 1)首先判断所述总流量和锁住总占有率的增长情况，计算当前时刻的总流率和总 占有率以及前一时刻的总流率和总占有率，当所述总流率停止增长或者下降并且所述总占 有率继续增长时，也就是说，当所述当前时刻的总流量与所述前一时刻的总流率相等，并且 当所述当前时刻的总占有率大于所述前一时刻的总占有率时，所述匝道控制器将入口匝道 置于匝道关闭控制状态，此时所述入口匝道信号灯红灯亮，以表示不给予所述入口匝道通 行权； 2)当所述总占有率值小于20%，说明此时车速较高，车辆行驶畅通，在此情况下， 所述匝道控制器置于匝道开放状态，此时所述入口匝道信号灯绿灯亮并持续给予所述入口 匝道通行权，直至占有率超过20%为止； 3)当所述占有率值大于20%，而又没有出现所述总流率已经停止增长或者下降 而所述总占有率仍然继续增长时，所述匝道控制器采取基于排队长度的多入口匝道协调控 制； 步骤5、所述匝道控制器根据入口匝道上的排队检测器检测到的车辆排队长度判 断该入口匝道的车辆放行量状况，如果所述排队长度超过预设的排队长度，则采取上、下游 匝道之间的协调控制，将上游匝道和下游匝道中所述排队长度大的入口匝道加大车辆放行 量，而对所述排队长度小的入口匝道减少所述车辆放行量。 本专利技术的有益效果 本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种入口匝道的自适应控制系统，其特征在于，包括：交通检测设备，用于检测并采集交通流数据，所述交通检测设备包括：排队检测器，其铺设在入口匝道上，用来检测车辆排队长度并采集所述车辆排队长度数据；上游检测器和下游检测器，其铺设在主干道上，所述上游检测器用来检测上游交通占有率和交通流量并采集所述交通占有率和所述交通流量数据，所述下游检测器用来检测下游交通占有率和交通流量并采集交通占有率和交通流量数据；以及，汇入检测器，其铺设于入口匝道和主干道交汇处，用来判断车辆是否已经汇入主干道；所述交通控制设备，根据交通检测设备传送的所述交通数据控制入口匝道的交通流量，其包括：匝道控制器和入口匝道信号灯；以及，通信模块，其负责所述系统的通信；其中，所述排队检测器、所述上游检测器和所述下游检测器将所采集的各种交通数据传输到所述通信模块，并通过所述通信模块将所述所采集的各种交通数据有线或无线地传输至所述匝道控制器，所述匝道控制器根据所述所采集的各种交通流量数据进行判断并选择相应的入口匝道调节模式。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兆盟，张永忠，张福生，张海波，刘小明，王力，熊昌镇，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]