[發明專利]一種道路自適應入口匝道匯入控制設備與方法

無效

• 申請號: 200810039792.8
• 申請日: 2008-06-30
• 公開（公告）號: CN101299298A
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發明（設計）人: 陸小芳;陳華;馮雷;李會斌;虞鴻;王瑤明
• 申請（專利權）人: 上海電科智能系統股份有限公司
• 主分類號: G08G1/07
• 分類號: G08G1/07;G08G1/08
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 白璧華;金碎平

技術領域

本發明涉及一種道路自適應入口匝道匯入控制設備與方法，用于調節高速公路或者城市快速道路的入口匝道匯入流量，或者具有相似交通特點的支線道路交通控制，控制方法還可以用于其他具有相似物流特點的工業控制，屬于智能交通控制技術領域和自動控制技術領域。

背景技術

隨著國民經濟的快速發展，人民生活質量的提高，出行的代步工具汽車大幅增加，地面交通需求大大增加，為了緩解交通壓力，城市快速道路應運而生，它可以實現大流量、快速的、長距離的交通量流動，改善城市市區的交通擁擠問題。但是，目前國內大中城市不僅是市區道路而且快速道路交通也已經相當擁擠，通過增加設施量來緩解中心區交通矛盾的空間已經很小。因此，各大中城市都在尋求城市交通問題的解決之道，針對城市中心區道路路網密度大的特點，采用交通控制來緩解城市中心交通壓力是其中有效的解決方案之一。高速公路或城市快速路交通控制的最主要手段就是入口匝道控制，入口匝道控制可以控制進入快速道路的交通量，可以使整個路網上的交通流量分布合理，充分利用其通行能力。

國外關于入口匝道控制的理論在上世紀60年代已開始著手研究，相關理論已經相對成熟，提出了多種匝道控制算法(如定時控制、需求-容量差額控制、占有率控制、ALINEA控制算法等)，美國、法國、德國、英國、荷蘭等國都已有成功應用。法國巴黎在A6w上采用ALINEA控制算法，將算法形式從調節率轉換為綠燈時長，并固定周期為40秒鐘；英國M6采用ALINEA算法，并結合了相鄰地面路口的信號來控制排隊；德國慕尼黑A94對ALINEA進行改進，采用動態預估關鍵占有率值的方法。這些控制方法雖然取得了良好的控制效果，但是對于我國城市快速路入口匝道大流量的斷續交通流來說，存在著一定的局限性：在信號配時方案上國外一般采用一車一綠、兩車一綠的方法，這樣可以最大程度上減小對主線的沖擊，但是大大增加了車輛停車次數，而且采用這種方法即使飽和流量也無法滿足我國城市快速路入口匝道的交通需求；我國的地面道路、快速道路、高速公路分別屬于不同的道路系統，目前還不可能把地面路口信號信息接入快速路或高速公路監控系統；A94改進后的ALINEA算法中動態預估只考慮主線狀態，忽略了匝道的狀態；基本ALINEA算法對交通量突變的情況處理不夠理想；此外，國外的入口匝道控制一般只控制匝道匯入處的信號燈，而國內只簡單地控制匝道入口處的車道燈或者只監視不控制；國內專利《一種入口匝道與主干道匯合處的信號控制方法》提出了一種入口匝道控制方法，但是該方法立足于減小匝道車輛匯入主線時的事故發生率，給出的信號為限速信號，只是起到引導的作用，在國內入口匝道大流量的情況下局限性較大。

發明內容

本發明的目的在于提出一種道路自適應入口匝道匯入控制設備與方法，針對目前國內外在入口匝道大流量的斷續交通流的控制方面的不足和實際需要而開發的，該控制設備與方法，具有計算簡便、可移植性強、實時性好優點，控制方法不僅可以用于交通控制，還能用于具有相同物流特點的工業控制。

為達到上述目的，本發明的技術解決方案是：由設備布設、EXPAlinea控制算法和信號配時方案三部分組成，由核心設備匝道匯入控制器采集控制范圍內交通參數檢測器檢測到的交通參數，通過EXPAlinea算法計算，自動控制匝道匯入信號燈交替變化達到控制流量的目的，還可控制匝道匯入倒計時器、匝道口通行燈和情報板等輔助設備使得整套設備更加人性化。

設備布設包括匝道匯入控制器、交通參數檢測器、匝道匯入信號燈，以及可選設備匝道匯入倒計時器、匝道口通行燈和情報板。

其工作按下述流程進行：匝道匯入控制器通過交通參數檢測器采集到實時交通流數據，其控制系統軟件調用EXPAlinea控制算法模塊，根據EXPAlinea控制算法模塊返回的結果所對應的信號配時方案，控制本地設備包括匝道匯入信號燈、匝道匯入倒計時器(可選)、匝道口通行燈(可選)及情報板(可選)。

交通參數檢測器的布設，至少包括對入口匝道上游主線斷面、下游主線斷面的流量、速度、占有率的檢測，以及匝道檢出斷面、檢入斷面(同時作為排隊斷面)和排隊末端斷面的流量、占有率的檢測。EXPAlinea控制算法的計算和判斷根據上述各檢測斷面的數據進行，先通過采用動態目標占有率的基本算法得到初步調節率，再根據上一周期的調節率進行平滑或根據主線上下游和匝道情況采用排隊優先策略。信號配時是EXPAlinea控制算法得到的調節率的表現形式，以交通信號燈顯示；同樣的調節率值，匝道排隊長度的不同，采用不同的信號周期和綠信比。