[發(fā)明專利]一種基于交通事故數(shù)估計的匝道匯入交通控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111174617.1
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN113971888B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉津強;趙萬忠;董坤;鄒松春;王春燕;吳剛;高犇;張森皓;梁為何;徐坤豪;張從余
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G08G1/07
• 分類號: G08G1/07;G08G1/08;G08G1/01
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開了一種基于交通事故數(shù)估計的匝道匯入交通控制方法及系統(tǒng)，包括：獲取當(dāng)前時刻狀態(tài)量；建立匝道匯入交通模型；估計總可能事故數(shù)；計算總耗費時間；將匝道匯入交通控制問題建立為非線性最優(yōu)控制問題；求解最優(yōu)控制問題獲得各路段匝道車輛的最優(yōu)進入率。本發(fā)明通過將估計的總可能事故數(shù)量和總耗費時間引入目標(biāo)函數(shù)，求解出各路段的匝道車輛最優(yōu)進入率，降低了交通事故風(fēng)險，提高了匝道匯入?yún)^(qū)域的交通效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能交通系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于交通事故數(shù)估計的匝道匯入交通控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

匝道匯入?yún)^(qū)域一直是交通事故和擁堵頻發(fā)的區(qū)域。匝道車輛的匯入造成主線道路的截面交通流量激增，經(jīng)常在匯入?yún)^(qū)域造成大規(guī)模的擁堵。此外，由于區(qū)域內(nèi)車輛密度過高，車輛之間的交互過于緊密，容易造成交通事故的發(fā)生。目前，智能交通系統(tǒng)技術(shù)快速發(fā)展，采用智能路側(cè)設(shè)備構(gòu)建智能交通系統(tǒng)來調(diào)控交通狀態(tài)是主要的發(fā)展趨勢。

部分研究已經(jīng)對匝道匯入問題提出了一些有效的解決辦法。中國發(fā)明專利申請?zhí)朇N202010500454.0，名稱為“一種基于雷達的匝道入口交通控制系統(tǒng)及方法”中提出了一種基于雷達的匝道入口交通控制方法，該方法通過在主干道和匝道上設(shè)置雷達獲取主干道和匝道上車輛動態(tài)排隊信息和擁堵信息，并根據(jù)擁堵信息控制匝道入口的開啟和關(guān)閉，緩解了匝道匯入?yún)^(qū)域的擁堵問題。中國發(fā)明專利申請?zhí)朇N201810907648.5，名稱為“一種基于排隊長度的城市快速路入口匝道控制方法”中提出了一種基于排隊長度的城市快速路入口匝道控制方法，該方法考慮匝道車輛排隊長度和快速路主路上游交通流量，求解匝道控制參數(shù)，實現(xiàn)主路交通流量受匝道匯入影響最小。然而現(xiàn)有的方法雖然能夠改善匝道匯入造成的擁堵問題，但是沒有考慮匝道匯入?yún)^(qū)域可能發(fā)生的交通事故風(fēng)險，在降低交通安全風(fēng)險方面還有待進一步完善。

發(fā)明內(nèi)容

針對于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于交通事故數(shù)估計的匝道匯入交通控制方法及系統(tǒng)，以分析交通密度與交通事故數(shù)量的關(guān)系，建立交通事故數(shù)量預(yù)估模型；通過將估計的總可能事故數(shù)量和總耗費時間引入目標(biāo)函數(shù)，求解出各路段的匝道車輛最優(yōu)進入率，降低了交通事故風(fēng)險，提高了匝道匯入?yún)^(qū)域的交通效率。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一種基于交通事故數(shù)估計的匝道匯入交通控制方法，步驟如下：

1)將道路沿著道路方向分成N段，每段長度為L，第i段主線道路的車道數(shù)目為λ_i；將控制時域分成K個時間步長，每個時間步長為T，i＝1,2,…,N；

2)建立匝道匯入交通模型DM；求解當(dāng)前時刻的各路段交通密度ρ_i(0)、平均交通速度v_i(0)、匝道排隊長度l_i(0)、匝道的上游交通流量d_i(0)，并將上述求解得到的交通狀態(tài)量代入匝道匯入交通模型以初始化匝道匯入交通模型；

3)將匝道匯入交通控制問題建立為一個離散時間的非線性最優(yōu)控制問題：

s.t.DM

式中，ζ_s、ζ_t和為權(quán)重；TATS為單位時間1公里道路的總可能事故數(shù)；TATS_nc為一個用于將TATS正則化的常數(shù)；TTS為總耗費時間；TTS_nc為一個用于將TTS正則化的常數(shù)；μ為控制時域內(nèi)各路段的匝道車輛的最優(yōu)進入率，μ＝{μ₁,μ₂,...,μ_N}；μ_i(k)為第kT時刻的第i段道路的匝道車輛的最優(yōu)進入率，如果第i段道路無匝道，則μ_i(k)＝0；為最小進入率；