專利名稱：港區(qū)出入口客貨專用閘口優(yōu)化設計與動態(tài)運行管理方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于交通安全設計與管理領域，具體講，涉及港區(qū)出入口客貨專用閘ロ優(yōu)化設計與動態(tài)運行管理方法。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，港口規(guī)模和貨物吞吐量不斷擴大，進出港口的貨運交通量也日益増加。閘ロ是港區(qū)集疏運交通的咽喉，閘ロ交通運行狀況的好壞直接影響著港區(qū)出入口交通的運行效率，進而影響整個港口貨物的運送時間。由于車輛性能的差異以及超載等原因，大貨車的啟動時間(即車輛從靜止狀態(tài)達到正常速度行駛所花費的時間)相比小汽車一般長510秒。這種啟動時間上的差異往往導致排在大貨車后面的小汽車啟動時間損失嚴重，從而形成閘ロ交通流的“啟動瓶頸”。因此，在一定條件下，閘ロ采用客貨混行 的設計和管理形式會帶來閘ロ通行效率的下降?；谶@一考慮，目前我國部分港口采用大貨車專用閘ロ或者小汽車專用閘ロ的形式來分離客貨車輛，提高閘ロ的通行效率。然而，客貨專用閘ロ的優(yōu)化設計和管理方法缺乏，在實踐中往往簡單地把靠最右側(cè)或者最左側(cè)ー個閘ロ設置為專用閘ロ，而沒有考慮閘口上游不同車種到達的規(guī)律。例如，天津港部分閘ロ在最左側(cè)的閘ロ設置集裝箱卡車專用通道，禁止小汽車通行。集裝箱卡車具有加速性能差和車身長(約16米)的特點，相對于小汽車，變換車道比較困難。如果把集裝箱專用閘ロ設置在最左側(cè)，往往會導致從閘口上游的右側(cè)車道或者中間車道進入的集裝箱卡車需要變換很多次車道才能到達目標閘ロ，這種變換車道的駕駛行為會在閘口上游形成大量的交織，產(chǎn)生巨大的交通安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明g在解決克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明是在考慮客貨車輛在港區(qū)出入口的啟動和消散行為的差異性，為了減少和消除客貨車流之間的相互影響，提高交通效率和安全，針對客貨混行閘ロ，提出的一種動態(tài)客貨專用閘ロ優(yōu)化設計與動態(tài)運行管理方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，港區(qū)出入口客貨專用閘ロ優(yōu)化設計與動態(tài)運行管理方法，包括如下步驟I)基于上游車道數(shù)量的閘ロ優(yōu)化設置分別針對閘口上游3、4和5車道的情況，采用最外測車道同時展寬的形式來設計閘ロ；2)采用交通仿真的方法確定啟用客貨專用閘ロ的關閥值以及專用閘ロ的具體位置基于上游車道數(shù)量，考慮不同流量和交通組成組合條件，將這些組合條件輸入交通仿真模型和安全分析軟件，評價各種閘ロ設置方案的通行效率和安全表現(xiàn)，最終確定啟用客貨專用閘ロ的交通流量最小、大閥值Qmin，Qmax，和貨車比例最小、大閥值Pmin，Pmax;根據(jù)前述閥值，針對交通量及客貨車比例較穩(wěn)定，日變化或者時變化特征顯著的閘ロ，采用基于歷史數(shù)據(jù)的靜態(tài)管理方法，或采用動態(tài)管理方法通過實時檢測得到的閘口上游各個車道的交通量和交通組成，判斷上游車道所對應的閘ロ是否達到采用客貨分離的閥值，如沒達到閥值則繼續(xù)保持客貨混行的方式；如果達到閥值，則啟用客車或者貨車專用閘ロ形式。動態(tài)管理方法步驟進一歩細化為a)上一周期車道流量Qm和交通組成貨車占比Pm的檢測在閘口上游布設雙線圈檢測器，根據(jù)兩個線圈振蕩電路的頻率變化、線圈長度以及車輛經(jīng)過線圈的時長來估計車長和車速，從而對通過車型進行判別，最終獲得各個車道周期時間內(nèi)的流量值QレQ^1 ...... Qk和交 通組成貨車占比Pよ、P| …Pふ計算公式如下V = L/(I^t1)(I)Lv = V^T1-L1(2)式中V為車速，Lv為車長，L為兩個線圈之間間隔距離，Vt2分別為車輛進入第一個和第二個線圈的時刻，T1為車輛通過某ー個線圈(例如第一個線圈)的時間，L1為第一個線圈的長度；b)根據(jù)上一周期各個車道的交通流量和貨車比例，計算相鄰兩車道的交通流量(QlS Q5)和貨車比例(ぼ、Pf+ ..…PAy')，式中x，y為相鄰車道號；c)根據(jù)上一周期相鄰兩車道上游交通量‘與交通組成 ミ:對下一周期閘ロ進行動態(tài)管理如果上一周期的Qだ;和rぼ未達到閾值，則下一周期此相鄰兩車道下游閘ロ采用客貨混行；如果上一周期的QglPFyr.去到閥值，則下一周期此相鄰兩車道下游閘ロ分別設置獨立的客貨車專用閘ロ，并通過閘口上游路邊可變閘ロ道警示標示以及閘口上方的LED設備顯示閘ロ功能，使貨車和客車各行其道。根據(jù)上一周期相鄰兩車道上游交通量Qf與交通組成,Pff:對下一周期閘ロ進行動態(tài)管理具體為上一周期的均達到閥值，下一周期1、3號閘ロ設置獨立的貨車專用閘ロ，2號閘ロ設置獨立的客車專用閘ロ，并通過閘口上游路邊可變閘ロ道警示標示以及閘ロ上方的LED設備顯示閘ロ功能，使貨車和客車各行其道；上一周期的Qi3和Pf均達到閥值，下一周期3、4號閘ロ設置獨立的貨車專用閘ロ，
2、5號閘ロ設置獨立的客車專用閘ロ，并通過閘ロ上游路邊可變閘ロ道警示標示以及閘ロ上方的LED設備顯示閘ロ功能，使貨車和客車各行其道；上一周期的Qt和均達到閥值，下一周期4、6號閘ロ設置獨立的貨車專用閘ロ，5號閘ロ設置獨立的客車專用閘ロ，并通過閘ロ上游路邊可變閘ロ道警示標示以及閘ロ上方的LED設備顯示閘ロ功能，使貨車和客車各行其道；在每ー個周期，重復以上步驟。本發(fā)明的技術(shù)特點及效果本發(fā)明所涉及的提高TDI型CMOS圖像傳感器動態(tài)范圍的方法，充分利用了 TDI的工作方式，沒有引入復雜的控制電路，僅對像素結(jié)構(gòu)做了差異化處理，實現(xiàn)簡單。


I)圖I為閘口上游3車道情況下的具體閘ロ設計形式示意圖。2)圖2為閘口上游4車道情況下的具體閘ロ設計形式示意圖。3)圖3為閘口上游5車道情況下的具體閘ロ設計形式示意圖。
4)圖4為閘口上游4車道動態(tài)設置客貨專用閘ロ流程圖。5)圖5為基于雙線圈的上游車型檢測示意圖。
具體實施例方式港區(qū)出入口客貨專用閘ロ優(yōu)化設計與動態(tài)運行管理技術(shù)正是基于這樣的背景，弓丨入城市道路可變車道的理念，根據(jù)閘口上游車流量和交通組成歷史數(shù)據(jù)以及實時檢測數(shù)據(jù)，以提高通行效率同時保障交通安全為目標，對港區(qū)閘ロ的布置形式進行優(yōu)化設計和動
態(tài)管理。本發(fā)明在啟用客貨專用閘ロ的情況下，遵循盡量減少大型車的變道行為和就近開放專用貨車閘ロ的原則。本發(fā)明具體包含以下三個方面的內(nèi)容
3)基于上游車道數(shù)量的閘ロ優(yōu)化設置分別針對閘口上游3、4和5車道的情況，確定閘ロ的數(shù)量、布置形式以及客貨專用閘ロ的備選位置。本發(fā)明建議采用左右同時展寬的形式來設計閘ロ，以減少內(nèi)外側(cè)車道變換車道的次數(shù)，提高交通安全。三種情況下的具體閘ロ設計形式如圖1、2、3所示。如圖1，通常情況下每個閘ロ均采用客貨運行的方式，當交通流量和貨車比例達到閥值以后，則起用圖I中所示的閘ロ布置形式，根據(jù)上游各車道的流量和車型組成，第2、4號閘ロ可同時起用或単獨起用，采用客貨混行或客車專用兩種形式；第1、3、5號閘ロ可同時或單獨起用，采用客貨混行或貨車專用兩種形式。如圖2，通常情況下每個閘ロ均采用客貨運行的方式，當交通流量和貨車比例達到閥值以后，則起用圖2中所示的閘ロ布置形式，根據(jù)上游各車道的流量和車型組成，第2、5號閘ロ可同時起用或単獨起用，采用客貨混行或客車專用兩種形式；第1、3、4、6號閘ロ可同時或單獨起用，采用客貨混行或貨車專用兩種形式。如圖3，通常情況下每個閘ロ均采用客貨運行的方式，當交通流量和貨車比例達到閥值以后，則起用圖3中所示的閘ロ布置形式，根據(jù)上游各車道的流量和車型組成，第1、3、5、7號閘ロ可同時起用或単獨起用，采用客貨混行或客車專用兩種形式；第2、4、6號閘ロ可同時或單獨起用，采用客貨混行或貨車專用兩種形式。4)針對以上三種常見情況，采用交通仿真的方法確定啟用客貨專用閘ロ的關閥值以及專用閘ロ的具體位置基于上游車道數(shù)量，考慮不同流量和交通組成組合條件，將這些組合條件輸入交通仿真模型和安全分析軟件，評價各種閘ロ設置方案的通行效率和安全表現(xiàn)，最終確定啟用客貨專用閘ロ的交通流量閥值(Qmin，Qmax)和貨車比例閥值(Pmin，Pmax)；根據(jù)關鍵閥值，針對交通量及客貨車比例較穩(wěn)定，日變化或者時變化特征顯著的閘ロ，采用基于歷史數(shù)據(jù)的靜態(tài)管理方法；這種靜態(tài)管理方法可根據(jù)歷史交通流變化特征提前設定特征月、日和時段的各個閘ロ的功能，類似于定時多時段式交通信號控制方法。針對交通量和客貨比例日、時變特征顯著的閘ロ，通過實時檢測得到的閘ロ上游各個車道的交通量和交通組成，根據(jù)一定的算法和控制流程，在每個控制周期(建議5分鐘)開啟前，判斷上游車道所對應的閘ロ是否達到采用客貨分離的閥值，如沒達到閥值則繼續(xù)保持客貨混行的方式；如果達到閥值，則啟用客車或者貨車專用閘ロ形式。在變換閘ロ屬性的過程中，還可以通過視頻或者人工判別貨車與客車是否行駛在規(guī)定的閘口上，嚴格交通管理措施，保證可變閘ロ的通行安全。本發(fā)明開發(fā)的基于實測數(shù)據(jù)的動態(tài)控制方法的具體實施步驟如下
d)上一周期車道流量Qm和交通組成貨車占比Pm的檢測在閘口上游布設雙線圈檢測器，根據(jù)兩個線圈振蕩電路的頻率變化、線圈長度以及車輛經(jīng)過線圈的時長來估計車長和車速，從而對通過車型進行判別，最終獲得各個車道周期時間內(nèi)的流量值■C' Qレ….芯:陽交通組成貨車占比拉、吃……P。基于雙線圈檢測數(shù)據(jù)的車長和車速的計算方法如圖5所示，計算公式如下v = L/ (I^t1)公式(I)Lv = V^T1-L1公式(2)式中V為車速，Lv為車長，L為兩個線圈之間間隔距離，Vt2分別為車輛進入第一個和第二個線圈的時刻，T1為車輛通過某ー個線圈(例如第一個線圈)的時間，L1為第一個線圈的長度。
e)根據(jù)上一周期各個車道的交通流量和貨車比例，計算相鄰兩車道的交通流量(Qg、Q泛……Qf)和貨車比例(Pf、Flミ3.Pf)；f)根據(jù)上一周期相鄰兩車道上游交通量QZ與交通組成PS:對下一周期閘ロ進行動態(tài)管理如果上一周期的Q孟和未達到閾值，則下一周期此相鄰兩車道下游閘ロ采用客貨混行；如果上一周期的9$和朽「達到閥值，則下一周期此相鄰兩車道下游閘ロ按照圖1，2和3所示分別設置獨立的客貨車專用閘ロ，并通過閘口上游路邊可變閘ロ道警示標示以及閘口上方的LED設備顯示閘ロ功能，使貨車和客車各行其道。在每ー個周期，重復以上步驟。以上是本發(fā)明提出的一般性控制流程，體現(xiàn)客貨專用閘ロ動態(tài)管理方法的思路和主要內(nèi)容。具體的關鍵閥值的確定和控制流程需要視閘口上游車道數(shù)量以及閘ロ的設置形式而定，這些內(nèi)容將在具體實施方式
部分作詳細介紹。下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。本發(fā)明方法用于某地城市港ロ出入口的閘ロ，該港ロ上游車道為4車道，出入口擴寬為6個閘ロ，在交通仿真軟件中進行建摸。閘口上游交通量分別設置為lOOOveh/h、1200veh/h和1500veh/h，車輛組成貨車占比分別從20 %開始，按10 %的幅度遞增至80 %，仿真得到的評價數(shù)據(jù)如表I所示。表I啟用客貨專用閘ロ如后的延誤與安全的仿真結(jié)果對比
權(quán)利要求
1.一種港區(qū)出入口客貨專用閘ロ優(yōu)化設計與動態(tài)運行管理方法，其特征是，包括如下步驟 1)基于上游車道數(shù)量的閘ロ優(yōu)化設置分別針對閘口上游3、4和5車道的情況，采用最外測車道同時展寬的形式來設計閘ロ； 2)采用交通仿真的方法確定啟用客貨專用閘ロ的關閥值以及專用閘ロ的具體位置基于上游車道數(shù)量，考慮不同流量和交通組成組合條件，將這些組合條件輸入交通仿真模型和安全分析軟件，評價各種閘ロ設置方案的通行效率和安全表現(xiàn)，最終確定啟用客貨專用閘ロ的交通流量最小、大閥值Qmin，Qmax,和貨車比例最小、大閥值Pmin，Pmax ； 根據(jù)前述閥值，針對交通量及客貨車比例較穩(wěn)定，日變化或者時變化特征顯著的閘ロ，采用基于歷史數(shù)據(jù)的靜態(tài)管理方法；或采用動態(tài)管理方法通過實時檢測得到的閘口上游各個車道的交通量和交通組成，判斷上游車道所對應的閘ロ是否達到采用客貨分離的閥值，如沒達到閥值則繼續(xù)保持客貨混行的方式；如果達到閥值，則啟用客車或者貨車專用閘ロ形式。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征是，動態(tài)管理方法步驟進一歩細化為 a)上一周期車道流量Qm和交通組成貨車占比Pm的檢測在閘口上游布設雙線圈檢測器，根據(jù)兩個線圈振蕩電路的頻率變化、線圈長度以及車輛經(jīng)過線圈的時長來估計車長和車速，從而對通過車型進行判別，最終獲得各個車道周期時間內(nèi)的流量值Q^、一.Qfn'和交通組成貨車占比pfi、Pi... ...p^； 計算公式如下 v = L/(I) Lv = V^T1-L1(2) 式中V為車速，Lv為車長，L為兩個線圈之間間隔距離，tpt2分別為車輛進入第一個和第二個線圈的時刻，T1為車輛通過某ー個線圈(例如第一個線圈)的時間，L1為第一個線圈的長度； b)根據(jù)上一周期各個車道的交通流量和貨車比例，計算相鄰兩車道的交通流量(Qjf、QミQf)和貨車比例(岐、... ...Rf)，式中X，y為相鄰車道號； c)根據(jù)上一周期相鄰兩車道上游交通量QI與交通組成?。粚ο乱恢芷陂lロ進行動態(tài)管理如果上一周期的未達到閾值，則下一周期此相鄰兩車道下游閘ロ采用客貨混行；如果上一周期的Qg和FSr:達到閥值，則下一周期此相鄰兩車道下游閘ロ分別設置獨立的客貨車專用閘ロ，并通過閘口上游路邊可變閘ロ道警示標示以及閘口上方的LED設備顯示閘ロ功能，使貨車和客車各行其道。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是，根據(jù)上一周期相鄰兩車道上游交通量與交通組成對下一周期閘ロ進行動態(tài)管理具體為 上一周期的Qミ;和Pi2:勻達到閥值，下一周期1、3號閘ロ設置獨立的貨車專用閘ロ，2號閘ロ設置獨立的客車專用閘ロ，并通過閘ロ上游路邊可變閘ロ道警示標示以及閘口上方的LED設備顯示閘ロ功能，使貨車和客車各行其道； 上一周期的Q3和Pf.勻達到閥值，下一周期3、4號閘ロ設置獨立的貨車專用閘ロ，2、5號閘ロ設置獨立的客車專用閘ロ，并通過閘ロ上游路邊可變閘ロ道警示標示以及閘口上方的LED設備顯示閘ロ功能，使貨車和客車各行其道； 上一周期的Qm34和Pm34:勻達到閥值，下一周期4、6號閘ロ設置獨立的貨車專用閘ロ，5號閘ロ設置獨立的客車專用閘ロ，并通過閘ロ上游路邊可變閘ロ道警示標示以及閘ロ上方的LED設備顯示閘ロ功能，使貨車和客車各行其道； 在每ー個周期，重復以上步驟。
全文摘要
本發(fā)明屬于交通安全設計與管理領域。為了減少和消除客貨車流之間的相互影響，提高交通效率和安全，針對客貨混行閘口，提出的一種動態(tài)客貨專用閘口優(yōu)化設計與動態(tài)運行管理方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，港區(qū)出入口客貨專用閘口優(yōu)化設計與動態(tài)運行管理方法，包括如下步驟1)基于上游車道數(shù)量的閘口優(yōu)化設置；2)采用交通仿真的方法確定啟用客貨專用閘口的關閥值以及專用閘口的具體位置；；根據(jù)前述閥值，針對交通量及客貨車比例較穩(wěn)定，日變化或者時變化特征顯著的閘口，采用基于歷史數(shù)據(jù)的靜態(tài)管理方法，或采用動態(tài)管理方法。本發(fā)明主要應用于交通安全設計與管理。
文檔編號G08G1/042GK102622876SQ20121009434
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者劉偉, 劉大為, 劉欣, 劉虹, 唐克雙, 孔濤, 段緒斌, 牛德寧, 王奮, 王晶, 王海燕, 王龍, 白子建, 趙巍, 鄭利 申請人:天津港(集團)有限公司