本發(fā)明涉及交通領域，尤其涉及一種基于交通流狀態(tài)的道路交通控制方法。

背景技術：

在現(xiàn)代社會中，隨著汽車的普及越來越廣泛，交通問題也日益凸顯并變得越來越嚴重，因此，如何對交通實現(xiàn)有效的管控成為了交通領域中的技術熱點以及技術難點。

現(xiàn)有技術中，對于交通的控制一般采用如下方式：第一種方式是在交通發(fā)生擁堵時或者即將擁堵時采用限制流量的方式，這是控制方式具有滯后性，也就是說當交通發(fā)生擁堵后或者即將擁堵的情況才做出相應的措施，此時被使用的道路已經(jīng)到了嚴重飽和的情況，通行效率極為低下，另一種方式就是直接采用限速的方式，但是，這種控制方式并沒有考慮到實際的交通狀況，道路利用率低，甚至因為限速造成擁堵的狀態(tài)。

因此，為了解決上述技術問題，亟需提出一種新的解決方法。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于交通流狀態(tài)的道路交通控制方法，能夠根據(jù)道路交通的實際交通流狀態(tài)作出準確的控制措施，有效確保道路的通行效率，并且具有前瞻性，能夠有效緩解道路擁堵，而且為路網(wǎng)中其他道路的協(xié)調(diào)控制提供準確的控制依據(jù)。

本發(fā)明提供的一種基于交通流狀態(tài)的道路交通控制方法，包括如下步驟：

s1.建立交通效能的目標函數(shù)e：

其中，q為道路的交通量，v為道路的平均車速，k為道路的交通密度，α為交通量q在交通效能中所占的權重，β0為平均車速v在交通量中所占的權重，且β＝α+β0；

s2.在交通效能最優(yōu)時，確定交通流中交通量和平均車速之間的權重狀態(tài)，并根據(jù)該權重狀態(tài)作出相應的交通控制措施。

進一步，根據(jù)如下方法確定交通效能是否最優(yōu)：

s201.建立道路的交通密度模型：其中，v為平均車速，vf為自由流速度,kj為阻塞密度；

s202.將交通密度模型代入到交通效能目標函數(shù)中：

s203.對交通效能目標函數(shù)對速度v進行微分：

且當時交通效能最優(yōu)并且可得：

進一步，步驟s2中，根據(jù)如下方法確定交通量和平均車速的權重狀態(tài)：

將β＝α+β0代入式(5)中得：

根據(jù)式(6)選取交通量和平均車速的權重并滿足當前平均車速與自由流速度的比值。

進一步，步驟s2中，由交通量和平均車速的權重做出如下控制措施：

當且時，交通量與速度在交通效能模型中所占的權重相同；

當且時，速度在交通效能模型中所占權重大于交通量的權重，此時通過車輛的速度控制提高道路的交通效能和通行效率；

當且時，通量在交通效能模型中所占權重大于速度的權重，通過控制交通量提高交通效能以及通行效率；

其中，

本發(fā)明的有益效果：通過本發(fā)明，能夠根據(jù)道路交通的實際交通流狀態(tài)作出準確的控制措施，有效確保道路的通行效率，并且具有前瞻性，能夠有效緩解道路擁堵，而且為路網(wǎng)中其他道路的協(xié)調(diào)控制提供準確的控制依據(jù)。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述：

圖1為本發(fā)明的流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供的一種基于交通流狀態(tài)的道路交通控制方法，包括如下步驟：

s1.建立交通效能的目標函數(shù)e：

其中，q為道路的交通量，v為道路的平均車速，k為道路的交通密度，α為交通量q在交通效能中所占的權重，β0為平均車速v在交通量中所占的權重，且β＝α+β0；其中，α>0且β0>0；其中，交通效能參數(shù)包括道路的交通量、道路的平均速度v、道路的阻塞密度以及自由流速度；并且，交通量與平均車速具有如下關系：q＝kv；

s2.在交通效能最優(yōu)時，確定交通流中交通量和平均車速之間的權重狀態(tài)，并根據(jù)該權重狀態(tài)作出相應的交通控制措施，在本發(fā)明中，充分利用了交通效能、交通量和交通速度的權重，從而能夠準確得出當前交通流的權重狀態(tài)，進而能夠根據(jù)道路交通的實際交通流狀態(tài)作出準確的控制措施，有效確保道路的通行效率，并且具有前瞻性，能夠有效緩解道路擁堵，而且為路網(wǎng)中其他道路的協(xié)調(diào)控制提供準確的控制依據(jù)。

本實施例中，根據(jù)如下方法確定交通效能是否最優(yōu)：

s201.建立道路的交通密度模型：其中，v為平均車速，vf為自由流速度，即道路的設計速度,kj為阻塞密度；

s202.將交通密度模型代入到交通效能目標函數(shù)中：

s203.對交通效能目標函數(shù)對速度v進行微分：

且當時交通效能最優(yōu)并且可得：

本實施例中，步驟s2中，根據(jù)如下方法確定交通量和平均車速的權重狀態(tài)：

將β＝α+β0代入式(5)中得：

根據(jù)式(6)選取交通量和平均車速的權重并滿足當前平均車速與自由流速度的比值。

由交通量和平均車速的權重做出如下控制措施：

當且時，交通量與速度在交通效能模型中所占的權重相同，此時道路的交通效能最優(yōu)，可以不進行任何控制；

當且時，速度在交通效能模型中所占權重大于交通量的權重，此時通過車輛的速度控制提高道路的交通效能和通行效率；

當且時，通量在交通效能模型中所占權重大于速度的權重，通過控制交通量提高交通效能以及通行效率；其中，通過上述的方法中，結合了交通流的交通量和交通流的權重狀態(tài)以及交通效能是否最優(yōu)實現(xiàn)交通控制，相比于傳統(tǒng)的控制方法更具優(yōu)越性，這是由于，在交通控制中不僅僅可以實現(xiàn)緩解交通擁堵，而且還能實現(xiàn)道路的交通效能最優(yōu)，從而有效避免了傳統(tǒng)方法中二者不能兼顧的問題，不能實現(xiàn)資源的優(yōu)化，并且根據(jù)當前的交通效能以及交通權重狀態(tài)還可以提前判別交通是否會發(fā)生擁堵，比如當前交通量權重大，且交通效能在下降，那么可以判定當前即將發(fā)生擁堵，則可以對路網(wǎng)中其他路段進行相應的調(diào)控，從而提升整個路網(wǎng)的通行效率而不至于發(fā)生擁堵；并且，本方法中，還可以通過控制目標來合理調(diào)整交通量和交通速度，比如：如需要將目標速度控制在某一范圍，那么則調(diào)整交通量和交通速度的權重，實現(xiàn)合理控制，從而可以確保在控制條件下能夠?qū)崿F(xiàn)交通效能的相對最優(yōu)，最大化的避免資源浪費。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。