CN108831148A - 一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法及系统，涉及智能交通管理系统技术和交通管理领域。包括智能终端、预约模块、分析授权模块、匝道控制模块和路径引导模块。智能终端向预约模块提交基本出行信息，分析授权模块对基本出行信息进行分析，根据分析结果对车辆进行授权，匝道控制模块对汇入高速路网的车辆进行识别管控，路径引导模块根据动态交通数据态势为授权车辆提供实时路径引导。其优点在于通过预约，系统预测动态交通数据态势的发展，不断为授权车辆提供实时路径方案，减少授权车辆行驶所需时间；对汇入高速路网的车辆实行识别管控，减少无计划出行对高速路网交通状况的影响；降低高峰拥堵的发生机率。

Description

一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法及系统

技术领域

本发明涉及智能交通管理系统技术领域，具体涉及一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法及系统。

背景技术

高速公路在节假日免收小型客车通行费后，降低了节假日公众出行成本，对刺激消费、拉动内需起到了积极作用。然而也引发了一些问题，出现了节假日出行高峰，部分路段免费后交通量远超其设计通行能力，引起了大规模的交通拥堵现象。高速公路的节假日出行高峰拥堵既给公众出行造成了不便和损失，也成为了困扰高速公路交通发展和管理的难题。

针对高速公路交通拥堵，交通管理部门通过互联网技术建立了出行信息服务系统，开发了种类丰富的出行服务APP和微信公众号，为出行者发布高速公路节假日交通的预测信息，引导出行车辆避免在出行高峰时段上高速公路；出行者也会通过导航地图，了解当前路网交通状况，选择出行路径，尽可能避免进入交通拥堵路段，减少出行的旅行时间。但是节假日高速路高峰拥堵的情况仍然时有发生。

专利文献1[中国专利申请公开号CN 106327871A]公开了一种融合历史数据和预约数据的高速公路拥挤预测方法，包括步骤：1)选定研究的高速公路，获取基础资料，总共包括四方面的资料：高速公路用户预约数据、高速公路路网基础数据、高速公路交通流历史数据、高速公路收费政策数据；2)根据路网基础资料和用户预约数据，对高速公路路网进行时空划分处理并确定各路段的预测时段；3)对预测时段内高速公路路网各路段的交通量进行预测；4)预测各路段的拥挤度；5)利用程序设计语言实现拥挤预测结果的可视化输出。专利文献1所述发明虽然能够结合预约数据预测交通拥堵的状况，但是并不能为预约用户提供驾驶方案建议，且不能反映实时的交通状况且根据实时的交通状况为行驶车辆做出引导，解决交通拥堵的问题。

专利文献2[中国专利申请公开号CN 107045783A]公开了一种基于约定出行的道路路网精准行车运行方法和系统，其中方法,包括如下步骤：1)预约车辆的终端向智能交通管理系统发送出行计划和实时定位信息；2)智能交通管理系统将最佳出行时刻、初始路径规划以及行程估计时间给获得预约车辆；3)智能交通管理系统制定和优化调整实时路网的交通流均衡分配方案交通信号控制配时方案。专利文献2是本专利上位专利，本专利是针对高速路网节假日集中出行的高峰拥堵问题，考虑其出行规律数据不一定与历史出行数据相符合，通过出行预约数据获知路网交通状况发展态势和控制出行车辆高峰时间汇入路网，并为预约用户制定出行方案，以此降低无计划集中出行引发的高峰拥堵机率。

专利文献3[CN 201510478132.X]公开了一种车辆的导航方法及导航系统,其中,方法包括以下步骤车辆终端获取多个行驶路径,并将多个行驶路径和当前车况信息上报给车联网云端服务器车联网云端服务器查询每个行驶路径的路径特征信息和历史车况信息根据当前车况信息和历史车况信息判断车辆终端是否可以顺利到达目的地,如果判断存在可以顺利到达目的地的行驶路径,则根据相应的路径特征从可以顺利到达目的地的行驶路径中选择最佳行驶路径,并将最佳行驶路径推送给车辆终端。专利文献3所述发明能够为驾驶人提供实时的交通状况和行驶路径，但无法提前根据用户的出行意向和预测了交通状况为用户提前规划出行计划，用户无法根据预测的交通状况规避交通高峰期。

对于上述三份专利文献所代表的现有技术存在着以下问题：

根据当前交通状况提供的行驶路径建议，无法考量到该路径上后续入口匝道汇入车辆对该路径拥堵状况的影响，易出现车辆走到哪里堵到哪里，实际路况与预测不符的现象；

节假日公众出行存在着极大的随机性，无计划集中出行的车辆汇入会使高速路网的拥堵现象加剧，造成整个高速路网的拥堵；

对于拥堵现象出现的路段及时段仅仅对其进行预测，无法准确预测动态交通数据态势的发展，并做出合理的出行规划和系统的动态路径引导。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法及系统。

本发明所述一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法，包括以下步骤：

S0、预约步骤：预约模块接受来自智能终端的出行预约，收集车辆的基本出行信息，并将收集的基本出行信息发送给分析授权模块；

S1、分析授权步骤：分析授权模块根据预约通行原则，对基本出行信息进行分析，根据分析结果，对车辆进行路权的授权，将授权车辆的唯一识别码发送给匝道控制模块，并将授权信息发送给授权智能终端和路径引导模块；

S2、匝道控制步骤：匝道控制模块设置在高速路网入口匝道用于控制通道，根据车辆的唯一识别码对车辆进入进行管控，并将入口匝道处的车流信息反馈到路径引导模块作为预测动态交通数据态势的实时交通基础数据；

S3、路径引导步骤：路径引导模块接收来自智能终端的实时定位信息，根据预约通行原则、授权车辆的授权信息和动态交通数据态势为行驶中的授权车辆不断提供实时路径方案，并将分析得到的实时路径方案发送到智能终端。

优选地，所述基本出行信息包括车辆的唯一识别码、出行起止点和出行时间段；所述授权信息包括出行指令、行驶路径规划和预计行程耗时；所述动态交通数据态势包括各入口匝道处的车流信息车辆数、高速路网各路段的有效长度、自由车流速度、饱和流率、最大承载车流量和即时的车流量和交通事件，以及下一时刻预计的动态交通状况；所述实时路径方案包括行驶速度、行驶路径和出口匝道。

优选地，所述预约通行原则包括：

(1)路径引导模块根据授权车辆出行指令的授予时间先后来排列授权车辆的优先等级高低，在路径引导步骤中，路径引导模块优先为优先等级高的授权车辆提供路径引导；

(2)路径引导模块为授权车辆提供实时路径方案时，将所有在该时刻该优先等级下该授权车辆到达预定目的地的所有可行方案列出，对比所有方案将所需耗时最少的方案作为实时路径方案提供给授权车辆；

(3)在分析授权模块和路径引导模块中，在单一时刻出行的高速路网最大出行的授权车辆数为该时刻路网的最优路径中所有路段的最大承载力中最小值的车辆数；在同一时刻同一路径出行的授权车辆数为该路径的最小承载力的车辆数。

优选地，所述管控步骤包括设置在高速路网入口匝道处的匝道控制模块识别车辆的唯一识别码，将识别的唯一识别码与分析授权模块发送的授权车辆的唯一识别码进行对比，通过对比判断车辆是否为授权车辆；匝道控制模块控制管控通道对授权车辆开放，授权车辆按照出行指令有序地进入高速路网，匝道控制模块控制管控通道对未授权车辆关闭，根据动态交通数据态势对其进入高速路网的行为做出限制。

一种应用权利要求1-4任一所述免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法的高速路网管控系统，包括：

智能终端：可以为绑定车辆的手机、智能终端或用于安装在车辆上的车载智能终端，与高速路网管控系统的其他模块建立信息交互；

预约模块：用于接受智能终端发送的出行预约，收集车辆的基本出行信息，并将收集的基本出行信息发送给分析授权模块；

分析授权模块：用于根据预约通行原则，对基本出行信息进行分析，根据分析结果，对车辆进行授权，将授权车辆的唯一识别码发送给匝道控制模块，并将授权信息发送给授权车辆的智能终端和路径引导模块；

匝道控制模块：设置在高速路网入口匝道对车辆的唯一识别码进行识别，根据识别的唯一识别码对车辆进入进行管控，并将入口匝道处的车流信息反馈至路径引导模块作为预测动态交通数据态势的实时交通基础数据；

路径引导模块：用于接收来自智能终端的实时定位信息，根据预约通行原则、授权车辆的分析结果和动态交通数据态势为行驶中的授权车辆不断提供实时路径方案，并将分析得到的实时路径方案发送到智能终端。

优选地，所述车辆的智能终端具有与高速路网管控系统的其他模块无线通信和实时定位的功能，用于向预约模块发送预约申请及基本出行信息，并接收来自分析授权模块的授权信息，向路径引导模块发送车辆的实时定位信息，接收路径引导模块发送的实时路径方案。

优选地，所述匝道控制模块设置在高速路网入口匝道处具有控制管控通道的功能，将识别的唯一识别码与授权车辆的唯一识别码进行对比，判断车辆是否为授权车辆；匝道控制模块控制管控通道对授权车辆开放，控制管控通道对未授权车辆关闭。

本发明所述的一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法及系统，其优点在于：

根据预约通行原则对基本出行信息进行分析，对车辆进行授权。授予授权车辆不同的出行指令，使授权车辆按出行指令有序的进入高速路网。在高速路网入口匝道处对车辆进行识别，通过匝道控制对车辆进行管控。使进入高速路网的车流稳定有序，减少无计划集中汇入的车辆对高速路网路况的影响，有效缓解高速路网的高峰拥堵现象。根据预约通行原则和动态交通数据态势，为授权车辆在高速路网行驶的过程中不断提供实时的路径引导方案，最大限度保证授权车辆以用户最优的行驶时间通过路网，从而降低高峰拥堵的发生机率。

附图说明

图1是本发明所述一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法的步骤流程图。

图2是本发明所述一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控系统的信息交互示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明所述的一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法及系统，包括了智能终端、预约模块、分析授权模块、匝道控制模块和路径引导模块。

智能终端为用户出行端，可以为绑定车辆的手机、智能终端或设置在车辆上的车载智能终端，具有与高速路网管控系统的其他模块无线通信和实时定位的功能。用于向预约模块发送预约申请及基本出行信息，并接收来自分析授权模块的授权信息，向路径引导模块发送车辆的实时定位信息，接收路径引导模块发送的实时路径方案。

预约模块用于接受智能终端发送的出行预约，收集车辆的基本出行信息，并将收集的出行信息发送给分析授权模块。

分析授权模块用于根据预约通行原则对基本出行信息进行分析，根据分析结果，对车辆进行授权，将授权车辆的唯一识别码发送给匝道控制模块，并将授权信息发送给授权车辆的车辆的智能终端和路径引导模块。

匝道控制模块设置在高速路网入口匝道对车辆的唯一识别码进行识别，根据识别的唯一识别码对车辆进入进行管控，并将入口匝道处的车辆数反馈至路径引导模块用于预测动态交通数据态势的发展。匝道控制模块在高速路网入口匝道根据唯一识别码对车辆进行识别，判断车辆是否为授权车辆，匝道控制模块控制匝道对授权车辆开放，授权车辆按照出行指令有序地进入高速路网。匝道控制模块根据动态交通数据态势的发展控制匝道对未授权车辆进入高速路网的行为做出限制。

路径引导模块用于接收来自车辆的智能终端的实时定位信息，根据预约通行原则、授权车辆的授权信息和动态交通数据态势为行驶中的授权车辆不断提供实时路径方案。

上述预约模块、分析授权模块、匝道控制模块和路径引导模块组成路网管控端，与用户出行端的智能终端进行信息交互。

如图1所示，应用上述一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控系统的方法包括如下步骤：

在节假日高速路网免费通行前，预约模块开放预约功能，开始接收来自智能终端的出行预约和基本出行信息。基本出行信息包括车辆的唯一识别码、出行起止点和预计出行时间段，所述唯一识别码可以是车牌号码、发动机号码或任意唯一的车辆编号。提前接受预约和收集基本出行信息，可以根据收集的相关信息，对本次节假日免费通行本高速路网的动态交通数据态势发展做出较为准确的预测。

预约模块在接受预约后，将收集到的基本出行信息发送给分析授权模块。分析授权模块根据预约车辆的出行时间段和出行起止点，依据预约通行原则对基本出行信息进行分析。根据分析结果，对车辆进行授权，将授权车辆的唯一识别码发送到匝道控制模块，并将出行时间点、行驶路径和进入高速路网的入口匝道信息发送给授权车辆的车辆的终端和路径引导模块。根据所做预测对各授权车辆做出合理的出行规划，使高速路网的车流稳定有序，降低路网的高峰拥堵机率。

预约通行原则包括：路径引导模块根据授权车辆出行指令的授予时间先后来排列授权车辆的优先等级高低，在路径引导步骤中，路径引导模块为优先等级高的授权车辆提供车速或车道优先等路径引导。如在同一时刻驶入高速路网，且其行程起始点也相同的授权车辆，路径引导模块为优先申请的授权车辆提供车速或车道优先等路径引导。路径引导模块为授权车辆提供实时路径方案时，将所有在该时刻该优先等级下该授权车辆到达预定目的地的所有可行方案列出，对比所有方案将所需耗时最少的方案作为实时路径方案提供给授权车辆。在分析授权模块和路径引导模块中，在单一时刻出行的高速路网最大出行的授权车辆数为该时刻路网的最优路径中所有路段的最大承载力中最小值的车辆数；在同一时刻同一路径出行的授权车辆数为该路径的最小承载力的车辆数。根据预约通行原则来对车辆进行授权和不断提供实时路径方案，首先可以最大程度地减少授权车辆在高速路网滞留的时间，使授权车辆尽快按照实时路径方案驶离高速路网；其次可以使整个路径引导步骤有序稳定，实现“先申请，先出行”。

分析授权模块根据分析结果对车辆进行授权后，将授权车辆的唯一识别码发送到匝道控制模块，匝道控制模块设置在高速路网入口匝道处对驶入高速路网的车辆的唯一识别码进行识别。将识别得到的唯一识别码与来自分析授权模块的授权车辆的唯一识别码进行对比。以此来判断驶入车辆是否为授权车辆，对于授权车辆，匝道控制模块将控制匝道对其开放，授权车辆将按照出行指令有序地进入高速路网；对于未授权车辆，匝道控制模块将根据动态交通数据态势对其进入高速路网做出限制。匝道控制模块还将高速路网各入口匝道处的车流信息反馈给路径引导模块。通过设置匝道控制模块对车辆汇入高速路网进行管控，能有效减少无计划集中的车流汇入对高速路网交通状况的影响，使得汇入高速路网的车流稳定可控，降低高速路网拥堵的机率。路径引导模块可以根据包含高速路网各入口匝道处车流信息的动态交通数据态势为行驶中的授权车辆不断提供以用户最优的实时路径引导方案。路径引导模块接收授权车辆的车辆的智能终端发送的实时定位信息，根据授权车辆的授权信息、预约通行原则和动态交通数据态势，将该时刻该车辆到达预定目的地的所有可行驶方案列出，对比所有方案将耗时最短的方案作为实时路径方案提供给授权车辆。动态交通数据态势包括各入口匝道处的车辆数、高速路网各路段的有效长度、自由车流速度、饱和流率、最大承载车流量和即时的车流量和交通事件，以及下一时刻预计的动态交通状况，其中车流量包括已授权的车辆数流量；根据动态交通数据态势和预约通行原则为授权车辆不断提供实时路径方案，最大限度保证减少授权车辆以用户最优的行驶时间通过路网，减少高速路网在同一时刻的车流量，进而降低高速路网拥堵出现的机率。对节假日出行车辆进行实时调控，可使高速路网的车流处于稳定有序的状态，达到高速公路道路资源效率最大化。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法，其特征在于，包括以下步骤：

S0、预约步骤：预约模块接受来自智能终端的出行预约，收集车辆的基本出行信息，并将收集的基本出行信息发送给分析授权模块；

S1、分析授权步骤：分析授权模块根据预约通行原则，对基本出行信息进行分析，根据分析结果，对车辆进行路权的授权，将授权车辆的唯一识别码发送给匝道控制模块，并将授权信息发送给授权车辆的智能终端和路径引导模块；

S2、匝道控制步骤：匝道控制模块设置在高速路网入口匝道用于控制通道，根据车辆的唯一识别码对车辆进入进行管控，并将入口匝道处的车流信息反馈到路径引导模块作为预测动态交通数据态势的实时交通基础数据；

S3、路径引导步骤：路径引导模块接收来自智能终端的实时定位信息，根据预约通行原则、授权车辆的授权信息和动态交通数据态势为高速路网上的授权车辆不断提供实时路径方案，并将分析得到的实时路径方案发送给智能终端。

2.根据权利要求1所述一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法，其特征在于，所述基本出行信息包括车辆的唯一识别码、出行起止点和出行时间段；所述授权信息包括出行指令、行驶路径规划和预计行程耗时；所述动态交通数据态势包括各入口匝道处的车辆数、高速路网各路段的有效长度、自由车流速度、饱和流率、最大承载车流量和即时的车流量和交通事件，以及下一时刻预计的动态交通状况；所述实时路径方案包括行驶速度、行驶路径和出口匝道。

3.根据权利要求1所述一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法，其特征在于，所述预约通行原则包括：

(1)路径引导模块根据授权车辆出行指令的授予时间先后来排列授权车辆的优先等级高低，在路径引导步骤中，路径引导模块优先为优先等级高的授权车辆提供路径引导；

(2)路径引导模块为授权车辆提供实时路径方案时，将所有在该时刻该优先等级下该授权车辆到达预定目的地的所有可行方案列出，对比所有方案将所需耗时最少的方案作为实时路径方案提供给授权车辆；

(3)在分析授权模块和路径引导模块中，在单一时刻出行的高速路网最大出行的授权车辆数为该时刻路网的最优路径中所有路段的最大承载力中最小值的车辆数；在同一时刻同一路径出行的授权车辆数为该路径的最小承载力的车辆数。

4.根据权利要求1所述一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法，其特征在于，所述管控步骤包括设置在高速路网入口匝道处的匝道控制模块识别车辆的唯一识别码，将识别的唯一识别码与分析授权模块发送的授权车辆的唯一识别码进行对比，通过对比判断车辆是否为授权车辆；匝道控制模块控制匝道对授权车辆开放，授权车辆按照出行指令有序地进入高速路网，匝道控制模块控制匝道对未授权车辆关闭，根据动态交通数据态势对其进入高速路网的行为做出限制。

5.一种应用权利要求1-4任一所述免费通行下高峰拥堵的高速路网管控方法的高速路网管控系统，其特征在于，包括：

智能终端：可以为绑定出行车辆的手机、智能终端或安装在车辆上的车载智能终端，与高速路网管控系统的其他模块建立信息交互；

预约模块：用于接受智能终端发送的出行预约，收集车辆的基本出行信息，并将收集的基本出行信息发送给分析授权模块；

分析授权模块：用于根据预约通行原则，对基本出行信息进行分析，根据分析结果，对车辆进行授权，将授权车辆的唯一识别码发送给匝道控制模块，并将授权信息发送给授权车辆的智能终端和路径引导模块；

匝道控制模块：设置在高速路网入口匝道对车辆的唯一识别码进行识别，根据识别的唯一识别码对车辆进入进行管控，并将入口匝道处的车流信息反馈至路径引导模块作为预测动态交通数据态势的实时交通基础数据；

路径引导模块：用于接收来自智能终端的实时定位信息，根据预约通行原则、授权车辆的授权信息和动态交通数据态势为行驶中的授权车辆分析预计的动态交通数据态势，并将分析得到的实时路径方案发送给智能终端。

6.根据权利要求5所述一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控系统，其特征在于，所述智能终端具有与高速路网管控系统的其他模块无线通信和实时定位的功能，用于向预约模块发送预约申请及基本出行信息，并接收来自分析授权模块的授权信息，向路径引导模块发送车辆的实时定位信息，接收路径引导模块发送的实时路径方案。

7.根据权利要求5所述一种免费通行下高峰拥堵的高速路网管控系统，其特征在于，所述匝道控制模块设置在高速路网入口匝道处具有控制通道的功能，将识别的唯一识别码与授权车辆的唯一识别码进行对比，判断车辆是否为授权车辆；匝道控制模块控制匝道对授权车辆开放，匝道控制模块控制匝道对未授权车辆关闭，根据动态交通数据态势对其进入高速路网的行为做出限制。