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基于FPGA及改進(jìn)Aw-Rascle模型的在線交通瓶頸預(yù)測控制方法

文檔序號:6719880閱讀:238來源:國知局
專利名稱:基于FPGA及改進(jìn)Aw-Rascle模型的在線交通瓶頸預(yù)測控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā) 明涉及一種FPGA控制方法,特別涉及一種基于FPGA和改進(jìn)Aw-Rascle宏觀交通流模型的在線交通瓶頸預(yù)測控制方法。
背景技術(shù)
交通擁堵已成為世界各國共同關(guān)注的焦點和急需解決的重要問題,交通瓶頸問題是制約交通流量的最主要問題之一,由于硬件設(shè)施的限制或突發(fā)狀況的影響,使得一些路段成為整個道路的瓶頸,如不進(jìn)行調(diào)控,則會加速瓶頸路段的流量積累,使交通狀況惡化,發(fā)生擁堵,甚至導(dǎo)致整個交通網(wǎng)絡(luò)癱瘓。目前,高速公路交通調(diào)控的方式只有可變信息顯示牌進(jìn)行速度限制和匝口控制兩種,為了有效疏導(dǎo)交通、提高高速公路的使用效率,常使用信息顯示牌作為交通信息發(fā)布和控制的手段;通常,信息顯示牌及可變限速標(biāo)志作為智能交通系統(tǒng)的重要信息發(fā)布,由監(jiān)控中心計算機通過通訊網(wǎng)絡(luò)實行遠(yuǎn)程控制,傳送并顯示各種圖文信息,向司機及時發(fā)布不同路段的不同路面情況及各類交通信息,進(jìn)行交通法規(guī)、交通知識的宣傳,達(dá)到減少高速公路重現(xiàn)性阻塞、減少高速公路非重現(xiàn)性事故的影響,提高行車安全;如文獻(xiàn)“海依拉提·巴拉提,高速公路信息顯示牌設(shè)置技術(shù)探討,大陸橋視野,2010年10月,139-140”所述,信息顯示牌系統(tǒng)的設(shè)置機理為(I)檢測器信息收集和處理系統(tǒng)、⑵信息顯示牌信息提供、(3)通信系統(tǒng)、(4)中央控制系統(tǒng);信息顯示牌的設(shè)置應(yīng)從整個交通導(dǎo)行系統(tǒng)建設(shè)的角度出發(fā),充分考慮導(dǎo)行與控制的關(guān)聯(lián),結(jié)合考慮地面道路與高架道路的綜合效益,制定整體性、合理性、高效性的導(dǎo)行方案;信息顯示牌依據(jù)設(shè)置的地點和目的的不同而采用不同的形式;一種是安裝在主線上,進(jìn)行主線誘導(dǎo)和出口誘導(dǎo),以字符形式顯示前方路段的交通狀況如暢通、擁擠、延誤等,從而使駕駛員可以轉(zhuǎn)向地面道路,避開擁擠區(qū);另一種安裝在匝道入口附近,把匝道入口處的排隊長度及擁擠預(yù)測情況報告給駕駛員,也可把鄰近主線上的交通情況顯示給匝道入口上的駕駛員,從而為他們提供合理地誘導(dǎo);另外,在道路堵塞風(fēng)險很高的情況下,可以控制匝口輸入,甚至在道路匝口強制一些車輛駛出高速公路,以避免擁堵發(fā)生;然而,這些方案,將高速道路入口誘導(dǎo)、道路主線誘導(dǎo)、道路出口誘導(dǎo)僅僅按照信息需求劃分開,沒有有機相結(jié)合,特別是信息顯示牌的顯示信息沒有按照宏觀交通模型預(yù)測輸出自動設(shè)定,難以從全局的角度對瓶頸路段進(jìn)行交通調(diào)控,調(diào)控的結(jié)果往往是調(diào)控的路段暢通了,但非調(diào)控路段發(fā)生交通堵塞現(xiàn)象。為了深入分析交通系統(tǒng),國內(nèi)外大量學(xué)者研究交通流模型,其中采用流體力學(xué)的觀點建立的宏觀和微觀模型分析交通特性者居多;在宏觀交通流模型中,交通流被視為由大量車輛組成的可壓縮連續(xù)流體介質(zhì),研究車輛集體的平均行為、單個車輛的個體特性并不凸顯;宏觀交通流模型以車輛的平均密度P、平均速度V和流量q刻畫交通流,研究它們所滿足的方程;宏觀模型可以更好地刻畫交通流的集體行為,從而為設(shè)計有效的交通控制策略、模擬及估計道路幾何改造的效果等交通工程問題提供依據(jù);在數(shù)值計算方面,模擬宏觀交通流所需時間與所研究交通系統(tǒng)中車輛數(shù)目無關(guān),只與所研究道路、數(shù)值方法的選取及其中空間X、時間t的離散步長有關(guān)。故此,宏觀交通流模型較適合于處理大量車輛組成的交通系統(tǒng)的交通流問題;這類模型被國際上大多數(shù)學(xué)者用來討論封閉道路的交通現(xiàn)象。經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn),專利申請?zhí)?00810117959. 8,
公開日2009年I月14日,記載“一種在交通瓶頸處的控制方法與裝置”,該方法通過設(shè)置緩沖區(qū),限制緩沖區(qū)內(nèi)車輛的行駛規(guī)貝U,控制緩沖區(qū)內(nèi)的車輛數(shù)來對車流量進(jìn)行控制,具有一定的效果,但該方法沒能指出怎么檢測交通瓶頸,實際道路中,交通瓶頸并不是固定的,每個路段都可能成為交通瓶頸,因此,該方法具有局限性;文獻(xiàn)“曾廣湘.道路交通瓶頸的分析、控制及模擬,2010,廣西大學(xué)碩士論文”以LWR模型為基礎(chǔ),分析了道路減少產(chǎn)生的單向交通瓶頸產(chǎn)生的擾動,并以此為基礎(chǔ)提出在行人交通中改善交通瓶頸的方法,而道路交通瓶頸造成的危害或經(jīng)濟(jì)損失更大,該文獻(xiàn)沒有分析其解決方法;在高速公路或封閉道路中,只能通過可變信息顯示牌或匝口控制來調(diào)節(jié)交通,而且各個路段都有可能成為交通瓶頸,目前的研究大多只是對交通瓶頸產(chǎn)生原因的分析或者 僅僅是怎么解決特定路段交通瓶頸問題,只是對交通路段進(jìn)行仿真,并沒有把瓶頸預(yù)測和交通調(diào)控相結(jié)合對交通路段進(jìn)行實時調(diào)控,且大都運行在計算機及其以上平臺,體積龐大,這些研究存在難以在實際的高速公路或封閉道路中對交通瓶頸進(jìn)行在線預(yù)測和調(diào)控的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有方法難以在實際的高速公路或封閉道路中對交通瓶頸進(jìn)行在線預(yù)測調(diào)控的技術(shù)缺陷,本發(fā)明提供一種基于FPGA及改進(jìn)Aw-Rascle模型的在線交通瓶頸控制方法,該方法對Aw-Rascle模型進(jìn)行改進(jìn),把可變信息顯示牌融入到Aw-Rascle模型中,基于FPGA平臺通過改進(jìn)的Aw-Rascle模型對高速公路或封閉道路整體進(jìn)行預(yù)測分析,根據(jù)定義的狀態(tài)變量找到道路瓶頸,進(jìn)而給出匝口控制和可變信息顯示牌的控制方案,并把這些控制方案按優(yōu)先級帶入預(yù)測模型,找到合理的控制方案,從而對交通瓶頸進(jìn)行在線控制,可以有效解決現(xiàn)有方案難以在實際的高速公路或封閉道路中對交通瓶頸進(jìn)行在線預(yù)測調(diào)控的技術(shù)問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案基于FPGA及改進(jìn)Aw-Rascle模型的在線交通瓶頸預(yù)測控制方法,其特點是包括以下步驟步驟一、根據(jù)Aw-Rascle模型
權(quán)利要求
1. 一種基于FPGA及改進(jìn)Aw-Rascle模型的在線交通瓶頸預(yù)測控制方法,其特征在于包括以下步驟 步驟一、根據(jù)Aw-Rascle模型
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于FPGA及改進(jìn)Aw-Rascle模型的在線交通瓶頸控制方法,用于解決現(xiàn)有方法難以在實際的高速公路或封閉道路中對交通瓶頸進(jìn)行在線預(yù)測調(diào)控的技術(shù)問題,該方法對Aw-Rascle模型進(jìn)行改進(jìn),把可變信息顯示牌融入到Aw-Rascle模型中,基于FPGA平臺通過改進(jìn)的Aw-Rascle模型對高速公路或封閉道路整體進(jìn)行預(yù)測分析,根據(jù)定義的狀態(tài)變量找到道路瓶頸,進(jìn)而給出匝口控制和可變信息顯示牌的控制方案,并把這些控制方案按優(yōu)先級帶入預(yù)測模型,找到合理的控制方案,對交通瓶頸進(jìn)行在線控制,使得高速公路或封閉道路中的交通瓶頸可以得到有效控制。
文檔編號G08G1/08GK102945607SQ20121047090
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者史忠科, 劉通 申請人:西安費斯達(dá)自動化工程有限公司
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