考虑气象因素的交通组织优化设计

 考虑气象因素的交通组织优化设计

柴泾哲,，周洁瑜，张梦婷

（安徽四创电子股份有限公司 安全总体室，安徽 合肥，230088）

摘要：近年来，对于城市道路而言，交叉口是城市交通的关键，交叉口内由于不同流向车流的转向而引起的各种车流之间的交叉、交织、分流以及合流等行为使得交叉口的交通特性比较复杂，成为交通持续混乱和事故的多发点。尤其天气突变雨天和雪天等环境下对路网中交通状况造成更加急剧影响，车流受到环境因素的扰动紊乱状况会影响路段的正常交通秩序，使得路段车辆行驶缓慢，进而造成整个区域路网的拥堵，制约城市经济的发展，缓解交通拥堵迫在眉睫。

关键字：交通组织、气象因素、交通系统的效率

0.引言

城市智能交通系统中城市交通控制系统和城市交通诱导系统不断成熟，但单一层次、各系统简单组合将无法较好解决在现有路网中实时交通流的动态分配，且两系统孤立，不能作用于对方处理层面上，信息综合利用程度低。协同优化方法可提升两系统在信息、策略、实施层面上的关联，并优化整体效益。因此，如何利用实时数据和协同学理论，提高控制系统自适应性和诱导系统响应能力，改善两者间关联性，实现城市交通控制和流诱导系统的综合运用，增强城市交通自组织性，具有重要的理论价值和现实指导作用。

现阶段通过区域内实时气象数据推送服务与交通诱导有效融合，为交通快速疏导起到关键性作用。

1.基于路网交通信息采集

通常常用的交通信息采集渠道主要包含浮动车、线圈、地磁、微波以及视频等，每种采集手段采集的参数各异，主要用途存在一定差别。本次路网交通信息采集同时将该区域内气象数据也一同采集。

2.交通信息处理

交通信息处理主要是指交通状态感知的信息经过处理之后能够为交通决策支持提供依据，主要包含交通数据预处理、数据提取、多源信息融合和运行监管服务几个方面。

（1）交通数据预处理

在采集过程中，由于测量误差、检测器故障、通信系统故障、天气状况或异常交通事件等原因，造成采集的交通数据源中包含部分异常数据。而交通模型输入数据的质量对于模型的有效性具有不可忽视的作用，从实际道路交通系统中采集的动态数据又不可避免的存在着异常数据，因此在利用交通数据模型进行交通状态判别之前，必须对各个数据源进行缺失数据和异常数据的识别、修复和滤波，剔除数据源中的错误数据，以满足交通模型对数据的输入质量要求。

（2）数据提取

利用路段的速度、流量、占有率和路口的流量及占有率数据进行实时道路交通状态判别的算法，包括处理的核心算法，如路段车流密度、路段的占有率以及路口的饱和度等。并对所提取的数据进行检验和滤波处理，再结合预先处理并保存至GIS空间数据库的电子地图信息对采集点进行路段匹配，然后剔除异常信息，对采集到的有效信息进行处理，完成道路交通状态提取。

（3）数据融合处理

分别在数据级、属性级和决策级三个层面上对多源交通信息进行融合。在数据级的FCD速度和流量的融合上采用一种基于证据理论（Evidence Theory）和最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machines，LS-SVM）的数据融合算法。通过关联挖掘和分析计算流量-速度关联规则的可信度矩阵，在得到这些经验知识的基础上，定义两种证据源的基本概率分配函数。最后，通过D-S证据理论对两种证据源进行数据融合，获得融合后的速度信息。

通过交通数据融合是一种形式框架，其过程是用数学方法和技术工具综合多种异源信息，其目的是得到高品质的有效信息。附加气象数据造成交通路网影响因素，可实现对交通精确定义依赖于具体的应用。将数据融合技术用于交通数据融合领域，通过数据融合得到更准确可靠的交通状态信息，分析出路网的影响因子，从而更好地为先进的交通管理系统和出行者服务。

3.交通组织优化

道路交通组织是指在有限的道路空间上，科学地分配通行时间、空间，合理地限制车种、流向的交通管理方案。微观层面的组织优化方法包括渠化设计、禁左、设置变向车道、优化信号配时、设计绿波带等。通过分析交叉口和道路交通流特性，综合考虑气象因子，突破面向交通节点、路段及网络层面的非均匀交通流的交通组织优化技术，以适应节点交通流的非均匀性、减少对路段车流运行的干扰因素和调节网络交通流方向不均匀性。建立一套包括路口渠化、放行方法、固定车道、可变导向车道的位置和数量配置优化技术、路口信号控制方法等在内的一套交通组织优化管控体系。

通过对不同交通流特性的交通组织优化方法设计应用和仿真。通过对干道绿波信号联调技术的研究，实现干线路口绿波信号的协调联控，提高车辆的通行效率。通过对非均匀交通流路口的信号配时优化技术的研究，实现对非均匀交通流路口信号控制的合理配置，提高大流量相位的通行能力和交叉口的相位绿灯利用效率。考虑气象数据以提升城市交叉口通行效率为目标，研究适应城市交通流特点的路口渠化、放行方法和交叉口信号控制方法；研究交叉口进出口车道的非平衡车流转向特性；研究交叉口进口道的转向固定车道、可变导向车道的位置和数量配置优化技术；以网络交通流平衡控制为目标，对区域内道路等级匹配及功能衔接进行研究，对不同目的地出行交通流的路网通达性进行研究，提出适用于城市区域微循环系统组织方法，建立导向标识信息的优化设计方案，完善城市交通标志、标识系统；研究道路网络交通流的方向不均匀特性，建立单路段和多路段非对称交通流的变向交通组织方法，实现变向交通与交叉口网络控制策略的匹配，以改善交通秩序，保障道路畅通。实际交通流运行过程中，路口各进口道的流量往往不是均衡的，为了提高大流量相位的通行能力、交叉口的相位绿灯利用效率，可采用相位搭接的处理方法进行信号配时优化。

3、结束语：

区域内交通流以平面交通为主，车流量主要存在于平面交叉口，考虑到城市气象环境因素交叉口的信号控制水平直接决定了特殊天气下城市道路交通系统的效率。对有限的道路资源进行合理的交通组织优化意义重大，通过优化可以提高道路资源的利用率和汽车行驶效率，降低城市交通拥堵。此外，城市居民个体出行的时空分布相对集中，在一般天气下区域内交通平和，但天气变化后造成城建交通拥堵会迅速在时间和空间上蔓延。因此，有必要围绕城市道路交通流的特点，开展考虑气象环境下交叉口以及区域路网的时空资源综合优化。

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