吉林大学学报(工学版) ›› 2021, Vol. 51 ›› Issue (5): 1763-1774.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20200138

• 交通运输工程·土木工程 • 上一篇    

基于实时路况地图的短期养护作业开始时间优化

许哲谱1(),杨群2()   

  1. 1.上海应用技术大学 轨道交通学院,上海 201418
    2.同济大学 道路与交通工程教育部重点实验室,上海 201804
  • 收稿日期:2020-03-08 出版日期:2021-09-01 发布日期:2021-09-16
  • 通讯作者: 杨群 E-mail:xuzhepu@126.com;qunyang.w@tongji.edu.cn
  • 作者简介:许哲谱(1993-),男,讲师,博士.研究方向:道路养护.E-mail:xuzhepu@126.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2018YFB1600301);上海市科委地方院校能力建设计划项目(20090503100);上海应用技术大学中青年教师科技人才发展基金项目(10120K209043-A06)

Short⁃term maintenance operation start time optimization based on real⁃time traffic map data

Zhe-pu XU1(),Qun YANG2()   

  1. 1.School of Railway Transportation,Shanghai Institute of Technology,Shanghai 201418,China
    2.The Key Laboratory of Road and Traffic Engineering of Ministry of Education,Tongji University,Shanghai 201804,China
  • Received:2020-03-08 Online:2021-09-01 Published:2021-09-16
  • Contact: Qun YANG E-mail:xuzhepu@126.com;qunyang.w@tongji.edu.cn

摘要:

首先,提出了一种基于实时路况地图的实时路况数据采集方法;然后,提出可以将实时路况转换成实时交通量的方法,基于此实时交通量数据和经典的基于排队论的延误计算参数法,可计算不同养护作业开始时间下的延误,进而计算不同开始时间对应的养护总费用;最后,将得到的使总费用最小的时间作为最优养护作业开始时间。通过实际案例验证了本文提出的实时路况到实时交通量的转换方法的可靠性,以及基于实时路况地图数据对养护作业开始时间进行优化的可行性。

关键词: 道路工程, 养护作业, 时间优化, 实时路况地图, 数据采集, 排队论

Abstract:

A real-time traffic status data acquisition method based on real-time traffic map was first proposed, and then a method that can convert real-time traffic status into real-time traffic volume was put forward. Based on this real-time traffic volume data and the classic delay calculation method based on queuing theory, the delays caused by maintenance operations at different start time can be calculated, the total cost due to the maintenance can be further obtained and compared, and therefore the optimal maintenance operation start time can be obtained. The reliability of the real-time traffic status data to real-time traffic volume data conversion method and the feasibility of optimizing the maintenance operation start time based on real-time traffic map data are verified by actual cases.

Key words: road engineering, maintenance operation, time optimization, real-time traffic map, data acquisition, queuing theory

中图分类号: 

  • U418.2

图1

本文方法主要流程"

表1

交通状态与RGB范围对照表"

实时交通状态颜色RGB阈值
顺畅绿GB??and??R240
缓行GB??and??R>240
拥堵G=B??and??R200
严重拥堵G=B??and??R<200

图2

U-V典型图式"

表2

高速公路车速-流量通用模型参数表"

设计车速Us/(km·h-1单车道通行能力C/(pcu·h-1α1α2α3
12022000.931.884.85
10022000.951.884.86
8020001.001.884.90
6018001.201.884.88

图3

高速公路实用U-V曲线"

表3

作业区每个td的总延误DLi计算公式汇总"

一级判断二级判断当前时段延误计算公式备注
当前无累积排队车辆QiCd1=(V1-V2)2/(2?a1?V1)d2=(1/V2-1/V1)?Ld3=(V1-V2)2/(2?a2?V1)d4=Qi/[C?(C-Qi)]DLi=(d1+d2+d3+d4)?Qi?t此时路况畅通
Qi>Cd1=(V1-V2)2/(2?a1?V1)d2=(1/V2-1/V1)?Ld3=(V1-V2)2/(2?a2?V1)D4=Qi-1td+12(Qi-C)td2DLi=(d1+d2+d3)?Qi?t+D4排队开始形成
当前有累积排队车辆Qi<Cd1=(V1-V2)2/(2?a1?V1)d2=(1/V2-1/V1)?Ld3=(V1-V2)2/(2?a2?V1)D4=Qi-122(C-Qi)DLi=(d1+d2+d3)?Qi?t+D4排队开始消散
QiCd1=(V1-V2)2/(2?a1?V1)d2=(1/V2-1/V1)?Ld3=(V1-V2)2/(2?a2?V1)D4=Qi-1td+12(Qi-C)td2DLi=(d1+d2+d3)?Qi?t+D4排队继续增加

图4

数据采集地点示意图"

图5

内环线速度分布图"

表4

内环线实时路况状态定量表"

路况畅通缓行拥堵
速度范围/(km·h-155~9227~550~27
定量化值/(km·h-1674218

图6

内环线经典U-V曲线"

图7

内环线实用U-V曲线"

表5

V/C=0.63时的速度和流量数据(部分)"

序号交通量/[pcu·(h·ln)-1速度均值/(km·h-1序号交通量/[pcu·(h·ln)-1速度均值/(km·h-1
1104067.77108065.7
2110065.18106061.1
3108061.7998062.5
4102069.910106065.1
5110060.211100067.1
694068.81294065.1

表6

上游交通量数据(部分)"

序号交通量/[pcu·(h·ln)-1序号交通量/[pcu·(h·ln)-1序号交通量/[pcu·(h·ln)-1
118005174091860
2180061920101860
3174071680111680
4192081680121740

图8

养护作业位置处日常交通变化折线图"

图9

实例养护作业位置处日常交通定量化后的折线图"

图10

养护作业位置实时交通转换成流量后的折线图"

图11

实例拟采用的作业区布局"

图12

以不同的时间开始施工的总费用变化图"

表7

定量化精度影响分析场景"

场景畅通速度/(km·h-1畅通交通量/(pcu·h-1·ln-1拥堵速度/(km·h-1拥堵交通量/(pcu·h-1·ln-1
1671047181911
2631200181911
370850181911
467104752100

图13

不同定量化值场景的优化结果对照"

表8

总费用中各部分费用比重对比"

项目总费用最大总费用最小
总费用/元5 772 70017 429
施工费用/元|占比/%10 562|0.210 562|60.6
延误费用/元|占比/%5 761 228|99.85 958|34.2
事故费用/元|占比/%83|0.084|0.48
燃油费用/元|占比/%824|0.0825|4.7

表9

养护作业因素影响分析场景"

场景持续时间/h作业区长度/km限速/(km·h-1封闭车道数
180.1401
270.1401
380.5401
480.1601
580.1402

图14

不同养护作业因素场景的优化结果对照"

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