收费站车道配置方法、装置和设备与流程

本技术涉及车流量控制，特别涉及一种收费站车道配置方法、装置和设备。

背景技术：

1、随着高速公路车流量的持续增大，由高速公路收费导致的出入口匝道车辆排队成为常态，因此通过交通规划、设计、管理和控制来实现高速公路混合收费站营运车道的优化配置，以提高收费站的服务水平和营运效益具有实际意义。目前，高速公路收费站的车道配置方法有静态车道配置方式或者动态车道配置方式，但是基于上述两种方式进行车道配置的收费站，容易出现车道资源浪费或者车辆拥堵问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种收费站车道配置方法、装置和设备，能够对收费站的车道进行合理配置，缓解车道资源浪费或车辆拥堵问题。

2、第一方面，本技术提供了一种收费站车道配置方法，包括：获得目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型的目标车流量；根据目标车流量以及预设多目标多约束模型，确定目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型的车道开放数量；其中，多目标多约束模型的目标包括：第一行驶方向上每种车道类型的车道开放数量；多目标多约束模型的约束条件包括：每种车道类型的到达率小于等于车道类型的服务率，每种车道类型的车道开放数量大于等于车道类型对应的最小车道数且小于等于车道类型对应的最大车道数；车道类型的到达率基于车道类型的车道开放数量以及车道类型的目标车流量确定。该方法中，结合时间和空间维度，将目标时间段内收费站的车流量按照行驶方向和车道类型进行精细化的划分，并根据第一行驶方向上每种车道类型的目标车流量和多目标多约束模型实现了目标时间段内第一行驶方向上每个车道类型的车道开放数量的确定，实现了收费站中车道配置的优化，缓解收费站中车道资源浪费或车辆拥堵的问题。

3、在一种可能的实现方式中，多目标多约束模型的约束条件还包括：对于所述第一行驶方向上的每一种车道类型，所述车道类型的目标车流量小于等于所述车道类型的可服务车流量；和/或，对于所述第一行驶方向上的每一种车道类型，所述车道类型的车道中一辆车在车队中的等待时间小于等于所述车道类型的车道中一辆车在车队中的平均等待时间标准值；和/或，所述收费站在第一行驶方向上的目标车流量与所述第一行驶方向上下游道路门架的目标车流量的和小于等于所述第一行驶方向上下游道路的总容量；和/或，所述第一行驶方向上下游道路可容纳的目标车流量的取值为以下两个数值中的最大值：0、所述第一行驶方向上下游道路实际可容纳目标车流量，所述第一行驶方向上下游道路实际可容纳目标车流量是所述第一行驶方向上下游道路的总容量去除所述收费站在所述第一行驶方向上的目标车流量与所述第一行驶方向上下游道路门架的目标车流量之后得到的数值。从而通过在多目标多约束模型中增加更多的针对于第一行驶方向的约束条件，使得基于该多目标多约束模型确定的标时间段内第一行驶方向上每个车道类型的车道开放数量更为精确，从而进一步实现收费站中车道配置的优化，缓解收费站中车道资源浪费或车辆拥堵的问题。

4、在一种可能的实现方式中，还包括：获得目标时间段内第二行驶方向上每种车道类型的目标车流量；根据目标车流量以及预设多目标多约束模型，确定目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型的车道开放数量，包括：根据目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型的目标车流量、目标时间段内第二行驶方向上每种车道类型的目标车流量以及多目标多约束模型，确定目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型的车道开放数量以及目标时间段内第二行驶方向上每种车道类型的车道开放数量；多目标多约束模型的目标还包括：第二行驶方向上每种车道类型的车道开放数量。该方法实现了收费站两个行驶方向上每个车道类型的车道开放数量的确定，实现了收费站中车道配置的优化，缓解收费站中车道资源浪费或车辆拥堵的问题。

5、在一种可能的实现方式中，多目标多约束模型的约束条件还包括：在目标时间段位于高峰期时，第一行驶方向和第二行驶方向上车道开放数量的总和等于收费站的车道总数；在目标时间段不位于高峰期时，第一行驶方向和第二行驶方向上车道开放数量的总和小于等于收费站的车道总数。从而通过在多目标多约束模型中设置第一行驶方向和第二行驶方向共有的约束条件，使得配置结果考虑到收费站中的灵活车道的情况，根据不同行驶方向上不同车道类型的目标车流量对收费站的灵活车道进行更为准确的配置，进而使得收费站的车道配置更为合理。

6、在一种可能的实现方式中，车道类型的车道中一辆车在车队中的等待时间的计算方法包括：基于车道类型的目标车流量、车道类型的服务率、车道类型的车道开放数量、以及车道类型的服务时间标准差，计算车道类型的车道中一辆车在车队中的等待时间。该方法中，考虑到了车道类型的目标车流量、服务率、车道开放数量以及服务时间标准差等因素，来计算车道类型的车道中一辆车在车队中的等待时间，从而使得该等待时间的计算结果更为准确，进而使得收费站的车道配置更为合理，缓解车道资源浪费或车辆拥堵问题。

7、在一种可能的实现方式中，获得目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型的目标车流量，包括：获得目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型下每种车型的第一目标车流量；将每种车型的第一目标车流量基于每种车型对应的折算系数进行转换，得到每种车型的第二目标车流量，折算系数是以目标车型的车辆或者目标车辆作为单位进行车道通行能力的折算得到；根据目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型下每种车型的第二目标车流量，计算目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型的目标车流量。该方法中，结合时间和空间维度，将收费站的车流量按照车型、行驶方向、车道类型三个维度进行精细化的划分，并基于划分结果将每种车型的第一目标车流量基于每种车型对应的折算系数进行转换，进而根据目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型下每种车型的第二目标车流量确定出目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型的目标车流量，从而使得确定的目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型的目标车流量更为精确，进而使得收费站的车道配置更为合理，缓解车道资源浪费或车辆拥堵问题。

8、在一种可能的实现方式中，目标车流量是预测车流量；获得目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型下每种车型的第一目标车流量，包括：获得目标历史时间段中每个单位时间内第一行驶方向上每种车道类型下每种车型的历史车流量；将历史车流量输入预设的车流量预测模型，得到目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型下每种车型的第一预测车流量。该方法中，通过预设的车流量预测模型实现了目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型下每种车型的第一预测车流量的预测，提高了上述第一预测车流量的精确度，进而使得收费站的车道配置更为合理，缓解车道资源浪费或车辆拥堵问题。

9、在一种可能的实现方式中，目标车流量是实时车流量。该方法中，还可以基于实时车流量以及预设多目标多约束模型确定目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型的车道开放数量，从而使得本技术实施例收费站车道配置方法可以进行车道配置的预测，还可以进行车道配置的实时计算，从而使得本技术实施例收费站车道配置方法可以具有更多的适用场景。

10、在一种可能的实现方式中，根据目标车流量以及预设多目标多约束模型，确定目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型下的车道开放数量，包括：根据目标车流量以及预设多目标多约束模型，使用解析解求解方法，确定目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型下的车道开放数量。该方法中，通过解析解求解方法确定目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型下的车道开放数量，可以具有相对更快的求解速度。

11、在一种可能的实现方式中，方法还包括：使用解析解求解方法无法确定目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型下的车道开放数量时，根据目标车流量以及预设多目标多约束模型，使用启发式方法确定目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型下的车道开放数量。该方法中，在通过解析解求解方法无法求得结果时，使用启发式方法确定目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型下的车道开放数量，从而保证本技术实施例收费站车道配置方法可以确定出目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型下的车道开放数量，保证了本技术实施例收费站车道配置方法求解的可靠性。

12、在一种可能的实现方式中，还包括：显示第一界面，第一界面用于用户设置车道类型的服务率、车道类型对应的最小车道数、车道类型对应的最大车道数、服务时间标准差、和/或车道类型的车道中一辆车在车队中的平均等待时间标准值；响应于用户的设置结束操作，获得用户在第一界面中设置的车道类型的服务率、车道类型对应的最小车道数、车道类型对应的最大车道数、服务时间标准差、和/或车道类型的车道中一辆车在车队中的平均等待时间标准值。该方法中，提供了用户接口，使得用户能够对车道类型的不同参数进行配置，使得本技术实施例收费站车道配置方法与用户需求更为匹配，进而使得收费站的车道配置更为合理，缓解车道资源浪费或车辆拥堵问题。

13、第二方面，本技术实施例提供一种收费站车道配置装置，包括：

14、获得单元，用于获得目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型的目标车流量；

15、确定单元，用于根据目标车流量以及预设多目标多约束模型，确定目标时间段内第一行驶方向上每种车道类型下的车道开放数量；

16、其中，多目标多约束模型的目标包括：第一行驶方向上每种车道类型下的车道开放数量；

17、多目标多约束模型的约束条件包括：每种车道类型的到达率小于等于车道类型的服务率，每种车道类型的车道开放数量大于等于车道类型对应的最小车道数且小于等于车道类型对应的最大车道数；车道类型的到达率基于车道类型下的车道开放数量以及车道类型的目标车流量确定。

18、第三方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括第二方面的收费站车道配置装置。

19、第四方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括：处理器，存储器；其中一个或多个计算机程序被存储在存储器中，一个或多个计算机程序包括指令，当指令被处理器执行时，使得电子设备执行第一方面任一项的方法。

20、第五方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面任一项的方法。

21、第六方面，本技术实施例提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面任一项的方法。