一种面向智慧工地的多级精准交通运输应急调度控制方法

1.本发明涉及施工工地交通调度领域，具体而言涉及一种面向智慧工地的多级精准交通运输应急调度控制方法。


背景技术：

2.目前我国经济正在飞速发展，众多建筑工程项目体量大，项目周期短。因此施工区的货车交通量大，但施工区附近道路条件有限，道路交通压力大，如果应急事件发生，工地附近货车离开受阻，货车仍源源不断的涌入工地，造成工地道路瘫痪崩溃，反而给应急事件的疏散带来困难。部分项目尝试在附近道路设置货车控制卡口，但卡口由人工管理，管理人员仅依靠管理路段的拥堵状况控制货车进入量。这样的控制策略不能考虑施工工地道路的整体道路，缺乏整体性、系统性和合理性，并且不能控制施工工地外货车的到达，货车仍源源不断且无规则的到达，造成大量车辆等待，侵占道路资源。因此，需要提供应急事件发生后卡口控制的方法，指导卡口安排合适的货车进入，同时能向工地外的货车司机提供休息建议和行驶建议，避免大量货车提前涌入。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术的不足，本发明将货物运输流程划分为高速段、低速段、控制段、施工区和离场段，以应急事件发生前货车在高速段和低速段的平均速度、高速公路出口、各个卡口的流率、控制段停车位富余量、施工区容量和应急疏散时间为基础，判断控制变更条件，计算控制卡口的货车控制流率，各卡口根据控制流率安排货车通行，根据期望速度为高速段和低速段的货车提供休息建议。使用本发明的应急调度控制方法，合理设置应急事件发生后控制卡口的货车流率，避免应急事件发生后大量货车无序进入施工区，施工区无法消化等待货车，造成工地附近道路及施工区道路拥堵甚至崩溃。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
5.一种面向智慧工地的多级精准交通运输应急调度控制方法，用于对智慧工地的货车进行调度控制，其特征在于，包括以下步骤：
6.步骤1，根据控制卡口对货车调度进行多级划分，划分为高速段、低速段、控制段、施工区和离场段。
7.步骤2，统计应急事件发生前货车在高速段和低速段的平均速度，计算应急事件发生前高速公路出口和各个卡口的流率，并确定施工区容量和控制段的停车位容量、已用停车位和停车位富余量；
8.步骤3，应急事件发生后根据应急事件发生的位置，计算应急事件发生处的控制流率；
9.步骤4，确定应急疏散时间，计算过渡时间，判断控制变更条件，并计算其余控制卡口的最大理想流率、理想流率变化比和控制流率，各卡口根据控制流率安排货车通行。
10.步骤5，计算应急事件后高速段的期望速度和低速段的期望速度，司机到达时间变
化t
zj
，根据司机的到达时间提供休息建议。
11.进一步的，所述步骤1中，根据控制卡口对货车调度进行多级划分。不同的施工项目会根据需要设置不同数量的货车控制卡口，数量为n，物料供应商所在地与高速公路出口之间为高速段；高速公路出口与1号货车控制卡口间为低速段，高速段和低速段中的货车能与智慧工地建立通讯，接受信息；货车进去1号货车控制卡口时，会获得施工区通行证和智慧工地的调度控制设备，与智慧工地建立实时通讯，获知路线、具体目的地和时间，货车开始完全受项目智慧工地指挥调度；1号货车控制卡口与2号控制卡口间为1号控制段；2号货车控制卡口与3号控制卡口间为2号控制段，以此类推；n号货车控制卡口与货车离场卡口间为施工区；货车离场卡口之后为货车离场段，经过货车离场卡口时司机归还通行证和调度控制设备。
12.进一步的，所述步骤2包括以下步骤：
13.步骤2-1，统计应急事件发生前货车在高速段和低速段的平均速度；货车在高速段的平均速度和低速段的平均速度根据如下公式计算：
[0014][0015][0016]
为高速段中货车距离供应商所在地的距离；tg为高速段中货车从供应商所在地出发后行驶的时间；为低速段中货车距离高速公路出口的距离；td为低速段中货车从高速公路出口出发后行驶的时间；
[0017]
步骤2-2，计算应急事件发生前高速公路出口和各个卡口的流率f，单位：辆/h，根据以下公式计算：
[0018][0019]
i为卡口编号，高速公路出口时i＝0；tn为统计时间段长度，单位：小时；为统计时间段内通过卡口i的货车数；上角标b代表应急事件发生前，应急事件发生后用a表示；
[0020]
步骤2-3，确定应急事件发生前施工区容量和各控制段的停车位容量已用停车位计算控制段的停车位富余量各控制段的停车位富余量根据以下公式计算；
[0021][0022]
上角标b代表应急事件发生前，应急事件发生后用a表示。
[0023]
进一步的，所述步骤3在应急事件发生后，根据应急事件发生的位置，计算应急事件发生处的控制流率。
[0024]
若施工区发生应急事件，则首先调整n号控制卡口的流率计算公式如下所示：
[0025][0026]
为施工区应急事件发生后n号控制卡口的流率；
[0027]
若m号控制段发生应急事件，则首先调整m号控制卡口的流率计算公式如下所示：
[0028][0029]
为m号控制段发生应急事件发生后m号控制卡口的流率。
[0030]
进一步的，所述步骤4包括以下步骤：
[0031]
步骤4-1确定应急疏散时间t
et
，计算过渡时间t
gd
，过渡时间根据以下公式计算：
[0032]
若施工区发生应急事件：
[0033][0034]
若m号控制段发生应急事件：
[0035][0036]
步骤4-2，判断控制变更条件，计算应急事件发生后其余控制卡口的最大理想流率理想流率变化比θ
j-1
和控制流率各卡口根据控制流率安排货车通行。
[0037]
若t
gd
》t
et
，则仅调整应急事件发生处卡口的货车流率，其余控制卡口的货车控制流率可以不进行调整，即：
[0038][0039]
i为卡口编号，高速公路出口时i＝0；
[0040]
若t
gd
≤t
et
，则需要对其余卡口的货车流率进行调整，应急事件发生后k号控制卡口的最大理想流率理想流率变化比θk和货车控制流率可根据如下公式计算：
[0041]
高速公路出口时k＝0，
[0042]
若应急事件发生的施工区时j＝n，若应急事件发生的m号控制段施工区时j＝m；若k》j，若k《j，则根据如下公式计算：
[0043][0044]
[0045][0046]
进一步的，所述步骤5包括以下步骤：
[0047]
步骤5-1，分别计算应急事件后高速段的期望速度和低速段的期望速度根据如下公式计算：
[0048][0049][0050]
步骤5-2，计算高速段和低速段中司机到达时间变化t
zj
，并根据司机的到达时间提供休息建议，到达时间变化t
zj
和休息建议根据如下：
[0051]
若货车处于低速段：
[0052][0053]
当t
zj
≤0.5时，建议货车司机降速至行驶或休息t
zj
；
[0054]
当t
zj
》0.5时，建议货车司机在服务区休息t
zj
，然后以运行。
[0055]
若货车处于高速段：
[0056][0057]
为高速段中货车距离高速公路出口距离；为低速段中货车距离1号控制卡口的距离；l
ds
为低速段长度；
[0058]
当t
zj
≤0.5时，建议货车司机降速至行驶或，在服务区休息t
zj
；
[0059]
当t
zj
》0.5时，建议货车司机在服务区休息t
zj
，然后以运行。
[0060]
本发明所述一种面向智慧工地的多级精准交通运输应急调度控制方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0061]
1)相比于其他面向智慧工地的交通运输应急调度控制方法，此发明将工地货车运输根据高速公路出口、控制卡口和离场卡口，划分为高速段、低速段、多个控制段和施工区多级调度，在应急疏散时间后通过调整各个控制卡口的流率，根据卡口的流率控制通过卡口的货车数，从而来保持施工区的稳定和高效；
[0062]
2)相比于其他面向智慧工地的交通运输应急调度控制方法，此发明根据应急疏散时间发生后施工区的容量或者控制段的停车位富余量，来估计应急事件发生处的可能流率，为其他卡口的流率调整提供基础；
[0063]
3)相比于其他面向智慧工地的交通运输应急调度控制方法，此发明根据高速公路出口和1号货车控制卡口的货车流率估算高速段和低速段中车辆的平均速度，合理地为货
车司机提供休息建议，避免大量货车司机不考虑应急事件，以原定计划到达工地，增加工地的交通压力；
[0064]
4)相比于其他面向智慧工地的交通运输应急调度控制方法，此发明通过将过渡时间与应急疏散时间比较，判断卡口货车流率调整的必要性减少了卡口流率调整的工作和高速段、低速段中货车运输速度的调整，并在调整货车控制流率时考虑了应急事件发生前的流率，避免了流率的突变和货车司机推荐时间的巨大波动。
附图说明
[0065]
图1为本发明示例性实施多级精准交通运输应急调度控制方法的结构流程图；
[0066]
图2为本发明示例性实施的结构示意图。
具体实施方式
[0067]
为了更了解本发明的技术内容，特举具体示例并配合所附图式说明如下。结合图1-图2，更加具体的描述本发明的实现过程。
[0068]
本发明提供的示例性实施例，如图2所示。某一工地设有3个货车控制卡口，划分为两个控制段。前半小时内，高速公路出口有17辆前往工地的货车通过，1号控制卡口有15辆货车通过，2号控制卡口有15辆货车通过，3号卡口有13辆货车通过。应急事件发生前，货车a处于高速段，出发了2小时，距离供应商所在地130km，距离高速公路出口400km；货车b处于低速段，从高速公路出口出发了0.5小时，距离高速公路出口20km，距离1号控制口50km。1号控制段有20个停车位，16个停车位已经被占用，2号控制段有20个停车位，14个停车位被已经占用。施工区用容量为40。某一时刻，施工区发生应急事件，施工区容量降为23，应急疏散时间为2小时。
[0069]
步骤1，根据控制卡口对货车调度进行多级划分。该工地设置了3个货车控制卡口，n＝3，物料供应商所在地与高速公路出口之间为高速段；高速公路出口与1号货车控制卡口间为低速段，高速段和低速段中的货车能与智慧工地建立通讯，接受信息；1号货车控制卡口与2号控制卡口间为1号控制段；2号货车控制卡口与3号控制卡口间为2号控制段；3号货车控制卡口与货车离场卡口间为施工区；货车离场卡口之后为货车离场段，经过货车离场卡口时司机归还通行证和调度控制设备。
[0070]
步骤2-1，统计应急事件发生前货车在高速段和低速段的平均速度；
[0071]
高速段中货车a的平均速度根据如下公式计算：
[0072][0073]
低速段中货车b的平均速度根据如下公式计算：
[0074][0075]
步骤2-2，计算应急事件发生前高速公路出口和各个卡口的流率f，单位：辆/h，根据以下公式计算：
[0076]
高速公路出口：
[0077]
1号控制卡口：
[0078]
2号控制卡口：
[0079]
3号控制卡口：
[0080]
步骤2-3，应急事件发生前施工区容量各控制段的停车位富余量根据以下公式计算；
[0081]
1号控制段：
[0082]
2号控制段：
[0083]
步骤3，在应急事件发生后，根据应急事件发生的位置，计算应急事件发生处的控制流率。
[0084]
应急事件发生在施工区，施工区容量从40下降为23，则首先调整3号控制卡口的流率计算公式如下所示：
[0085][0086]
步骤4-1，应急疏散时间t
et
＝2h，过渡时间t
gd
根据以下公式计算：
[0087]
应急事件发生在施工区：
[0088][0089]
步骤4-2，判断控制变更条件，根据以下公式计算：
[0090]
由于
[0091]
t
gd
＝0.75h≤t
et
＝2
[0092]
则需要对其余卡口的货车流率进行调整，应急事件发生后k号控制卡口的最大理想流率理想流率变化比θk和货车控制流率可根据如下公式计算：
[0093]
应急事件发生的施工区时j＝n＝3，
[0094]
2号控制卡口：
[0095][0096]
[0097][0098]
1号控制卡口：
[0099][0100][0101][0102]
高速公路出口时k＝0，
[0103][0104][0105]
步骤5-1，计算应急事件后高速段的期望速度和低速段的期望速度根据如下公式计算：
[0106][0107][0108]
步骤5-2，高速段和低速段中司机到达时间变化t
zj
根据如下公式计算，并根据司机的到达时间提供休息建议，到达时间变化t
zj
和休息建议根据如下：
[0109]
低速段中货车b的到达时间变化t
zj
根据如下公式计算：
[0110][0111]
t
zj
＝0.025h≤0.5，建议货车司机降速至
[0112]
为低速段长度为l
ds
＝75km，高速段中货车a的到达时间变化t
zj
根据如下公式计算：
[0113]
[0114]
t
zj
＝0.25h≤0.5，建议货车司机降速至或在服务区休息0.25小时。
[0115]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种面向智慧工地的多级精准交通运输应急调度控制方法，用于对智慧工地的货车进行调度控制，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据控制卡口对货车调度进行多级划分，划分为高速段、低速段、控制段、施工区和离场段；步骤2，统计应急事件发生前货车在高速段和低速段的平均速度，计算应急事件发生前高速公路出口和各个卡口的流率，并确定施工区容量和控制段的停车位容量、已用停车位和停车位富余量；步骤3，应急事件发生后根据应急事件发生的位置，计算应急事件发生处的控制流率；步骤4，确定应急疏散时间，计算过渡时间，判断控制变更条件，并计算其余控制卡口的最大理想流率、理想流率变化比和控制流率，各卡口根据控制流率安排货车通行；步骤5，计算应急事件后高速段的期望速度和低速段的期望速度，司机到达时间变化t
zj
，根据司机的到达时间提供休息建议。2.根据权利要求1所述的一种面向智慧工地的多级精准交通运输应急调度控制方法，其特征在于，所述步骤1中，根据控制卡口对货车调度进行多级划分；不同的施工项目会根据需要设置不同数量的货车控制卡口，数量为n，物料供应商所在地与高速公路出口之间为高速段；高速公路出口与1号货车控制卡口间为低速段，高速段和低速段中的货车能与智慧工地建立通讯，接受信息；货车进去1号货车控制卡口时，会获得施工区通行证和智慧工地的调度控制设备，与智慧工地建立实时通讯，获知路线、具体目的地和时间，货车开始完全受项目智慧工地指挥调度；1号货车控制卡口与2号控制卡口间为1号控制段；2号货车控制卡口与3号控制卡口间为2号控制段，以此类推；n号货车控制卡口与货车离场卡口间为施工区；货车离场卡口之后为货车离场段，经过货车离场卡口时司机归还通行证和调度控制设备。3.根据权利要求2所述的一种面向智慧工地的多级精准交通运输应急调度控制方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：步骤2-1，统计应急事件发生前货车在高速段和低速段的平均速度；货车在高速段的平均速度和低速段的平均速度根据如下公式计算：根据如下公式计算：根据如下公式计算：为高速段中货车距离供应商所在地的距离；t
g
为高速段中货车从供应商所在地出发后行驶的时间；为低速段中货车距离高速公路出口的距离；t
d
为低速段中货车从高速公路出口出发后行驶的时间；步骤2-2，计算应急事件发生前高速公路出口和各个卡口的流率f，单位：辆/h，根据以下公式计算：
i为卡口编号，高速公路出口时i＝0；t
n
为统计时间段长度，单位：小时；为统计时间段内通过卡口i的货车数；上角标b代表应急事件发生前，应急事件发生后用a表示；步骤2-3，确定应急事件发生前施工区容量和各控制段的停车位容量已用停车位计算控制段的停车位富余量各控制段的停车位富余量根据以下公式计算；上角标b代表应急事件发生前，应急事件发生后用a表示。4.根据权利要求3所述的一种面向智慧工地的多级精准交通运输应急调度控制方法，其特征在于，所述步骤3在应急事件发生后，根据应急事件发生的位置，计算应急事件发生处的控制流率；若施工区发生应急事件，则首先调整n号控制卡口的流率计算公式如下所示：计算公式如下所示：为施工区应急事件发生后n号控制卡口的流率；若m号控制段发生应急事件，则首先调整m号控制卡口的流率计算公式如下所示：计算公式如下所示：为m号控制段发生应急事件发生后m号控制卡口的流率。5.根据权利要求4所述的一种面向智慧工地的多级精准交通运输应急调度控制方法，其特征在于，所述步骤4包括以下步骤：步骤4-1确定应急疏散时间t
et
，计算过渡时间t
gd
，过渡时间根据以下公式计算：若施工区发生应急事件：若m号控制段发生应急事件：步骤4-2，判断控制变更条件，计算应急事件发生后其余控制卡口的最大理想流率理想流率变化比θ
j-1
和控制流率各卡口根据控制流率安排货车通行；若t
gd
>t
et
，则仅调整应急事件发生处卡口的货车流率，其余控制卡口的货车控制流率可以不进行调整，即：
i为卡口编号，高速公路出口时i＝0；若t
gd
≤t
et
，则需要对其余卡口的货车流率进行调整，应急事件发生后k号控制卡口的最大理想流率理想流率变化比θ
k
和货车控制流率可根据如下公式计算：高速公路出口时k＝0，若应急事件发生的施工区时j＝n，若应急事件发生的m号控制段施工区时j＝m；若k>j，若k<j，则根据如下公式计算：若k<j，则根据如下公式计算：若k<j，则根据如下公式计算：6.根据权利要求5所述的一种面向智慧工地的多级精准交通运输应急调度控制方法，其特征在于，所述步骤5包括以下步骤：步骤5-1，分别计算应急事件后高速段的期望速度和低速段的期望速度根据如下公式计算：下公式计算：步骤5-2，计算高速段和低速段中司机到达时间变化t
zj
，并根据司机的到达时间提供休息建议，到达时间变化t
zj
和休息建议根据如下：若货车处于低速段：当t
zj
≤0.5时，建议货车司机降速至行驶或休息t
zj
；当t
zj
>0.5时，建议货车司机在服务区休息t
zj
，然后以运行；若货车处于高速段：若货车处于高速段：为高速段中货车距离高速公路出口距离；为低速段中货车距离1号控制卡口的距
离；l
ds
为低速段长度；当t
zj
≤0.5时，建议货车司机降速至行驶或，在服务区休息t
zj
；当t
zj
>0.5时，建议货车司机在服务区休息t
zj
，然后以运行。

技术总结
本发明公开了一种面向智慧工地的多级精准交通运输应急调度控制方法，属于施工工地交通调度领域，根据控制卡口的布设，将货物运输流程划分为多级——高速段、低速段、控制段、施工区和离场段，以应急事件发生前、后控制段停车位富余量、施工区容量的变化估计应急事件发生处的流率和过渡时间，比较应急疏散时间判断是否调整各卡口的货车控制流率后，再调整各卡口的货车控制流率，估计高速段和低速段的货车到达时间的变化和到达时间变化为司机提供休息建议。为智慧工地发生应急事件时的货车控制提供方法，计算应急事件发生后控制卡口的货车流率，根据控制卡口的货车流率安排货车通过，控制货车总量，避免应急事件发生后大量货车无序进入施工区，施工区无法消化等待货车，造成工地附近道路及施工区道路拥堵甚至崩溃。工地附近道路及施工区道路拥堵甚至崩溃。工地附近道路及施工区道路拥堵甚至崩溃。


技术研发人员：张海鹏 王晓光 张明 张宗军 林谦 关军 邵鹏刚 林木山 王昊 董长印 张国强 李思宇
受保护的技术使用者：中国建筑土木工程有限公司 中建海龙科技有限公司 中海建筑有限公司 东南大学
技术研发日：2022.12.09
技术公布日：2023/6/7