主线控制与匝道控制0801082124.ppt

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1、主线控制与匝道控制,交通0801 08夏宁宁 21李黎阳 24郑笑尘,5.5 主线控制,合理、有效地对交通干线监控，是局域公路 （或公路网）畅通的基础保证。 主线控制是道路监控最基本的一种，其具体 实施取决于道路的交通特性。,高速公路主线是相对于高速公路匝道及周边集散道路而言的概念。 高速公路主线的道路交通特性决定了主线监控系统具有较深的技术内涵。 一.主线的特点是里程长。 二.主线上各路道路交通特性区别很大。 三.高速公路所经地区气象情况不同。 四.交通量时空分布不均。,一.系统构成与功能,1、系统构成 采集子系统、提供子系统、监控中心三大部分。,信息 采 集 子 系 统,车辆检测器,气象检

2、测器,紧急电话,CCTV,交通流状态 （计数、测速、各类违章）,道路环境能见度 路面湿度、冰冻 隧道照明、CO检测,紧急信息的音传输,各类局部的特殊需求,提供子系统：可变情报板、可变限速标志、车道控制器。 监控中心：采用一个中心和下辖的若干分中心组成两级模式。 2.系统功能 高速公路上的交通问题可归纳为三类： 一.偶尔性交通异常，不造成交通阻塞 二.偶发性交通事件引起的交通阻塞 三.不发生异常事件，交通量超过通行能力引起的自然阻塞,多路汇交处控制中心,针对上面三个问题，监控系统也分为三个等级 第一级，初级规模，针对第一类问题。功能：只对重点路段进行交通监测，收集所辖高速公路的交通信息，可以没有

3、控制功能。 第二级，中级规模，针对第二类问题。功能：在初级基础上增强监测能力，对重要路段增加交通阻塞的自动检测和判断能力，并进行相应的主线交通控制。 第三级，高级规模，针对第三类问题。功能：在一、二级基础上进一步增强，除主线的诱导、告警、限速之外，还应辅以入口匝道的交通控制。,书上151页,二.主线控制策略,高速公路是区域交通关键通道，我国主线控 制目前多用于交通量大的主要干线。 正常情况下高速公路营运更倾向管理，交通 参与者按需行驶以便于充分发挥道路的效率， 但交通出现异常（事故、饱和拥堵）时必须加 以严格限制。,1.主线警告、诱导、限速 警告、诱导、限速是主线控制体系最基本的 控制手段，在

4、出现交通异常时将发挥以下作用： 及时发现交通异常（事故、饱和、气候） 处理并反馈控制指令（救援、清理、疏通） 防止交通事故和二次事故 实现有效控制的前提： 适时、自动、准确采集主线交通信息 及时处理并正确判断,加里福利亚算法P152式51 基本思想： 比较同一时段相邻检测器数据 比较同一检测器相邻时段数据 双指数平滑算法P152式52 基本思想： 对车道单向断面检测数据作序列分析 建立以检测参数为变量的平滑函数 观测自变量变化对平滑函数值的影响,2.主线车速诱导 1）原理：在道路交通量接近饱和时，用限制行车速度来 稳定主线上交通流量。 车速诱导的重要依据是安全车头间距，有关计算（见P153式5

5、3）。 其影响因素包括人、车、路、速度几方面。 道路上实际车头间距可由检测系统采集的交通量信息经处理获得。,交通量 车速 车流密度,安全 车头间距,实际 测量,实际 车头间距,当时最佳 行车速度,对比,实施车速 诱导,2）系统运行 为获得相关交通参数，在控制路段应密布车辆检测器，每个车道上设置信息发布装置，并在有条件的路段安装闭路电视。 车辆检测器间距：500800mm 信息发布装置间距：10001500mm 闭路电视：特殊地点,3.特殊路段控制 对于告诉公路主线上的特殊情况，一般分为道路特殊情况和气象特殊情况。 特殊情况下控制系统的构成应根据具体情况而定。 1）弯道速度告警控制 一般可由固定

6、标志完成。考虑实际，往往此处容易超速行驶。在这里可以设置速度检测器，当超速时由路边限速标志发出告警信号。 2）纵坡告警控制 高速公路纵坡视野不好，易追尾，故在此设置检测器及限速告警标志。 3）雾区路段控制 大雾常发点设置雾检测器,可变限速告警标志考虑覆盖足够区段 4）结冰路段控制 在高速公路段安装一到几套结冰预告系统 在常结冰路段设置自动洒盐水系统，防止路面结冰 4.变向车道控制 1）控制策略 变向车道控制就是用控制手段使某一条车道在某一时间正向开通，在另一时间反向开通，以便有效地利用高速公路的通行能力。 变向车道控制路段应具备以下特征：,（1）此路段是连接A、B两端点的主要最近通道 （2）A

7、、B两端点分别连接有其他快速通道，其通行能力 大雨咽喉路段单向与变向车道通行能力之和 （3）A、B两端点具有容纳、疏导交通的设施，如定向立交或信号灯控制设施 （4）变向路段交通流特点应为在高峰期内单方向交通量占全部交通量的70%，在另一高峰期反方向交通量占全部交通量的70% 如某一路段具备以上特点，则可考虑对其交通进行变向车道控制,2）变向车道控制系统构成 （1）车道控制 需在变向车道上方设置双面、双向红色及绿色箭头车道控制标志。在预定的时间内开启相应信号标志。 （2）可变车道导向标志 在A、B两端点应设置可变车道导向标志，使变向车道上的车辆逐步向不变向车道上行驶。 （3）在A、B两端还应设置

8、疏导信号设施，使高峰期的大量车辆可以迅速离开瓶颈路段。 （4）考虑到变向车道控制路段的重要性和一定危险性，应设置闭路电视监视此路段交通。重点监视A、B端点的交通汇合、分流处。 变向车道控制还可以用在隧道、大桥等特殊路段,5.6 匝道控制,根据主线（或高速公路网）交通需求而对高速 公路出、入口匝道实施的控制，以辅助主线控制的 有效实施。 就独立高速公路而言，匝道控制主要是对高速 入口匝道控制。,一.控制原理,1.匝道控制的涵义 匝道控制是高速公路交通控制的一部分。匝道控制主要是在高速公路入口匝道处设置交通信号装置，通过信号灯的周期变化，调节高速公路匝道交通量，从而减少或消除高速公路主线上的交通阻

9、塞。 出口匝道控制在高速公路通道控制或路网的综合控制系统中也是需要的，但对一条高速公路而言，一般情况下出口匝道的交通控制则无必要，所以这里介绍的匝道控制仅指入口匝道控制。,2.匝道控制的原则 匝道控制的原则是限制进入高速公路的的车辆，使高速公路自身的需求不超过起通行能力，在高速公路上形成并保持无中断、无阻塞的交通流。 3.匝道控制的策略 基本策略：1.分散策略，即减少入口匝道的交通需求，把交通流量分散到其他替代路线上去； 2.延迟策略，即在分散策略不可行的情况下，减少匝道交通流区域的摩擦，延迟高峰是阻塞的开始时间，以延长主线自由流的周期时间。,实施匝道控制策略考虑条件： 1.固有的交通模式 匝

10、道入口车数量等于出口车数量 2.入口匝道控制的潜能 对匝道入口实施流量控制，可均衡驾入高 速干线的车流量，改善局部路段拥挤，以此提高 （维持）干线整体交通能力。 3.入口匝道上足够的存贮空间 安装排队检测器，以调节控制车辆数，避免阻塞扩展。 4.各种车辆的平衡问题 全面控制进入高速的不同车型、不同行程，使 之整体仍呈自然分布状态。 5.公众的接受程度 原则上是从大局出发，有时要牺牲个体利益， 此时必须做好解释工作。,4.匝道控制调节率 概念：干线下游通行能力与上游交通需求之差。 目的：通过控制需求量大于通行能力的概率， 从而减轻或消除干线阻塞。 原理：依据最大汇流条件，阻止下游的无序汇 流，确

11、保干线饱和或大流量运行时的匝道汇 流安全。 调节率的计算：调节率下游通行能力上游需求量 影响因素：1.防止阻塞因素 2.保障安全因素 3.把握车辆汇流时间的因素,匝道控制原理示意图,隔离带,上游交通 量实际需求,车道,下游交通 能力判断,汇流处,匝道,匝道交通 量需求,二.匝道控制方式,1.关闭匝道 一种分散策略，最简单有效的控制方式。其灵活 性小、限制性大，使用不当会增加替代路线的负担。 使用条件： 匝道存储量不足； 干线交通量饱和； 替代路线有足够的通行能力。 这是一种临时、简单、有效的应急措施，一般情 况不可经常或长时间使用。,2.定时控制 根据匝道当前交通量的实际需要和历史需求的容量关

12、系确定匝道调节率。 定时控制的基本硬件需求图,匝道检测器,控制器 固定的调节率,信号灯,3.交通感应控制 交通感应控制与定时控制相反，它直接与高速公路主线、匝道上的交通情况有关。它是利用检测器对匝道附近交通量和匝道上的交通需求进行实时观测，确定适当的调节率。 交通感应控制的基本硬件需求图,信号灯,控制器,高速公路检测器,匝道检测器,4.自适应交通感应匝道控制 利用自适应交通感应匝道控制方式可得到从匝道上游到下游的车辆检测器及匝道控制器检测的交通量和车辆占有率等数据，并根据这些数据的变化方式实施匝道控制。 基本方法：首先决定下游路段是否有一个稳定的没有阻塞的交通流。如果有，则上游检测器的运行类似

13、于交通感应的匝道控制方式；否则下游的交通阻塞会更加限制调节率的实施。 5.间隙可接受汇流匝道控制 匝道汇流控制是使入口匝道的车辆最大限度地、安全地汇入，而对高速公路没有干扰。 考虑匝道汇流的绿级带（汇流安全间距）。,原理：不考虑干线流量，运用入口主线前方监控 信息为驾驶员正确判断汇流时机，以确保匝 道车辆最大限度的汇入。 对于交通流量大的主线，此类控制调节率 低，造成匝道上车辆拥挤。 最小的可接受间隙与诸多因素有关： 入口匝道和高速公路的几何形状； 车辆运行特征； 驾驶员行为； 交通状况； 气候条件；,6.系统的匝道控制 将高速公路上所有匝道入口联成一个体系， 考虑整个公路系统的容量关系来确定

14、各个匝道不同 时段的调节率。 两种基本方式： 定时系统匝道控制 集成的感应式系统匝道控制 系统匝道控制是属于通道控制、综合控制的一 个组成部分，其实施过程较为复杂。,系统匝道控制的基本硬件需求图,控制器,控制器,本地控制交换函数,控制计算机,其他 匝道,其他控制计算机,三.匝道控制的效益分析,1.总的评价 入口匝道控制使高速公路具有更高的和更多的可预知服务水平。匝道控制保持无阻塞的告诉公路交通流，或至少可以减少高速公路的阻塞，因而保证了高速公路的高校性和安全性。 2.匝道控制对公路网的影响 入口匝道控制能使全部通道及周边道路的通行能力达到最大的利用率。,为发挥匝道控制对公路网的良好影响，应满足

15、以下条件： 1.当使用分散策略时，利用通道上的其他通行能力（替代路线、时间周期、运输方式），这些通行能力不仅要满足从高速公路上分散出的交通流，而且要保证该道路的通常服务水平。 2.从技术上增加通行能力。仅通过匝道控制中的检测是不能增加通行能力的，还需采取其他技术方法。如：调节交通信号灯，建立一个交通感应信号系统；在交叉口增加转向车道，削减停车场；窄车道的交通导流；增设可掉头的车道；加宽道路等。,3.各类匝道控制方式的效益分析 1）定时控制的效益分析 与没有控制的情况比较：提高了运行速度和服务效率；减少了延误时间和旅行时间；降低了运行费用；降低了燃油消耗和废气排放；汇流运行更安全（更低的需求和减

16、少车道改变的冲撞）。 自身优缺点分析： 优点：实施的控制符合本匝道统计规律，工 作稳定可靠，适合大多数时段的控 制，驾驶人便于适应。 缺点：不能适应干线交通状况的变化，出现 意外时应临时改变控制策略。,2）交通感应匝道控制的效益分析 交通感应匝道控制的效益与定时匝道控制的效益相同。 优点：调节率可随交通流的变化而自动地调整。 性价比分析：比定时系统提高5%10%，它所增加的造价在10%15%的范围内，具有很好的性价比。 3）间隙可接受汇流匝道控制的效益分析 与交通感应匝道控制的效益类似。 调节信号灯所用调节率是变化的，从1辆/4S到1辆/25S。 使汇流区汇流时间更短，使汇流更平滑。 交通需求与通行能力的控制产生更高的调节率，更快达到入口匝道高峰小时交通量。 入口几何形状，比定时匝道控制和交通感应匝道控制性价比低，但要考虑改进后汇流运行的安全性,THE END,谢谢!,