快速道路交通控制系統(tǒng).ppt

1,第八章 快速道路交通控制系統(tǒng),1 快速道路的交通特性 2 主線控制系統(tǒng) 3 入口匝道控制 4 出口匝道控制 5 交通異常事件監(jiān)測與通道監(jiān)控系統(tǒng),2,1 快速道路的交通特性,一、快速道路的交通特性 高速性：（80-120km/h） 安全性：分隔行使、嚴(yán)格控制出入 舒適性：無陡坡、急彎；服務(wù)設(shè)施齊全 高效性：通行能力大，運(yùn)行效率高。,3,二、常見問題 交通擁擠：常發(fā)、偶發(fā)擁擠 交通安全 環(huán)境問題 能源問題,4,三、解決問題的途徑 常發(fā)性擁擠：擴(kuò)大供給、控制需求P264圖8-2。 1）車輛需求控制 （1）入口匝道控制策略：使車輛在最佳的交通密度范圍內(nèi)行駛。 （2）主線控制：防止擁擠 （3）優(yōu)先通行權(quán)的控制：公交、合乘車輛優(yōu)先通行 （4）通道控制：使通行能力與交通需求平衡 （5）擁擠收費(fèi) 2）幾何改善 3）對旅行需求的管理：交通需求高峰的分散，汽車的有效利用（合乘、公交），停車換乘設(shè)施，改善公交服務(wù),5,偶發(fā)性交通擁擠的策略 事件應(yīng)急相應(yīng)系統(tǒng),位置,類型,嚴(yán)重性,事件檢測算法,觀察交通流,現(xiàn)場呼叫,警報,確定事件性質(zhì),評價,現(xiàn)場響應(yīng),事件延續(xù)時間,對交通流的潛在影響,分流線路狀態(tài),確定響應(yīng)類型,人員與設(shè)備,駕駛員實(shí)時信息,現(xiàn)場交通控制,現(xiàn)場外交通控制,正常狀態(tài),不,是,事件結(jié)束,調(diào)節(jié)響應(yīng),限流條件,執(zhí)行響應(yīng),事件,6,四、高速干道控制與監(jiān)測系統(tǒng),高速干道控制與監(jiān)視系統(tǒng)主要包括高速干道的控制系統(tǒng)、高速干道交通事故檢測和排除的監(jiān)視系統(tǒng)、高速干道的通道控制和監(jiān)視系統(tǒng)以及駕駛員情報系統(tǒng)等。 1高速干道的控制系統(tǒng) 高速干道的控制系統(tǒng)可以分為高速于道主線本身的控制系統(tǒng)、出口匝道控制系統(tǒng)及進(jìn)口匝道控制系統(tǒng)等三個部分。 2高速干道交通事故的檢測和排除監(jiān)視系統(tǒng) 1）交通事故檢測 交通事故檢測系統(tǒng)的目的是要盡早獲得發(fā)生交通事故的跡象，便于及時采取措施，迅速排除可能引發(fā)交通事故的隱患。檢測方法有： （1）電子監(jiān)視 （2）閉路電視 （3）航空監(jiān)視 （4）呼援裝置和緊急電話 （5）駕駛員救護(hù)合作系統(tǒng) （6）民用頻道無線電話,7,2）交通事故的處理 （1）公路警察巡邏車 （2）州巡邏車 （3）營業(yè)服務(wù)車三、高速干道的通道控制與監(jiān)視系統(tǒng) 3）監(jiān)視和控制高速公路通道 （1）監(jiān)視高速公路交通； （2）高速公路交通控制，特別是匝道交通的控制； （3）沿街道路的控制和監(jiān)視； （4）干線街道的控制和監(jiān)視； （5）進(jìn)入高速公路司機(jī)情報系統(tǒng)； （6）離開高速公路司機(jī)情報系統(tǒng)。,8,4）監(jiān)視和控制沿街道路 （1） 沿街道路與主要橫街交叉，可以按孤立交叉口處理，用局部控制器進(jìn)行控制； （2）如果是連續(xù)地沿街道路，可以起主干線的作用，所有交叉口采用聯(lián)動控制(計(jì)算相位差)； （3）由于主干線橫過沿街道路，并為其它交通要求服務(wù)，則沿街道路可起干線道路網(wǎng)的一部分作用； （4）當(dāng)高速公路由于正常的高峰期擁擠，或在高峰期間或非高峰期間發(fā)生不可預(yù)測的交通事件，高速公路不能保證一定的服務(wù)水平時，沿街道路可以作為高速公路駕駛員的選擇路線，此時，沿街道路和高速公路匝道應(yīng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制； （5）高速公路匝道進(jìn)行控制時，由于不考慮等待隊(duì)列長度，可能影響沿街道路交叉口的通行，因此，匝道和沿街道路應(yīng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。,9,5）監(jiān)視和控制干線街道 （1）使平行選擇路線的交通信號和高速公路的信號協(xié)調(diào)，從而達(dá)到最少的行程時間(或其他標(biāo)準(zhǔn))； （2）高速公路互通式立體交叉上的交通信號與干線橫街上的交通信號進(jìn)行協(xié)調(diào)控制； （3）等待隊(duì)列的匝道控制與橫街交叉口控制的協(xié)調(diào)，以防止等待隊(duì)列橫過交叉口； （4）在平行選擇路線與通向高速公路匝道的橫街相交的路口提供轉(zhuǎn)彎相位，并盡可能與司機(jī)情報顯示相配合。,10,2 主線控制方法,（一）主線控制的作用 1取得最佳均勻車速，從而使瓶頸路段的通行能力達(dá)到最大； 2一旦因車速或車流密度發(fā)生變化而產(chǎn)生沖擊波時，可防止汽車尾端沖撞； 3當(dāng)出現(xiàn)事故或因維修而使干道通行能力受到限制時，可提高高速干道的使用效率。 （二）控制方法 1可變車速控制法 2車道封閉控制法 3駕駛員情報誘導(dǎo) 4、可逆車道 5、調(diào)節(jié)控制：需求,11,可變限速系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu),12,駕駛員情報系統(tǒng),駕駛員情報系統(tǒng)的功用是向駕駛員預(yù)告前方的行車條件及對可使用的選擇路線提出建議。駕駛員情報系統(tǒng)主要包括以下五個方面：高速公路的可變情報標(biāo)志；通道可變情報標(biāo)志；車內(nèi)顯示設(shè)備；路邊無線電廣播；商業(yè)性無線電廣播。 情報必須通過一次或多次感覺傳遞給司機(jī)。常使用的是視覺和聽覺傳遞，也可采用感覺的方法，包括在一定范圍內(nèi)采用粗糙的路肩、搖桿等措施， 情報顯示的基本原則是：越重要的情報，越要有多次顯示機(jī)會；過多的情報會降低效果；情報應(yīng)提前通告；情報應(yīng)能引起駕駛員的密切注意，且保證能通知到；避免使用異常情報。 情報內(nèi)容：擁擠地段的位置、距離、延誤及擁擠程度(嚴(yán)重、中等、輕量)的情報。,13,1入口匝道控制的作用 入口匝道控制，一般被認(rèn)為是高速干道的主要交通控制措施，它的作用是： 1）減少整個高速干道系統(tǒng)內(nèi)所有車輛的行程時間； 2）使交通流量均勻平滑； 3）消除或減少交匯中的沖突和事故； 4）由于交通流量均勻平滑，車流狀況得到改善，因此減少了不舒適感和環(huán)境的干擾。 入口匝道控制的作用可以是上述作用中的一個、幾個或全部。為了取得良好的控制效果遵守以下條件被認(rèn)為是必須的： （1）若要求減少行程時間，則應(yīng)有其它具有通行能力的路線可供選擇來為高速干道起到分流作用，否則車輛將被迫阻塞在匝道上，這樣就需要在高速干道上行向很遠(yuǎn)的一些匝道尋找入口。另外也可利用與高速干道連續(xù)的沿街道路或平行的干線道路的通行能力。 （2）必須有適當(dāng)?shù)膬淇臻g可為等待匝道信號的車輛所利用； （3）為節(jié)約行程時間，在高速干道下游出口處必須有可供利用的通行能力存在，否則較少有益。 （4）車流od必須適當(dāng)，否則使用短程高速干道將意味著車流分散小。,3 入口匝道控制,14,2入口匝道控制法 1）封閉匝道法 在以下情形下考慮匝道封閉。 （1）互通式立交非常接近，交織問題十分嚴(yán)重的地方； （2）有較多車輛要在匝道上排隊(duì)，但沒有足夠長度容納排隊(duì)車輛的匝道； （3）附近有良好的道路可供繞道行駛。 2）匝道定時限流控制法常發(fā)性擁擠 這種控制也就是匝道調(diào)節(jié)限流控制，其目的是為改善高速干道的交通狀況或改善車流匯合時的安全。如果匝道的幾何形狀合理，則其可能的通行能力為8001 200輛/h。匝道調(diào)節(jié)交通量的范圍在正常交通量和某個合理最小交通量(180240輛/h)之間。調(diào)節(jié)控制用匝道上的交通信號(標(biāo)準(zhǔn)信號或改進(jìn)型的兩燈信號)來實(shí)現(xiàn)，按時允許一定數(shù)量的匝道車輛駛?cè)敫咚俑傻馈?15,圖1 交通需求量超過高速公路瓶頸的例子,圖2 裝置環(huán)形檢測器的匝道調(diào)節(jié)系統(tǒng),16,1. 限流率（調(diào)節(jié)率）,r（約束條件見P270式8-3）= qcqd qc：匝道下游容量； qd：匝道上游交通需求。,C= 3600n/r n:每個周期允許進(jìn)入的車輛數(shù)。,2. 定時控制方式,單車進(jìn)入控制 車隊(duì)進(jìn)入控制：要求高的限流率，串行、并行,3.優(yōu)缺點(diǎn)：能為駕駛?cè)颂峁┮环N可靠的能迅速適應(yīng)的情況，但可能會導(dǎo)致上游需求超過下游容量，故可使運(yùn)行的交通量略低于道路容量。,17,3）匝道感應(yīng)控制法 在高速干道上和匝道上都裝有檢測器，以取得交通情報。根據(jù)不同的控制方案，通過就地控制器或中心計(jì)算機(jī)，實(shí)施限流控制，限流率可依據(jù)交通情報做相應(yīng)地調(diào)整。匝道調(diào)節(jié)可看作對高速干道、匝道和匝道引道上交通監(jiān)視的一種反應(yīng)。,圖3 高速干道進(jìn)口匝道上檢測器的位置,18,感應(yīng)控制的基本思路： 實(shí)時監(jiān)測儀獲得高速干道上交通運(yùn)行參量； 用監(jiān)測的結(jié)果分析確定高速干道路段此時工作愛基本交通流曲線的那一部分； 根據(jù)容量計(jì)算允許進(jìn)入高速干道而又不致引起擁擠的最大匝道交通流量。 高速干道上的交通量檢測器可以是簡單的通過型檢測器，也可以是最常見最有用并可用來測量平均速度和占有率的存在型檢測器。,19,感應(yīng)控制方法： （1）交通量一通行能力差額控制 （2）占有率控制 （3）路肩車道間隔控制 匯合控制（微觀控制）：根據(jù)高速干道外側(cè)車道間隙的長度（不小于可插間隙）來決定能否放行匝道車輛，方法有： （1）可插間隔交匯控制 （2）移動交匯控制,20,圖4 匝道控制的可插車間隔模式 a)可插車間隔的探測 b)可插車間隔的投射 c)車輛匯合,21,圖5 移動交匯控制的定速系統(tǒng),22,對入口匝道控制的幾種控制法作如下幾點(diǎn)說明： a. 若入口匝道具有良好的加速車道等幾何設(shè)計(jì)，則采用定時調(diào)節(jié)、交通量通行能力差額控制或占有率控制系統(tǒng)，可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果，毋需采用可插車間隔或移動交匯控制系統(tǒng)。 b. 以占有率為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)，用交通量一通行能力差額控制法來抑制已被證明很有效果。 c. 對因視距不良或加速車道、坡度等道路條件造成車輛交匯困難的那種老式高速干道，采用可插車間隔控制是有利的。 d. 移動交匯控制對低標(biāo)準(zhǔn)交匯運(yùn)行的匝道是有利的。 e. 采用單車調(diào)節(jié)控制的地方，由于信號周期循環(huán)需要時間的限制，入口匝道的交通量將800輛h。 4）匝道系統(tǒng)控制 將一系列匝道集中起來作為一個整體統(tǒng)一考慮交通控制的系統(tǒng)，稱為匝道系統(tǒng)控制。其限流率根據(jù)整個系統(tǒng)的交通量與通行能力之差確定。它與獨(dú)立的限流控制相比，匝道系統(tǒng)控制的優(yōu)點(diǎn)是能夠兼顧整個系統(tǒng)。 整體車輛感應(yīng)限流控制能適應(yīng)交通量變化要求，使整個系統(tǒng)的車流保持最佳化。若高速干道某段發(fā)生交通事故，這種控制就顯得特別有效。此時，發(fā)生事故的匝道下行方向，限流率會自動增加，而匝道上行向的限流率會自動減少。這種控制系統(tǒng)操作復(fù)雜，需用中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。,23,方法： 1調(diào)節(jié)駛離高速干道的車輛數(shù) 此方法不是一種有效的方法，唯一有利之處乃是緩解了接近干道交叉口的交通擁擠程度。不過，這將意味著要承擔(dān)一些交通事故的風(fēng)險，因?yàn)樵谛盘枱羟巴＼嚕囕v急劇減速有發(fā)生滑行和造成尾端沖撞的危險，且使等待駛離高速干道之車輛排隊(duì)從信號燈向后延伸到高速干道上。 2封閉出口匝道 此控制方法可起到大大減少車輛在該處的交織及隨之而帶來的交通安全之作用。特別是一個出口匝道到連接著一個大型互通式立交的沿街道路或者近郊道路的距離較短時，封閉匝道是一種很實(shí)用的解決辦法。 缺點(diǎn)： 1）大大增加駕駛員的行車時間及距離， 2）若使用人工控制的柵欄，或某種型式的自動門，則在高峰期間封閉匝道，其費(fèi)用甚大； 3）由于限制了出入口，將會激起公眾強(qiáng)烈的反對， 4）尾撞事故的可能性大為增加。,3 出口匝道控制,24,4 異常事件檢測與應(yīng)急管理系統(tǒng),一、異常事件的定義 交通事故 交通事件 二、檢測原理 不是檢測事件本身，而是發(fā)現(xiàn)事件所帶來的交通流特征的變化，若變化程度超過了預(yù)置的極限值，則判定為交通異常事件發(fā)生。,25,三、檢測方法 電子監(jiān)視：要求干道和匝道上按照大量檢測器 閉路電視：費(fèi)用高，受天氣影響大 航空監(jiān)視：范圍大時，未必能及時地檢測到異 常事件 呼援裝置和緊急電話 駕駛?cè)司茸o(hù)合作系統(tǒng)：flash（閃光求助） 民用頻道無