高速公路系統(tǒng)控制方法習(xí)題2011春

1、高速公路系統(tǒng)控制方法習(xí)題21、高速公路是指“能適應(yīng)年平均晝夜小客車交通量為25000輛以上，專供汽車分道高速行駛并全部控制出入的公路”。其主要的特征主要包括：4車道以上、雙向分隔行駛、完全控制出入口、全部采用立體交叉的公路。2、一般能適應(yīng)120公里/小時(shí)或者更高的速度，要求路線順暢，縱坡平緩，路面有4個(gè)以上車道的寬度。中間設(shè)置分隔帶，采用瀝青混凝土或水泥混凝土高級路面，為保證行車安全設(shè)有齊全的標(biāo)志、標(biāo)線、信號及照明裝置；禁止行人和非機(jī)動(dòng)車在路上行走，與其他線路采用立體交叉、行人跨線橋或地道通過。3、高速公路的交通問題高速公路主要存在交通擁擠和交通安全問題。交通擁擠問題：交通擁擠，是指交通需求（

2、一定時(shí)間內(nèi)想要通過道路的車輛數(shù)）超過道路的交通容量時(shí)，超過部分的交通滯留在道路上的交通現(xiàn)象。 常發(fā)性交通擁擠：運(yùn)行因素：1.交通需求超過容量；2.不受限制的入口匝道；3.出口匝道排隊(duì)；4.收費(fèi)站收費(fèi)。幾何因素：1.車道減少2.交織路段短3.道路橫斷面窄4.標(biāo)志短缺5.視線不良6.互通式立交不合標(biāo)準(zhǔn)。偶發(fā)性交通擁擠：市區(qū)高速公路最常見的偶發(fā)性交通擁擠問題主要表現(xiàn)為1.事件和交通事故；2.不利的氣候條件；3.作業(yè)區(qū)。交通安全問題：主要包括：公路的幾何特征；險(xiǎn)惡的氣候條件；交通量增大；駕駛員不熟悉高速公路駕駛方法；駕駛員的判斷錯(cuò)誤；車輛故障；交通流的相互作用等方面。4、解決高速公路交通問題的方法有兩

3、種方案可供選擇：1）、新建高速公路或在原有線路上附加支線，但成本很高。2）、對高速公路上的交通情況進(jìn)行控制，成本僅占公路全部投資的5%10%。高速公路的交通控制，就是對一些主要交通參數(shù)，如交通量、交通密度、速度、占有率、堵塞度以及交通狀況、路面狀況和氣象參數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察和測量，根據(jù)交通參數(shù)及交通條件的歷史數(shù)據(jù)或?qū)崟r(shí)采集的數(shù)據(jù)，按照某種預(yù)定的性能準(zhǔn)則來調(diào)節(jié)高速公路上的交通參數(shù)，從而使公路自動(dòng)地保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)。高速公路的交通控制策略包括：常發(fā)性交通問題的控制策略和偶發(fā)性交通問題的控制策略。偶發(fā)性交通問題控制策略：消除或防止引起事件的原因，管理好交通事件鄰近地段的交通需求，并使高速公路盡快恢復(fù)

4、到正常服務(wù)水平。主要依靠監(jiān)視系統(tǒng)、事件服務(wù)系統(tǒng)和駕駛員信息服務(wù)系統(tǒng)作為支撐。常發(fā)性交通問題的控制策略1）控制交通需求。其主要技術(shù)包括：1、入口匝道控制；2、高速公路干道控制；3、優(yōu)先通行權(quán)控制；4、通道控制。2）通過幾何改善來提高通行能力。3）管理旅行需求5、高速公路交通控制的基本概念與參數(shù)1）道路通行能力定義：在一定的道路、交通狀態(tài)和環(huán)境下，單位時(shí)間內(nèi)（良好天氣情況下），一條車行道或道路的某一段面上能夠通過的最大車輛數(shù)量，也稱為道路（交通）容量，簡稱容量。單位是veh/h。車輛多指小客車，當(dāng)有其他車輛混入時(shí)，均采用等效通行能力的當(dāng)量小客車為單位。2）平均交通量定義：某一時(shí)間段內(nèi)交通量的平均值

5、作為該時(shí)間段的代表交通量。一般包括年平均日交通量、月平均日交通量和周平均日交通量。3）高峰小時(shí)交通量（PHT）定義：在觀察時(shí)段內(nèi)交通量最大的那個(gè)小時(shí)，稱為高峰小時(shí)，該小時(shí)的交通量稱為高峰小時(shí)交通量。一般高峰小時(shí)都按整點(diǎn)計(jì)算。4）設(shè)計(jì)小時(shí)交通量定義：第30位最高小時(shí)交通量是最合適的。5）車頭時(shí)距 定義：同一地點(diǎn)相鄰兩車輛經(jīng)過的時(shí)間間距稱為車頭時(shí)距。6）車頭間距 定義：同一時(shí)間相鄰兩車車頭之間的距離稱為車頭間距。7）速度速度是單位時(shí)間內(nèi)車輛行駛的距離。車速分地點(diǎn)車速、行駛車速、區(qū)間車速、時(shí)間平均車速和空間平均車速等。如：85%位車速、15%位車速。速度是用來表示交通通暢程度的量，當(dāng)交通量的實(shí)際速度

6、比較高時(shí)，認(rèn)為交通比較通暢，而當(dāng)實(shí)際速度接近于0時(shí)，認(rèn)為交通出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)頂D或堵塞。8）占有率和密度占有率有空間占有率和時(shí)間占有率之分。在觀測路段長度內(nèi)，行駛車輛總長度占該路段長度的比例稱為空間占有率。 在一定時(shí)段內(nèi)，全部車輛通過某一斷面所需時(shí)間的累計(jì)值占該時(shí)段的比例稱為時(shí)間占有率。9）服務(wù)水平該標(biāo)準(zhǔn)通常以行駛的通暢程度，行駛的自由度、連續(xù)性、方便性、舒適性和安全性等來表征。高速公路運(yùn)輸?shù)姆?wù)水平包含了行程速度、交通流量、交通密度等指標(biāo)。美國將高速公路基本路段的服務(wù)水平劃分為6級。即A級、B級、C級、D級、E級、F級。服務(wù)流量 在通常道路條件、交通條件和管制條件下，在給定的時(shí)間周期內(nèi)保持規(guī)定的服務(wù)

7、水平，合理地期望車輛通過一條車道或道路某一斷面的最大小時(shí)流量。 通行能力與服務(wù)水平計(jì)算 理想最大通行能力是通過對各種類型道路進(jìn)行觀測，取得大量實(shí)測資料，繪制車速流量關(guān)系曲線圖進(jìn)行標(biāo)定估計(jì)，其曲線峰值為理想最大通行能力。當(dāng)確定了道路理想最大通行能力后，可求出相應(yīng)的交通量與通行通力比值（q/Ca）。根據(jù)實(shí)際道路條件、交通條件和管制條件確定各種影響因素校正系數(shù)。將理想最大通行能力乘以（ q/Ca ）得到道路最大服務(wù)流量，再乘以各種影響校正系數(shù)，即可求得現(xiàn)在道路對應(yīng)的某一服務(wù)水平。入口匝道控制入口匝道控制的基本原理就是限制進(jìn)入高速公路的車輛數(shù)目以保證高速公路自身的交通需求不超過其交通容量。1、入口匝道

8、控制的目標(biāo)：1）增加高速公路實(shí)際通行能力（增加匝道整體的駛?cè)肓浚?）減少高速公路主線上行駛車輛總的行程時(shí)間；3）減少通道內(nèi)全部行駛車輛的行程時(shí)間；4）在高速公路主線和入口匝道上，消除或減少車輛中的沖突和事故；5）改善交通流的平穩(wěn)性，減少車輛的不舒適感和環(huán)境干擾；入口匝道控制的目標(biāo)是上述的一個(gè)或全部。2、入口匝道控制的條件1）在通道區(qū)域內(nèi)必須有可供使用的附加容量（即可替換的路線、時(shí)段或其他運(yùn)輸方式）2）在入口匝道上應(yīng)有足夠的停車空間可供等待匝道交通信號的車輛使用3）交通模式必須合適4）在高速公路下游出口處必須有可能利用的容量5）匝道與主線有足夠的交織區(qū)且視距良好3、入口匝道控制方法1）匝道調(diào)節(jié)

9、在匝道上使用交通信號燈對進(jìn)入車輛實(shí)行計(jì)量控制，也可通過收費(fèi)站的收費(fèi)車道開放數(shù)來調(diào)節(jié)進(jìn)入高速公路的車輛數(shù)。2）匝道關(guān)閉匝道關(guān)閉可通過自動(dòng)路欄、交通標(biāo)志、人工設(shè)置隔離墩把某些入口匝道關(guān)閉。 入口匝道調(diào)節(jié)方法：A：定時(shí)控制；B：感應(yīng)（動(dòng)態(tài)）調(diào)節(jié)；C：匯合控制；D：整體定時(shí)控制。入口匝道定時(shí)控制1、入口匝道關(guān)閉 匝道關(guān)閉就是對所有交通都實(shí)行關(guān)閉，不允許車輛進(jìn)入高速公路，維持高速公路不擁擠。 匝道關(guān)閉分：永久性關(guān)閉；在高峰期以及偶發(fā)性擁擠期短期關(guān)閉。永久性關(guān)閉主要用在立交非常接近、交織問題十分嚴(yán)重的地方，永久性關(guān)閉方法一般缺點(diǎn)多于優(yōu)點(diǎn)。只在下述幾種情況下可以考慮使用匝道關(guān)閉：1）、由于大霧、大雪等異常天

10、氣，導(dǎo)致高速公路失去通行能力。2）、入口匝道上游的高速公路的交通需求已達(dá)到下游道路容量，而可替換道路上還有足夠的容量可供使用。3）、潛在進(jìn)入高速公路的車輛很少。4）、在入口匝道上沒有足夠的停車空間。匝道關(guān)閉方法：自動(dòng)路欄關(guān)閉、人工設(shè)置路欄、設(shè)立關(guān)閉標(biāo)志。在關(guān)閉匝道控制中，要解決的關(guān)鍵問題是關(guān)閉時(shí)機(jī)的選擇，需要采集高速公路上的交通流量數(shù)據(jù)及氣象數(shù)據(jù)，以經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為參考，綜合判斷匝道關(guān)閉的時(shí)機(jī)。2、入口匝道定時(shí)控制定時(shí)控制是指根據(jù)歷史情況的調(diào)查掌握交通流的統(tǒng)計(jì)情況，把一天劃分為若干時(shí)段。假定每個(gè)時(shí)段內(nèi)，交通流狀況基本不變，以此作為依據(jù)來確定每個(gè)時(shí)段內(nèi)一組不變的入口調(diào)節(jié)率，使某項(xiàng)性能指標(biāo)最優(yōu)。在定時(shí)控

11、制系統(tǒng)中，匝道信號以固定的周期運(yùn)行，周期中紅黃綠信號的配時(shí)取決于所使用的調(diào)節(jié)形式是單車調(diào)節(jié)還是車隊(duì)調(diào)節(jié)。（1）單車調(diào)節(jié)匝道調(diào)節(jié)信號配時(shí)規(guī)定在每個(gè)綠燈時(shí)段只允許放一輛車進(jìn)入高速公路。（2）車隊(duì)調(diào)節(jié)當(dāng)要求調(diào)節(jié)率大于900veh/h時(shí)，必須采用每周期允許兩輛或兩輛以上的車輛進(jìn)入高速公路，稱這種方式為車隊(duì)調(diào)節(jié)方式。周期內(nèi)各燈色間隔時(shí)間還要取決于所使用的車隊(duì)調(diào)節(jié)類型，即串行的或雙列的。串行調(diào)節(jié)：在這種方式下，車輛是一輛接一輛放行的，因此要有足夠長的綠燈加黃燈時(shí)間，以便允許每個(gè)周期內(nèi)要求放行的車輛均能通過。雙列調(diào)節(jié)：在這種方式下，每個(gè)周期并列放行兩輛車。雙列調(diào)節(jié)可以達(dá)到的最大調(diào)節(jié)率約為1100veh/h。

12、入口匝道調(diào)節(jié)率主要依據(jù)匝道上游需求、下游容量、匝道需求以及調(diào)節(jié)率的上下約束條件、道路條件等因素來確定，主要用于預(yù)防高速公路上的常發(fā)性擁擠。匝道調(diào)節(jié)率r(veh/h)的計(jì)算公式為 r=qc-qd qc(veh/h)為匝道下游容量； qd(veh/h)為匝道上游交通需求；匝道調(diào)節(jié)周期長度C(s)為：n為每個(gè)調(diào)節(jié)周期允許進(jìn)入的車輛數(shù)，n=1，2，3。匝道調(diào)節(jié)率r還要受下列條件約束：d(veh/h)-匝道到達(dá)率T（h）-時(shí)段長度PMAX-匝道上允許的最大排隊(duì)車輛數(shù)P0-匝道上初始排隊(duì)車輛數(shù)Rmin-調(diào)節(jié)率下限值，一般取180veh/hRmax-調(diào)節(jié)率上限值，單車調(diào)節(jié)900veh/h，車隊(duì)調(diào)節(jié)為1100

13、veh/h。入口匝道感應(yīng)控制以交通量實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)為依據(jù)來確定匝道調(diào)節(jié)率，因而能響應(yīng)交通流的隨機(jī)變化。為了實(shí)時(shí)反映車輛構(gòu)成、氣候條件等因素對交通流的影響，增加感應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的適應(yīng)性，可在系統(tǒng)中安裝用來確定交通組成和氣候條件的檢測器。入口匝道感應(yīng)控制的方法有：1）交通需求-通行能力控制：實(shí)時(shí)比較匝道上游交通量和下游容量的基礎(chǔ)上選擇匝道調(diào)節(jié)率，其目標(biāo)是更好地利用有效道路容量。2）占有率控制：對匝道的上游或下游的占有率進(jìn)行實(shí)時(shí)測量來估算下游剩余容量qc，再來確定入口匝道的調(diào)節(jié)率。3）反饋控制。匯合控制匯合控制是一種微觀控制方法，以安全為控制原則。匯合控制的基本目標(biāo)是通過使入口匝道車輛最準(zhǔn)確利用高速公路間

14、隙來完成合流，改善高速公路交通流的分布及運(yùn)行。匯合控制方法是當(dāng)檢測到外側(cè)車道車流間隙長度不小于可插車間隙時(shí)，才允許匝道車輛進(jìn)入高速公路，這樣能保證匝道車輛及時(shí)安全匯入高速公路車流中。匯合控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的入口匝道調(diào)節(jié)率完全取決于檢測到的主線車流間隙數(shù)目。匯合控制運(yùn)行的工作過程：檢測高速公路上的可插間隙估計(jì)這個(gè)可插間隙到達(dá)入口匝道匯合點(diǎn)的時(shí)間引導(dǎo)匝道車輛進(jìn)入這個(gè)可插間隙。匯合控制系統(tǒng)分為：可插間隙匯合控制系統(tǒng)和移動(dòng)匯合控制系統(tǒng)?？刹彘g隙匯合控制：某個(gè)綠燈時(shí)間允許通過的車輛數(shù)取決于可插間隙的大小。 最小可插間隙是指兩個(gè)相隨的車輛的車頭間隙時(shí)間足夠一個(gè)入口匝道車輛匯合進(jìn)入的最小車頭間隔時(shí)間。影響最小可插

15、間隙的因素主要有：高速公路和入口匝道的幾何形狀；天氣條件；交通條件；駕駛員水平；車輛加速特性等因素。放行時(shí)間的計(jì)算依據(jù)：可插間隙移動(dòng)速度；匯合地點(diǎn)到間隙/速度檢測器之間的距離；停在匝道信號燈前的車輛到達(dá)匯合點(diǎn)預(yù)計(jì)行駛時(shí)間。移動(dòng)匯合控制：利用匝道左側(cè)面帶有綠色光帶的顯示器，向匝道車輛提示高速公路外側(cè)車道的可插間隙移動(dòng)情況。車輛跟隨光帶的移動(dòng)，則有助于掌握加速度和速度，有利于順利匯合。移動(dòng)匯合控制模式1）移動(dòng)模式：適合于高速公路流量較小的情況；2）停車的可插間隙模式：隨著高速公路交通量的增加，速度下降到某值時(shí)，此時(shí)控制系統(tǒng)換用停車的可插間隙狀態(tài)；3）定時(shí)調(diào)節(jié)模式：當(dāng)高速公路流量繼續(xù)增加，超過某一標(biāo)

16、準(zhǔn)，該系統(tǒng)轉(zhuǎn)為定時(shí)調(diào)節(jié)方式。可插間隙和需求容量控制匝道調(diào)節(jié)率按照交通需求容量差額原理來確定，但以此調(diào)節(jié)率放行的匝道車輛要與可利用的可插間隙相符合。4、匯合控制系統(tǒng)的評價(jià)匯合控制系統(tǒng)與交通需求容量差額感應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)比較如下：1）匯合控制可得到比較平滑的交匯運(yùn)行，車輛由匝道調(diào)節(jié)信號處到達(dá)交匯區(qū)所需時(shí)間短；2）當(dāng)駛?cè)朐训谰哂辛己玫募铀佘嚨赖葞缀涡螤顣r(shí)，采用定時(shí)調(diào)節(jié)、需求容量差額感應(yīng)調(diào)節(jié)，可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果，無需采用匯合控制系統(tǒng)；3）對于因視距不良、加速車道、坡度缺陷等造成的交匯困難的高速公路，采用匯合控制是有利的；4）匯合控制需增加較多設(shè)備，系統(tǒng)成本昂貴；5）需求容量差額感應(yīng)調(diào)節(jié)可得到較高的調(diào)節(jié)率和

17、較大的入口匝道容量；6）匯合控制的匝道車輛放行是根據(jù)檢測到的可插間隙來確定的，因而控制運(yùn)行方式?jīng)]有規(guī)律，排隊(duì)等待時(shí)間較長（調(diào)節(jié)率約為45veh/min），違章車輛率較高。性能指標(biāo)和調(diào)節(jié)率的算法入口匝道定時(shí)整體控制是指每個(gè)入口匝道定時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)必須對其上、下游匝道運(yùn)行的相互依賴性給予考慮。這時(shí)，各個(gè)匝道的調(diào)節(jié)率是根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的交通需求容量差額來計(jì)算的。入口匝道整體定時(shí)的控制是基于交通流每日變化大體一致，因而可以把一天劃分為若干時(shí)段（大約每段為15min或更長），在一個(gè)時(shí)段內(nèi)交通流近似于均勻，可以認(rèn)為是穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際情況把高速公路分成若干段，每段內(nèi)交通流近似認(rèn)為穩(wěn)定均勻。建立一個(gè)描述交通流狀態(tài)只隨

18、道路空間變化的穩(wěn)態(tài)模型，然后根據(jù)主線和各入口匝道的交通需求和每個(gè)入口匝道下游的容量，按照某種性能指標(biāo)，在每時(shí)段確定一組最佳調(diào)節(jié)率（常數(shù)），使各路段交通狀況總體最優(yōu)。控制算法的建模與求解1、性能指標(biāo) 要達(dá)到系統(tǒng)總行程時(shí)間最小，既需要車速盡量高，又要求在匝道處排隊(duì)等待時(shí)間盡量小。總行程時(shí)間 = 道路行駛時(shí)間 + 匝道排隊(duì)等待時(shí)間。在穩(wěn)態(tài)入口調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，總行程時(shí)間最小等價(jià)于總駛?cè)肓孔畲?。也可采用總服?wù)流量最大：舒適性：約束條件：路段容量、主線入口容量、匝道排隊(duì)容量、調(diào)節(jié)率上下限約束。其性能指標(biāo)和約束函數(shù)一般均為線性，可表述為一線性規(guī)劃問題：T:時(shí)段長度；li0:本時(shí)段本初始時(shí)刻匝道i排隊(duì)長度；lma

19、x:匝道i最大允許排隊(duì)長度；rmin,rmax:分別表示第i路段內(nèi)入口匝道調(diào)節(jié)率的最大值和最小值；aij:從入口i進(jìn)入的車輛到達(dá)路段j的百分比；Cj:路段j的道路容量；di:路段i內(nèi)入口匝道的交通需求；第一路段無匝道入口,主線始端流量被視為第一匝道口ri調(diào)節(jié)率；在實(shí)際應(yīng)用中，需要整體考慮的匝道數(shù)量不多時(shí)，也可采用需求-容量差額控制計(jì)算方法，按照“就近調(diào)節(jié)”的原則，從上游到下游逐一確定各匝道的調(diào)解率，也可達(dá)到整體最優(yōu)的效果。高速公路主線控制主線控制的對象是高速公路本身即路段上的交通流，通過對高速公路主線的交通進(jìn)行調(diào)節(jié)、誘導(dǎo)和警告，達(dá)到優(yōu)化交通流狀態(tài)的目的。通過主線控制可以改善高速公路運(yùn)行的安全和

20、效率，緩解主線上的交通擁擠和交通瓶頸對交通的影響。這種控制對常發(fā)性和偶發(fā)性交通擁擠都是有效的。1、主線控制的主要目的保持交通流均勻性和穩(wěn)定性，增加舒適程度，提高利用率、預(yù)防擁擠；使瓶頸路段達(dá)到最大通行能力；改進(jìn)交通運(yùn)行，防止沖撞事故；保證特殊氣候條件下高速公路的運(yùn)行安全；當(dāng)出現(xiàn)交通事故或因維修而使主線通行能力下降時(shí)，要提高道路的使用效率；將駕駛員誘導(dǎo)到交通狀況較好的道路上；改變高速公路不同方向上的通行能力。2、主線控制涉及到的幾個(gè)方面車道使用控制、警告和誘導(dǎo)、優(yōu)先控制。3、主線控制實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的基本方法依據(jù)交通流模型判斷交通流運(yùn)行狀態(tài)；確定高速公路主線交通流控制的目標(biāo)狀態(tài)值及相應(yīng)的控制方法，使交通

21、流趨于目標(biāo)狀態(tài)；從過去的統(tǒng)計(jì)資料中或采用交通感應(yīng)方法獲得當(dāng)前高速公路上交通流狀態(tài)變量值。主線控制方式可以是定時(shí)控制，也可以采用交通感應(yīng)式控制。定時(shí)主線控制：控制配時(shí)和等級根據(jù)一天時(shí)間內(nèi)的交通流變化規(guī)律預(yù)先確定；感應(yīng)主線控制：控制變量值是基于實(shí)時(shí)測量到的現(xiàn)時(shí)交通條件下的交通參量。4、主線控制方法主線控制方法主要有：主線調(diào)節(jié)、可變速度控制、車道關(guān)閉、公共汽車/合用車優(yōu)先控制、駕駛員信息系統(tǒng)、可逆車道控制等方法?？勺兯俣瓤刂疲嚎勺兯俣瓤刂剖窃诟咚俟分骶€上設(shè)置可變限速標(biāo)志來限制行車速度，從而使主線上的交通流的速度能隨車流密度的改變而變化，以保證交通流的均勻、穩(wěn)定，同時(shí)還能提高道路通行能力?？勺兯俣瓤?/p>

22、制的主要作用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：增加交通量、延緩擁擠的出現(xiàn)、改善交通流的穩(wěn)定性，有助于保證達(dá)到最大交通量，減少追尾事故，一種提前報(bào)警系統(tǒng)。1、可變速度控制的目標(biāo)速度可變速度控制的基本原理是依據(jù)道路、交通、氣候等條件對高速公路主線交通流安全高效運(yùn)行的限制要求和路段交通流的流量、速度、密度的關(guān)系，確定能夠允許的最大交通量下的最佳速度和最佳密度，并據(jù)此采用可變限速標(biāo)志等方法對高速公路主線交通流進(jìn)行速度控制。可變速度控制的目標(biāo)主要是速度指標(biāo)。最佳目標(biāo)速度的確定方法有兩種：經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法；數(shù)據(jù)模型法。2、可變速度控制策略和方法主線可變速度控制主要通過主線上交通流的速度在空間和時(shí)間上的分布進(jìn)行控制，以保證交通

23、流的穩(wěn)定、均勻，或?qū)崿F(xiàn)將交通流從不穩(wěn)定狀態(tài)、擁擠狀態(tài)調(diào)控到穩(wěn)定狀態(tài)?？勺兯俣瓤刂频幕疽罁?jù)是實(shí)際服務(wù)水平和由實(shí)測交通狀態(tài)數(shù)據(jù)確定的速度流量關(guān)系，其目標(biāo)是使主線交通流流量最大或保持在一定的服務(wù)水平上。主線服務(wù)水平可以通過將實(shí)測的交通流狀態(tài)變量值與理想的速度流量關(guān)系特性曲線對比來確定。實(shí)現(xiàn)主線可變速度控制的方法是在主線上建立由可變限速標(biāo)志組成的系統(tǒng)，即在主線沿線上每間隔一定距離設(shè)置一個(gè)可變限速標(biāo)志。標(biāo)志間隔在城市地區(qū)一般為2-3km?？勺兿匏贅?biāo)志系統(tǒng)中的每一個(gè)可變限速標(biāo)志都與中央控制室相聯(lián)，中央控制室將交通狀況（擁擠、低速、正常）、路面條件（車道數(shù)變化、坡度、彎道、結(jié)冰、積雪）及氣象條件（霧、雨、

24、雪）的各種組合所確定的最佳速度目標(biāo)值與實(shí)際檢測出的主線上車流速度值進(jìn)行比較，判斷當(dāng)前車流運(yùn)行狀態(tài)是否符合控制目標(biāo)，若不符合則將目標(biāo)速度值通過可變限速標(biāo)志告訴駕駛員，從而實(shí)現(xiàn)對主線可變速度控制。主線可變速度控制實(shí)現(xiàn)方式：可變信息標(biāo)志、電子道路交通誘導(dǎo)和控制系統(tǒng)、駕駛員信息系統(tǒng)、路旁無線電廣播等方式。主線交通狀況的檢測可用設(shè)在主車道上的環(huán)形線圈檢測器來進(jìn)行，也可以用設(shè)在路旁的緊急電話作為事故發(fā)生、特殊氣候等信息的來源。檢測內(nèi)容包括車速、車隊(duì)長度、車流密度。檢測到車隊(duì)的存在或車流密度過大時(shí)，可由控制中心決定速度限制的時(shí)間和速度限制值在沿線上的空間序列分布，并自動(dòng)顯示。可變速度控制方法的有效性主要表現(xiàn)

25、在：減少了交通事故頻率及降低事故的嚴(yán)重程度、明顯降低了交通速度，改善了速度分布，使速度偏差控制在7-14km/h、交通量增大?？勺兯俣瓤刂拼嬖诘膯栴}是，駕駛員不認(rèn)為可變限速標(biāo)志所顯限速值具有約束力；另一方面是在增加關(guān)鍵瓶頸路段的通行能力上，可變速度控制是不太成功的。3、主線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由局部控制器和主線控制中心構(gòu)成：如下圖所示可逆車道控制：可逆車道控制又稱變向車道控制。可逆車道控制的目的在于改變高速公路主線不同方向上的通行能力以適應(yīng)高峰時(shí)某一方向的交通需求。1、采用可逆車道控制的條件交通需求在方向上的不平衡具有明顯的差別；交通需求主流與次流在方向必須定期或不定期地經(jīng)常相互轉(zhuǎn)

26、換；上述不平衡交通需求在未來若干年內(nèi)會繼續(xù)存在；沒有其他可替代的或更經(jīng)濟(jì)有效的解決方向不平衡交通需求的辦法。2、可逆車道控制的兩種基本運(yùn)行方式可變向車道運(yùn)行和可逆性單向通行方式3、實(shí)施可逆車道控制的方法可逆車道控制技術(shù)是使用可移動(dòng)的交通設(shè)施、可變信息標(biāo)志來改變車道通行方向。這些裝置可以由現(xiàn)場人工操作，也可由中央控制室遠(yuǎn)距離操縱。4、主線調(diào)節(jié)控制主線調(diào)節(jié)控制是根據(jù)輸入的交通流和下游的通行能力，對經(jīng)由主線入口（例如收費(fèi)站、隧道或橋梁入口）進(jìn)入高速公路控制路段的交通流實(shí)行一些限制的方法，使該路段下游高速公路主線能保持期望的服務(wù)水平。除專門設(shè)置主線調(diào)節(jié)控制設(shè)施外，利用設(shè)置在主線上的收費(fèi)站也是實(shí)現(xiàn)主線調(diào)

27、節(jié)控制的主要手段之一。6、高速公路通道系統(tǒng)控制通道控制的對象是由高速公路、側(cè)道和其他平行干道所組成的通道系統(tǒng)上的交通流。 通道系統(tǒng)的概念：高速公路通道系統(tǒng)由高速公路、匝道以及與高速公路相關(guān)的側(cè)道、干道、城市街道等組成。以高速公路為核心的、溝通兩個(gè)或兩個(gè)以上地區(qū)之間交通的道路網(wǎng)絡(luò)。通道控制原理：高速公路通道控制就是對通道系統(tǒng)交通流進(jìn)行協(xié)調(diào)、管理、誘導(dǎo)和警告?；驹硎潜O(jiān)測通道系統(tǒng)中所有道路及交叉口，將超載道路上的交通轉(zhuǎn)移到通行能力尚有剩余的道路上去。通道控制系統(tǒng)的組成：高速公路監(jiān)控系統(tǒng)、駕駛員信息系統(tǒng)、匝道控制；干道控制、城市道路交通控制、交叉口控制；側(cè)道控制、主線控制、區(qū)域交通控制的原理、策略

28、和方法。通道控制方式和措施：通道控制可分為限制和分流兩種方式。限制：控制各道路上的交通需求使其低于通行能力；分流：把車輛從超負(fù)荷的道路上引到尚有剩余通行能力的道路上去。當(dāng)高速公路上的交通需求超過或接近其通行能力時(shí)再用通道分流方法，這樣可以提高通道系統(tǒng)的總體運(yùn)行效率。當(dāng)發(fā)生常發(fā)性或偶發(fā)性交通擁擠以及在道路維修情況下，可用通道分流控制方式來緩解或消除交通擁擠。通道控制的常用措施：采用臨時(shí)性分流標(biāo)志；優(yōu)化各類道路交通信號配時(shí)方案；統(tǒng)籌制定各匝道的調(diào)節(jié)率；運(yùn)用駕駛員信息系統(tǒng)；公共汽車、合用車優(yōu)先控制。通道控制的目的與特點(diǎn)：高速公路通道的通行能力是由高速公路的通行能力和能為高速公路交通需求提供可替換服務(wù)

29、的平面道路及交叉口的通行能力組成的。通道控制是通過在通道系統(tǒng)內(nèi)有效地分配和管理交通流，以達(dá)到在交通需求與通道通行能力之間獲得最佳平衡和充分利用通道通行能力的目的，使整個(gè)通道系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。能否有效監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)各條線路的交通狀態(tài)是控制效果好壞的關(guān)鍵因素。影響通道控制效果的另一基本因素是通道控制方法。 通道控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及構(gòu)成：通道控制系統(tǒng)是具有實(shí)時(shí)響應(yīng)控制能力的動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)。另一方面，通道控制系統(tǒng)問題是一個(gè)典型的大系統(tǒng)控制問題。按控制對象分，通道控制系統(tǒng)可由下列各子系統(tǒng)構(gòu)成：高速公路（包括主線和匝道）控制系統(tǒng)；側(cè)道、干道控制系統(tǒng)；城市道路交通控制系統(tǒng)；駕駛員信息系統(tǒng)；交通監(jiān)視系統(tǒng)；中央控制系

30、統(tǒng)。按控制功能分，通道控制系統(tǒng)可由下列設(shè)備組成：提供通道系統(tǒng)內(nèi)各道路運(yùn)行情況實(shí)時(shí)信息的檢測系統(tǒng)；對上述信息進(jìn)行處理，在此基礎(chǔ)上做出控制決策的中心控制設(shè)備；執(zhí)行控制策略的外場控制設(shè)備；連接檢測設(shè)備、中心控制設(shè)備、外場控制設(shè)備及車載設(shè)備的通信系統(tǒng)。通道控制戰(zhàn)略的概念：通道控制戰(zhàn)略是指從通道系統(tǒng)整體利益出發(fā)，為實(shí)現(xiàn)提高通道系統(tǒng)的效率和安全的目的，而對通道控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)、評價(jià)指標(biāo)、系統(tǒng)組成、控制功能、控制結(jié)構(gòu)、控制技術(shù)和方法以及控制邏輯的一個(gè)優(yōu)選組合方案。制定通道控制戰(zhàn)略是一項(xiàng)交通控制系統(tǒng)工程。它主要包括下列內(nèi)容：1）明確通道控制系統(tǒng)的要求；2）通道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和綜合；3）評價(jià)和選擇系統(tǒng)；4）設(shè)計(jì)、

31、實(shí)施和管理。通道控制戰(zhàn)略中的主要技術(shù)包括：通道控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化技術(shù)，協(xié)調(diào)技術(shù)，系統(tǒng)控制技術(shù)。城市與高速公路結(jié)合點(diǎn)控制城市與高速公路結(jié)合點(diǎn)的控制戰(zhàn)略取決于這個(gè)結(jié)合點(diǎn)在城市道路網(wǎng)中的地理位置及道路網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為兩種基本情況：結(jié)合點(diǎn)距城市中心較遠(yuǎn)結(jié)合點(diǎn)在城市中心區(qū)域城市與高速公路結(jié)合點(diǎn)控制有它的特殊性，即控制對象不僅是高速公路及其附屬設(shè)施，還包括結(jié)合點(diǎn)周圍區(qū)域的城市道路?？紤]建立城市與高速公路結(jié)合點(diǎn)控制系統(tǒng)的情況：結(jié)合點(diǎn)處高速公路的交通需求接近或超過高速公路通行能力；由高速公路流出駛?cè)氤鞘兄行膮^(qū)域的交通量導(dǎo)致該區(qū)域出現(xiàn)交通擁擠。城市與高速公路結(jié)合點(diǎn)控制特點(diǎn)：是一個(gè)雙向控制系統(tǒng)；需要考慮城市交通控制系統(tǒng)與高速公路的匝道、主線及干道等控制子系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)問題；城市與高速公路結(jié)合點(diǎn)控制是區(qū)域交通控制系統(tǒng)的一個(gè)類型。應(yīng)該運(yùn)用區(qū)域交通控制系統(tǒng)的概念和方法去處理城市與高速公路結(jié)合點(diǎn)控制。交通監(jiān)控交通監(jiān)控是對高速公路交通流運(yùn)行狀態(tài)及其交通設(shè)施和交通環(huán)境的監(jiān)測（視）和控制。由現(xiàn)場監(jiān)控站和各級監(jiān)控中心組成的監(jiān)控系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)高速公路運(yùn)行