主線控制與匝道控制

主線控制與匝道控制第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三5.5主線控制合理、有效地對交通干線監(jiān)控，是局域公路（或公路網）暢通的基礎保證。

主線控制是道路監(jiān)控最基本的一種，其具體實施取決于道路的交通特性。第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三高速公路主線是相對于高速公路匝道及周邊集散道路而言的概念。高速公路主線的道路交通特性決定了主線監(jiān)控系統(tǒng)具有較深的技術內涵。一.主線的特點是里程長。二.主線上各路道路交通特性區(qū)別很大。三.高速公路所經地區(qū)氣象情況不同。四.交通量時空分布不均。第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三一.系統(tǒng)構成與功能

1、系統(tǒng)構成采集子系統(tǒng)、提供子系統(tǒng)、監(jiān)控中心三大部分。信息采集子系統(tǒng)車輛檢測器氣象檢測器緊急電話CCTV交通流狀態(tài)（計數、測速、各類違章）道路環(huán)境能見度路面濕度、冰凍隧道照明、CO檢測緊急信息的音傳輸各類局部的特殊需求第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三提供子系統(tǒng)：可變情報板、可變限速標志、車道控制器。監(jiān)控中心：采用一個中心和下轄的若干分中心組成兩級模式。2.系統(tǒng)功能高速公路上的交通問題可歸納為三類：一.偶爾性交通異常，不造成交通阻塞二.偶發(fā)性交通事件引起的交通阻塞三.不發(fā)生異常事件，交通量超過通行能力引起的自然阻塞多路匯交處控制中心第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三針對上面三個問題，監(jiān)控系統(tǒng)也分為三個等級第一級，初級規(guī)模，針對第一類問題。功能：只對重點路段進行交通監(jiān)測，收集所轄高速公路的交通信息，可以沒有控制功能。第二級，中級規(guī)模，針對第二類問題。功能：在初級基礎上增強監(jiān)測能力，對重要路段增加交通阻塞的自動檢測和判斷能力，并進行相應的主線交通控制。第三級，高級規(guī)模，針對第三類問題。功能：在一、二級基礎上進一步增強，除主線的誘導、告警、限速之外，還應輔以入口匝道的交通控制。第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三書上151頁第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三二.主線控制策略高速公路是區(qū)域交通關鍵通道，我國主線控制目前多用于交通量大的主要干線。正常情況下高速公路營運更傾向管理，交通參與者按需行駛以便于充分發(fā)揮道路的效率，但交通出現(xiàn)異常（事故、飽和擁堵）時必須加以嚴格限制。第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三1.主線警告、誘導、限速警告、誘導、限速是主線控制體系最基本的控制手段，在出現(xiàn)交通異常時將發(fā)揮以下作用：

●及時發(fā)現(xiàn)交通異常（事故、飽和、氣候）●處理并反饋控制指令（救援、清理、疏通）●防止交通事故和二次事故實現(xiàn)有效控制的前提：●適時、自動、準確采集主線交通信息●及時處理并正確判斷第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三●加里福利亞算法——P152式5－1

基本思想：比較同一時段相鄰檢測器數據

比較同一檢測器相鄰時段數據●雙指數平滑算法——P152式5－2基本思想：

對車道單向斷面檢測數據作序列分析建立以檢測參數為變量的平滑函數觀測自變量變化對平滑函數值的影響第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2.主線車速誘導1）原理：在道路交通量接近飽和時，用限制行車速度來穩(wěn)定主線上交通流量。車速誘導的重要依據是安全車頭間距，有關計算（見P153式5－3）。其影響因素包括人、車、路、速度幾方面。道路上實際車頭間距可由檢測系統(tǒng)采集的交通量信息經處理獲得。交通量車速車流密度安全車頭間距實際測量實際車頭間距當時最佳行車速度對比實施車速誘導第11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2）系統(tǒng)運行為獲得相關交通參數，在控制路段應密布車輛檢測器，每個車道上設置信息發(fā)布裝置，并在有條件的路段安裝閉路電視?！褴囕v檢測器間距：500～800mm●信息發(fā)布裝置間距：1000～1500mm●閉路電視：特殊地點第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三3.特殊路段控制對于告訴公路主線上的特殊情況，一般分為道路特殊情況和氣象特殊情況。特殊情況下控制系統(tǒng)的構成應根據具體情況而定。1）彎道速度告警控制一般可由固定標志完成。考慮實際，往往此處容易超速行駛。在這里可以設置速度檢測器，當超速時由路邊限速標志發(fā)出告警信號。2）縱坡告警控制高速公路縱坡視野不好，易追尾，故在此設置檢測器及限速告警標志。3）霧區(qū)路段控制大霧常發(fā)點設置霧檢測器第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三可變限速告警標志考慮覆蓋足夠區(qū)段4）結冰路段控制在高速公路段安裝一到幾套結冰預告系統(tǒng)在常結冰路段設置自動灑鹽水系統(tǒng)，防止路面結冰4.變向車道控制1）控制策略變向車道控制就是用控制手段使某一條車道在某一時間正向開通，在另一時間反向開通，以便有效地利用高速公路的通行能力。變向車道控制路段應具備以下特征：第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三（1）此路段是連接A、B兩端點的主要最近通道（2）A、B兩端點分別連接有其他快速通道，其通行能力大雨咽喉路段單向與變向車道通行能力之和（3）A、B兩端點具有容納、疏導交通的設施，如定向立交或信號燈控制設施（4）變向路段交通流特點應為在高峰期內單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%如某一路段具備以上特點，則可考慮對其交通進行變向車道控制第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2）變向車道控制系統(tǒng)構成（1）車道控制需在變向車道上方設置雙面、雙向紅色及綠色箭頭車道控制標志。在預定的時間內開啟相應信號標志。（2）可變車道導向標志在A、B兩端點應設置可變車道導向標志，使變向車道上的車輛逐步向不變向車道上行駛。（3）在A、B兩端還應設置疏導信號設施，使高峰期的大量車輛可以迅速離開瓶頸路段。（4）考慮到變向車道控制路段的重要性和一定危險性，應設置閉路電視監(jiān)視此路段交通。重點監(jiān)視A、B端點的交通匯合、分流處。變向車道控制還可以用在隧道、大橋等特殊路段第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三5.6匝道控制根據主線（或高速公路網）交通需求而對高速公路出、入口匝道實施的控制，以輔助主線控制的有效實施。

就獨立高速公路而言，匝道控制主要是對高速入口匝道控制。第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三一.控制原理1.匝道控制的涵義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處設置交通信號裝置，通過信號燈的周期變化，調節(jié)高速公路匝道交通量，從而減少或消除高速公路主線上的交通阻塞。出口匝道控制在高速公路通道控制或路網的綜合控制系統(tǒng)中也是需要的，但對一條高速公路而言，一般情況下出口匝道的交通控制則無必要，所以這里介紹的匝道控制僅指入口匝道控制。第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2.匝道控制的原則匝道控制的原則是限制進入高速公路的的車輛，使高速公路自身的需求不超過起通行能力，在高速公路上形成并保持無中斷、無阻塞的交通流。3.匝道控制的策略基本策略：1.分散策略，即減少入口匝道的交通需求，把交通流量分散到其他替代路線上去；2.延遲策略，即在分散策略不可行的情況下，減少匝道交通流區(qū)域的摩擦，延遲高峰是阻塞的開始時間，以延長主線自由流的周期時間。第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三實施匝道控制策略考慮條件：1.固有的交通模式匝道入口車數量等于出口車數量2.入口匝道控制的潛能對匝道入口實施流量控制，可均衡駕入高速干線的車流量，改善局部路段擁擠，以此提高（維持）干線整體交通能力。3.入口匝道上足夠的存貯空間安裝排隊檢測器，以調節(jié)控制車輛數，避免阻塞擴展。4.各種車輛的平衡問題全面控制進入高速的不同車型、不同行程，使之整體仍呈自然分布狀態(tài)。5.公眾的接受程度原則上是從大局出發(fā)，有時要犧牲個體利益，此時必須做好解釋工作。第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三4.匝道控制調節(jié)率概念：干線下游通行能力與上游交通需求之差。目的：通過控制需求量大于通行能力的概率，從而減輕或消除干線阻塞。原理：依據最大匯流條件，阻止下游的無序匯流，確保干線飽和或大流量運行時的匝道匯流安全。

調節(jié)率的計算：調節(jié)率＝下游通行能力－上游需求量影響因素：1.防止阻塞因素2.保障安全因素3.把握車輛匯流時間的因素第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三匝道控制原理示意圖隔離帶上游交通量實際需求車道下游交通能力判斷匯流處匝道匝道交通量需求第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三二.匝道控制方式1.關閉匝道一種分散策略，最簡單有效的控制方式。其靈活性小、限制性大，使用不當會增加替代路線的負擔。

使用條件：●匝道存儲量不足；●干線交通量飽和；●替代路線有足夠的通行能力。

這是一種臨時、簡單、有效的應急措施，一般情況不可經?；蜷L時間使用。第23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2.定時控制根據匝道當前交通量的實際需要和歷史需求的容量關系確定匝道調節(jié)率。

定時控制的基本硬件需求圖匝道檢測器控制器固定的調節(jié)率信號燈第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三3.交通感應控制交通感應控制與定時控制相反，它直接與高速公路主線、匝道上的交通情況有關。它是利用檢測器對匝道附近交通量和匝道上的交通需求進行實時觀測，確定適當的調節(jié)率。

交通感應控制的基本硬件需求圖信號燈控制器高速公路檢測器匝道檢測器第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三4.自適應交通感應匝道控制利用自適應交通感應匝道控制方式可得到從匝道上游到下游的車輛檢測器及匝道控制器檢測的交通量和車輛占有率等數據，并根據這些數據的變化方式實施匝道控制?；痉椒ǎ菏紫葲Q定下游路段是否有一個穩(wěn)定的沒有阻塞的交通流。如果有，則上游檢測器的運行類似于交通感應的匝道控制方式；否則下游的交通阻塞會更加限制調節(jié)率的實施。5.間隙可接受匯流匝道控制匝道匯流控制是使入口匝道的車輛最大限度地、安全地匯入，而對高速公路沒有干擾?？紤]匝道匯流的綠級帶（匯流安全間距）。第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三原理：不考慮干線流量，運用入口主線前方監(jiān)控信息為駕駛員正確判斷匯流時機，以確保匝道車輛最大限度的匯入。

對于交通流量大的主線，此類控制調節(jié)率低，造成匝道上車輛擁擠。最小的可接受間隙與諸多因素有關：入口匝道和高速公路的幾何形狀；車輛運行特征；駕駛員行為；交通狀況；氣候條件；第27頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三6.系統(tǒng)的匝道控制將高速公路上所有匝道入口聯(lián)成一個體系，考慮整個公路系統(tǒng)的容量關系來確定各個匝道不同時段的調節(jié)率。兩種基本方式：●定時系統(tǒng)匝道控制●集成的感應式系統(tǒng)匝道控制

系統(tǒng)匝道控制是屬于通道控制、綜合控制的一個組成部分，其實施過程較為復雜。第28頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三系統(tǒng)匝道控制的基本硬件需求圖控制器控制器本地控制交換函數控制計算機其他匝道其他控制計算機第29頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三三.匝道控制的效益分析1.總的評價入口匝道控制使高速公路具有更高的和更多的可預知服務水平。匝道控制保持無阻塞的告訴公路交通流，或至少可以減少高速公路的阻塞，因而保證了高速公路的高校性和安全性。2.匝道控制對公路網的影響入口匝道控制能使全部通道及周邊道路的通行能力達到最大的利