交通管理與控制快速道路交通控制系統(tǒng)

1、會(huì)計(jì)學(xué)1交通管理與控制快速道路交通控制系統(tǒng)交通管理與控制快速道路交通控制系統(tǒng)14.1 14.1 高速公路的交通特性及存在問(wèn)題高速公路的交通特性及存在問(wèn)題 v 高速公路定義：高速公路定義：4 4車道以上、雙向分隔行駛、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。完全控制出入口、全部采用立體交叉的公路。 v 14.1.1 14.1.1 高速公路概述高速公路概述 第1頁(yè)/共119頁(yè)山區(qū)高速公路山區(qū)高速公路 平原高速公路平原高速公路 第2頁(yè)/共119頁(yè) 我國(guó)交通部我國(guó)交通部“公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定規(guī)定，高速公路是指，高速公路是指“能適應(yīng)年平均晝夜小客車能適應(yīng)年平均晝

2、夜小客車交通量為交通量為25000輛以上，專供汽車輛以上，專供汽車分道高速行分道高速行駛駛并并全部控制出入全部控制出入的公路的公路”。第3頁(yè)/共119頁(yè) 一般能適應(yīng)一般能適應(yīng)120公里公里/小時(shí)或者更高的速度，要小時(shí)或者更高的速度，要求路線順暢，縱坡平緩，路面有求路線順暢，縱坡平緩，路面有4個(gè)以上車道的寬個(gè)以上車道的寬度。中間設(shè)置度。中間設(shè)置分隔帶分隔帶，采用瀝青混凝土或水泥混凝，采用瀝青混凝土或水泥混凝土高級(jí)路面，為保證行車安全設(shè)有齊全的標(biāo)志、標(biāo)土高級(jí)路面，為保證行車安全設(shè)有齊全的標(biāo)志、標(biāo)線、信號(hào)及照明裝置；禁止行人和非機(jī)動(dòng)車在路上線、信號(hào)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

3、采用行走，與其他線路采用立體交叉立體交叉、行人跨線橋或地、行人跨線橋或地道通過(guò)。道通過(guò)。第4頁(yè)/共119頁(yè)發(fā)展趨勢(shì)：高速公路的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)：高速公路的網(wǎng)絡(luò)化全國(guó)高速公路線路全國(guó)高速公路線路第5頁(yè)/共119頁(yè)14.1.2 14.1.2 高速公路的交通問(wèn)題高速公路的交通問(wèn)題高速公路主要存在高速公路主要存在交通擁擠交通擁擠和和交通安全交通安全問(wèn)題。問(wèn)題。 1.1.交通擁擠問(wèn)題交通擁擠問(wèn)題 交通擁擠，是指交通需求（一定時(shí)間交通擁擠，是指交通需求（一定時(shí)間內(nèi)想要通過(guò)道路的車輛數(shù)）超過(guò)道路的內(nèi)想要通過(guò)道路的車輛數(shù)）超過(guò)道路的交通容量時(shí)，超過(guò)部分的交通滯留在道交通容量時(shí)，超過(guò)部分的交通滯留在道路上的交通現(xiàn)

4、象。路上的交通現(xiàn)象。 第6頁(yè)/共119頁(yè)交通擁擠交通擁擠 第7頁(yè)/共119頁(yè)交通擁擠交通擁擠 第8頁(yè)/共119頁(yè)1.1.交通需求超過(guò)容量交通需求超過(guò)容量 （圖（圖15-115-1） 2.2.不受限制的入口匝道不受限制的入口匝道 3.3.出口匝道排隊(duì)出口匝道排隊(duì) 4.4.收費(fèi)站收費(fèi)收費(fèi)站收費(fèi)交通擁擠的因素交通擁擠的因素 運(yùn)行因素運(yùn)行因素 幾何因素幾何因素 1.1.車道減少車道減少2.2.交織路段交織路段短短3.3.道路橫斷面窄道路橫斷面窄4.4.標(biāo)志短缺標(biāo)志短缺5.5.視線不良視線不良6.6.互通式立交不合標(biāo)互通式立交不合標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn) 1.1.事件和交通事故事件和交通事故 2.2.不利的氣候條件不利的

5、氣候條件 3.3.作業(yè)區(qū)作業(yè)區(qū)市區(qū)高速公路最市區(qū)高速公路最常見(jiàn)的偶發(fā)性問(wèn)常見(jiàn)的偶發(fā)性問(wèn)題題 常發(fā)性交通擁擠常發(fā)性交通擁擠偶發(fā)性交通擁擠偶發(fā)性交通擁擠第9頁(yè)/共119頁(yè)第10頁(yè)/共119頁(yè)駕駛員的駕駛員的 判斷錯(cuò)誤判斷錯(cuò)誤公路的公路的 幾何特征幾何特征交通量交通量 增大增大 車輛故障車輛故障交通流的交通流的 相互作用相互作用險(xiǎn)惡的險(xiǎn)惡的 氣候條件氣候條件駕駛員不熟駕駛員不熟 悉高速公路悉高速公路 駕駛方法駕駛方法2.2.交通安全問(wèn)題交通安全問(wèn)題第11頁(yè)/共119頁(yè)安全問(wèn)題安全問(wèn)題第12頁(yè)/共119頁(yè)安全問(wèn)題安全問(wèn)題第13頁(yè)/共119頁(yè)14.1.3 14.1.3 解決高速公路交通問(wèn)題的方法解決高速

6、公路交通問(wèn)題的方法有兩種方案可供選擇：有兩種方案可供選擇： 1 1、新建高速公路或在原有線路上附加支線，但、新建高速公路或在原有線路上附加支線，但成本很高。成本很高。 2 2、對(duì)高速公路上的交通情況進(jìn)行控制，成本僅、對(duì)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占公路全部投資的5%5%10%10%。第14頁(yè)/共119頁(yè) 高速公路的交通控制，就是對(duì)一些主要高速公路的交通控制，就是對(duì)一些主要交通參數(shù)交通參數(shù)，如交通量、交通密度、速度、占，如交通量、交通密度、速度、占有率、堵塞度以及有率、堵塞度以及交通狀況交通狀況、路面狀況路面狀況和和氣氣象參數(shù)象參數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察和測(cè)量，根據(jù)交通參等進(jìn)行實(shí)

7、時(shí)觀察和測(cè)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)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，按照某種預(yù)定的性能準(zhǔn)則預(yù)定的性能準(zhǔn)則來(lái)調(diào)節(jié)高速公路來(lái)調(diào)節(jié)高速公路上的交通參數(shù)，從而使公路自動(dòng)地保持上的交通參數(shù)，從而使公路自動(dòng)地保持最佳最佳的運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)。 第15頁(yè)/共119頁(yè)常發(fā)性交通問(wèn)題常發(fā)性交通問(wèn)題的控制策略的控制策略高速公路的高速公路的 交通控制策略交通控制策略偶發(fā)性交通問(wèn)題偶發(fā)性交通問(wèn)題 的控制策略的控制策略第16頁(yè)/共119頁(yè)第17頁(yè)/共119頁(yè)控制交通需求控制控制交通需求控制通過(guò)幾何改善來(lái)提高通行能力通過(guò)幾何改善來(lái)提高通行能力管理旅行需求管理旅行需求主要技術(shù)：主

8、要技術(shù)： 1 1、入口匝道控制、入口匝道控制 2 2、高速公路干道控制、高速公路干道控制 3 3、優(yōu)先通行權(quán)控制、優(yōu)先通行權(quán)控制 4 4、通道控制、通道控制常發(fā)性交通問(wèn)題的控制策略常發(fā)性交通問(wèn)題的控制策略第18頁(yè)/共119頁(yè)14.2 14.2 高速公路交通控制的基本概念與參數(shù)高速公路交通控制的基本概念與參數(shù)1 1、道路通行能力、道路通行能力 （1 1）基本概念基本概念 在一定的道路、交通狀態(tài)和環(huán)境下，單位時(shí)間內(nèi)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（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(guò)的最大車輛數(shù)量，也稱為道路（交通）容上能夠

9、通過(guò)的最大車輛數(shù)量，也稱為道路（交通）容量，簡(jiǎn)稱容量。單位是量，簡(jiǎn)稱容量。單位是veh/hveh/h 車輛多指小客車，當(dāng)有其他車輛混入時(shí)，均采用等車輛多指小客車，當(dāng)有其他車輛混入時(shí)，均采用等效通行能力的效通行能力的當(dāng)量小客車當(dāng)量小客車為單位。為單位。第19頁(yè)/共119頁(yè)（2 2）平均交通量平均交通量 某一時(shí)間段內(nèi)交通量的平均值作為該時(shí)間段的代某一時(shí)間段內(nèi)交通量的平均值作為該時(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。量和周平均日交通量。（3 3）高峰小時(shí)交通量（高峰小時(shí)交通量（PHTPHT） 在觀察時(shí)段內(nèi)交通量最大的

10、那個(gè)小時(shí)，稱在觀察時(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)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。交通量。一般高峰小時(shí)都按整點(diǎn)計(jì)算。第20頁(yè)/共119頁(yè)（4 4）設(shè)計(jì)小時(shí)交通量設(shè)計(jì)小時(shí)交通量 第第3030位最高小時(shí)交通量是最合適的。位最高小時(shí)交通量是最合適的。 （5 5）車頭時(shí)距車頭時(shí)距 同一地點(diǎn)相鄰兩車輛經(jīng)過(guò)的時(shí)間間距稱為車頭時(shí)距。同一地點(diǎn)相鄰兩車輛經(jīng)過(guò)的時(shí)間間距稱為車頭時(shí)距。 （6 6）車頭間距車頭間距 同一時(shí)間相鄰兩車車頭之間的距離稱為車頭間距。同一時(shí)間相鄰兩車車頭之間的距離稱為車頭間距。 第21頁(yè)/共119頁(yè)2 2、速度、速度

11、 速度是單位時(shí)間內(nèi)車輛行駛的距離。車速分地速度是單位時(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?？臻g平均車速等。 85%85%位車速位車速 15%15%位車速位車速 速度是用來(lái)表示交通速度是用來(lái)表示交通通暢通暢程度的量，當(dāng)交通程度的量，當(dāng)交通 量的實(shí)際速度比較高時(shí)，認(rèn)為交通比較通暢，而量的實(shí)際速度比較高時(shí)，認(rèn)為交通比較通暢，而 當(dāng)實(shí)際速度接近于當(dāng)實(shí)際速度接近于0 0時(shí)，認(rèn)為交通出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)頂D時(shí)，認(rèn)為交通出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)頂D或或 堵塞。堵塞。第22頁(yè)/共119頁(yè)3 3、占有率和密度、占有率和密度 占有率有占有率有空間占有

12、率空間占有率和和時(shí)間占有率時(shí)間占有率之分。之分。 在觀測(cè)路段長(zhǎng)度內(nèi)，行駛車輛總長(zhǎng)度占該路在觀測(cè)路段長(zhǎng)度內(nèi)，行駛車輛總長(zhǎng)度占該路段長(zhǎng)度的比例稱為空間占有率。段長(zhǎng)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(guò)某一斷面所需在一定時(shí)段內(nèi)，全部車輛通過(guò)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)間占有率時(shí)間的累計(jì)值占該時(shí)段的比例稱為時(shí)間占有率。第23頁(yè)/共119頁(yè)4 4、服務(wù)水平、服務(wù)水平 該標(biāo)準(zhǔn)通常以行駛的通暢程度，行駛的自該標(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、舒適性和安全性等由度、連續(xù)性、方便性、舒適性和安全性等來(lái)表征來(lái)表征。 高速公路運(yùn)輸?shù)姆?wù)水平包含了高速公路運(yùn)輸?shù)姆?wù)

13、水平包含了行程速行程速度度、交通流量交通流量、交通密度交通密度等指標(biāo)。等指標(biāo)。第24頁(yè)/共119頁(yè)A A級(jí)級(jí)B B級(jí)級(jí) C C級(jí)級(jí) D D級(jí)級(jí) 美國(guó)將高速公路基本路段的服務(wù)水平劃分為美國(guó)將高速公路基本路段的服務(wù)水平劃分為6 6級(jí)級(jí)。E E級(jí)級(jí) F F級(jí)級(jí) 88輛小客車輛小客車/km/km/車道車道 車流密度車流密度自由流自由流1212輛小客車輛小客車/km/km/車道車道 車流密度車流密度低密穩(wěn)低密穩(wěn) 定流定流 1919輛小客車輛小客車/km/km/車道車道 車流密度車流密度中密穩(wěn)中密穩(wěn) 定流定流 2626輛小客車輛小客車/km/km/車道車道 車流密度車流密度高密穩(wěn)高密穩(wěn) 定流定流 4242

14、42輛小客車輛小客車/km/km/車道車道 車流密度車流密度過(guò)飽和過(guò)飽和 狀態(tài)狀態(tài) 第25頁(yè)/共119頁(yè)5 5、其它、其它 (1)(1)服務(wù)流量服務(wù)流量 在通常道路條件、交通條件和管制條件下，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)水平，合理在給定的時(shí)間周期內(nèi)保持規(guī)定的服務(wù)水平，合理地期望車輛通過(guò)一條車道或道路某一斷面的最大地期望車輛通過(guò)一條車道或道路某一斷面的最大小時(shí)流量。小時(shí)流量。 (2)(2)通行能力與服務(wù)水平計(jì)算通行能力與服務(wù)水平計(jì)算 理想最大通行能力是通過(guò)對(duì)各種類型道路進(jìn)理想最大通行能力是通過(guò)對(duì)各種類型道路進(jìn)行觀測(cè)，取得大量實(shí)測(cè)資料，繪制車速行觀測(cè)，取得

15、大量實(shí)測(cè)資料，繪制車速流量關(guān)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。通行能力。第26頁(yè)/共119頁(yè) 當(dāng)確定了道路理想最大通行能力后，可求出相應(yīng)的當(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交通量與通行通力比值（q/Cq/Ca a）。根據(jù)實(shí)際道路條件、）。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交通條件和管制條件確定各種影響因素校正系數(shù)校正系數(shù)。將理。將理 想最大通行能力乘以（想最大通行能力乘以（ q/Ca q/Ca ）得到道路最大服務(wù)流）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

16、路對(duì)應(yīng)量，再乘以各種影響校正系數(shù)，即可求得現(xiàn)在道路對(duì)應(yīng) 的某一服務(wù)水平。的某一服務(wù)水平。 第27頁(yè)/共119頁(yè)14.3 14.3 高速公路匝道控制高速公路匝道控制 14.3.1 14.3.1 入口匝道控制概述入口匝道控制概述 入口匝道控制的基本原理就是限制進(jìn)入高速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(guò)其交通容量。不超過(guò)其交通容量。 第28頁(yè)/共119頁(yè)高速公路出高速公路出/ /入口入口第29頁(yè)/共119頁(yè)增加高速公路實(shí)際通行能力（增加匝道整體的駛?cè)肓浚┰黾痈咚俟穼?shí)際通行能力（增加匝道整體的駛?cè)肓浚p

17、少高速公路主線上行駛車輛總的行程時(shí)間減少高速公路主線上行駛車輛總的行程時(shí)間減少通道內(nèi)全部行駛車輛的行程時(shí)間減少通道內(nèi)全部行駛車輛的行程時(shí)間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1 1、入口匝道控制的目標(biāo)、入口匝道控制的目標(biāo) 入口匝道控制的目標(biāo)是上述的一個(gè)或全部入口匝道控制的目標(biāo)是上述的一個(gè)或全部第30頁(yè)/共119頁(yè)在通道區(qū)域內(nèi)必須有可供使用的附加容量在通道區(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）（

18、即可替換的路線、時(shí)段或其他運(yùn)輸方式） 在入口匝道上應(yīng)有足夠的停車空間在入口匝道上應(yīng)有足夠的停車空間 可供等待匝道交通信號(hào)的車輛使用可供等待匝道交通信號(hào)的車輛使用 交通模式必須合適交通模式必須合適 在高速公路下游出口處必須有可能利用的容量在高速公路下游出口處必須有可能利用的容量 匝道與主線有足夠的交織區(qū)且視距良好匝道與主線有足夠的交織區(qū)且視距良好 2 2、入口匝道控制的條件、入口匝道控制的條件 第31頁(yè)/共119頁(yè)匝道調(diào)節(jié)匝道調(diào)節(jié) 在匝道上使用交通信在匝道上使用交通信號(hào)燈對(duì)進(jìn)入車輛實(shí)行號(hào)燈對(duì)進(jìn)入車輛實(shí)行計(jì)量控制，也可通過(guò)計(jì)量控制，也可通過(guò)收費(fèi)站的收費(fèi)車道開(kāi)收費(fèi)站的收費(fèi)車道開(kāi)放數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入高速放數(shù)

19、來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入高速公路的車輛數(shù)公路的車輛數(shù) 。匝道關(guān)閉匝道關(guān)閉 匝道關(guān)閉可通過(guò)自匝道關(guān)閉可通過(guò)自動(dòng)路欄、交通標(biāo)志動(dòng)路欄、交通標(biāo)志、人工設(shè)置隔離墩、人工設(shè)置隔離墩把某些入口匝道關(guān)把某些入口匝道關(guān)閉。閉。 3 3、入口匝道控制方法入口匝道控制方法入口匝道控制入口匝道控制第32頁(yè)/共119頁(yè)入口匝道調(diào)節(jié)方法：入口匝道調(diào)節(jié)方法：A 定時(shí)控制定時(shí)控制感應(yīng)（動(dòng)態(tài)）感應(yīng)（動(dòng)態(tài)） 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)B 匯合控制匯合控制D 整體定時(shí)整體定時(shí) 控制控制C 第33頁(yè)/共119頁(yè)14.3.2 14.3.2 入口匝道定時(shí)控制入口匝道定時(shí)控制 1 1、入口匝道關(guān)閉、入口匝道關(guān)閉 匝道關(guān)閉就是對(duì)所有交通都實(shí)行關(guān)閉，不允許匝道關(guān)閉就是對(duì)所

20、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。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)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。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(wèn)題永久性關(guān)閉主要用在立交非常接近、交織問(wèn)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)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)。點(diǎn)。第34頁(yè)/共119頁(yè)只在下述幾種情況下可以考慮使用匝道關(guān)閉：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、大雪等異常天氣，導(dǎo)致高速公路、由于大霧、大雪等異常天氣，導(dǎo)致高速公路失去通行能力。失去通

21、行能力。 2、入口匝道上游的高速公路的交通需求已達(dá)到、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下游道路容量，而可替換道路上還有足夠的容量可供使用?？晒┦褂?。 3、潛在進(jìn)入高速公路的車輛很少。、潛在進(jìn)入高速公路的車輛很少。 4、在入口匝道上沒(méi)有足夠的停車空間。、在入口匝道上沒(méi)有足夠的停車空間。第35頁(yè)/共119頁(yè) 匝道關(guān)閉方匝道關(guān)閉方法法自動(dòng)路欄關(guān)自動(dòng)路欄關(guān)閉閉 設(shè)立關(guān)閉標(biāo)志設(shè)立關(guān)閉標(biāo)志 人工設(shè)置路欄人工設(shè)置路欄 第36頁(yè)/共119頁(yè) 在關(guān)閉匝道控制中，要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是在關(guān)閉匝道控制中，要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是 關(guān)閉時(shí)機(jī)的選擇關(guān)閉時(shí)機(jī)的選擇，需要采集高速公路上

22、的交通，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)。合判斷匝道關(guān)閉的時(shí)機(jī)。第37頁(yè)/共119頁(yè)2 2、入口匝道定時(shí)控制、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)個(gè)時(shí)段內(nèi)，交通流狀況基本不變，以此作為依據(jù) 來(lái)確定每個(gè)時(shí)段內(nèi)一組不變的入口調(diào)節(jié)率，使某來(lái)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)。項(xiàng)性能指標(biāo)最優(yōu)。 第38

23、頁(yè)/共119頁(yè)路面標(biāo)記路面標(biāo)記 定時(shí)控制系統(tǒng)包含定時(shí)控制系統(tǒng)包含 信號(hào)信號(hào)燈燈 控制控制器器 檢測(cè)檢測(cè)器器 第39頁(yè)/共119頁(yè)第40頁(yè)/共119頁(yè) 在定時(shí)控制系統(tǒng)中，匝道信號(hào)以固定的在定時(shí)控制系統(tǒng)中，匝道信號(hào)以固定的 周期運(yùn)行，周期中紅黃綠信號(hào)的配時(shí)取決于周期運(yùn)行，周期中紅黃綠信號(hào)的配時(shí)取決于 所使用的調(diào)節(jié)形式是所使用的調(diào)節(jié)形式是單車調(diào)節(jié)單車調(diào)節(jié)還是還是車隊(duì)調(diào)節(jié)車隊(duì)調(diào)節(jié)。第41頁(yè)/共119頁(yè)（1 1）單車調(diào)節(jié)）單車調(diào)節(jié) 匝道調(diào)節(jié)信號(hào)配時(shí)規(guī)定在每個(gè)綠燈時(shí)段只允匝道調(diào)節(jié)信號(hào)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。許放一輛車進(jìn)入高速公路。 （2 2）車隊(duì)調(diào)節(jié)）車隊(duì)調(diào)節(jié) 當(dāng)要求調(diào)節(jié)率大于當(dāng)

24、要求調(diào)節(jié)率大于900veh/h900veh/h時(shí)，必須采用每時(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。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。車隊(duì)調(diào)節(jié)類型，即串行的或雙列的。第42頁(yè)/共119頁(yè) 串行調(diào)節(jié)：在這種方式下，車輛是一輛串行調(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(zhǎng)的綠燈加黃燈接一輛放行的，因此要有足夠長(zhǎng)的綠燈加黃燈時(shí)間，以便允許每個(gè)周期內(nèi)要求放行的車輛均時(shí)間，以便允許每個(gè)周期內(nèi)要求放行的車輛

25、均能通過(guò)。能通過(guò)。 雙列調(diào)節(jié)：在這種方式下，每個(gè)周期并雙列調(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)列放行兩輛車。雙列調(diào)節(jié)可以達(dá)到的最大調(diào)節(jié)率約為率約為1100veh/h1100veh/h。第43頁(yè)/共119頁(yè) 入口匝道調(diào)節(jié)率主要依據(jù)匝道上游需求入口匝道調(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)率的上下約束下游容量、匝道需求以及調(diào)節(jié)率的上下約束條條 件、道路條件等因素來(lái)確定，主要用于預(yù)防件、道路條件等因素來(lái)確定，主要用于預(yù)防高高 速公路上的常發(fā)性擁擠。速公路上的常發(fā)性擁擠。 第44頁(yè)/共119頁(yè)匝道匝道調(diào)節(jié)率調(diào)節(jié)率r(veh/h)r(veh/h)的計(jì)算

26、公式為的計(jì)算公式為 r = qr = qc c - q - qd d (15-1)(15-1) q qc c (veh/h) (veh/h)為匝道下游容量為匝道下游容量; ; q qd d (veh/h) (veh/h)為匝道上游交通需求。為匝道上游交通需求。匝道調(diào)節(jié)匝道調(diào)節(jié)周期長(zhǎng)度周期長(zhǎng)度C(s)C(s)為為r3600nC (15-2)(15-2) n n為每個(gè)調(diào)節(jié)周期允許進(jìn)入的車輛數(shù)，為每個(gè)調(diào)節(jié)周期允許進(jìn)入的車輛數(shù)， n=1n=1，2 2，3 3。第45頁(yè)/共119頁(yè)TpdrTppd00max(15-3)(15-3) 匝道調(diào)節(jié)率匝道調(diào)節(jié)率r r還要受下列條件約束：還要受下列條件約束：max

27、minrrrd(veh/h)-d(veh/h)-匝道到達(dá)率匝道到達(dá)率 T T（h h）-時(shí)段長(zhǎng)度時(shí)段長(zhǎng)度 P PMAXMAX-匝道上允許的最大排隊(duì)車輛數(shù)匝道上允許的最大排隊(duì)車輛數(shù) P P0 0-匝道上初始排隊(duì)車輛數(shù)匝道上初始排隊(duì)車輛數(shù) R Rminmin-調(diào)節(jié)率下限值，一般取調(diào)節(jié)率下限值，一般取180veh/h 180veh/h R Rmaxmax-調(diào)節(jié)率上限值，單車調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)率上限值，單車調(diào)節(jié)900veh/h900veh/h， 車隊(duì)調(diào)節(jié)為車隊(duì)調(diào)節(jié)為1100veh/h1100veh/h。 第46頁(yè)/共119頁(yè)15.3.3 15.3.3 入口匝道感應(yīng)控制入口匝道感應(yīng)控制 以交通量以交通量實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)

28、據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)來(lái)確定匝為依據(jù)來(lái)確定匝道道 調(diào)節(jié)率，因而能響應(yīng)交通流的隨機(jī)變化。調(diào)節(jié)率，因而能響應(yīng)交通流的隨機(jī)變化。 第47頁(yè)/共119頁(yè)感應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)構(gòu)成如圖感應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)構(gòu)成如圖15-315-3所示。所示。第48頁(yè)/共119頁(yè) 為了實(shí)時(shí)反映車輛構(gòu)成、氣候條件等因素對(duì)交通為了實(shí)時(shí)反映車輛構(gòu)成、氣候條件等因素對(duì)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)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)中中 安裝用來(lái)確定安裝用來(lái)確定交通組成交通組成和和氣候條件氣候條件的檢測(cè)器。的檢測(cè)器。 第49頁(yè)/共119頁(yè) 實(shí)時(shí)比較匝實(shí)時(shí)比較匝道上游交通量和道上游交通量和下游容量的基礎(chǔ)下游容量的基礎(chǔ)上選擇匝

29、道調(diào)節(jié)上選擇匝道調(diào)節(jié)率，其目標(biāo)是更率，其目標(biāo)是更好地利用有效道好地利用有效道路容量。路容量。 交通需求交通需求- - 通行能力控制通行能力控制對(duì)匝道的上游或?qū)υ训赖纳嫌位蛳掠蔚恼加新蔬M(jìn)下游的占有率進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量來(lái)估行實(shí)時(shí)測(cè)量來(lái)估算下游剩余容量算下游剩余容量qqc c，再來(lái)確定，再來(lái)確定入口匝道的調(diào)節(jié)入口匝道的調(diào)節(jié)率。率。 占有率控制占有率控制 反饋控制反饋控制 入口匝道感應(yīng)控制的方法有入口匝道感應(yīng)控制的方法有第50頁(yè)/共119頁(yè)14.3.4 14.3.4 匯合控制匯合控制 匯合控制是一種微觀控制方法，以匯合控制是一種微觀控制方法，以安全安全為控制原則。為控制原則。 匯合控制的匯合控制的基本目標(biāo)基

30、本目標(biāo)是通過(guò)使入口匝道車輛最是通過(guò)使入口匝道車輛最 準(zhǔn)確利用高速公路間隙來(lái)完成合流，改善高速公準(zhǔn)確利用高速公路間隙來(lái)完成合流，改善高速公 路交通流的分布及運(yùn)行。路交通流的分布及運(yùn)行。第51頁(yè)/共119頁(yè) 匯合控制匯合控制方法方法是當(dāng)檢測(cè)到外側(cè)車道車流間隙長(zhǎng)是當(dāng)檢測(cè)到外側(cè)車道車流間隙長(zhǎng) 度不小于可插車間隙時(shí)，才允許匝道車輛進(jìn)入高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。公路車流中。第52頁(yè)/共119頁(yè) 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(cè)到的于檢

31、測(cè)到的主線車流間隙數(shù)目主線車流間隙數(shù)目。第53頁(yè)/共119頁(yè) 檢測(cè)高速檢測(cè)高速公路上的公路上的可插間隙可插間隙 估計(jì)這個(gè)估計(jì)這個(gè)可插間隙可插間隙到達(dá)入口到達(dá)入口匝道匯合匝道匯合點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間 引導(dǎo)匝道引導(dǎo)匝道車輛進(jìn)入車輛進(jìn)入這個(gè)可插這個(gè)可插間隙間隙 匯合控制運(yùn)行的工作過(guò)程匯合控制運(yùn)行的工作過(guò)程第54頁(yè)/共119頁(yè)匯合控制系統(tǒng)匯合控制系統(tǒng)可插間隙匯可插間隙匯 合控制系統(tǒng)合控制系統(tǒng)移動(dòng)匯合移動(dòng)匯合 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)第55頁(yè)/共119頁(yè)1 1、可插間隙匯合控制構(gòu)成如圖、可插間隙匯合控制構(gòu)成如圖15-415-4。 第56頁(yè)/共119頁(yè) 某個(gè)綠燈時(shí)間允許通過(guò)的車輛數(shù)取決于某個(gè)綠燈時(shí)間允許通過(guò)的車輛數(shù)取

32、決于可可插插 間隙間隙的大小。的大小。 最小可插間隙是指兩個(gè)相隨的車輛的車頭最小可插間隙是指兩個(gè)相隨的車輛的車頭間間 隙時(shí)間足夠一個(gè)入口匝道車輛匯合進(jìn)入的最小隙時(shí)間足夠一個(gè)入口匝道車輛匯合進(jìn)入的最小車車 頭間隔時(shí)間。頭間隔時(shí)間。第57頁(yè)/共119頁(yè)天氣條件天氣條件高速公路和高速公路和 入口匝道的入口匝道的 幾何形狀幾何形狀車輛車輛 加速特性加速特性駕駛員駕駛員 水平水平交通條件交通條件影響最小影響最小 可插間隙的因素可插間隙的因素第58頁(yè)/共119頁(yè)停在匝道信號(hào)燈前的車輛停在匝道信號(hào)燈前的車輛 到達(dá)匯合點(diǎn)預(yù)計(jì)行駛時(shí)間到達(dá)匯合點(diǎn)預(yù)計(jì)行駛時(shí)間可插間隙移動(dòng)速度可插間隙移動(dòng)速度放行時(shí)間的放行時(shí)間的 計(jì)

33、算依據(jù)計(jì)算依據(jù) 匯合地點(diǎn)到間隙匯合地點(diǎn)到間隙/ /速度速度 檢測(cè)器之間的距離檢測(cè)器之間的距離第59頁(yè)/共119頁(yè)2 2、移動(dòng)匯合控、移動(dòng)匯合控制制 利用匝道左側(cè)面帶有綠色光帶的顯示器，向利用匝道左側(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)車道的可插間隙移匝道車輛提示高速公路外側(cè)車道的可插間隙移動(dòng)動(dòng) 情況。車輛跟隨光帶的移動(dòng)，則有助于掌握加情況。車輛跟隨光帶的移動(dòng)，則有助于掌握加速速 度和速度，有利于順利匯合。度和速度，有利于順利匯合。 第60頁(yè)/共119頁(yè)第61頁(yè)/共119頁(yè)移動(dòng)匯合控制模式移動(dòng)匯合控制模式移動(dòng)模式移動(dòng)模式適合于高適合于高 速公路流速公路流 量較小的量較小的 情況情

34、況停車的可插停車的可插 間隙模式間隙模式隨著高速公隨著高速公 路交通量的路交通量的 增加，速度增加，速度 下降到某值下降到某值 時(shí)，此時(shí)控時(shí)，此時(shí)控 制系統(tǒng)換用制系統(tǒng)換用 停車的可插停車的可插 間隙狀態(tài)間隙狀態(tài)定時(shí)調(diào)節(jié)模式定時(shí)調(diào)節(jié)模式當(dāng)高速公路當(dāng)高速公路 流量繼續(xù)增流量繼續(xù)增 加，超過(guò)某加，超過(guò)某 一標(biāo)準(zhǔn)，該一標(biāo)準(zhǔn)，該 系統(tǒng)轉(zhuǎn)為定系統(tǒng)轉(zhuǎn)為定 時(shí)調(diào)節(jié)方式時(shí)調(diào)節(jié)方式第62頁(yè)/共119頁(yè)3 3、可插間隙和需求、可插間隙和需求容量控制容量控制 匝道調(diào)節(jié)率按照交通需求匝道調(diào)節(jié)率按照交通需求容量差額原理來(lái)容量差額原理來(lái) 確定，但以此調(diào)節(jié)率放行的匝道車輛要與可利用確定，但以此調(diào)節(jié)率放行的匝道車輛要與可利用

35、的可插間隙相符合。的可插間隙相符合。第63頁(yè)/共119頁(yè)4 4、匯合控制系統(tǒng)的評(píng)價(jià)、匯合控制系統(tǒng)的評(píng)價(jià)匯合控制系統(tǒng)與交通需求匯合控制系統(tǒng)與交通需求容量差額感應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)比較如下容量差額感應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)比較如下: 匯合控制可得到比較平滑的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(hào)交匯運(yùn)行，車輛由匝道調(diào)節(jié)信號(hào)處到達(dá)交匯區(qū)所需時(shí)間短處到達(dá)交匯區(qū)所需時(shí)間短 匯合控制的匝道車匯合控制的匝道車輛放行是根據(jù)檢測(cè)到的輛放行是根據(jù)檢測(cè)到的可插間隙來(lái)確定的，因可插間隙來(lái)確定的，因而控制運(yùn)行方式?jīng)]有規(guī)而控制運(yùn)行方式?jīng)]有規(guī)律，排隊(duì)等待時(shí)間較長(zhǎng)律，排隊(duì)等待時(shí)間較長(zhǎng)（調(diào)節(jié)率約為（調(diào)節(jié)率約為4 45veh/min5ve

36、h/min），違章車輛），違章車輛率較高率較高 需求需求容量差額感應(yīng)容量差額感應(yīng)調(diào)節(jié)可得到較高的調(diào)節(jié)率調(diào)節(jié)可得到較高的調(diào)節(jié)率和較大的入口匝道容量和較大的入口匝道容量 當(dāng)駛?cè)朐训谰哂辛己玫募赢?dāng)駛?cè)朐训谰哂辛己玫募铀佘嚨赖葞缀涡螤顣r(shí)，采速車道等幾何形狀時(shí)，采用定時(shí)調(diào)節(jié)、需求用定時(shí)調(diào)節(jié)、需求容量差容量差額感應(yīng)調(diào)節(jié)，可獲得良好額感應(yīng)調(diào)節(jié)，可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果，無(wú)需采用匯的經(jīng)濟(jì)效果，無(wú)需采用匯合控制系統(tǒng)合控制系統(tǒng) 對(duì)于因視距不良、加對(duì)于因視距不良、加速車道、坡度缺陷等造成速車道、坡度缺陷等造成的交匯困難的高速公路，的交匯困難的高速公路，采用匯合控制是有利的采用匯合控制是有利的 匯合控制需增加匯合控制需增

37、加較多設(shè)備，系統(tǒng)成本較多設(shè)備，系統(tǒng)成本昂貴昂貴第64頁(yè)/共119頁(yè)14.4 14.4 入口匝道整體定時(shí)控制入口匝道整體定時(shí)控制 入口匝道定時(shí)整體控制是指每個(gè)入口匝道定入口匝道定時(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(duì)其上、下游匝道運(yùn)行的相互依賴時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)必須對(duì)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)的交通需求個(gè)系統(tǒng)的交通需求容量差額來(lái)計(jì)算的。容量差額來(lái)計(jì)算的。14.4.1 14.4.1 性能指標(biāo)和調(diào)節(jié)率的算法性能指標(biāo)和調(diào)節(jié)率的算法第65頁(yè)/共119頁(yè) 入口匝道整體定時(shí)的控制是基于交通流每日入口匝道整體定時(shí)的控制

38、是基于交通流每日變變 化大體一致，因而可以把一天劃分為若干時(shí)段（化大體一致，因而可以把一天劃分為若干時(shí)段（大大 約每段為約每段為15min15min或更長(zhǎng)），在一個(gè)時(shí)段內(nèi)交通流近或更長(zhǎng)），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)際情況把把 高速公路分成若干段，每段內(nèi)交通流近似認(rèn)為穩(wěn)高速公路分成若干段，每段內(nèi)交通流近似認(rèn)為穩(wěn)定定 均勻。均勻。第66頁(yè)/共119頁(yè) 建立一個(gè)描述交通流狀態(tài)只隨道路空間變化建立一個(gè)描述交通流狀態(tài)只隨道路空間變化 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

39、口匝道下游的容量，按照某種性能需求和每個(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)），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)。使各路段交通狀況總體最優(yōu)。第67頁(yè)/共119頁(yè)1 1、性能指標(biāo)、性能指標(biāo) 要達(dá)到系統(tǒng)總行程時(shí)間最小，既需要要達(dá)到系統(tǒng)總行程時(shí)間最小，既需要車速盡車速盡 量高量高，又要求在匝道處排隊(duì)，又要求在匝道處排隊(duì)等待時(shí)間盡量小等待時(shí)間盡量小。 14.4.2 14.4.2 控制算法的建模與求解控制算法的建模與求解 第68頁(yè)/共119頁(yè) 總行程時(shí)間總行程時(shí)間 = = 道路行駛時(shí)間道路行駛時(shí)間 + + 匝道排隊(duì)等待時(shí)匝道排隊(duì)等待

40、時(shí)間間 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)于總總駛?cè)肓孔畲篑側(cè)肓孔畲?。Njjiiijjra11max舒適性舒適性 21021TdttaT也可采用總服務(wù)流量最也可采用總服務(wù)流量最大大第69頁(yè)/共119頁(yè)2 2、約束條件、約束條件約束條件約束條件第70頁(yè)/共119頁(yè)3 3、建模、建模 其性能指標(biāo)和約束函數(shù)一般均為線性，可表其性能指標(biāo)和約束函數(shù)一般均為線性，可表述為一線性規(guī)劃問(wèn)題。述為一線性規(guī)劃問(wèn)題。 NiirMaxz1NiTldTlldNirrrdrNjCratsiiiiiijijiij, 2, 2 , 1, 2 , 1. .00maxmaxmin1

41、11(15-5) (15-5) 第71頁(yè)/共119頁(yè)T T: :時(shí)段長(zhǎng)度；時(shí)段長(zhǎng)度； l li0i0: :本時(shí)段本初始時(shí)刻匝道本時(shí)段本初始時(shí)刻匝道i i排隊(duì)長(zhǎng)度；排隊(duì)長(zhǎng)度； l lmaxmax: :匝道匝道i i最大允許排隊(duì)長(zhǎng)度；最大允許排隊(duì)長(zhǎng)度； r rminmin, ,r rmaxmax: :分別表示第分別表示第i i路段內(nèi)入口匝道調(diào)節(jié)率的最路段內(nèi)入口匝道調(diào)節(jié)率的最 大值和最小值；大值和最小值； a aijij: :從入口從入口i i進(jìn)入的車輛到達(dá)路段進(jìn)入的車輛到達(dá)路段j j的百分比；的百分比； C Cj j: :路段路段j j的道路容量；的道路容量； d di i: :路段路段i i內(nèi)入

42、口匝道的交通需求；第一路段無(wú)匝內(nèi)入口匝道的交通需求；第一路段無(wú)匝 道入口道入口, ,主線始端流量被視為第一匝道口主線始端流量被視為第一匝道口r ri i調(diào)調(diào) 節(jié)率；節(jié)率； 第72頁(yè)/共119頁(yè)4 4、實(shí)例、實(shí)例 有一段有一段5 5個(gè)入口匝道組成的高速公路，主線入口的交通需個(gè)入口匝道組成的高速公路，主線入口的交通需求量為求量為D D1 1=4000veh/h,=4000veh/h,其余各入口匝道的需求為其余各入口匝道的需求為D D2 2=D=D4 4=800veh/h=800veh/h，D D3 3=D=D5 5=600veh/h=600veh/h，起始到達(dá)矩陣位：，起始到達(dá)矩陣位：00. 10

43、00090. 000. 100085. 090. 000. 10060. 070. 075. 01085. 090. 095. 011A 各路段容量為：各路段容量為：C1=5400veh/hC1=5400veh/h，C2=4800veh/hC2=4800veh/h，C3=C4 C3=C4 =5200veh/h=5200veh/h，匝道最小調(diào)節(jié)率為，匝道最小調(diào)節(jié)率為240veh/h240veh/h，最大調(diào)節(jié)率為，最大調(diào)節(jié)率為960veh/h960veh/h，若采用系統(tǒng)總行程時(shí)間最小指標(biāo)，求個(gè)匝道的，若采用系統(tǒng)總行程時(shí)間最小指標(biāo)，求個(gè)匝道的最優(yōu)調(diào)節(jié)率。最優(yōu)調(diào)節(jié)率。 第73頁(yè)/共119頁(yè)對(duì)上述問(wèn)題建

44、立對(duì)上述問(wèn)題建立LPLP模型如下：模型如下：5432151rrrrrrMaxzii5 , 4 , 3 , 2960240600800600800400052009 . 085. 06 . 085. 052009 . 07 . 09 . 0480075. 095. 054005400. .54321543214321321211irrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrtsi第74頁(yè)/共119頁(yè)將將r r1 1=4000=4000 5432rrrrMaxz5 , 4 , 3 , 29602406008006008003600020181712160001097400043. .54325432

45、43232irrrrrrrrrrrrrrtsi第75頁(yè)/共119頁(yè)令令x xi i = r= ri i - 240- 240（保證（保證x xi i 0 0）化為標(biāo)準(zhǔn)型：）化為標(biāo)準(zhǔn)型：5432xxxxMaxz122, 0360560360560199202018171297601097232043. .12511410392854327432632ixxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxtsi第76頁(yè)/共119頁(yè)應(yīng)用單純形法解得：應(yīng)用單純形法解得：128,440,160,5605432xxxx即：即：360,680,400,8005432rrrr 故各匝道允許進(jìn)入高速公路的交通量故各匝道允

46、許進(jìn)入高速公路的交通量 總和為總和為2248veh/h2248veh/h。第77頁(yè)/共119頁(yè)5 5、基本算法流程、基本算法流程 在實(shí)際應(yīng)用中，需要整體考慮的匝道數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，需要整體考慮的匝道數(shù)量不多時(shí)，也可采用量不多時(shí)，也可采用需求需求- -容量差額容量差額控制計(jì)控制計(jì)算方法，按照算方法，按照“就近調(diào)節(jié)就近調(diào)節(jié)”的原則，從上游的原則，從上游到下游逐一確定各匝道的到下游逐一確定各匝道的調(diào)解率調(diào)解率，也可達(dá)到，也可達(dá)到整體最優(yōu)整體最優(yōu)的效果。其流程如圖的效果。其流程如圖15-615-6。 第78頁(yè)/共119頁(yè)第79頁(yè)/共119頁(yè)14.5 14.5 高速公路主線控制高速公路主線控制 14.5.

47、1 14.5.1 主線控制概述主線控制概述 主線控制的對(duì)象是高速公路本身即路段上的主線控制的對(duì)象是高速公路本身即路段上的交交 通流通流，通過(guò)對(duì)高速公路主線的交通進(jìn)行，通過(guò)對(duì)高速公路主線的交通進(jìn)行調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)、誘導(dǎo)誘導(dǎo) 和和警告警告，達(dá)到優(yōu)化交通流狀態(tài)的目的。，達(dá)到優(yōu)化交通流狀態(tài)的目的。 第80頁(yè)/共119頁(yè) 通過(guò)主線控制可以改善高速公路運(yùn)行的通過(guò)主線控制可以改善高速公路運(yùn)行的 安全和效率，緩解主線上的交通擁擠和交通安全和效率，緩解主線上的交通擁擠和交通 瓶頸對(duì)交通的影響。這種控制對(duì)常發(fā)性和偶瓶頸對(duì)交通的影響。這種控制對(duì)常發(fā)性和偶 發(fā)性交通擁擠都是有效的。發(fā)性交通擁擠都是有效的。 第81頁(yè)/共119

48、頁(yè)1 1、主線、主線控制的主要目的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改變高速公路不同方向上的通行能力改變高速公路不同方向上的通行能力將駕駛員誘導(dǎo)到交通狀況較好的道路上將駕駛員誘導(dǎo)到交通狀況較好

49、的道路上第82頁(yè)/共119頁(yè)2 2、主線控制涉及到的幾個(gè)方面主線控制涉及到的幾個(gè)方面車道使用控制車道使用控制警告和誘導(dǎo)警告和誘導(dǎo)優(yōu)先控制優(yōu)先控制第83頁(yè)/共119頁(yè)3 3、主線控制實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的基本方法、主線控制實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的基本方法依據(jù)交通流模型依據(jù)交通流模型判斷交通流運(yùn)行判斷交通流運(yùn)行狀態(tài)狀態(tài) 確定高速公路主線交通確定高速公路主線交通流控制的目標(biāo)狀態(tài)值及相流控制的目標(biāo)狀態(tài)值及相應(yīng)的控制方法，使交通流應(yīng)的控制方法，使交通流趨于目標(biāo)狀態(tài)趨于目標(biāo)狀態(tài) 從過(guò)去的統(tǒng)計(jì)資料從過(guò)去的統(tǒng)計(jì)資料中或采用交通感應(yīng)方中或采用交通感應(yīng)方法獲得當(dāng)前高速公路法獲得當(dāng)前高速公路上交通流狀態(tài)變量值上交通流狀態(tài)變量值第84頁(yè)/共1

50、19頁(yè) 主線控制方式可以是主線控制方式可以是定時(shí)控制定時(shí)控制，也可以采用，也可以采用交通感應(yīng)式控制交通感應(yīng)式控制。 控制配時(shí)和等控制配時(shí)和等級(jí)根據(jù)一天時(shí)間內(nèi)級(jí)根據(jù)一天時(shí)間內(nèi)的交通流變化規(guī)律的交通流變化規(guī)律預(yù)先確定預(yù)先確定定時(shí)主線控制定時(shí)主線控制 控制變量值是控制變量值是基于實(shí)時(shí)測(cè)量到的基于實(shí)時(shí)測(cè)量到的現(xiàn)時(shí)交通條件下的現(xiàn)時(shí)交通條件下的交通參量交通參量感應(yīng)主線控制感應(yīng)主線控制第85頁(yè)/共119頁(yè)主線控主線控 制方法制方法4 4、主線控制方法主線控制方法駕駛員信息系統(tǒng)駕駛員信息系統(tǒng)公共汽車、公共汽車、 合用車優(yōu)先控制合用車優(yōu)先控制可變速度控制可變速度控制可逆車道控制可逆車道控制主線調(diào)節(jié)主線調(diào)節(jié)車道關(guān)

51、閉車道關(guān)閉第86頁(yè)/共119頁(yè)14.5.2 14.5.2 可變速度控制可變速度控制 可變速度控制是在高速公路主線上設(shè)置可變速度控制是在高速公路主線上設(shè)置可變限可變限 速標(biāo)志速標(biāo)志來(lái)限制行車速度，從而使主線上的交通流的來(lái)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。均勻、穩(wěn)定，同時(shí)還能提高道路通行能力。第87頁(yè)/共119頁(yè)可變速度控制的主要作用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：可變速度控制的主要作用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：增加交通量增加交通量減少追減少追 尾事故尾事故一種提前一種提前 報(bào)警系統(tǒng)報(bào)

52、警系統(tǒng)延緩擁延緩擁 擠的出現(xiàn)擠的出現(xiàn) 改善交通流改善交通流的的穩(wěn)定性，穩(wěn)定性，有助于保有助于保證達(dá)到最證達(dá)到最大交通量大交通量第88頁(yè)/共119頁(yè) 可變速度控制的基本原理是依據(jù)可變速度控制的基本原理是依據(jù)道路道路、交通交通、氣候等條件氣候等條件對(duì)高速公路主線交通流安全高效對(duì)高速公路主線交通流安全高效運(yùn)行的限制要求和路段運(yùn)行的限制要求和路段交通流交通流的流量、速度、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密度的關(guān)系，確定能夠允許的最大交通量下的最佳速度最佳速度和和最佳密度最佳密度，并據(jù)此采用，并據(jù)此采用可變限速標(biāo)可變限速標(biāo)志志等方法對(duì)高速公路主線交通流進(jìn)行速度控制等方法對(duì)高速公路主

53、線交通流進(jìn)行速度控制。1 1、可變速度控制的目標(biāo)速、可變速度控制的目標(biāo)速度度第89頁(yè)/共119頁(yè)最佳目標(biāo)速度的確定方法有兩種：最佳目標(biāo)速度的確定方法有兩種： 經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法；數(shù)據(jù)模型法數(shù)據(jù)模型法?？勺兯俣瓤刂频哪繕?biāo)主要是可變速度控制的目標(biāo)主要是速度指標(biāo)速度指標(biāo)。第90頁(yè)/共119頁(yè)2 2、可變速度控制策略和方可變速度控制策略和方法法 主線可變速度控制主要通過(guò)主線上交通主線可變速度控制主要通過(guò)主線上交通流的流的速度速度在在空間空間和和時(shí)間時(shí)間上的分布進(jìn)行控制，以上的分布進(jìn)行控制，以保證交通流的保證交通流的穩(wěn)定穩(wěn)定、均勻均勻，或?qū)崿F(xiàn)將交通流，或?qū)崿F(xiàn)將交通流從從不穩(wěn)定狀態(tài)、擁擠狀態(tài)調(diào)控到穩(wěn)定狀

54、態(tài)。不穩(wěn)定狀態(tài)、擁擠狀態(tài)調(diào)控到穩(wěn)定狀態(tài)。第91頁(yè)/共119頁(yè) 可變速度控制的可變速度控制的基本依據(jù)基本依據(jù)是實(shí)際服務(wù)是實(shí)際服務(wù)水平和由實(shí)測(cè)交通狀態(tài)數(shù)據(jù)確定的速度水平和由實(shí)測(cè)交通狀態(tài)數(shù)據(jù)確定的速度流量關(guān)系，其流量關(guān)系，其目標(biāo)目標(biāo)是使主線交通流流量最是使主線交通流流量最大或保持在一定的服務(wù)水平上。大或保持在一定的服務(wù)水平上。第92頁(yè)/共119頁(yè) 主線服務(wù)水平可以通過(guò)將實(shí)測(cè)的主線服務(wù)水平可以通過(guò)將實(shí)測(cè)的交通流狀交通流狀態(tài)變量值態(tài)變量值與與理想的速度理想的速度流量關(guān)系特性曲線流量關(guān)系特性曲線對(duì)比來(lái)確定對(duì)比來(lái)確定 第93頁(yè)/共119頁(yè)交通流運(yùn)行狀態(tài)變量與服務(wù)水平的關(guān)系，圖交通流運(yùn)行狀態(tài)變量與服務(wù)水平的關(guān)

55、系，圖15-715-7（a a）第94頁(yè)/共119頁(yè)交通流狀態(tài)變量與運(yùn)行狀態(tài)類型的對(duì)應(yīng)關(guān)系交通流狀態(tài)變量與運(yùn)行狀態(tài)類型的對(duì)應(yīng)關(guān)系 圖圖15-715-7（b b）第95頁(yè)/共119頁(yè) 依據(jù)圖依據(jù)圖15-715-7（b b）的關(guān)系，對(duì)于檢測(cè)出的交）的關(guān)系，對(duì)于檢測(cè)出的交通流狀態(tài)變量值，按照服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)可以準(zhǔn)確通流狀態(tài)變量值，按照服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)可以準(zhǔn)確地說(shuō)明當(dāng)前交通流是處于哪種運(yùn)行狀態(tài)。地說(shuō)明當(dāng)前交通流是處于哪種運(yùn)行狀態(tài)。 第96頁(yè)/共119頁(yè) 實(shí)現(xiàn)主線可變速度控制的方法是在主線實(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

56、一定距離設(shè)置一個(gè)可變限速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)一般為標(biāo)志。標(biāo)志間隔在城市地區(qū)一般為2-3km2-3km。第97頁(yè)/共119頁(yè) 可變限速標(biāo)志系統(tǒng)中的每一個(gè)可變限速標(biāo)志都與可變限速標(biāo)志系統(tǒng)中的每一個(gè)可變限速標(biāo)志都與中央控制室中央控制室相聯(lián)，中央控制室將相聯(lián)，中央控制室將交通狀況交通狀況（擁擠、低（擁擠、低速、正常）、速、正常）、路面條件路面條件（車道數(shù)變化、坡度、彎道、（車道數(shù)變化、坡度、彎道、結(jié)冰、積雪）及結(jié)冰、積雪）及氣象條件氣象條件（霧、雨、雪）的各種組合（霧、雨、雪）的各種組合所確定的所確定的最佳速度目標(biāo)值最佳速度目標(biāo)值與實(shí)際檢測(cè)出的主線上車流與實(shí)際

57、檢測(cè)出的主線上車流速度值速度值進(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(guò)可變限速標(biāo)志制目標(biāo)，若不符合則將目標(biāo)速度值通過(guò)可變限速標(biāo)志告訴駕駛員，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)主線可變速度控制。告訴駕駛員，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)主線可變速度控制。第98頁(yè)/共119頁(yè)路旁無(wú)路旁無(wú) 線電廣播線電廣播主線可變速度控制實(shí)現(xiàn)方式主線可變速度控制實(shí)現(xiàn)方式可變信可變信 息標(biāo)志息標(biāo)志駕駛員駕駛員 信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)電子道路交通誘導(dǎo)和控制系統(tǒng)電子道路交通誘導(dǎo)和控制系統(tǒng)第99頁(yè)/共119頁(yè)檢測(cè)內(nèi)容包括檢測(cè)內(nèi)容包括車速車速、車隊(duì)長(zhǎng)度車隊(duì)長(zhǎng)度、車流密度車流密度。 主線交通狀況的檢測(cè)可

58、用設(shè)在主車道上主線交通狀況的檢測(cè)可用設(shè)在主車道上的的環(huán)形線圈檢測(cè)器環(huán)形線圈檢測(cè)器來(lái)進(jìn)行，也可以用設(shè)在路來(lái)進(jìn)行，也可以用設(shè)在路旁的旁的緊急電話緊急電話作為事故發(fā)生、特殊氣候等信作為事故發(fā)生、特殊氣候等信息的來(lái)源。息的來(lái)源。 第100頁(yè)/共119頁(yè) 檢測(cè)到車隊(duì)的存在或車流密度過(guò)大時(shí)，可由檢測(cè)到車隊(duì)的存在或車流密度過(guò)大時(shí)，可由控制中心決定控制中心決定速度限制的時(shí)間速度限制的時(shí)間和和速度限制值速度限制值在沿在沿線上的線上的空間序列空間序列分布，并自動(dòng)顯示。分布，并自動(dòng)顯示。 第101頁(yè)/共119頁(yè)減少了交通事故頻率減少了交通事故頻率 及降低事故的嚴(yán)重程度及降低事故的嚴(yán)重程度交通量增大交通量增大明顯降低

59、了交通速度，明顯降低了交通速度， 改善了速度分布，使速改善了速度分布，使速 度偏差控制在度偏差控制在7-14km/h7-14km/h可變速度控制方法的有效性主要表現(xiàn)在：可變速度控制方法的有效性主要表現(xiàn)在：第102頁(yè)/共119頁(yè) 變速度控制存在的變速度控制存在的問(wèn)題問(wèn)題是，駕駛員不認(rèn)為是，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。速度控制是不太成功的。第103頁(yè)/共119頁(yè)3 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)主線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由主線計(jì)算

60、機(jī)控制系統(tǒng)由局部控制器局部控制器和和主線控制中心主線控制中心構(gòu)構(gòu)成成 第104頁(yè)/共119頁(yè)14.5.3 14.5.3 可逆車道控制可逆車道控制 可逆車道控制又稱變向車道控制?？赡孳嚨揽赡孳嚨揽刂朴址Q變向車道控制?？赡孳嚨揽刂频目刂频哪康哪康脑谟诟淖兏咚俟分骶€不同方向上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。通行能力以適應(yīng)高峰時(shí)某一方向的交通需求。 第105頁(yè)/共119頁(yè)采用可逆車道采用可逆車道 控制的條件控制的條件1 1、采用可逆車道控制的條件、采用可逆車道控制的條件交通需求在方向上的交通需求在方向上的 不平衡具有明顯的差別不平衡具有明顯的差別交通需求主流