主线控制与匝道控制

主线控制与匝道控制第一页，共三十一页，编辑于2023年，星期四5.5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。第二页，共三十一页，编辑于2023年，星期四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。第三页，共三十一页，编辑于2023年，星期四一.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第四页，共三十一页，编辑于2023年，星期四提供子系统：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第五页，共三十一页，编辑于2023年，星期四针对上面三个问题，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。第六页，共三十一页，编辑于2023年，星期四书上151页第七页，共三十一页，编辑于2023年，星期四二.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。第八页，共三十一页，编辑于2023年，星期四1.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第九页，共三十一页，编辑于2023年，星期四●加里福利亚算法——P152式5－1

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5－2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第十页，共三十一页，编辑于2023年，星期四2.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5－3）。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第十一页，共三十一页，编辑于2023年，星期四2）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：500～800mm●信息发布装置间距：1000～1500mm●闭路电视：特殊地点第十二页，共三十一页，编辑于2023年，星期四3.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第十三页，共三十一页，编辑于2023年，星期四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：第十四页，共三十一页，编辑于2023年，星期四（1）此路段是连接A、B两端点的主要最近通道（2）A、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第十五页，共三十一页，编辑于2023年，星期四2）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、大桥等特殊路段第十六页，共三十一页，编辑于2023年，星期四5.6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。第十七页，共三十一页，编辑于2023年，星期四一.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。第十八页，共三十一页，编辑于2023年，星期四2.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。第十九页，共三十一页，编辑于2023年，星期四实施匝道控制策略考虑条件：1.固有的交通模式匝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。第二十页，共三十一页，编辑于2023年，星期四4.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第二十一页，共三十一页，编辑于2023年，星期四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第二十二页，共三十一页，编辑于2023年，星期四二.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。第二十三页，共三十一页，编辑于2023年，星期四2.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第二十四页，共三十一页，编辑于2023年，星期四3.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第二十五页，共三十一页，编辑于2023年，星期四4.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）。第二十六页，共三十一页，编辑于2023年，星期四原理：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；第二十七页，共三十一页，编辑于2023年，星期四6.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。第二十八页，共三十一页，编辑于2023年，星期四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第二十九页，共三十一页，编辑于2023年，星期四三.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