高速公路监控系统及交通控制策略研究

高速公路监控系统及交通控制策略研究高速公路监控系统及交通控制策略研究第1页目录第一章绪论第二章高速公路交通流模型第三章高速公路监控系统第四章禹阎高速公路监控系统第五章高速公路交通控制策略研究目录高速公路监控系统及交通控制策略研究第2页

交通运输是社会经济发展基础，是确保社会经济活动得以正常进行和发展前提条件。综观世界各国经济和交通发展历史都不难看出:凡是经济、文化和科技发达国家或地域，都有先进发达交通运输作确保;反之，凡是交通闭塞、落后国家或地域，经济、文化和科技就不能顺利发展。伴随社会经济发展，交通运输情况怎样，己成为衡量一个国家和地域经济水平主要标志之一。在全部运输方式中，公路运输，尤其是高速公路运输以它机动、灵活、快速、便捷、安全、门到门服务特点，成为交通运输体系中主要组成部分。伴随近年来我国国民经济结构调整，我国进入全方面建设公路基础设施新时期，全国各地都在进行大规模高速公路建设，高速公路运输优势作用己日益发挥且逐步占据了主导地位。

高速公路监控系统及交通控制策略研究第3页1.1我国高速公路发展和运行中存在问题

1、公路交通基础设施面貌大为改观1.1.1我国高速公路快速发展回顾高速公路监控系统及交通控制策略研究第4页

2、基础设施总量到达一定规模

公路建设得到中央和地方各级政府重视，“要想富、先修路”，公路建设主要性逐步为全社会所认识；在统一规划基础上．开始了有计划全国公路基础设施建设，使公路建设有了明确总体目标和阶段目标；公路建设在继续扩大总体规模同时，重点加强了质量水平提升，高速公路及其它高等级公路快速发展．改变了我国公路事业落后面貌。高速公路监控系统及交通控制策略研究第5页

3、通行能力有了较大提升车辆通行能力与道路条件、交通条件、管制条件有亲密联系。要想切实地提高高速公路通行能力，一方面，营运管理公司要结合本路段内部管理和外部环境实际情况，具体问题具体解决；其次，在高速公路建设和管理上要有前瞻意识，充分做好预测，为日后工作打好坚实基础，从而使我国高速公路这一新兴行业，为国家和人民创造就更大经济效益和社会效益。高速公路监控系统及交通控制策略研究第6页4、运输市场供求关系发生了重大改变，行业管理体系初步建立，公路交通对经济和社会发展适应情况有了较大改进

高速公路监控系统及交通控制策略研究第7页1.1.2高速公路运行中存在问题1、高速公路数量不足，网络结构不够合理公路交通基础设施规模总量不足，覆盖面仍偏低。在高速公路方面，从绝对数量来看，我国高速公路总量仅相当于美国20世纪60年代水平，占公路网比重远远低于多数发达国家，高速公路总量同我国人口、经济、资源客观需求相比，存在较大差距。高速公路监控系统及交通控制策略研究第8页2、交通事故率较高

我国道路交通特点是人流量大，自行车和摩托车多，道路交通设施不完善和人车混合交通。因为人、车、道路及环境四者之间在时间和空间关系上平衡失调，加上不少人恪守交通规则意识不强，从而发生交通事故。高速公路监控系统及交通控制策略研究第9页

3、交通拥堵严重通常公认交通堵塞原因以下：汽车增加高速公路监控系统及交通控制策略研究第10页②道路容量不足高速公路监控系统及交通控制策略研究第11页4、环境污染日益加深

汽车数量剧增，给自然环境中空气、土地资源、水资源、海洋、人文环境及人类生存和健康带来许多不利影响。这些影响效应往往相互叠加，引发出人类事先未曾预料到很多问题。高速公路监控系统及交通控制策略研究第12页1.2ITS和高速公路监控系统研究与应用智能交通系统(ITS-intelligentTransportationSystems)简称ITS，又称智能运输系统，是当前交通运输领域研究前沿课题，将先进计算机技术、信息技术、通信技术、电子控制技术、交通工程技术等有效地综合应用整个交通运输管理系统高速公路监控系统及交通控制策略研究第13页目录第一章绪论第二章高速公路交通流模型第三章高速公路监控系统第四章禹阎高速公路监控系统第五章高速公路交通控制策略研究目录高速公路监控系统及交通控制策略研究第14页

2.1交通流定义和特征

公路上行驶车辆组成车流称之为交通流，不一样交通流表示车辆群体不一样运行状态。人(驾驶员)、车(车辆)、路(道路)是组成交通流三个基本要素。高速公路监控系统及交通控制策略研究第15页2.1.1驾驶员和车辆交通特征1.驾驶员交通特征

反应特征是驾驶员最主要特征之一。对驾驶员来说，尤其主要是制动反应时间

高速公路监控系统及交通控制策略研究第16页

2、车辆交通特征

通常所称车辆，是指在道路上行驶机动车和非机动车。汽车在机动车中占有支配地位，在设计和分析交通设施时必须充分地考虑车辆特征。车辆尺寸高速公路监控系统及交通控制策略研究第17页动力性能高速公路监控系统及交通控制策略研究第18页制动性能汽车制动性能还表达在制动效能稳定性和制动时汽车方向稳定性高速公路监控系统及交通控制策略研究第19页2.1.2道路交通特征

道路是供行人步行和车辆行驶设施统称。道路按照所处地域不一样能够分为公路、城市道路、厂矿道路、林区道路、乡村道路等等。通常，把位于城市及其郊区以外道路，称为公路;而位于城市范围以内道路，则称为城市道路

高速公路监控系统及交通控制策略研究第20页2.2.1交通流基本参数交通流运行状态定性、定量特征及其随时间、空间改变规律称为交通流特征。用来描述和反应交通流特征物理量称为交通流参数。2.2交通流基本参数及其之间关系交通量：交通量q是指单位时间T内经过某地点或断面车辆数N。交通量分为日交通量、小时交通量、流率等，普通采取小时交通量，单位为Veh/ho高速公路监控系统及交通控制策略研究第21页

2、车速

车速u是指车辆在单位时间内经过距离。车速分为地点车速、行驶车速、区间车速、时间平均车速和空间平均车速等。

高速公路监控系统及交通控制策略研究第22页3、交通密度和拥有率

(1)密度k:是指一定长度车道内瞬间拥有车辆数，单位为(Veh/km/Lane)。

(2)道路拥有率:分空间拥有率o,和时间拥有率O①在观察路段长度内，行驶车辆总长度占该路段长度百分比称为空间占②在一定时间内，车辆经过某道路上任一截面所需时间累计值与观察高速公路监控系统及交通控制策略研究第23页

4、车头时距和车头间距

(1)车头时距

车头时距是指前后两辆车经过车道上某一地点时间间隔。

(2)车头间距

车头间距是指在同一时间内，相邻两车辆之间空间距离。高速公路监控系统及交通控制策略研究第24页目录第一章绪论第二章高速公路交通流模型第三章高速公路监控系统第四章禹阎高速公路监控系统第五章高速公路交通控制策略研究目录高速公路监控系统及交通控制策略研究第25页3.1高速公路监控系统概述高速公路交通工程机电系统由收费系统、监控系统、通信系统三大系统，以及照明通风系统和供配电系统组成。高速公路监控系统及交通控制策略研究第26页3.1.1高速公路交通监控系统目标及作用

I、监控系统目标

(1)准确地检测道路交通流参数和气象数据;(2)有效地监视道路交通和气候改变，及时掌握道路运行情况;(3)及时发觉和处理安全隐患，降低交通事故，降低事故严重性;(4)降低偶发事件、交通事故及恶劣气候对道路交通影响;(5)当交通量到达饱和时，利用交通流模型理论分析交通状态，对交通流进行诱导和控制，以提升路网通行能力。高速公路监控系统及交通控制策略研究第27页

2、监控系统作用

(1)准确及时采集交通流、交通环境和主要交通设施各种状态信息。

(2)依据己掌握信息，经过交通流模型分析，快速做出有针对性处理和优化控制方案，并马上执行。

(3)建立各种信息公布渠道，为用户提供信息服务，经过驾驶员调整驾驶行为，该到交通流动态平衡。

(4)进行专题监控，如用视频系统监视某大桥车流经过情况，探测和确认交通事件及路面使用状态检测等。

(5)对交通事故作出快速响应，快速排除事故根源和提供救援服务。

(6)建立道路交通数据库，用以支持道路运行情况评价，为改进道路经营和交通管理决议提供数据分析。高速公路监控系统及交通控制策略研究第28页3.1.2高速公路监控系统组成及功效

依据监控系统功效要求和设备特点，监控系统可分为交通信息采集子系统、交通状态检测子系统、交通控制子系统、交通诱导子系统和计算机网络子系统3.1高速公路监控系统组成示意图监控外场监控中心监控外场交通信息采集子系统计算机网络子系统交通控制子系统交通状态监测子系统交通诱导子系统高速公路监控系统及交通控制策略研究第29页3.2监控中心

监控中心是介于信息采集子系统和信息提供子系统之间中间步骤，是监控系统关键部分。

3.2.1监控中心功效

监控中心功效宏观监控功效宏观监控功效监视全辖区交通运行状态监视全辖区交通运行状态监视各分中心系统运行状态，搜集各分中心系统运行状态信息，从中了解全系统设备故障率统计分析各类交通数据、交通事故、异常事件、处置对策效果、设备完好率等，为深入宏观决议服务交通事件协调控制交通宏观优化高速公路监控系统及交通控制策略研究第30页2、监控分中心功效

(1)信息搜集功效

(2)信息分析处理功效

(3)交通控制功效

(4)特殊控制功效

(5)辅助管理功效高速公路监控系统及交通控制策略研究第31页目录第一章绪论第二章高速公路交通流模型第三章高速公路监控系统第四章禹阎高速公路监控系统第五章高速公路交通控制策略研究目录高速公路监控系统及交通控制策略研究第32页4.1、禹阎高速公路机电工程禹阎高速公路机电工程包含监控系统、收费系统、通信系统、照明系统和供配电系统。高速公路监控系统及交通控制策略研究第33页高速公路监控系统及交通控制策略研究第34页禹阎高速公路监控系统功效

诱导、控制功效

功能信息处理决议功效自诊疗功效信息搜集功效道路处理、统计、查询、显示功效

信息公布功效

数据备份和系统恢复功效

安全管理功效

信息传输功效

事故、事件输入功效

高速公路监控系统及交通控制策略研究第35页三、系统总体组成和系统网络组成

总体主要有：系统组成、监控分中心、外场设备、信息传输。系统网络为计算机网络、闭路电视网络。高速公路监控系统及交通控制策略研究第36页目录第一章绪论第二章高速公路交通流模型第三章高速公路监控系统第四章禹阎高速公路监控系统第五章高速公路交通控制策略研究目录高速公路监控系统及交通控制策略研究第37页5.1、高速公路交通控制策略研究

5.1.1高速公路主要采取交通控制策略可分为三种:入口匝道控制，根本控制，通道控制。一、高速公路入口匝道控制

1、实施入口匝道控制应含有以下条件:(1)通道中各条公路含有可供车辆选取通行能力。

(2)收费广场有足够引道供车辆停留和转移。

(3)匝道汇流点有足够长变速车道。

(4)匝道控制策略应对长途和短途车辆都有效。

2、入口匝道控制方法：入口匝道控制包含匝道调整和匝道关闭两种形式

高速公路监控系统及交通控制策略研究第38页二、根本控制方法

(1)根本速度控制经过设置可变限速标志来限制行车速度。

(2)车道使用控制不但仅是一个紧急控制伎俩，而且也是提升道路通行能力和向公共交通、适用车辆提供优先服务伎俩。惯用有:车道关闭控制，可逆车道变向控制，公共汽车、适用小客车专用车道。

(3)驾驶员信息系统利用标志板或通信工具向行车者提供相关道路、交通或气象等信息，促使它们采取适当办法，比如继续按原来路线行驶或从高速公路转移等。

(4)特殊路段控制是对高速公路根本上特殊情况进行控制。高速公路监控系统及交通控制策略研究第39页三、高速公路通道控制（1）通道控制策略以高速公路为主体，将临近平行道路、联络道路和城市环城道路组成公路网，实施统一管理