1、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(wǎng)）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。,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(nèi)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(jīng)地區(qū)氣象情況不同。 四.交通量時空分布不均。,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(shù)、測速、各類違章）,道路環(huán)

2、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,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,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)

3、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。,書上151頁,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。,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）

4、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,加里福利亞算法P152式51 基本思想： 比較同一時段相鄰檢測器數(shù)據(jù) 比較同一檢測器相鄰時段數(shù)據(jù) 雙指數(shù)平滑算法P152式52 基本思想： 對車道單向斷面檢測數(shù)據(jù)作序列分析 建立以檢測參數(shù)為變量的平滑函數(shù) 觀測自變量變化對平滑函數(shù)值的影響,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(jù)是安全車頭間距，有關計算（見P153式53）。 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

5、檢測系統(tǒng)采集的交通量信息經(jīng)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,2）系統(tǒng)運行 為獲得相關交通參數(shù)，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。 車輛檢測器間距：500800mm 信息發(fā)布裝置間距：10001500mm 閉路電視：特殊地點,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(jù)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?？紤]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

6、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,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：,（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

7、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(nèi)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,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(nèi)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

8、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,5.6 匝道控制,根據(jù)主線（或高速公路網(wǎng)）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。,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(diào)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(wǎng)的綜合控制系統(tǒng)中也是需要的，

9、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。,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。,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(shù)量等于出口車數(shù)量 2.入口匝道控制的潛能 對匝道入口實施流量

10、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(diào)節(jié)控制車輛數(shù)，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。,4.匝道控制調(diào)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(jù)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(diào)節(jié)率的計算：調(diào)節(jié)率下游通

11、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,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,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(jīng)?；蜷L時間使用。,2.定時控制 根據(jù)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(diào)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

12、的調(diào)節(jié)率,信號燈,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?shù)恼{(diào)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,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(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)的變化方式實施匝道控制。 基本方法：首先決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(diào)節(jié)率的實施。

13、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。 考慮匝道匯流的綠級帶（匯流安全間距）。,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(diào)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；,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(diào)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。,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(shù),控制計算機,其他 匝道,其他控制計算機,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(wǎng)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用率。,為