第12章 高速公路交通管理及控制-王昊(東南大學(xué))

第12章高速公路交通管理與控制PPT制作：王昊東南大學(xué)12.1高速公路交通管理與控制內(nèi)容高速公路的主要特點(diǎn)

行車速度快；

通行能力大；

設(shè)置中央分隔帶；

全部立體交叉；

全封閉式運(yùn)行；

通道與主線監(jiān)控，并控制出入；

服務(wù)設(shè)施齊全.高速公路主要交通問題

交通擁擠當(dāng)K從0增加到某一值K1時(shí)，Q隨之增加，這時(shí)的交通流稱為非擁擠交通流。當(dāng)K從Kl增大到Km

時(shí)，Q達(dá)到最大值Qm。若K繼續(xù)增大，交通擁擠開始發(fā)生，交通流量隨K的增加而趨于下降。按交通擁擠的發(fā)生特征，可把交通擁擠分為兩類：第一類為常發(fā)性擁擠；第二類為偶發(fā)性擁擠。

交通事故高速公路某一路段的安全性可通過分析導(dǎo)致死亡、傷害或財(cái)產(chǎn)損失的事故頻率以及死傷人數(shù)來測(cè)定。在分析一定長(zhǎng)度的高速公路時(shí)，這些數(shù)據(jù)和總行程(以100萬車公里計(jì))有關(guān)；若針對(duì)某一地點(diǎn)而言，這些數(shù)據(jù)和交通量(以100萬輛車計(jì))有關(guān)。把這些數(shù)據(jù)與基本的改進(jìn)安全標(biāo)準(zhǔn)做比較，即可決定是否需要采取措施。

交通延誤任何阻塞高速公路車道的事故都會(huì)引起延誤。右圖中，橫軸表示與事故有關(guān)的某一事件的發(fā)生時(shí)間以及測(cè)定事故影響交通流的整個(gè)持續(xù)時(shí)間，縱軸表示累計(jì)交通量或在特定時(shí)段內(nèi)通過快速道路某斷面的車輛總和。

交通延誤的估算a）簡(jiǎn)單阻塞b）短期關(guān)閉c）調(diào)整瓶頸d）修正交通量一般延誤情況示意圖一般延誤情況可細(xì)分為四種常見的簡(jiǎn)化情況。根據(jù)圖中的幾何關(guān)系，一般延誤情況計(jì)算方法如下：?jiǎn)畏较蜍嚨罃?shù)通行能力=離去率（qc

）車道內(nèi)事故——阻塞一條車道（qn1）路肩上事故（

qn2）237001300300035550270046004740043006300表1

估算延誤的典型交通量（輛/h）

高速公路交通管理與控制的內(nèi)容（1）高速公路交通管理與控制的重點(diǎn)通過主線及出入口的調(diào)節(jié)控制，達(dá)到并保持車速—密度—間隙處于最佳組合狀態(tài)。（2）主要方法通過交通檢測(cè)器獲得交通狀態(tài)信息，并傳送到交通管理情報(bào)中心，應(yīng)用中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化分析，形成高速公路系統(tǒng)控制的優(yōu)化方案，并將控制方案發(fā)布至高速公路入口、出口匝道以及主線控制設(shè)備，實(shí)施交通控制。（3）主要控制系統(tǒng)

入口匝道交通控制系統(tǒng)；

出口匝道交通控制系統(tǒng)；

高速公路主線控制系統(tǒng)；

通道交通控制系統(tǒng)。（4）高速公路交通管理與控制的基本原則

交通信號(hào)的說明要完整和簡(jiǎn)明；

交通信號(hào)安排要有連續(xù)性；

及時(shí)預(yù)告以利駕駛員決策；

交通信號(hào)或標(biāo)志要突出；

標(biāo)志要安放在駕駛員容易疏忽的地方。12.2高速公路交通管理與控制方法入口匝道控制實(shí)施入口匝道控制的前提包括：

①

在主線通道上有可供使用的額外容量（即有可替換的線路、時(shí)段或運(yùn)輸方式）；

②

入口匝道上可提供足夠的停車空間；

③

交通容量的匹配，即從入口匝道進(jìn)來的車輛數(shù)加上主干道已有的交通量不能超過該路段的容量。五種入口匝道的控制形式：封閉式、定時(shí)調(diào)節(jié)、交通感應(yīng)調(diào)節(jié)、入口匯合控制、匝道系統(tǒng)控制。

入口匝道封閉式控制在交通高峰期封閉入口匝道是最簡(jiǎn)單又較可靠的一種入口匝道控制形式。但它也存在著很大的局限性，如缺少控制的靈活性，該種控制方式通常只在以下幾種有限的情況下使用：

①在入口匝道上沒有足夠的停車空間，這時(shí)封閉匝道可以消除車隊(duì)積存的問題；

②入口匝道下游的高速公路的交通需求已達(dá)到道路容量，而可替換道路上還有足夠的容量可使用；

③匝道下游發(fā)生特殊事件，而產(chǎn)生交通擁堵。封閉入口匝道的主要方法有：①人工設(shè)置柵欄；②自動(dòng)設(shè)置柵欄；③交通信號(hào)及標(biāo)志控制。

入口匝道定時(shí)調(diào)節(jié)式控制（1）調(diào)節(jié)率調(diào)節(jié)率作為定時(shí)調(diào)節(jié)式控制的重要參數(shù)，是指在一小時(shí)內(nèi)控制進(jìn)入高速公路上的入口匝道交通流量。一般調(diào)節(jié)率小于900輛/時(shí)，大于180~240輛/時(shí)。（2）定時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖1

定時(shí)入口匝道調(diào)節(jié)系統(tǒng)布局使用定時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)，匝道信號(hào)機(jī)以由調(diào)節(jié)率計(jì)算得到的周期來運(yùn)行。紅、綠、黃信號(hào)的間隔取決于所使用的調(diào)節(jié)形式：包括單車進(jìn)入調(diào)節(jié)和車隊(duì)調(diào)節(jié)兩種。單車進(jìn)入調(diào)節(jié)綠燈加黃燈的時(shí)間（一般3秒）只夠入口匝道一輛車通過。車隊(duì)調(diào)節(jié)當(dāng)調(diào)節(jié)率很大時(shí)，可考慮使用車隊(duì)調(diào)節(jié)。

入口匝道感應(yīng)調(diào)節(jié)式控制交通感應(yīng)調(diào)節(jié)的基本方式有需求—容量控制和占有率控制兩類。（1）需求—容量控制需求—容量控制是根據(jù)上游需求和下游容量的實(shí)時(shí)比較來選擇調(diào)節(jié)率。確定下游容量值應(yīng)考慮到氣候條件、交通構(gòu)成和事故等因素對(duì)容量的影響。（2）占有率控制實(shí)際測(cè)量入口匝道的上游及下游占有率，在若干預(yù)定的調(diào)節(jié)率中選擇一個(gè)合適的作為下一個(gè)控制周期（一般為一分鐘后）的調(diào)節(jié)率。（3）交通感應(yīng)調(diào)節(jié)右圖是交通感應(yīng)式入口匝道調(diào)節(jié)系統(tǒng)的布置。在某些交通感應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中還包括有能檢測(cè)交通構(gòu)成和氣候條件的檢測(cè)器。

入口匝道匯合式控制入口匝道匯合式控制的目標(biāo)是通過駛?cè)肟谠训郎系能囕v最佳的利用高速公路的間隙，來改善高速公路交通流的分布和運(yùn)行。匯合式入口匝道控制系統(tǒng)有兩種基本形式：可接受間隙匯合控制和移動(dòng)匯合控制。（1）可接受間隙匯合控制可接受間隙匯合控制把普通的匝道調(diào)節(jié)信號(hào)用于引導(dǎo)匝道車輛，是一種比較簡(jiǎn)單的匯合控制方式。系統(tǒng)布置如右圖所示。（2）移動(dòng)匯合控制這是一種在匝道的側(cè)面帶有連續(xù)顯示裝置的可接受間隙匯合控制方式。顯示裝置可以表示出匝道車輛將要匯入的那個(gè)高速公路車道上接近入口匝道的間隙與匝道車輛的關(guān)系。該系統(tǒng)也稱為移動(dòng)匯合控制的綠帶系統(tǒng)，由于比較簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)合理，更受人們喜愛。圖12-2-5是該系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成。

匝道入口系統(tǒng)控制匝道入口的系統(tǒng)控制，指的是在設(shè)計(jì)一段包含有一個(gè)以上匝道的高速公路入口匝道控制系統(tǒng)時(shí)，統(tǒng)籌考慮這些匝道的控制問題，而不只考慮某一個(gè)別匝道的需求—容量關(guān)系，以避免高速公路可能出現(xiàn)的擁擠現(xiàn)象。出口匝道控制出口匝道控制很少作為高速公路交通控制的一種手段。這種方式只能用在通過改變出口能夠很方便地到達(dá)目的地的地方。主要包括出口匝道調(diào)節(jié)和出口匝道關(guān)閉兩種方式。主線控制主線控制是有關(guān)高速公路本身的交通調(diào)節(jié)、警告和誘導(dǎo)。作為高速公路交通控制系統(tǒng)的一個(gè)基本組成部分，主線控制具有廣泛的應(yīng)用。主線控制的基本目的也是改善高速公路運(yùn)行的安全和效率。具體地可表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

當(dāng)交通需求接近道路容量時(shí)，改善交通流的均勻性和穩(wěn)定性以提供高速公路利用率并預(yù)防擁擠；

如果發(fā)生擁擠，要能防止尾端沖撞；

簡(jiǎn)化事故處理并從擁擠狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)；

把高速公路上的交通量轉(zhuǎn)移到可替換道路上，以便更好地利用道路容量；

減少駕駛員的不滿和失誤；

使用可逆車道改變高速公路不同方向上的容量。常見的幾種主線控制方式：①可變速度控制；②駕駛員情況系統(tǒng)；③車道關(guān)閉；④調(diào)節(jié)控制；⑤可逆車道?？勺兿匏倏刂瓶勺兯俣瓤刂朴糜诎迅咚俟飞系乃俣认拗频阶畲蠼煌肯噙m應(yīng)的水平。通過改進(jìn)高速公路上交通速度的均勻性，減少在發(fā)生擁擠時(shí)，可能產(chǎn)生的尾端沖撞。

駕駛員情報(bào)系統(tǒng)駕駛員情報(bào)系統(tǒng)作為主線控制的一種形式，主要用于為高速公路上的駕駛員提供前方情況。使駕駛員開車更安全，并在必要時(shí)轉(zhuǎn)移到可替換道路上去。此外，還可減少駕駛員的煩燥和失誤。用于主線控制的駕駛員情報(bào)系統(tǒng)有：?jiǎn)我磺閳?bào)標(biāo)志；可變情報(bào)標(biāo)志；路旁無線電等。車道關(guān)閉車道關(guān)閉就是禁止車輛進(jìn)入高速公路的一個(gè)或多個(gè)車道，一般限于以下幾種應(yīng)用：車道堵塞；改善入口匝道匯合運(yùn)行；轉(zhuǎn)移交通；隧道及橋梁控制。調(diào)節(jié)控制主線控制一般不宜采用調(diào)節(jié)控制的概念，但在交通需求超過通道容量的地方，主線上車輛時(shí)開時(shí)停，用入口匝道控制已不能解決高速公路上發(fā)生的擁擠現(xiàn)象。這時(shí)，就可能需要在高速公路主線上接近入口匝道控制的地段上設(shè)置主線調(diào)節(jié)。可逆車道可逆車道用于改變高速公路不同方向的容量，以適應(yīng)高峰時(shí)某一方向的交通需求。一般是當(dāng)高峰雙向交通量不均勻性較大時(shí)（如方向不均勻系數(shù)大于75%）,并且預(yù)計(jì)到在未來若干年中還會(huì)繼續(xù)存在時(shí)，才可使用可逆車道。利用可逆車道可更經(jīng)濟(jì)更有效地使用道路空間和通行能力。通道控制目的：交通需求和容量間的最佳平衡。方法：實(shí)現(xiàn)交通感應(yīng)式控制（監(jiān)控）。通過限制和轉(zhuǎn)向手段實(shí)現(xiàn)。綜合了城市交通控制和高速公路交通控制的概念。主線出入口匝道前沿道路可作為換用道路的平行干線街道連接高速公路和換用道路的交叉道路。通道控制范圍：通道控制方法：通過限制和轉(zhuǎn)向手段實(shí)現(xiàn)。限制：限制通道上各個(gè)道路和交叉口交通需求使其低于道路和交叉口容量。轉(zhuǎn)向：車輛從超負(fù)荷的道路引導(dǎo)到有剩余容量的道路上。公共汽車和合用車的優(yōu)先控制目的通過引導(dǎo)更多的人利用公共汽車和合用車以滿足人們對(duì)于高速公路的需求，同時(shí)減少車輛的需求。這樣，除了可以減少擁擠，提高車輛載客率之外，還可以減少空氣污染，降低燃料消耗?；究刂萍夹g(shù)公共汽車和合用車優(yōu)先控制的基本技術(shù)有：隔離路基、逆流車道、入口匝道上的旁路車道、瓶頸上游的專用車道。實(shí)施經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

公共汽車和合用車的優(yōu)先處理可以大大減少人的總延誤時(shí)間，從而更有效地利用高速公路。

在入口匝道設(shè)有專用合用車旁路的地方，合用車數(shù)目增加一倍。因此，將來對(duì)于合用車的優(yōu)先處理應(yīng)給予更多的注意。

無論在設(shè)計(jì)階段還是在使用階段，對(duì)于優(yōu)先控制的實(shí)施、安全和違犯等各種情況必須給予認(rèn)真地考慮。對(duì)于合用車來說，這更為重要。

在合適的地方應(yīng)該修建隔離路基。主要參考文獻(xiàn)張金.中華人民共