交通工程设施设计第五章交通监控设施设计ppt课件.ppt

交通工程设施设计 第五章交通监控设施设计 3 第一节概述定义 分类 功能 构成 组织机构 涉及的技术 4 高速公路机电系统设置原因 交通状况和环境状况随机性 前言 北京西二环交通拥堵状况 城市快速干道交通状况 5 监控系统的定义和特点 定义 道路监控系统主要是对高速公路干线 互通立交 隧道等高速公路重点路段进行监视 掌握高速公路交通状况 及时发现交通阻塞路段 违章车辆 及时给予引导 保证高速公路的安全通畅 特点 闭环系统 监控系统存在的问题 布设原则 建设规模 6 监控系统的分类 1 按所辖路段范围 2 按信息处理方式 匝道控制 主线控制 隧道控制 通道控制 综合控制 单一的计算机集中处理 多计算机功能分散的计算机网络处理 7 监控系统的功能 1 信息采集实时采集变化着的道路交通状态 包括交通信息 气象信息 交通异常事件信息等 2 信息分析处理对交通运行状态正常与否的判断 交通异常事件严重程度的确认 交通异常状态的预测 对已经发生或可能发生的异常事件处置方案的确定等 3 信息提供功能为在高速公路上行驶着的驾驶人提供道路状态信息 对行驶车辆发出限制 劝诱 建议性指令 为交通事故和其它异常事件的处理部门提供处置指令 向信息媒体或社会提供更广泛应用的高速公路交通信息 8 监控系统的构成 一 1 信息采集系统 2 信息提供系统3 监控中心 9 监控系统的构成 二 1 信息采集子系统 信息发布子系统 收费管理数据应用子系统 交通控制子系统 紧急电话报警子系统 观察道路交通情况的闭路电视监视子系统 自动事件检测子系统 紧急救援子系统等 4 应用子系统 3 监控中心子系统 2 信息传输子系统 1 外场设施 2 监控站 3 监控 总 分 中心 10 外场设备分布在高速公路沿线 将道路的状态信息传送到监控站 提供整个监控系统的数据源 高速公路沿线外场设备分布示意图 监控系统的组织结构 11 监控外场设备的数据先送入监控站 由监控站将各种数据由通信设备通过主干通信线路发送到监控中心或分中心 外场设备接入结构图 监控系统的组织结构 12 对于道路比较短 监控点比较少的道路 可以采用集中监控的方式 监控系统基本组织结构 监控系统的组织结构 13 对于比较长的高速公路 由于管理机构组成的变化 集中式监控已不能满足实际管理的需要 往往采取层级式管理 在监控总中心下成立监控分中心 长路段监控系统组织结构 监控系统的组织结构 14 监控系统涉及的技术 计算机网络技术视频监视技术数据采集与处理技术LED显示技术数据通信技术图象处理技术计算机软件设计技术交通控制技术 15 一 监控机构设置 考虑以下几个因素 监控范围行政区划设备布设生活方便 第二节交通监控中心设计 16 二 监控中心的功能 1 宏观监视功能 2 宏观协调控制功能 3 信息收集 分析处理功能 4 交通控制功能 5 特殊控制功能 6 辅助管理功能 17 三 监控中心的主要硬件设备 综合控制台 1 交通监控单元 2 紧急电话控制单元 3 闭路电视控制单元显示设备 1 大屏幕投影仪 2 大型地图板计算机系统 18 信息性质分类 数据信息采集话音和图像信息采集辅助性检测手段 系统运行方式 联机运行脱机运行紧急电话 闭路电视适合现状需求 第三节信息采集子系统 19 车辆检测器 环形线圈检测器地磁检测器电磁检测器微波检测器超声波检测器视频检测器车高计车重检测器 气象与环境监测器闭路电视系统紧急电话系统 分组讨论 是否有必要设置紧急电话 20 第四节信息提供系统 信息提供系统的对象道路使用者管理部门 事故救援机构社会公众运行方式联机方式脱机方式 21 信息提供系统提供什么信息 周期性交通阻塞偶发性交通事件环境问题特殊事件特殊交通设施引起的问题 22 可变情报板可变限速标志可变车道控制标志路段广播匝道控制手动或自动车道关闭栏杆 相关设施 23 信息提供系统 单一标志的代表样式 24 信息提供系统 卷尺式可变标志 25 信息提供系统 转鼓式可变信息标志 26 信息提供系统 滚筒式可变信息标志 27 信息提供系统 滚筒式可变信息标志 28 信息提供系统 抽拉式可变信息标志 29 信息提供系统 汉字的点阵显示 30 信息提供系统 图文显示 31 第五节高速公路主线控制 5 1主线控制概述 主线控制的对象是高速公路本身即路段上的交通流 通过对高速公路主线的交通进行调节 诱导和警告 达到优化交通流状态的目的 第五节主线控制 32 1 主线控制的主要目的 保持交通流均匀性和稳定性 增加舒适程度 提高利用率 预防拥挤 使瓶颈路段达到最大通行能力 改进交通运行 防止冲撞事故 保证特殊气候条件下高速公路的运行安全 当出现交通事故或因维修而使主线通行能力下降时 要提高道路的使用效率 改变高速公路不同方向上的通行能力 将驾驶员诱导到交通状况较好的道路上 33 2 主线控制实现目标的基本方法 从过去的统计资料中或采用交通感应方法获得当前高速公路上交通流状态变量值 34 主线控制方式可以是定时控制 也可以采用交通感应式控制 35 3 主线控制涉及到的几个方面 36 4 主线控制方法 37 5 2可变速度控制 可变速度控制是在高速公路主线上设置可变限速标志来限制行车速度 从而使主线上的交通流的速度能随车流密度的改变而变化 以保证交通流的均匀 稳定 同时还能提高道路通行能力 38 可变速度控制的基本原理是依据道路 交通 气候等条件对高速公路主线交通流安全高效运行的限制要求和路段交通流的流量 速度 密度的关系 确定能够允许的最大交通量下的最佳速度和最佳密度 并据此采用可变限速标志等方法对高速公路主线交通流进行速度控制 1 可变速度控制的目标速度 交通状况 拥挤 低速 正常 路面条件 车道数变化 坡度 弯道 结冰 积雪 气象条件 雾 雨 雪 最佳速度目标值 39 最佳目标速度的确定方法有两种 经验统计法 数据模型法 可变速度控制的目标主要是速度指标 实现主线可变速度控制的方法是在主线上建立由可变限速标志组成的系统 即在主线沿线上每间隔一定距离设置一个可变限速标志 每一个可变限速标志都与中央控制室相联 标志间隔在城市地区一般为2 3km 40 主线可变速度控制实现方式 41 明显降低了交通速度 改善了速度分布 使速度偏差控制在7 14km h 可变速度控制方法的有效性主要表现在 42 可变速度控制存在的问题是 驾驶员不认为可变限速标志所显限速值具有约束力 另一方面是在增加关键瓶颈路段的通行能力上 可变速度控制是不太成功的 43 5 3可逆车道控制 可逆车道控制又称变向车道控制 可逆车道控制的目的在于改变高速公路主线不同方向上的通行能力以适应高峰时某一方向的交通需求 44 1 采用可逆车道控制的条件 45 2 可逆车道控制的两种基本运行方式 46 3 实施可逆车道控制的方法 可逆车道控制技术是使用可移动的交通设施 可变信息标志来改变车道通行方向 这些装置可以由现场人工操作 也可由中央控制室远距离操纵 47 5 4主线调节控制 主线调节控制是根据输入的交通流和下游的通行能力 对经由主线入口 例如收费站 隧道或桥梁入口 进入高速公路控制路段的交通流实行一些限制的方法 使该路段下游高速公路主线能保持期望的服务水平 48 第六节高速公路匝道控制 6 1入口匝道控制概述入口匝道控制的基本原理就是限制进入高速公路的车辆数目以保证高速公路自身的交通需求不超过其交通容量 49 1 入口匝道控制的目标 入口匝道控制的目标是上述的一个或全部 50 在通道区域内必须有可供使用的附加容量 即可替换的路线 时段或其他运输方式 在入口匝道上应有足够的停车空间可供等待匝道交通信号的车辆使用 在高速公路下游出口处必须有可能利用的容量 匝道与主线有足够的交织区且视距良好 2 入口匝道控制的条件 51 匝道调节在匝道上使用交通信号灯对进入车辆实行计量控制 也可通过收费站的收费车道开放数来调节进入高速公路的车辆数 3 入口匝道控制方法 入口匝道控制 52 入口匝道关闭控制 匝道关闭就是对所有交通都实行关闭 不允许车辆进入高速公路 维持高速公路不拥挤 匝道关闭分 永久性关闭 在高峰期以及偶发性拥挤期短期关闭 永久性关闭主要用在立交非常接近 交织问题十分严重的地方 永久性关闭方法一般缺点多于优点 53 只在下述几种情况下可以考虑使用匝道关闭 1 由于大雾 大雪等异常天气 导致高速公路失去通行能力 2 入口匝道上游的高速公路的交通需求已达到下游道路容量 而可替换道路上还有足够的容量可供使用 3 潜在进入高速公路的车辆很少 4 在入口匝道上没有足够的停车空间 54 匝道关闭方法 55 在关闭匝道控制中 要解决的关键问题是关闭时机的选择 需要采集高速公路上的交通流量数据及气象数据 以经验数据为参考 综合判断匝道关闭的时机 56 入口匝道调节方法 57 定时控制是指根据历史情况的调查掌握交通流的统计情况 把一天划分为若干时段 假定每个时段内 交通流状况基本不变 以此作为依据来确定每个时段内一组不变的入口调节率 使某项性能指标最优 6 2入口匝道定时控制 58 定时控制系统包含 59 60 在定时控制系统中 匝道信号以固定的周期运行 周期中红黄绿信号的配时取决于所使用的调节形式是单车调节还是车队调节 1 单车调节匝道调节信号配时规定在每个绿灯时段只允许放一辆车进入高速公路 2 车队调节当要求调节率大于900veh h时 必须采用每周期允许两辆或两辆以上的车辆进入高速公路 称这种方式为车队调节方式 61 周期内各灯色间隔时间还要取决于所使用的车队调节类型 即串行的或双列的 串行调节 在这种方式下 车辆是一辆接一辆放行的 因此要有足够长的绿灯加黄灯时间 以便允许每个周期内要求放行的车辆均能通过 双列调节 在这种方式下 每个周期并列放行两辆车 双列调节可以达到的最大调节率约为1100veh h 62 入口匝道调节率主要依据匝道上游需求 下游容量 匝道需求以及调节率的上下约束条件 道路条件等因素来确定 主要用于预防高速公路上的常发性拥挤 63 匝道调节率r veh h 的计算公式为r qc qd 15 1 qc veh h 为匝道下游容量 qd veh h 为匝道上游交通需求 匝道调节周期长度C s 为 15 2 n为每个调节周期允许进入的车辆数 n 1 2 3 64 匝道调节率r还要受下列条件约束 d veh h 匝道到达率T h 时段长度PMAX 匝道上允许的最大排队车辆数P0 匝道上初始排队车辆数Rmin 调节率下限值 一般取180veh hRmax 调节率上限值 单车调节900veh h 车队调节为1100veh h 65 以交通量实时检测数据为依据来确定匝道调节率 因而能响应交通流的随机变化 6 3入口匝道感应控制 以交通量实时检测数据为依据来确定匝道调节率 因而能响应交通流的随机变化 66 感应调节系统构成如图所示 67 为了实时反映车辆构成 气候条件等因素对交通流的影响 增加感应调节系统的适应性 可在系统中安装用来确定交通组成和气候条件的检测器 68 入口匝道感应控制的方法有 69 6 4汇合控制 汇合控制是一种微观控制方法 以安全为控制原则 汇合控制的基本目标是通过使入口匝道车辆最准确利用高速公路间隙来完成合流 改善高速公路交通流的分布及运行 汇合控制方法是当检测到外侧车道车流间隙长度不小于可插车间隙时 才允许匝道车辆进入高速公路 这样能保证匝道车辆及时安全汇入高速公路车流中 汇合控制系统实现的入口匝道调节率完全取决于检测到的主线车流间隙数目 70 检测高速公路上的可插间隙 估计这个可插间隙到达入口匝道汇合点的时间 引导匝道车辆进入这个可插间隙 汇合控制运行的工作过程 71 可插间隙汇合控制系统 移动汇合控制系统 72 1 可插间隙汇合控制构成如图 73 某个绿灯时间允许通过的车辆数取决于可插间隙的大小 最小可插间隙是指两个相随的车辆的车头间隙时间足够一个入口匝道车辆汇合进入的最小车头间隔时间 74 驾驶员水平 影响最小可插间隙的因素 75 停在匝道信号灯前的车辆到达汇合点预计行驶时间 可插间隙移动速度 放行时间的计算依据 汇合地点到间隙 速度检测器之间的距离 76 2 移动汇合控制 利用匝道左侧面带有绿色光带的显示器 向匝道车辆提示高速公路外侧车道的可插间隙移动情况 车辆跟随光带的移动 则有助于掌握加速度和速度 有利于顺利汇合 77 78 移动汇合控制模式 移动模式 适合于高速公路流量较小的情况 停车的可插间隙模式 随着高速公路交通量的增加 速度下降到某值时 此时控制系统换用停车的可插间隙状态 定时调节模式 当高速公路流量继续增加 超过某一标准 该系统转为定时调节方式 79 4 汇合控制系统的评价 汇合控制系统与交通需求 容量差额感应调节系统比较如下 80 高速公路通道系统由高速公路 匝道以及与高速公路相关的侧道 干道 城市街道等组成 以高速公路为核心的 沟通两个或两个以上地区之间交通的道路网络 7 1高速公路通道控制概述 1 通道系统的概念 第七节高速公路通道系统控制 通道控制的对象是由高速公路 侧道和其他平行干道所组成的通道系统上的交通流 81 2 通道控制原理 高速公路通道控制就是对通道系统交通流进行协调 管理 诱导和警告 基本原理是监测通道系统