交通管理与控制 课件 第十二章-高速公路交通控制2-4

第十二章高速公路交通管理与控制2.高速公路延误分析交通管理与控制主讲人：王昊2.1延误的累积交通量曲线表达法N0A(t)V(t)NtD(t)N1N1-Qττwt2Q2.2高速公路延误分析通行能力通行能力2.3总延误的计算表1交通事故影响下的通行能力简单阻塞延误短期关闭延误调整瓶颈延误修正交通需求延误课后要求请给出上述五种情况下高速公路平均单车延误的计算表达式。第十二章高速公路交通管理控制3.高速公路入口匝道控制交通管理与控制主讲人：王昊3.1匝道控制的目的与条件目的：减少匝道汇入交通对主线交通的干扰在主线通道上有可供使用的额外容量入口匝道上可提供足够的停车空间从入口匝道汇入的流量与主线已有流量之和不能超过路段容量前提条件：3.2入口匝道控制方式（1）封闭入口匝道控制（2）匝道定时调节控制（3）匝道感应交汇控制（4）汇合式入口控制（5）匝道系统控制封闭入口匝道控制（1）入口匝道下游主线容量已饱和，可替代道路上还有足够容量；（2）有较多车辆要在匝道上排队，但没有足够长度容纳排队车辆的匝道；（3）匝道下游发生特殊事件，而产生交通拥堵。应用条件主要方法（1）人工设置栅栏；（2）自动设置栅栏；（3）交通信号及标志控制。匝道定时调节高速公路入口处限制交通量——调节。调节率：一小时内控制进入高速公路的入口匝道交通量。介于180~240辆/小时和900辆/小时之间。通过匝道信号灯加以实施。目的：消除高速公路拥挤，改善汇合运行的安全。单车进入调节：每次绿灯加黄灯时间只够一辆车通过（一般3秒）；（调节率10辆/分钟，则绿黄时间3秒，红灯时间3秒。）车队调节：调节率很高时适用，根据调节率和每周期放过的车辆决定信号周期。（调节率18辆/分钟，每周期放9辆车，则每分钟2个周期，时间30秒。）为司机提供了可靠的交通适应情况；系统不能适应需求量的明显变化；系统不能适应偶然事件引起的明显变化特点：匝道控制案例-Rampmetering双车调节：洛杉矶车队调节：沪宁高速无锡段匝道感应交汇控制在主线和匝道安装交通流检测器检测交通量和占有率，确定交通状况需求容量控制占有率控制感应控制方法感应控制原理典型控制方法：ALINEA（反馈式控制）ALINEA控制算法通过减小实际测量的占有率与期望占有率之间的差距，使车辆占有率在理想范围内波动，从而最大化车辆在瓶颈区的流率。典型控制方法：ALINEA（反馈式控制）第k周期的匝道汇入流率第k+1周期的匝道汇入流率正数，调节器参数主线下游期望占有率第k周期主线下游占有率qKorO典型控制方法：ALINEA（反馈式控制）第k周期的匝道汇入流率第k+1周期的匝道汇入流率正数，调节器参数主线下游期望占有率第k周期主线下游占有率qKorO计算得到r(k+1)后，根据该流量值调节周期内匝道绿灯时长即可完成匝道交通的反馈式调节控制。

典型控制方法：ALINEA（反馈式控制）Parageogiou的研究表明：KR值越大，系统调节速度越快，但调节波动也越大；即使KR值变化范围较大，系统也能保持较好性能算法特点：实现简单，硬件要求不高；能有效减少系统的旅行时间，提高平均车速；未考虑匝道排队溢出情况改进算法：AD-ALINEA、FL-ALINEA、UP-ALINEA、X-ALINEA、METALINEA汇合式入口控制通过使入口匝道上车辆最佳地利用高速公路间隙，来改善高速公路交通流的分布和运行。研究如何把入口车纳入高速公路交通流的间隙。可接受间隙汇合控制移动汇合控制基本控制形式控制原理把普通的匝道调节信号用于引导匝道车辆的方式单车进入调节：通过检测器和信号灯一次准入一辆车；车队调节：入口匝道需求超过单车进入所能达到的最高调节率，而且主线上有较多空隙时，允许车队同时进入主线的控制。移动汇合控制通过检测主线车流存在的间隙，向匝道车辆提供可移动汇入时间窗口，引导匝道车辆安全汇入主线。匝道系统控制表1在入口i进入并通过主线路段j的车流比率S1=4000+800=4800S2=0.95*4000+0.75*800+600=5000S3=0.9*4000+0.7*800+0.9*400+800=5320x3=600-(5000-4800)=400x4=800-(5320-5200)=680S4=0.85*4000+0.6*800+0.85*400+0.9*680+600=5432x5=600-(5432-5200)=368课后要求教材P362第4题。第十二章高速公路交通管理与控制4.高速公路主线控制方法交通管理与控制主讲人：王昊4.1主线控制的目的与方法目的：通过警告、诱导、调节等方式，提高高速公路主线交通流的稳定性和通行效率。主要方法：可变限速控制；封闭若干车道控制；可逆行驶控制当交通需求接近道路容量时，改善交通流的均匀性和稳定性以提供高速公路利用率并预防拥挤；如果发生拥挤，要能防止尾端冲撞；简化事故处理并从拥挤状态恢复到正常状态；把高速公路上的交通量转移到可替换道路上，以便更好地利用道路容量；减少驾驶员的不满和失误；使用可逆车道改变高速公路不同方向上的容量。4.2可变限速控制可变限速的工作原理当下游路段车速下降时，可变限速系统通过可变情报板对上游路段的交通流进行限速值调整，连续地逐步降低限速值，减少车辆追尾的风险，降低交通流拥堵的概率。4.2可变限速控制德国是最早开始应用可变限速控制装置的国家（1965年）美国从上世纪60年代晚期开始应用可变限速控制系统。新泽西州、亚利桑那州、密歇根州、华盛顿州、等都在应用可变限速控制系统。荷兰1992年在A2高速公路采用了可变限速控制，还在A16高速公路上安装了应对恶劣天气的可变限速控制设施。英国1995年在伦敦的M25高速公路上安装了可变限速控制系统。芬兰1999年在E18高速公路上应用可变限速进行速度控制实践表明：可变限速控制能够降低交通事故数，提高高速公路的交通安全性在异常条件下，可变限速控制可有效降低车速，增大车头时距禁止车辆进入一条或多条车道。用于：车道阻塞改善入口匝道汇合运行（如2车道匝道与3车道主线汇合后进入4车道主线段）转移交通（转移到可替换车道上）隧道控制（事故检测）4.3封闭