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1、第十第十二二讲讲 快速道路交通控制快速道路交通控制第十第十二二讲讲 快速道路交通控制快速道路交通控制快速道路特征快速道路特征快速道路特征快速道路特征?具有高标准线形具有高标准线形有中央分隔带有中央分隔带?有中央分隔带有中央分隔带?全封闭全封闭全封闭全封闭?出入口部分或全部受控制出入口部分或全部受控制 行驶车速受限制行驶车速受限制?行驶车速受限制行驶车速受限制?相交道路全为立交相交道路全为立交?机动车专用道机动车专用道_快速道路交通管理与控制系统_快速道路交通管理与控制系统管理与控制目标管理与控制目标管理与控制目标管理与控制目标?减少拥挤减少拥挤拥挤的后果拥挤的后果?拥挤的后果拥挤的后果 ?速度
2、降低 ?延误增大 ?流量减少 ?运行费用增大，效率降低 ?易发生尾撞和换车道事故增加 ?排放量，导致空气污染?两类拥挤两类拥挤?两类拥挤两类拥挤拥挤分类拥挤分类? ?常发性拥挤常发性拥挤常发性拥挤常发性拥挤 交通需求大于通行能力；交通需求大于通行能力； 几何设计缺陷（车道减少，交织段过短，几何设计缺陷（车道减少，交织段过短， 横横断面较窄，标志短缺，视线不良，互通断面较窄，标志短缺，视线不良，互通横横 式立交不符合标准等）；式立交不符合标准等）；? ?偶发性拥挤偶发性拥挤偶发性拥挤偶发性拥挤? ?偶发性拥挤偶发性拥挤偶发性拥挤偶发性拥挤 交通事故交通事故 道路养护施工道路养护施工;道路养护施工
3、道路养护施工; 车辆抛锚；车辆抛锚； 货物掉落货物掉落；货物掉落货物掉落； 不利的气候条件。不利的气候条件。k拥挤分析拥挤分析拥挤交通流拥挤交通流kk =fsKKvv1 kk2jfsK =jfKKKvq2kjkmkmjk1非拥挤交通流非拥挤交通流vqq1c00vmvfHCMHCM服务水平分级服务水平分级服务水平分级服务水平分级服务水平密度(pcu/mile/lane)A B12 20B C D20 30 42D E42 67 F67注英公注: 1英里=1.609公里我国高速公路服务水平分级我国高速公路服务水平分级我国高速公路服务水平分级我国高速公路服务水平分级服务水平密度服务水平密度(pcu/
4、km/lane)一一 二二7 18二二 三三 四四18 25 45四四45公路工程技术标准（JTG B01-2003）快速道路交通控制快速道路交通控制快速道路交通控制快速道路交通控制 主要内容主要内容1主线控制主线控制；主线控制主线控制； 2入口控制；入口控制； 3出口控制出口控制3出口控制出口控制； 4优先控制；优先控制； 5通道控制。通道控制。主线控制主线控制?含义含义 对快速道路主线车道的交通调节、警告和诱导。对快速道路主线车道的交通调节、警告和诱导。?目标目标 减少拥挤并改善快速道路运行的安全和效率；减少拥挤，并改善快速道路运行的安全和效率；?作用作用 1改善交通状况1改善交通状况。
5、2防止尾撞； 3简化事故的处理并尽快恢复正常的交通流状态3简化事故的处理并尽快恢复正常的交通流状态； 4转移车流。 5减少驾驶员的不满和失误；5减少驾驶员的不满和失误； 6调节车流。主线控制主线控制?基本类型基本类型?定时主线控制：所用的控制配时参数和等级主要根据一天的情况而定?定时主线控制：所用的控制配时参数和等级主要根据天的情况而定?感应主线控制：根据实测的参数而确定控制方案?主要控制方法主要控制方法?主要控制方法主要控制方法?可变限速控制，将速度限制与最大流量相对应?可逆车道?车道关闭调节控制（很少运用）入口匝道控制入口匝道控制?目标目标 手段手段?手段手段?作用作用?控制有效的条件控制
6、有效的条件?方法方法?方法方法?关闭?定时调节控制?定时调节控制?感应调节控制 系统控制?系统控制定时调节控制定时调节控制?原理按固定的色灯变化允许匝道车辆进入主线车道按固定的色灯变化允许匝道车辆进入主线车道。?调节率计算调节率计算 原则减少主线拥挤，提高汇入安全 方法 方法按上游交通需求，下游通行能力及匝道到达流 量之间的关系确定调节率。定时调节控制定时调节控制?调节的两种方式调节的两种方式?调节的两种方式调节的两种方式 单车调节；单车调节； 车队调节：车队调节： ? 单列调节单列调节 ? 双列调节FCDC思考：思考： 如果 C=7200veh/h，F=7000veh/h，D=600veh/
7、h 试计算该匝道适合的调节率。试计算该匝道适合的调节率调节率计算判断方法调节率计算判断方法调节率计算判断方法调节率计算判断方法? 不需调节不需调节 上游需求上游需求F+匝道需求匝道需求D 下游通行能力下游通行能力C ? 调节无效调节无效? 调节无效调节无效 上游需求上游需求F下游通行能力下游通行能力C 调节调节?调节调节 上上游需求游需求F下游通行能力下游通行能力C，但但游需求游需求下游通行能力下游通行能力但但 上游需求上游需求F+匝道需求匝道需求D下游通行能力下游通行能力C定时调节控制定时调节控制?计算调节率应注意计算调节率应注意?不产生拥挤的调节率：r=C-F?不产生拥挤的调节率：r C
8、F ?考虑合流的安全性，还要分析合流所需的时间。 影响合流时间的因素有：影响合流时间的因素有： 停车点到主线的距离； 匝道的几何参数（坡度，进入角，加速车道 长度等）； 车型；调节率计算调节率计算调节率计算调节率计算?单车调节单车调节 通常每次绿灯只允放入一辆车而每周期通常每次绿灯只允放入一辆车，而每周期 绿灯取3秒，其余为红灯。例如：例如： 已知调节率为600veh/h或10veh/min（6s/veh）, 则绿灯为3秒，红灯也为3秒；则绿灯为3秒，红灯也为3秒； 如果调节率为300veh/h或5veh/min（12s/veh）, 则绿灯为3秒红灯为9秒则绿灯为3秒，红灯为9秒。调节率计算调
9、节率计算调节率计算调节率计算?车队调节车队调节 适用于计算调节率大于900veh/h或 15veh/min的情况即每周期允许两辆15veh/min的情况，即每周期允许两辆 或两辆以上的车辆进入快速道路。 车队调节时的调节周期由调节率和 每周期平均放行的车辆数决定每周期平均放行的车辆数决定。车队调节率计算示例车队调节率计算示例车队调节率计算示例车队调节率计算示例已知调节率已知调节率10801080veh/hveh/h或或1818veh/minveh/min因为调节率r=18veh/min,可以考虑两种情况：因为调节率r=18veh/min,可以考虑两种情况： （1 1）每周期放行每周期放行2 2
10、辆车辆车即即q=2veh/q=2veh/周期周期则则已知调节率已知调节率10801080veh/hveh/h或或1818veh/minveh/min （大于15veh/min）。若要求每周期放（大于15veh/min）。若要求每周期放 行行2 2辆车辆车计算每分钟的周期数以及每计算每分钟的周期数以及每（1 1）每周期放行每周期放行2 2辆车辆车，即即q=2veh/q=2veh/周期周期，则则 每分钟的周期数n为：每分钟的周期数n为： /18/2 9/18/2 9周期周期/ i/ i行行2 2辆车辆车，计算每分钟的周期数以及每计算每分钟的周期数以及每 周期长度。周期长度。n=rn=r/ /q=q
11、=18/218/2= =9 9周期周期/ /m mi in 于是，周期长度为：n 于是，周期长度为： C=60/9=6.67sC=60/9=6.67s （2 2）每周期放行每周期放行3 3辆车辆车，即即q q= =3veh/3veh/周期周期，则则：（2 2）每周期放行每周期放行3 3辆车辆车，即即q 3veh/q 3veh/周期周期，则则： n=18/3=6周期/minn=18/3=6周期/min C=60/6=10sC=60/6=10sC=60/6=10sC=60/6=10s周期计算公式周期计算公式周期计算公式周期计算公式周期计算公式周期计算公式周期计算公式周期计算公式C=3600q/r（
12、s）C=3600q/r （s）其中其中：其中其中： rminrrmax rmin=180veh/h 9001100h/hrmax=900 1100veh/h q=1、2、3veh/hq 1、2、3 ,veh/h两种车队调节形式两种车队调节形式两种车队调节形式两种车队调节形式两种车队调节形式两种车队调节形式两种车队调节形式两种车队调节形式?由于红灯和绿灯时间的分配还与车由于红灯和绿灯时间的分配还与车 队调节的方式有关队调节的方式有关所以还要区分所以还要区分队调节的方式有关队调节的方式有关，所以还要区分所以还要区分 是单列是单列还还是双列调节是双列调节。是单列是双列调节是单列是双列调节?单列调节单
13、列调节 每周期车辆一辆接一辆地放行每周期车辆一辆接一辆地放行?双列调节双列调节?双列调节双列调节 每周期并列两排放行车辆每周期并列两排放行车辆每周期并列两排放行车辆每周期并列两排放行车辆感应调节控制感应调节控制?原理原理根据实测的（通过检测器）交通需求和通行能力的根据实测的（通过检测器）交通需求和通行能力的 关系来控制匝道车辆进入干道。关系来控制匝道车辆进入干道。?依据依据交通流的基本关系交通流的基本关系,所有这些关系取决于多种影响因 素。所有这些关系取决于多种影响因 素。 基本方法基本方法?基本方法基本方法?通过实测确定拥挤流和非拥挤流的临界值； 再通过实测获得的参数与上述临界值进行比较?再
14、通过实测而获得的参数与上述临界值进行比较，即 可知交通流是处于什么状态；?确定不引起拥挤的最大匝道流量；?确定不引起拥挤的最大匝道流量；感应调节控制感应调节控制?控制方法控制方法 交通量通行能力差额法?交通量通行能力差额法?占有率法 路肩车道间隔法?路肩车道间隔法?可插间隙交汇法 移动交汇法?移动交汇法?系统设备系统设备感应调节控制系统设备感应调节控制系统设备kk拥挤流拥挤流k拥挤流拥挤流 =jfkkvv1kmkm非拥挤流非拥挤流j非拥挤流非拥挤流qvqcvmckvq =qvvm系统控制（集中控制）系统控制（集中控制）?含义含义将数个匝道出入口一起考虑的控制方法将数个匝道出入口一起考虑的控制方
15、法将数个匝道出入口一起考虑的控制方法将数个匝道出入口一起考虑的控制方法?原则原则不是考虑单个匝道的需求不是考虑单个匝道的需求供应关系供应关系而是将数个相而是将数个相不是考虑单个匝道的需求不是考虑单个匝道的需求供应关系供应关系，而是将数个相而是将数个相 互影响的出入口匝道作为一个系统一起加以控制和调节互影响的出入口匝道作为一个系统一起加以控制和调节?控制类型控制类型?控制类型控制类型?定时调节（包括关闭匝道）；?感应调节?感应调节；?可接受间隔汇合控制；?调节率计算调节率计算?调节率计算调节率计算集中控制调节率计算图例集中控制调节率计算图例集中控制调节率计算图例集中控制调节率计算图例Xj=1Xj
16、=21#2#Di=1 (xi) SjSj+1Di=2 Di 3Bj=1Bj=2 Di=3 xi： 在入口： 在入口i处的容许流量；处的容许流量； D：在入口在入口i处的需求处的需求；Di：在入口在入口i处的需求处的需求； Aij：由入口：由入口i进入并通过路段进入并通过路段j的流量百分比；的流量百分比； Sj： 路段路段j的需求的需求；Sj： 路段路段j的需求的需求； Bj： 路段： 路段j的通行能力；的通行能力；集中控制调节率计算集中控制调节率计算集中控制调节率计算集中控制调节率计算集中控制调节率计算集中控制调节率计算集中控制调节率计算集中控制调节率计算?平衡法平衡法平衡法平衡法1ij1ijiijjDAxAS+ =1ij
