《现代交通控制中的高速公路控制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代交通控制中的高速公路控制（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、现代交通控制中的高速公路控制于寒松北京交通大学, 北京 E-mail: 摘 要: 介绍了现代交通控制的相关概念和相关的技术，并且强调了交通控制研究角度的转变，简要介绍了现代交通控制中的主要技术，并且探讨了高速公路的交通控制内容与流程。然后详细介绍了高速公路控制中的控制与管理系统的总体结构并详细解释了每一层次的功能，之后解释了计算机网络系统结构、策略与发展趋势关键词:现代交通控制，交通控制转变，高速公路交通控制，高速公路交通控制总体结构，计算机网络系统，趋势The highway control of modern traffic controlHansong YuBeijingjiaotong
2、 University, Beijing E-mail: Abstract: Modern traffic control concepts and related technologies, and emphasized the changes in the angle of the traffic control research , a brief introduction of the main techniques in modern traffic control , and discusses the content and process of highway traffic
3、control . Then details the overall structure of the control and management system in the control of the highway and a detailed explanation of the function of each level , and then explain the structure, strategy and development trend of the computer network systemKey Words: Modern traffic control, t
4、raffic control changes , highway traffic control , highway traffic control overall structure , computer network systems , trends1 现代交通控制现代交通控制指先进的控制理论与方法、系统控制设备和高新技术在道路交通控制系统中的综合应用，是海量交通综合信息采集、传输、处理、应用和控制决策指令执行的全过程，同时现代交通控制特别强调利用信息的潜在功能，将信息的应用前端提前到个人、车辆和企业运输出行以及大型社会活动的安排。1.1 与传统交通系统的对比对比传统交通控制系统，现代交
5、通控制的通信系统传输速度更快、传输质量更高、传输容量更大，传输距离更长、传输成本更低、传输可靠性更强并且通信站点数量更多。1.2 现代交通控制的应用技术1 先进的系统控制理论的应用2 先进的计算机技术、通信与检测技术的应用3 先进的计算机仿真技术的应用4 先进的信息处理技术和多源、多层次的信息来源5 硬件平台标准的应用6 先进的交通控制软件的应用1.3 交通控制研究角度的变化注重控制机的开发转到对控制设备的开发和设备问互换性的研究；从宏观交通模型的开发到研究宏观与微观交通模型的匹配；从单一检测设备的应用到对各种先进的信息检测设备的研究等；信息的检测范围从只考虑对交通流信息的检测到对影响交通的所
6、有信息的检测等。针对这些变化，充分把握现代交通控制的特点，将传统的研究和开发交通控制的方法进行调整，将更有利于交通控制的发展。2 高速公路的管理内容高速公路安全设施和道路监控系统两大类交通工程发挥了重要作用，交通安全设施是静态保障系统，监控系统则是动态保障系统。实施高速公路交通控制是高速公路安全、畅通的保障，是高速公路区别于一般公路并能有效地使高速公路基础设施功能充分。2.1 高速公路交通控制流程高速公路交通控制由以下三个流程构成：一是信息采集，即实时采集变化着的道路交通状态，包括：交通信息、气象信息、环境信息、异常事件信息等；二是信息分析处理，包括：分析、预测交通运行状态、交通异常事件，对已
7、经发生或可能发生的异常事件制定处置预案等；三是信息提供，包括对高速公路上正在行驶的车辆提供道路交通状况信息，对行驶车辆发出限制、劝诱、建议性指令，对交通事故和其它交通异常事件的处理职能部门下达处置指令，对信息媒体或社会提供高速公路。图1：高速公路交通控制流程示意图2.2 高速公路交通控制与管理系统的总体结构高速公路控制与管理系统是分层次的分布式大型综合控制与管理系统，通过各种不同的设备连接在一起，实现各部分信息的共享和协调工作，从而完成综合控制与管理功能高速公路控制与管理系统的计算机网络和通用的计算机网络既有一致的方面，又有特殊的要求，首先，它是一个实时网络，高速公路控制与管理系统的计算机网络
8、需要根据现场通讯的实时性，在确定时限内完成信息的传送，这个时限是根据控制过程的实时性要求来确定的。其次，它也是个管理信息网络，高速公路控制与管理系统的所有管理信息(收费信息、人事信息、办公信息、财务信息、路面养护信息等)都需要通过该计算机网络来传输高速公路控制与管理系统的发展方向是管理和控制一体化一方面向交通控制现场(数据采集设备、可变情况板、限速板、收费数据等)发展，另一方面向交通管理的高层(运营计划、路面养护计划、收费管理、交通调度、统计分析、交通控制等)发展，特别是近几年来开放式系统体系结构的发展，各种网络通讯规约的标准化，逐步克服了过去各种计算机系统不能互相通讯的“孤岛”现象，这种高速
9、公路交通控制与管理系统使得交通管理部门的自动化水平大大提高，不仅能控制和管理某个交通设备，而且也能控制和管理整个区域的交通设备，使得整个区域的交通状况得以改善，提高交通量，减少交通事故。高速公路交通控制与管理系统采用了如图l的系统结构，每一层作为上一层的基础，接受上一层的控制和管理指令，同时将控制结果、各控制参数和管理信息返送到上一层，各层完成的功能如图所示。图2：高速套路变通控制与管理系统结构第一层：数据采集和控制层，是整个高速公路交通与控制系统的最低层这一层直接与交通设备相连，完成以下功能： 交通信息采集：道路交通量、道路占有率、车辆速度、车型分类、车辆间距 天气信息：道路截面的温度、湿度
10、、风力、雾天能见度等气象信息 收费信息：各收费车道的收费资料 交通控制：控制车道控制器、可变情况板、限速板 路面养护信息：特定点路面参数(弯说、变形、局部裂缝、平整度、磨耗等).第二层：通讯链路层，提供相应的通讯线路，保证交通信息的相互传递 用光纤、微波组成的开放式交通管理信息网络。采用TCP/IP,NETBEUI、IPXSPX等标准网络协议 用光纤、微波或双绞线组成的开放式交通控制网络，采用RS232、RS485、BITBUS、CAN BUS等工业标准协议。第三层：交通管理层，给高速公路交通控制与管理中心提供交通控制信息，同时给各职能部门提供交通管理信息收费管理办公管理财务管理路面养护管理路
11、征管理管理交通调度计划管理等交通实时信息管理(交通量、天气等)。第四层：交通控制决策层，用高级应用软件分析整个高速公路的交通信息提供交通控制和管理的策略 交通量特征分析：速度、密度、流量特征分析车辆跟踪特征分析，车道分布特征分析，以及交通量预测 事故预测、分析、处理等安全分析决策 交通控制策略的选择：主线控制、进口或出口控制、交通走廊控制。2.3 高速公路交通控制与管理系统的计算机网络系统结构高速公路交通控制与管理系统是分层次的分布式大型综合控制与管理的交通管理系统，是建立在计算机网络基础上的可以说计算机网是高速公路交通控制与管理系统的核心，所以一个高速的、可靠的、实用的、分层次的和分布式的计
12、算机网络系统是高速公路交通控制与管理系统的保证。 图3：高速公路交通控制与管理系统的计算机网络系统结构2.4 高速公路的交通控制策略本交通拥挤是高速公路交通控制所要解决的主要问题之一，为尽量避免和减少交通拥挤，必须采取相应的措施 如果扩建现有的公路，当然可以提高通行能力，但通常要受到经济、环境等条件制钩，一般是不可行的。为此，应开发和推广各种控制与管理措施，更加合理地利用现有高速公路资施，避免常发性拥挤，及时地处理消除偶发性拥挤，使高速公路始终运行在畅通、安全的状态，保证其应有的服务水平。目前高速公路采用的交通控制策略主要有人口匝道控制、主线控制、通道控制等，此外还有一系列管理措施。1 建公路
13、入口匝道控制高速公路人口匝道控制 一种应用最广泛的控制策略。其基本目标是控制高速公路的交通需求，在高峰交通量期间控制进人高速公路的车辆数目 使高速公路交通流能运行在最佳状态附近。其本质是应用最优控制理论，求解最优人口流量，使特定的性能指标最优，同时满足特定高速公路交通流量模型及各状态变量上下界的约束。人口匝道控制可采用匝道定时调节控制、匝道系统控制，匝道感应交汇控制和匝道封闭几种方法。1.1 匝道定时调节控制匝道定时调节控制是在匝道上使用交通信号灯，根据已有的交通流检测数据，把一日分为若干个时段，每个时段内交通流状况近于不变，在每个时段内采用一组不变的八日流量，对进人车辆实行计量控制。匣道=交
14、通量的范围在正常交通量和某个合理最小变通量之间，其目的是为改善高速公路主线的交通状况和保证车流汇合时的安全，有效。1.2 匝道系统控制匝道系统控制就是将一系列匝道集中起来作为一个整体统一考虑控制的系统。其限流根据整个系统的交通量与通行能力之差确定。与匝道定时调节控制相比，匝道系统控制的 优点是能够兼顾整个系统。1.3 匝道感应交汇控制匝道感应交汇控制，就是在高速公路主线上和匝道上安装检测器，根据实时检测数据信息，通过控制器或中心计算机确定适时的最优人口调节事。它可以预防和消除常发性拥挤及偶发性拥挤。1.4 匝道封闭匝道封闭通过道栏或交通标志等，在高峰交通流量或特殊情况下把某些人口匝道关闭。匝道
15、封闭缺乏灵活性，缺点多于优点，一般情况下不宜采用。2 高速公路主线交通控制高速公路主线交通控制就是当道路交通需求接近通行能力时对主线上交通流进行调节与诱导，使之比较均匀、稳定。这种主线控制对常发性和偶发性交通拥挤都是有效的。常用的主线控制l方法有主线调节、速度控制、车道使用控制设驾驶员信息系统等。1.2.2.1. 主线调节主线调节主要是根据输入的交通需求和上游的通行船力，对经由主线入口进人高速公路控制路段的交通实行控制，使该段下游高建公路能保持期望的服务水平，或对载客率较高的公共汽车、合用客车给予优先通行权。2.2. 车道使用控制车道使用控制不仅是一种紧急控制手段，而且也是合理分流车辆，减少拥挤，提高道路通行能力和向公共交通、合用车辆提供优先服务的手段。常用的有：a车道关闭控制：当某车道上发生交通事故或安排施工作业时，暂时关闭该车道，措施是在车道上方显示红“”标志，根据需要设置路栏等。b可逆车道变向控制：在交通高峰期间，交通量会呈现较大的方向不平衡性，为了有效地利用道路空间和通行权，把反方向的某一条车道临时用作逆向车道，井通过交通标志发生车道变向信息。c专用车道控制：为鼓励乘用公共交通工具，降低高峰期间的交通总需求，在高峰时间里从同方向或反方向的车道中辟出一条车道作为专用车道。高峰时间过
