交通工程设施设计-第五章

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
将驾驶员诱导到交通状况较好的道路上 改变高速公路不同方向上的通行能力
2、主线控制实现目标的基本方法
依据交通流模型判 断交通流运行状态
确定高速公路主线交通 流控制的目标状态值及相应 的控制方法，使交通流趋于 目标状态
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
第二节
交通监控中心设计
一、监控机构设置
考虑以下几个因素：
I. II. III. IV.
监控范围 行政区划 设备布设 生活方便
二、监控中心的功能
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
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。 定时主线控制
控制配时和等级根 据一天时间内的交通流 变化规律预先确定
感应主线控制
控制变量值是基于 实时测量到的现时交通 条件下的交通参量
3、主线控制涉及到的几个方面 车道使用控制
分组讨论：是否有必要设置紧急电话
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
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
相关设施



数据信息采集
信息采集子系统
系统运行方式： 联机运行
话音和图像信息采集
辅助性检测手段
脱机运行
紧急电话、闭路电视 适合现状需求
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
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。
信息提供系统
图文显示
第五节 主线控制 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。
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
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。
人工设置路栏
设立关闭标志
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。
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
上述不平衡 交通需求在 未来若干年 内会继续存在
采用可逆车道 控制的条件
2、可逆车道控制的两种基本运行方式 可逆车道控制
可变向车道运行
可逆性 单向通行方式
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。
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。
1、采用可逆车道控制的条件
交通需求主流与 次流在方向必须 定期或不定期地 经常相互转换 交通需求在方向上的 不平衡具有明显的差别
没有其他可替代的或更经济有效 的解决方向不平衡交通需求的办法
匝道关闭方法
自动路栏关闭
在关闭匝道控制中，要解决的关键问题是百度文库关闭时机的选择，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。
入口匝道调节方法：
A B
定时控制
感应（动态） 调节
C
D
汇合控制
整体定时 控制
6.2 入口匝道定时控制 定时控制是指根据历史情况的调查掌握交通
匝道关闭 匝道关闭可通过 自动路栏、交通标志、 人工设置隔离墩把某些 入口匝道关闭。
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。
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。
外场设备接入结构图
监控系统的组织结构
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
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
1、可变速度控制的目标速度 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。 最佳速度 目标值
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）
1、外场设施： 2、监控站： 3、监控（总、分）中心：
监控系统的组织结构
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
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。
电子道路交通诱导和控制系统
驾驶员 信息系统
可变信 息标志 路旁无 线电广播
可变速度控制方法的有效性主要表现在：
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
减少了交通事故频率 及降低事故的严重程度
交通量增大
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。
（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
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
第三节
信息性质分类：
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。
匝道调节率r(veh/h)的计算公式为
r = q c - 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。
2、入口匝道控制的条件 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
3、入口匝道控制方法 入口匝道控制
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 。
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。
定时控制系统包含
控制器
信号灯
路面标记
检测器
高速公路 停止线
检入检测器 匝道控制标志 排队检测器 匝道 信号灯
通过检测器
控制器 普通道路
图 入口匝道定时控制系统构成
第五章 交通监控设施设计
第一节 概述 定义、分类、功能、构成、组织机 构、涉及的技术
2017/2/26
3
前
高速公路机电系统
言
设置原因：交通状况和环境状况随机性
北京西二环交通拥堵状况
城市快速干道交通状况
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
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。
1、入口匝道控制的目标
增加高速公路实际通行能力（增加匝道整体的驶入量）
减少高速公路主线上行驶车辆总的行程时间 减少通道内全部行驶车辆的行程时间 在高速公路主线和入口匝道上，消除或减少车辆中的冲突和事故 改善交通流的平稳性，减少车辆的不舒适感和环境干扰 入口匝道控制的目标是上述的一个或全部
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
信息提供系统
单一标志的代表样式
信息提供系统
卷尺式可变标志
信息提供系统
转鼓式可变信息标志
信息提供系统
滚筒式可变信息标志
信息提供系统
滚筒式可变信息标志
信息提供系统
抽拉式可变信息标志
信息提供系统
汉字的点阵显示
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。
可变速度控制的目标主要是速度指标。 最佳目标速度的确定方法有两种： ①经验统计法；②数据模型法。 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。
主线可变速度控制实现方式
布设原则\建设规模
监控系统的分类
1、按所辖路段范围：
2、按信息处理方式：
主 线 控 制
匝 道 控 制
隧 道 控 制
通 道 控 制
综 合 控 制
处算 单 理机 一 集的 中计
网的 功 多 络计 能 计 处算 分 算 理机 散 机
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。
匝道调节周期长度C(s)为
n为每个调节周期允许进入的车辆数， n=1，2，3。
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
监控系统的构成（二）
1、信息采集子系统： 2、信息传输子系统： 3、监控中心子系统： 4、应用子系统：
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。
1
2
警告和诱导
3
优先控制
4、主线控制方法 公共汽车、 合用车优先控制 驾驶员信息系统 主线控 制方法 可变速度控制
车道关闭
可逆车道控制
主线调节
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。