高速公路存在问题及解决思路

高速公路交通拥挤及解决思路

近年来我国高速公路的建设得到蓬勃发展, 它对促进我国, 特别是周边地区的经济发展起到了十分重要的作用。其利用率越来越高。相应的高速公路交通拥挤、交通安全和对环境的污染等问题也逐渐表现出来。成为高速公路运行中存在的急待解决的问题。下面以交通拥挤为重点并提出解决交通拥挤的思路。

1 . 交通拥挤概念

所谓交通拥挤, 是指交通需求一定时间内想要通过道路的车辆数超过某道路的交通容量时, 超过部分的交通滞留在道路上形成等待行列的交通现象。

交通拥挤是每个城市的一大久治不愈顽症。交通拥挤与加快的城市化步伐及城市人口的增多有着密切的联系，而交通的拥挤也给城市环境及出行安全带来了隐患。

首先，交通拥挤增加了市民的出行时间。对经常被困在车阵中的市民来说，平时出行是时间成本的浪费，并且会影响当天的心情和工作效率。而周末时出行车辆更多，堵车更严重，有些市民更是选择周末待在家中，久而久之，城市的活力会降低。

其次，城市交通也带来了城市的环境问题，如大气污染、交通噪声污染以及城市热岛效应。城市中大气污染的主要来源便是机动车尾气的排放，市民长期处于这种污染条件下则会损伤肺功能以及呼吸系统；交通噪声则会干扰附近居民的生活质量、学校以及单位的工作秩序和效率，城市热岛气候则使夏季的市区更加闷热，使人产生不适感，持续的高温还可能导致心脏、呼吸系统疾病发病率的上升。

第三，交通拥挤带来的间接危害便是事故的增多，而事故的增多又加重了交通负担，使交通更为拥挤。

2．交通拥挤分类

交通拥挤通常分为以下两种类型：

（1）由于过大的交通需求造成道路设施超载所引起的交通拥挤称为常发性交通拥挤（Recurrent Congestion）。例如上下班高峰时刻所发生的拥挤现象。通过长期的观察、分析可以比较准确的掌握固定瓶颈的具体位置，甚至可以估计出拥挤发生的可能时间段，因此，一般采用预案管理和现场指挥相结合的方式对这类交通拥挤进行管理。

（2）由于道路上的随机事件，如交通事故、车辆停驻、恶劣的天气（雨、雪、冰、雾）、大宗货物掉落或道路设施临时维护，所引起的延误和危险构成的交通拥挤，称为偶发性交通拥挤（Non-Recurrent Congestion）。由于这种交通拥挤产生的时间和地点都是随机的，因此，只能依靠现场的组织、协调、指挥等手段对其进行管理。

此外，根据拥挤形成的先后次序，可以将交通拥挤分为初始交通拥挤和后续交通拥挤。初始交通拥挤（Primary Congestion）是指在一个道路瓶颈处首先产生的交通拥挤。后续交通拥挤（secondary Congestion）是指由初始交通拥挤的回流和蔓延而形成的交通拥挤

3．引起高速公路出现拥挤的主要原因

a.交通需求超过容量

b.不受限制的入口匝道导致进入高速公路主线交通流过大, 产生超过容量的需求。

c.出口匝道和收费站排队

d.不适当的行车速度

e.事件和交通事故

f.不利的气候条件引起道路通行能力下降

g.道路维护。

4．解决对策

对已建成的高速公路, 解决交通拥挤和交通安全的对策主要是入口匝道控制, 高速公路主线控制和通道控制。这些控制策略就是高速公路监控系统的主要任务。其中主线控制和通道控制则是由信息发布系统直接完成的。

4.1入口匝道控制策略

入口匝道控制是解决交通拥挤的有效方法，它的实质是通过限制进人到高速公路主线的交通量影响高速公路的区间密度。可以想像，对于一个高速公路监控系统，如果所有的入口都是可控的，那么通过入口匝道调节可实现对高速公路上的车辆数进行直接控制。当高速公路上的交通流较少时，人口匝道控制可通过填充主线上大的车头时距保证交通流均匀，消除交通流中的不稳定性;当高速公路上的交通流较大时，入口匝道控制使车辆汇合安全，减少拥挤和事故，确保高速公路主线运行于期望的速度和密度;当高速公路上某段交通流接近饱和或由事故引起的交通阻塞时，通过某些人口匝道的控制可防止阻塞的进一步扩大及过饱和。入口匝道控制的主要目标是通过控制驶入高速公路主线车辆的数目来平滑交通流，增加交通流的稳定性，减少拥挤和事故。

高速公路入口匝道控制是一种应用最为广泛的控制策略。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入高速公路的车辆数目，是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，求解最有入口流量，使特定的性能指标最优，同时满户特定高速公里交通流量模型以及各状态变量上下界的约束。入口匝道控制可采用匝道定时控制调节控制、匝道系统控制、匝道感应交汇控制和匝道封闭集中方法。

（1）匝道定时调节控制

匝道定时调节控制使在匝道上使用交通信号灯，根据已有的交通检测数据，把一日分为若干个时段，每个时段内交通流状况近于不便，在每个时段内采用一组不便的入口流量，对进入车辆实行计量控制。匝道调节交通量的范围在正常交通量和某个合理最小交通量之间，其目的使为了改善高速公路主线交通状况和保证车流汇合时的安全，有效的交通状况和保证车流汇合时的安全，有效地减少常发性地拥挤。

（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考虑控制地系统。其限流率根据整个系统地交通量于通行能力之差确定。于匝道定时调节控制相比，匝道系统控制地有点时能够坚固整个系统。

（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，通过控制器或者中心计算机确定适时地最优入口调节率。他可以预防和消除常发性拥挤及偶发性拥挤。

（4）匝道封闭

匝道封闭即通过自动栏活交通标志等，在高峰交通流量活特殊情况下把某些入口匝道关闭，匝道封闭缺乏灵活性，缺点多于优点，一般不宜采用。

4.2高速公路主线控制

高速公路主线上的交通控制就是为了在道路交通需求接近通行能力时,对高速公路通行进行调节和诱导, 以实现比较均匀和稳定的交通流, 防止撞车事故。主线控制最常用的技术包括主线调节、可变速度控制和驾驶员信息系统。

（1）主线调节：主线调节就是按照输入的交通需求和下游的通行能力, 对经过主线车道进入高速公路主线控制路段的交通流进行控制。虽然从概念上讲, 在控制路段的主线上游会产生交通拥挤, 但对通过控制路段的主线下游却提供不拥挤的交通流。其主要目的是控制主线控制地点的交通需求, 以便该地点下游的高速公路车道能保持期望的服务水平。

（2）可变速度控制是为了控制在高速公路上的车速, 使其达到比较均匀的速度和稳定的交通流。在发生交通拥挤时, 改善速度的均匀性可减少撞尾事故的发生。在高峰期还可以使用可变速度控制来提醒驾驶员注意交通危险。

（3）驾驶员信息系统：驾驶员信息系统用于主线控制, 以便向驾驶员通知高速公路状况, 这样才能使驾驶员决定应采取什么行动, 即从高速公路上转移,还是采取某种控制方式继续按原来的行车路线行驶。

（4）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“X”标志，并视需要设置路栏等。

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，并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。高峰时间过后，可恢复为通用.

4.3通道控制

通道控制的目的是通过各种方法和驾驶员信息系统的协调使通道的通行能力于交通需求之间达到最佳平衡。这种通道系统由高速公路、侧道和其他平等干线道路所组成。通道控制的实施要通过各种不同的控制方法和驾驶员信息系统的协调配合, 促使在高速公路和一些临近市区干线街道上的总体运行更加方便。这种控制方法基本原理就是监视通道中的所有道路, 并将超载道路上的交通转移到通行能力过剩的道路上来。这种系统本身要具备交通感应能力, 以及在通道内达到最优交通运行的策略的能力。