交通工程设施-16课匝道控制

上次课内容回顾主线控制实施策略1、警告、诱导、限速主线控制最常用的方式。对主线交通异常及时搜索、判断和处理，预防或减缓局部交通阻塞。2、主线车速诱导以实际车头间距与安全车头间距对比计算最佳行车速度，并实施一定范围内的车速诱导。3、特殊路段控制点控制，多数情况属于独立运行。4、变向车道控制一定条件下实施车道中线定时变动。共27页第1页§5.6匝道控制根据主线（或高速公路网）交通需求而对高速公路出、入口匝道实施的控制，以辅助主线控制的有效实施。就独立高速公路而言，匝道控制主要是对高速入口匝道控制。匝道控制的主要方式：●定周期控制●感应控制●合流控制●匝道关闭共27页第2页一、入口匝道控制概念车辆从入口匝道驶入快速路的过程分解为两个阶段：第一阶段车辆从匝道进入加速车道第二阶段车辆从加速车道汇入主线匝道控制即根据主线交通具体条件，对两个阶段阶段实施有效控制。共27页第3页匝道入口行车方向1、流量控制针对第一阶段，调节驶入主线的交通流量，使得匝道下游的主线流量不超过其通行能力或服务流量。●单点控制以本匝道附近快速路主线的交通状况最优为目标，确定从匝道进入主线的流量(调节率)。●协调控制以整条快速路的交通状况总体最优为目标，统筹考虑多个入口匝道的调节率。先进性与实用性的矛盾。共27页第4页2、汇入控制针对第二阶段，引导驶入车辆安全地汇入主线，并尽可能地减少驶入车流对主线车流运行的影响。匝道几何设计合理时，入口匝道附近的加速车道一般可以保证驶入加速车道的车辆安全地汇入主线车流，但不能保证驶入车辆在汇入主线的过程中不对主线车流产生挤压或阻滞作用。共27页第5页加速车道快速车道二、入口匝道控制的作用当道路交通量趋于饱和时，主道上将受各种偶然因素影响出现不同程度的交通阻塞，此时依靠主线控制本身已无法解决。根据具体交通条件，入口匝道控制方法一般只选用上述多种方法中的一种，目前国内、国际尚无相关的标准。匝道控制趋势：灵活转换控制方式，综合各种方式的优点，达到预期控制目的。共27页第6页1、控制干线流量消除或减少干道阻塞，尽量缩短主干线系统内所有车辆的行程时间。2、控制干线交通流突变引导汇入车流量的平滑过渡，必要时将干线外车辆延误、分散到周边各次干线。3、避免或减轻汇流干扰提高匝道交通流汇入干线的速度和安全性。4、调节车流状态通过车型、行程控制，改善车流状态，减轻饱和状态下干线交通的环境干扰。共27页第7页匝道控制原理示意图三、匝道控制原理及条件1、基本策略●主线上造成的延误转移到匝道入口（延迟策略）●过量的交通需求转移到其他道路（分散策略）上游交通量实际需求下游交通能力判断隔离带车道匝道匝道交通量需求汇流处共27页第8页2、匝道控制一般思路进行匝道控制不论采用分散或延误策略，都应全面考虑道路、匝道结构、车型分布、公众舆论等实际因素。一般有下列方式：①维持固有交通模式匝道入口车数量等于出口车数量对没有出口的匝道入口理论上不允许车辆进入，但实际操作的时候可以根据前后出口的状况限制进入车辆数。本控制方式适合主线超流量运行的场合，是分散策略和延误策略的综合。共27页第9页②入口控制维持干线潜能发挥当干线车流处于局部饱和的情况下，可能因局部拥挤带来的全线通行能力下降。此时对匝道入口实施流量控制，可均衡驾入高速干线的车流量，改善局部路段拥挤，以此提高（维持）干线整体交通能力。共27页第10页③车辆行程、车型平衡当干线内因车辆行程、车型存在局部的不平衡时，也容易造成拥挤。全面控制进入高速的不同车型、不同行程，使之整体仍呈自然分布状态。④考虑公众影响的控制方案原则上是从大局出发，有时要牺牲个体利益，此时必须做好解释工作。共27页第11页3、匝道控制的条件实施控制的匝道现有条件，决定了匝道控制的具体方式及能否达到预期的控制效果。①有其他具有通行能力的通道供选择采取分散策略，必须存在其他平行的有可利用通行能力的高速公路或一般道路。②匝道控制空间条件采取延误策略时，匝道控制范围必须存在足够的车辆存储空间。共27页第12页4、匝道控制调节率（限流率）①调节率的概念干线下游通行能力与上游交通需求之差。综合考虑上游交通需求和下游交通能力来确定本匝道车辆允许汇入干道的数量和密度参数。（即准入的时间或间隔）②目的和原理目的：通过控制需求量大于通行能力的概率，从而减轻或消除干线阻塞。原理：依据最大汇流条件，阻止下游的无序汇流，确保干线饱和或大流量运行时的匝道汇流安全。共27页第13页③调节率的计算基本思想：调节率＝下游通行能力－上游需求量具体计算应还考虑匝道的通行能力（线型、视距、加速车道长度等）、汇入车辆的类型、干道汇流有效间距等。共27页第14页四、匝道控制的具体方式1、关闭匝道一种分散策略，最简单有效的控制方式。其灵活性小、限制性大，使用不当会增加替代路线的负担。使用条件：●匝道存储量不足；●干线交通量饱和；●替代路线有足够的通行能力。这是一种临时、简单、有效的应急措施，一般情况不可经常或长时间使用。共27页第15页2、定时控制（FixTimeControl）根据匝道当前交通量的实际需要和以往需求的容量关系确定匝道调节率。①关键问题：合理选择定时信号的周期。类似城市道路平交路口信号灯相位设计。②优点：实施的控制符合本匝道统计规律，工作稳定可靠，适合大多数时段的控制，驾驶人便于适应。③缺点：不能适应干线交通状况的变化，出现意外时应临时改变控制策略。共27页第16页3、容量－需求差额控制（D－C控制）●交通感应匝道控制●自适应交通感应匝道控制利用干线信息判断当前干线容量（匝道附近或上游、下游），结合匝道同时刻交通需求，确定匝道调节率。共27页第17页教材P157干线信息匝道信息控制机信号灯容量需求调节率自动控制系统平面布置图共27页第18页干线匝道普通公路加速车道停车线信号灯上游流量检测组D1间距/速度检测组D2下游流量检测组D3汇合检测器D4检出检测器D5检入检测器D6车队检测器D7●上游流量、间距、车速●下游流量●有无车辆驶入加速车道●待放行车辆存在及位置●离开停车线车辆●车队长度控制机信号灯容量需求差额控制①容量－需求差额控制逻辑关系考虑匝道前方、后方干线实际交通情况及匝道上交通实际情况来确定匝道调节率。调节率＝下游通行能力－上游需求量●D1、D2、D3、D5为通过型检测器，有车经过则触发信号●D4、D6、D7为存在型检测器，有车等待则触发型号共27页第19页D6D3D2D1匝道有车调节率为正信号灯绿D4D5一辆车时间信号灯黄至红返回调节率为零或负信号灯红返回有车通过②控制机功能●接受并处理各检测器传送来的信息●计算主线上游车流间隙和车速●计算主线下游容量与上游车流量的差额●确定匝道信号灯的调节率●控制入口匝道信号灯不同色灯的启动与关闭共27页第20页③D－C控制特点●适时跟踪交通状态变化●匝道调节率高●汇流对主线干扰由于忽略了主线右侧车道上车头间距和车速，匝道调节率较大，适合主线流量正常偏小的交通状况。共27页第21页5、间隙可接受汇流匝道控制（GAP控制）考虑匝道汇流的绿级带（汇流安全间距）。原理：不考虑干线流量，运用入口主线前方监控信息为驾驶员正确判断汇流时机，以确保匝道车辆最大限度的汇入。对于交通流量大的主线，此类控制调节率低，造成匝道上车辆拥挤。本控制弥补了容量－需求控制汇流时对主线干扰的缺陷，但没有考虑合理的调节率，对主线通行效率有一定影响。共27页第22页6、组合控制将容量－需求差额控制和间隙可接受汇流控制有机结合，是目前较为成熟和实用组合控制。控制机判断主线车流可接受间隙的存在。共27页第23页D6D3D2D1匝道有车调节率为正安全车头间距信号灯绿一辆车时间信号灯黄至红返回调节率为零或负信号灯红返回有车通过D4D5D7有信号D－C控制GAP控制无信号D7有信号表示匝道已无剩余存车空间。7、系统匝道控制将高速公路上所有匝道入口联成一个体系，考虑整个公路系统的容量关系来确定各个匝道不同时段的调节率。两种基本方式：●定时系统匝道控制●集成的感应式系统匝道控制系统匝道控制是属于通道控制、综合控制的一个组成部分，其实施过程较为复杂。共27页第24页五、匝道控制的效益分析匝道控制对干线交通产生的效益情况可从以下几方面考虑：1、对消除或减轻干线交通阻塞的效果这是入口匝道控制的主要目的。延误策略对具体某辆车可能并没减少行程时间，甚至还存在延误，但就干线整体而言是维持了稳定的交通流。共27页第25页2、对公路网造成的影响程度匝道控制分散策略的实施必然造成路网中其他道路交通流量的增加，势必引发交通效率的变化。考察相关通道的流量情况。3、对采用各类控制的性价比分析。详细结算运用的匝道控制方式所进行的经济投入，并与所取得的效益结合，进行分析对比。共27页第26页思考题1、理解主线控制策略中变向车道控制原理。2、叙述匝道控制的原理和策略。3、如何评价匝道控制的效率？共27页第27页