07-高速公路交通控制

南京理工大学交通工程4概述123模糊控制基础模糊控制器设计单点信号模糊控制南京理工大学交通工程高速公路高速公路指能适应年平均昼夜小客车交通量为25000辆以上、专供汽车分向分道高速行驶、并全部控制出入的公路。南京理工大学交通工程城市快速路城市快速路是指位于城市内适应机动车快速通行的道路。它具有以下特点：快速路全程无平面交叉口,以互通式立体交叉或进出口匝道与城市地面道路相连接；快速路匝道间距比城市间高速公路短；快速路只允许机动车行驶，并且车辆行驶速度高。部分城市快速路与高速公路具有相同的交通控制与管理特征，本章内容主要针对高速公路，可以用于城市快速路的交通管理与控制。南京理工大学交通工程高速公路交通管理南京理工大学交通工程高速公路交通管理高速公路的交通管理是对高速公路的车流按有关规则和要求，合理地引导、限制和组织交通流，运用各种现代技术进行交通安全管理和事故处理，以保障交通快速、安全、舒适、畅通的总称。南京理工大学交通工程高速公路交通控制系统-组成根据监控系统的功能，监控系统可以理解为由信息采集子系统、信息提供子系统和监控中心三大部分组成。交通控制及管理系统信息收集系统（终端）通信系统信息处理及控制系统（中央控制室）通信系统信息提供系统（终端）车辆监测器监测电视紧急电话道路部门巡逻车气象观测装置计算机交通状况监测装置操作台可变情况板公安部门巡逻车道路部门巡逻车交通广播收费处救护车南京理工大学交通工程高速公路交通控制系统-组成（1）信息采集子系统信息采集子系统是高速公路上设置的用来采集信息的设备和配备。采集的信息主要包括：①交通流信息如交通量、车辆速度、车流密度、车辆占有率、车重等等。交通流信息的采集设备主要是各种类型的车辆检测。②气象信息如风力、风向、降雨、降雪、冰冻、雾区等等。这些信息的检测主要靠气象检测器。南京理工大学交通工程高速公路交通控制系统-组成③道路环境信息如路面状况、隧道内的噪声、能见有害气体浓度等等。这些情况靠环境检测器检测。④异常事件信息如交通事故、车辆抛锚、物品散落、道路设施损坏、道路施工现场等。车辆检测器气象检测器环境检测器超重检测系统电视监视系统测速雷达紧急电话巡逻车南京理工大学交通工程高速公路交通控制系统-组成超重检测南京理工大学交通工程高速公路交通控制系统-组成闭路电视南京理工大学交通工程高速公路交通控制系统-组成测速雷达南京理工大学交通工程高速公路交通控制系统-组成（2）信息提供子系统信息提供子系统是用来向道路使用者提供道路交通信息和诱导控制指令，向管理、救助部门和社会提供求助指令或道路交通信息的设施。①向道路使用者提供信息。如前方路段交通阻塞情况、事故告警、气象情况、道路施工情况等。这些情况常通过高速公路上的可变情报板或路侧，通信系统提供。②向道路使用者提供建议或控制指令。如最佳行驶路线、最佳限速车道控制信号、匝道控制信号等。这些指令常通过可变情报板、可变限速标志、车道控制标志或匝道控制设备来实现。南京理工大学交通工程高速公路交通控制系统-组成③向管理和救助部门提供信息。在发生如交通事故、车辆抛锚、道路设施损坏等情况时，向消防、急救、服务区、道路养护工区等提供有关指令或信息。这些信息常利用指令电话或业务电话提供。④向社会提供信息。包括对新闻媒介和高速公路以外的道路使用者提供本条高速公路的交通信息。这些信息的提供往往通过交通广播系统或广域信息网来实现。南京理工大学交通工程高速公路交通控制系统-组成（2）信息提供子系统南京理工大学交通工程高速公路交通控制系统-组成（3）监控中心监控中心是位于信息采集子系统和信息提供子系统之间的中间环节，是监控系统的核心部分。它的主要职能是信息的接收、分析、判断、预测、确认，交通异常事件的处理决策、指令发布、设备运行状态的监视和控制等。监控中心通常由计算机系统、室内显示设备和监控系统控制台组成。根据高速公路里程长短、道路路况和监控功能需求的不同，监控中心有集中式和分布式等形式。南京理工大学交通工程高速公路交通控制系统-组成南京理工大学交通工程高速公路交通控制系统-组成南京理工大学交通工程高速公路交通控制类型高速公路监控系统的控制类型可以根据所辖路段的道路状况和交通状况分为多种，主要有：主线控制隧道控制匝道控制通道控制综合控制南京理工大学交通工程高速公路交通控制类型（1）主线控制主线控制是高速公路主干线的交通控制。由于保证高速公路主线交通畅通是高速公路的首要目的，因此主线控制是监控系统的基本类型。但是，高速公路本身就是让车辆自由行驶不受控制，因此高速公路主线监控系统的控制功能是很弱的。但当高速公路上发生事故、遇到恶劣天气或遇到其他异常事件时，为了安全和整体的高效，对车辆进行告警、诱导和建议性的“控制”也是必要的。南京理工大学交通工程高速公路交通控制类型（1）主线控制主线控制涉及的内容：1）车道使用控制通过对车辆在使用车道的时间和空间上的限制来达到对交通流进行控制的目的，包括车道关闭、交通调节等；（大车长时间占道）2）警告和诱导通过给出交通运行变量限制值的方法来控制交通流称为警告，诱导是为驾驶员提供交通信息来诱导驾驶员选择合理的运行状态和行车路线，包括对行车速度、车辆间距、旅行时间和行驶路线方面的警告。南京理工大学交通工程高速公路交通控制类型（1）主线控制主线控制涉及的内容：3）优先控制对一定种类的车辆在使用交通设施上分配优先通权或特别使用权。4）特殊路段控制对于高速公路主线上的特殊情况，—般分为道路特殊情况和气象特殊情况。如事故多发地段，弯道太大或纵坡太大，不合理的构造物使驾驶员视线发生问题，大雾地段，路面结冰地段。弯道速度告警控制，纵坡告警控制，雾区路段控制，结冰路段控制，变向车道控制。南京理工大学交通工程高速公路交通控制类型（1）主线控制主线控制涉及的内容：3）优先控制对一定种类的车辆在使用交通设施上分配优先通权或特别使用权。4）特殊路段控制对于高速公路主线上的特殊情况，—般分为道路特殊情况和气象特殊情况。如事故多发地段，弯道太大或纵坡太大，不合理的构造物使驾驶员视线发生问题，大雾地段，路面结冰地段。弯道速度告警控制，纵坡告警控制，雾区路段控制，结冰路段控制，变向车道控制。南京理工大学交通工程交通事件是指导致道路通行能力下降或交通需求不正常升高的非周期性发生的事件。交通事件通常由某些特定因素或特殊环境所引发，具有以下特点。(1)非常发性。对于突发性事件，事件发生的时间、地点以及频率等都是不确定的。(2)需求超常性。交通事件主要影响道路的通行能力和交通需求，从而改变交通状况，通常会导致交通需求大于道路通行能力，产生交通拥堵。(3)波及广泛性。交通事件往往涉及对象众多，影响范围很广。交通事件管理南京理工大学交通工程交通事件管理就是通过有效地减少事件检测和确认时间，及时采取恰当的应对措施，快速降低或消除事件带来的影响，从而提高交通系统的运行效率和安全性。交通事件管理的内容主要包括：事件检测与确认、事件快速反应、事件现场管理、交通管理、事件清理、事件信息发布等。交通事件管理南京理工大学交通工程高速公路交通事故交通事件引起的延误DTRTCT总延误交通需求量通行能力事件处理后流量(接近通行能力)事件发生后流量影响时间时间累计交通量GT持续时间检测时间（DT）、反应时间（RT）、排除时间（CT）、离去时间（GT）南京理工大学交通工程高速公路交通事故（1）简单阻塞延误总延误影响时间时间累计交通量持续时间南京理工大学交通工程高速公路交通事故（2）短期关闭总延误影响时间时间累计交通量持续时间南京理工大学交通工程高速公路交通事故（3）调整瓶颈（减少事件影响的车道）总延误影响时间时间累计交通量持续时间南京理工大学交通工程高速公路交通事故（4）修正交通量（分流或需求管理）总延误影响时间时间累计交通量持续时间南京理工大学交通工程事件检测事件检测是及时对可能发生的事件进行发现、判断和对已经发生的事件进行检测的过程。能否及时对事件进行响应，很大程度上依赖于高效、可靠的事件检测技术。尽早检测到事件对于制定恰当的响应策略、及时控制和引导其他车辆避开事发地点、降低事件影响和损失是非常重要的。事件检测方法主要包括以下几种：(1)驾驶人或其他人员电话报警；(2)交通视频监控；(3)基于检测器数据的交通事件自动检测方法；(4)交通警察巡逻；(5)相关部门报告的事件信息等。交通事件管理南京理工大学交通工程交通事件自动检测(AutomaticIncidentDetection，AID)是指根据事件检测算法对采集的数据进行处理，自动得到异常事件信息。事件自动检测方法(AID)分为间接检测方法和直接检测方法。绝大多数的AID方法都属于间接检测方法，通过识别由车辆检测器得到的交通流参数的非正常变化来间接判断交通事件的存在。直接检测方法是指采用图像处理技术来发现停驶车辆的一类方法。交通事件管理南京理工大学交通工程AID算法性能评估的指标(1)误警率(FAR)(2)检测率(DR)(3)平均检测时间(MTTD)评估的指标是相互依赖的。通常提高检测率的性能，误警率也会随着升高。同样的，如果误警率下降，算法的灵敏度也就降低并且检测率也下降。通常情况下，算法的检测时间越长，检测效果就越好。但是增加检测时间，检测率和误警率都会下降。交通事件管理南京理工大学交通工程目前算法大多存在误警率过高、可移植性和自适应性差等缺点，为了解决这些问题，首先要采用先进的检测技术来提高检测数据的精度，以满足AID的需要。其次，要降低事件的误警率，同时还要尽量缩短AID的时间。研究表明，人们可以接受的误警率低于1％，而事件在发生1min内就可以检测到的话，每年就可以挽救多达3000人的生命。因此，误警率和检测时间对AID来说，是最重要的两个指标。交通事件管理南京理工大学交通工程高速公路交通控制类型（2）隧道控制高速公路的隧道是主线的一部分，但由于隧道的特殊性，在隧道控制系统中除具备主线控制的功能外，还应当具有其他功能。隧道控制主要包括：照明控制、通风控制、火灾报警控制和交通控制。南京理工大学交通工程高速公路交通控制类型（2）隧道控制-照明控制照明控制系统的形式和运营方法能显著地影响照明系统运营的费用。若根据相应的日、周、月、年等运行经验来编排程序，而没有有机地考虑并结合到气象条件、交通形式等条件的瞬时变化，就会造成能源的浪费。照明系统根据传感装置（光度计）检测到实际亮度，对照明进行实时的控制可达到既保障安全，又可节约能源的目的。南京理工大学交通工程高速公路交通控制类型（2）隧道控制-通风控制隧道通风的目的主要是利用隧道内设置的风机冲淡隧道中的汽车废气至用户能接受的程度，保证隧道邻近的空气污染足够低；在隧道着火时，能控制隧道中烟的蔓延。公路长隧道中采用的通风方式有纵向射流、全横向、半横向三种方式。通风控制系统的形式和运营方式也同样影响通风系统消耗能量的费用。可以根据交通量的统计规律折合汽车排出的CO浓度及烟尘浓度来编排风机运转的程序，也可以根据任意时间的实际情况来调节风机运行情况。南京理工大学交通工程高速公路交通控制类型（2）隧道控制-交通控制交通控制的目的是根据隧道交通实际变化情况控制交通信号，实现隧道内的安全、高效行车。南京理工大学交通工程高速公路交通控制类型（2）隧道控制-隧道控制检测器①光亮度检测器（光度计）②一氧化碳检测器③能见度检测器④风向风速计⑤火灾检测报警感温式火灾检测器、感光式火灾检测器、感烟式火灾检测器、手动火灾报警⑥车辆检测器⑦超高检测器南京理工大学交通工程高速公路交通控制类型（4）综合控制综合控制的监控系统是更大范围的高速公路网和城市路网的交通监控系统，其目标是寻求整个路网上的交通运行效果最佳。这类系统复杂程度更高，属智能运输系统的范畴。（5）城市与高速公路结合点控制城市与高速公路结合点控制实际上是通道控制的一种特殊情况，必须根据其特点制定合理的通道控制战略。城市与高速公路结合点的控制战略取决于这个结合点在城市道路网中的地理位置交通路网络的结构特点南京理工大学交通工程高速公路交通