交通工程设施16课匝道控制课件

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1、交通工程设施16课匝道控制1 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

2、车 道 中 线 定 时 变 动 。 共27页 第1页 交通工程设施16课匝道控制2 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 交通工程设施16课匝道控制3 一 、 入 口 匝 道 控 制 概 念 车 辆

3、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 交通工程设施16课匝道控制4 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

4、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 交通工程设施16课匝道控制5 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

5、 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 交通工程设施16课匝道控制6 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

6、 。 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 交通工程设施16课匝道控制7 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

7、 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 交通工程设施16课匝道控制8 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

8、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 交通工程设施16课匝道控制9 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 ： 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

9、 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 交通工程设施16课匝道控制10 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

10、 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 交通工程设施16课匝道控制11 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 。 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

11、 解 释 工 作 。 共27页 第11页 交通工程设施16课匝道控制12 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 。 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 。 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

12、页 第12页 交通工程设施16课匝道控制13 4、 匝 道 控 制 调 节 率 （ 限 流 率 ） 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 ） 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

13、 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 交通工程设施16课匝道控制14 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 交通工程设施16课匝道控制15 四 、 匝 道 控 制 的 具 体 方 式 1、 关 闭 匝 道 一 种 分 散 策 略

14、 ， 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 交通工程设施16课匝道控制16 2、 定 时 控 制 （ Fix Time Control） 根 据 匝 道 当 前 交 通 量 的 实 际 需 要 和 以 往

15、需求 的 容 量 关 系 确 定 匝 道 调 节 率 。 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 。 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 。 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 交通工程设施16课匝道控制17 3、 容 量 需 求 差 额 控 制 （ D

16、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 交通工程设施16课匝道控制18 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

17、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 D 7 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 交通工程设施16课匝道控制19 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

18、 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 D4 D5一辆车时间 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 交通工程设施16课匝道控制20 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

19、 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 交通工程设施16课匝道控制21 D 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 交通工程设施16课匝道控制22 5、 间 隙 可 接 受 汇 流 匝 道 控 制 （ GAP控 制

20、） 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

21、 第22页 交通工程设施16课匝道控制23 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 D6D3D2 D1 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D4 D5D7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

22、 空 间 。 交通工程设施16课匝道控制24 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 交通工程设施16课匝道控制25 五 、 匝 道 控 制 的 效 益

23、 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 交通工程设施16课匝道控制26 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

24、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 交通工程设施16课匝道控制27 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