匝道监控系统

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1、.交通机电系统课程论文题 目浅谈高速公路匝道的监控系统 专 业交通工程班 级09级交通规划与管理1班 姓 名X洋 学 号09110217 指导教师陆百川 *交通大学二一一年十一月浅谈高速公路匝道的监控系统09交规 X洋 指导教师 陆百川摘要：高速公路匝道监控系统是高速公路智能监控系统的重要组成局部，它将先进的信息技术、数据通讯技术和计算机数据处理技术等综合运用于匝道的监控调节系统，使匝道内的行车高效、平安和畅通。关键词：高速公路 匝道 监控系统Abstract:Ramp monitoring system for freeway is a significant part of brainy

2、monitoring system ,and it integrates information technology, data munications and puter data processing technology to supply to the monitoring system for ramp in order to make it effective, safe and unimpeded.Keywords: freeway ramp monitoring system近年来，随着我国经济的飞速开展，车辆数量增长迅猛，造成了交通流量与设计通行能力的矛盾日益突出。因此,如

3、何提高高速公路的运行效率和平安性无疑是摆在交通界面前的重要课题，而高速公路的交通监控是解决这一问题的有效手段。本论文是对于高速公路的匝道及其监控系统的浅析。1.高速公路及匝道1.1高速公路及其特点高速公路是专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的干线公路。其特点是：能适应年平均昼夜小客车交通量为25000辆以上、专供汽车分道高速行驶、并全部控制出入；一般能适应120公里/小时或者更高的速度，路面有4个以上车道的宽度；中间设置分隔带，采用沥青混凝土或水泥混凝土高级路面，设有齐全的标志、标线、信号及照明装置；制止行人和非机动车在路上行走，与其他线路采用立体穿插、行人跨线桥或地道通过。如图1图1 高

4、速公路 图2 匝道1.2匝道的定义及分类匝道，又称引道，通常是指一小段提供车辆进出主干线高速公路、高架道路、桥梁及行车隧道等与邻近的辅路，或其他主干线的陆桥/斜道/引线连接道，以及集散道等之附属接驳路段。匝道可分为：平面匝道如图3和立体匝道如图4。图3 平面匝道 图4 立体匝道1.3匝道的功能特点及控制原理匝道是高速公路的一局部，但又区别于高速公路路段，匝道是控制进出高速公路路段的关口，又是连接高速公路路段和其他路段的分岔口，而高速公路其它路段没有这方面的功能，这是它区别于高速公路的其它路段的重要特征。匝道对高速公路的控制原理，等同于水库的水闸门，匝道对高速公路控制又远比水闸门控制水库里的水位

5、复杂的多，高速公路上的实际运营情况要受很多方面的影响，不同于水库的水位能够以常规来控制，匝道主要控制分为合流和分流，匝道的合流控制是通过对入口匝道的控制实现的，分流控制是通过对出口匝道的控制实现的。合分流控制是不可分割的，他们是互相联系的，一般实际应用中用入口匝道联合调节和出口分流协调控制的方法，其实质就是通过控制各个入、出口匝道的流量，提高高速公路的效劳流量，防止或消除阻塞，减少匝道入口处及高速公路上车辆的延误，以实现交通流的平安畅通。1.4匝道的连接功能匝道设置的最原始的功能就是连接功能，根据匝道连接的路段的类型的差异，可以把匝道分成三类:1.连接普通公路和高速公里的分叉匝道；2.匝道两头

6、连接都是高速公路；3.互通立交上的连接匝道。不管什么类型的匝道，它们都有一个共同的特点:设置的目的都是为了保证不同方向的交通流(高速公路中指机动车车流)互不干扰，顺利通行，为连接两相交主线上各个方向转弯车流而设置的，通过匝道能使各方向车流四通八达，车流的四种根本运动形式包括分流、合流、交织、穿插，一般在匝道起点、终点处实现。四种形式之间可以相互组合，常见的有连续分流、连续合流、合分流、分合流等；它们的根本交通功能主要包括直行功能、向左转功能和向右转功能；匝道本身的线型设计上看上下坡度，以衔接主线与地面的交通，为主线集散车流。1.5匝道分布的特点匝道的分布首先是要考虑匝道的交通功能要求，高速公路

7、匝道的目前的分布特点具有以下共性:1.连接普通公路、高速公路的匝道。高速公路的建立就是为了满足从一个城市中心快捷到另外一个城市，为运输节省时间，所以这一类匝道设置的位置一般都较近的设在所要到达城市的最接近的位置(根据地理环境具体设置，尽可能的接近到达的城市)，而且这种匝道的设置一般是与进出高速公路的收费站是联为一体的；2.连接高速公路和高速公路的匝道。这种匝道是为了方便两个高速公路线相互切换而设置的，所以它的位置的设置比较灵活，它的位置的设置的主要决定因素是根据两条高速公路相交的位置，这种切换其实是城市目的地的切换；3.互通立体穿插上的连接匝道是由互通立体穿插位置的选择决定的。在什么地方设置互

8、通立交，是根据交通量及地理环境等社会条件决定的，出入穿插口是否方便是衡量一个国家高速公路兴旺程度的重要指示，高速公路进出设置的距离城市中心的距离一般都在10公里以内。高速公路匝道周边空间景观的设计研究特殊性分析。一般在以下位置附近必须设置:重要城镇；与干线公路相交处；重要的机场、港口、观光名胜地及有重大经济地方的地区。1.6匝道设计的依据匝道通常按车流专线方向分为右转弯和左转弯匝道两大类。右转弯匝道通常直接从高速公路或相交道路右转弯驶出，左转弯匝道一般有三种形式:环形匝道、定向式匝道、迁回式匝道。考虑采用哪一种形式的匝道形式，首先取决于交通量、地形条件、用地条件、高速公路匝道周边空间景观的设计

9、研究特殊性分析交通平安及造价，还应考虑美观及将来的开展远景。相交道路的数目与性质对匝道形式影响很大。与高速公路相交或与一般公路相交的考虑方法有很大差异。1.7匝道设施分析匝道设施按照系统分内部设施和外部设施:1.内部设施主要指为了满足功能必须要布置的交通标志、电、以及排水设施等。2.外部设施主要指和匝道严密关联的主要其它设施，如收费站、效劳站等实施。匝道的标志牌实际上就是加速和减速的警示牌，欲进入到高速公路的车辆须尽快在加速路段把车辆的速度加速到高速公路路段要求的车速;欲离开高速公路的车辆须在减速路段将车辆的速度减速到相应路段要求的车速。和匝道严密联系的其它设施，如收费站、效劳站，也是提示司机

10、进入和离开匝道的标志，看到这些设施对司乘人员来讲就是进入和离开匝道的信号，也是匝道的又一独一无二的特点。2.高速公路监控系统高速公路监控系统是ITS的一个重要组成局部，它是在一般街道内交通道管制的根底上开展起来的，由硬件和软件共同构成的系统。硬件主要是各种传感器和通用的设备，利用它们来检测交通流及环境数据，经过中心计算机处理后驱动各种终端设备，从而实现交通监视和控制，平滑交通流，提高平安性，降低环境污染等目的。2.1国内外高速公路监控系统研究现状在高速公路监控系统领域，美、加、欧、日等国家走在世界的前列。美国自20世纪50年代开场大规模修建高速公路，1960年以后把注意力集中在高速公路的运行和

11、管理上，芝加哥、休斯顿、洛杉矶、纽约等一些主要城市的高速公路都设置了不同规模的监视控制系统。芝加哥在1961年制定了区域高速公路监视方案，采用存在型车辆检测器获得的数据来研究高速公路上的一些交通现象。1962年在阿依赞快速公路的两端设置了监视系统，安装了近700只环形线圈车辆检测器，用线与中心计算机连接，全线安装了300部紧急，配置了25辆巡逻车，并在4处设置了道路信息板。在中心控制室里有图形显示器，显示全线交通情况。1965年又通过车辆检测器、遥测装置和电子计算机自动地控制入口匝道处的交通量和信息标志，从而到达了线路的最正确运行状态。我国高速公路开展起步较晚，在刚开场建立高速公路时，由于受到

12、经费和高速公路上交通量不大等因素的影响，刚开通就有完善监控系统的几乎没有。但是随着高速公路平安问题的日益突出，建立主管部门对监控系统的重要性有了进一步的认识，现在己经在各高速公路上建成了一定规模的监控系统。广佛高速公路全线长15.97km，它的监控系统是国家“七五攻关工程“高速公路监控系统研究的依托工程。该系统采用总线传输，双机冷备份，全线布设9组车辆检测器，7块可变限速标志，4块可变情报板，4台摄像机，1块模拟地图屏和紧急(1部掀m)，是我国第一条有比较完善的监控系统的高速公路。2.2监控系统设备2.2.1环形线圈 目前，高速公路检测交通流状态用的最多的传感器件是环形线圈，它可以检测交通量、

13、车速、占有率、车头时距、车长、长车比和车辆存在等多个工程。特点：适应性强，可改变线圈形状；检测精度高；对气象和交通环境的变化表现出较强的抗干扰能力；自调谐改善工作稳定性；安装简便，费用不高。2.2.2超声检测器特点：价格廉价，安装方便，维修容易；使用寿命长，可以移动；检测精度不高，抗干扰能力不强。2.2.3红外检测器特点：抗干扰好，能穿透雨雾；路面温度变化对检测精度无影响；功率消耗低；有静态和动态两种型，静态检测车辆存在和排队长度，动态检测交通量、车速和占有率。2.2.4微波交通检测器特点：多车道检测；全天候工作；使用方便；检测精度高，漏检率低2.2.5视频车辆检测器特点：功能强大，图像直观，

14、软件控制，便于升级，易于增添检测工程；多车道检测；使用方便；受环境干扰。2.3匝道监控系统高速公路入口匝道控制被认为是消除高速公路拥挤的一种最有效的方法, 入口匝道控制的目的是调节从入口匝道进入高速公路的交通量, 使高速公路交通流运行在最正确状态。匝道监控系统交通控制交通诱导特殊事件处理路况信息效劳气象信息效劳出口诱导交通信息采集交通事件监测气象及环境监测与其他控制系统战略协调交通事故紧急车辆匝道监控系统总体功能图2.3.1匝道监控系统的控制原那么和控制目标1.高速公路主路车辆优先驶出；2.正常交通条件下，车辆行驶诱导为主、车辆控制为辅；3.饱和甚至超饱和交通条件下，关键出口匝道和入口匝道控制

15、为主，车辆行驶诱导为辅；4.兼顾辅路和邻近路网；5.有效的高速公路道路管理机制，提高交通需求管理效率；6.减少偶发性和常发性道路拥堵情况，确保快速路的车辆快速通行能力；7.迅速的交通事故处理，减少事故对交通环境和人的影响；8.减少事故发生率，获得最大的交通车辆运行平安；9.发生突发事故时，能迅速提供援助；10.提供必要的交通路况信息，帮助驾驶员有效地利用高速公路的各种设施，减少驾驶员在体力和脑力方面的紧X程度。2.3.2匝道监控系统的设计高速公路匝道监控系统的交通控制方式有四种：出口控制、入口控制、车道控制和高速公路立交控制。本论文主要针对入口匝道进展深入研究。入口控制主要功能有:1.减少由于

16、入口车辆排队延伸到主路交通的影响；2.保证主路车辆能够顺利、快速地驶离高速公路主路；3.主路交通拥堵的情况下，控制辅路车辆，要让入口车辆减缓驶入高速公路主路。主要出口控制方式有交通标志、标线控制，一般控制，关闭入口匝道(特殊情况)这三种方式。对于出口匝道监控系统的设计图图中标有各检测器的埋置位置与埋置数量U/H车速/车头时距检测器 Q 车辆排队长队检测器 M 集合检测器 控制信号灯 警告标志对上图匝道监控系统的分析：1.对于资金投入较少的情况匝道定时调节当主线车道中的车辆进入K1断面时，U/H检测器和Q检测器检测出实时的道路通行情况，把检测到的数据传输给控制计算机。控制计算机通过判断来是否要转

17、换信号灯的配时方式：其中可用，A种信号灯配时方式：红灯30s，绿灯30s，黄灯2s； B种信号灯配时方式：红灯60s，绿灯30s，黄灯2s。仅参考调节率与信号灯周期的关系： 在每个计算周期 T末得到1个匝道调节率值r ( k ) , 即允许在下1 个周期内有i=T r( k) / 3 600 辆车从匝道汇入主线。而在具体实施过程中那么需通过匝道信号灯来控制车辆的汇入,实施匝控。信号灯周期 c 一般由 3 局部组成: 绿灯相位G(s)、黄灯相位A (s)以及红灯相位 R(s) ,即c = G + A + R 在具体实施过程中黄灯相位一般取为固定值2 s。基于给定的绿灯相位 G ( s)和信号灯周

18、期c可大致估算出在此种配时方案下能到达的匝道调节率:r = S G/ c 式中: S 为匝道在正常状态下的通行能力, veh/ h。按照一般高速公路匝道的通行条件, 可取S= 800 ( veh/ h) ,其中: 为匝道的车道数。信号灯配时转换流程图2.对于资金投入较多的情况CCTV及数字化智能监控系统各检测断面的视频摄像机采集交通流实时图像并将其通过节点式光端机、光纤等通信设备传送到监控中心，接入到四路视频检测器上。视频检测器通过模式识别算法从图像信息中检测出交通流量等实时的交通流数据，视频检测工作站的视频检测上位软件完成对数据的存储；同时，视频检测器将叠加有线圈检测效果的图像传到监控中心的

19、监视屏幕上，方便管理人员的监视。此外，检测获得的数据资料传送到视频检测效劳器上，完成所有数据汇总、处理工作；监控中心的管理人员还可以根据实际工作的需要，从视频检测工作站中调取交通流量、拥挤情况等信息，通过可变情报板实现检测信息的动态发布。监控系统的总体构造图监控中心实时采集各种数据后，对它们进展实时运算、分析与处理，并具有事故检测功能、交通控制方案自动选择功能、显示功能、统计、查询功能、图像监视功能、系统设备检测功能、协调处理系统内部交通管理业务功能等，以确保本路段交通通畅。监控系统的具体任务如下:(1)数据采集。主要通过视频摄像机完成对根本交通参数的检测，主要包括交通流量、车速、占有率、车间

20、距等，为超速检测、事件检测及出行时间预估等提供根本的数据支撑。(2)视频监控。对高速公路匝道视频监控，可以切换特定的摄像机和监视器，实现对道路的全程监控及特殊车辆的跟踪。(3)交通事件检测。通过视频图像实现对车辆碰撞、车辆排队、非法停车、恶劣天气、抛洒物、道路施工等交通事件的快速自动检测。(4)超速检测。利用视频实现车速检测，并通过不同方式提醒驾驶员。(5)实时下发控制命令。根据对外场设备及高速公路匝道的监视，通过监控管理机下发实时控制命令控制外场设备的运行等。(6)其它系统的融合。主要考虑与收费系统、出行者效劳系统等进展融合，最大可能提高匝道的通行能力。3.暂时关闭入口匝道在高速公路匝道控制

21、中，关闭入口匝道控制方式存在很多缺点，而且很少作为一种匝道控制方法。本论文建议在以下情况下可暂时性关闭出口匝道:1穿插口与入口匝道距离非常近，下游穿插口车辆对车辆的驶出影响十分严重。如果入口匝道车流量较大，与主路在穿插处引起车辆排队，严重影响到主路车辆的行驶，这时可考虑关闭出口匝道；2相邻入口匝道距离非常近。假设入口匝道车辆交织严重，此时入口匝道车辆难以驶入，在入口匝道处车辆排队严重，那么可根据实际情况来判断是否要关闭入口匝道或出口匝道；3入口匝道与相邻辅路转弯车辆过多。如果转弯车辆在辅路内侧车道排队过多，将会严重影响入口匝道车辆驶入，这是时可考虑关闭出口匝道。关闭出口匝道控制方式可能是一种实用的解决方法，但这种方法有诸如增加驾驶员的行车时间及距离、激起公众强烈的反对等多种缺点，因此快速路控制系统中很少采用关闭出口匝道这种控制方式。参考文献1李宏X.高速公路监控系统设计与应用.中国优秀硕士学位论文全文数据库,20212单旭国.浅谈高速公路监控系统.北方交通，20213孟瑞芳.高速奋路巨道周边空间景观的设计研究. 中国优秀硕士学位论文全文数据库,20074慈玉生.快速路匝道连接段通行能力与匝道设置研究. 中国优秀硕士学位论文全文数据库,20215陈晖,X友纯.入口匝道控制方法的应用探索.理工科研.2021.08. v