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1、城市快速路出入口匝道联动控制策略研究交通与计算机2007年第6期第25卷总139期城市快速路出人口匝道联动控制策略研究*陈学文田傲霜王殿海刘诗序（吉林大学长春130022）（辽宁工业大学锦州121001）摘要以北京市快速路为研究对象，对分布密集的出入口匝道实施信号联动控制•为减少驶入与驶出车流间的交织冲突，保证快速路主线交通流处于最佳运行状态,提出出入口匝道信号联动控制方法•采用Vissim对提出的控制方法进行模拟验证,结果表明该方法可以提高主线车辆的运行速度•有效缓解交织区的严重冲突现象.关键词城市快速路;匝道联动控制;交织区中图法分类号:U412.36+6.2文献标识码:A0前言北
2、京快速路交通拥挤现象日益严重，快速路自身高效，快捷的运行效率也正在H趋减弱•原因主要在于快速路相邻出入口匝道间距较近且分布密集,这将导致驶入主线车流与驶出主线车流在快速路上形成严重的交织现象而降低道路通行能力.当交通需求增加时，主线车流间交织行为尤为明显，致使主线车辆很难驶离出口匝道，此时辅路流量也较大，极易形成排队上溯引起主线堵塞•为减少冲突,需要合理地分配进入主线的车辆数，适当截止辅路交通以保证出口车辆顺畅驶出•因此，有必要对快速路出入口匝道实施信号联动控制.目前的匝道控制系统大部分是针对高速公路入口控制而言的.在匝道局部控制方而,如经典Alinea算法［1］,主要以入口匝道主线下
3、游占有率作为控制变量与期望占有率进行比较确定入口匝道的调节率.HZhang等与CTaylor等［3分别采用神经网络,模糊控制技术研究入口匝道控制取得了一些成果，但这类方法距离实时应用还有差距•在匝道协调与通道控制方面，主要将不同控制措施进行结合,从大范围路网角度出发解决交通拥挤问题•但该方法仍处于理念研究阶段，实时应用性较差.通过以上分析可知，国内外对高速公路匝道控制理论的研究是比较完善的,但对于快速路分布密集的相邻出入口匝道信号联动控制收稿日期:2007—09—30;修改稿收到日期.2007—10-11*”973”计划项目资助（批准号:2oo6cB7o55o5）;高等学校优秀青年教师
4、教学科研奖励计划项目资助（批准号:357）的研究尚未发现.本文以北京市快速路为研究对象，通过入口匝道优化控制,合理地分配进入主线的车辆数，同时在辅路上安装信号灯，适当截止辅路交通量以保证出口匝道车辆顺畅地驶离快速路,将入口匝道信号与辅路信号实施联动控制，保证主线车流有序驶入与驶出.1岀入口匝道控制类型及检测器布设结合北京快速路的实际情况，对图1所示的相邻出入口匝道实施信号联动控制.由于出入车流的影响，该类型的匝道易使车辆在主路上形成交织，对其控制必须综合考虑岀入口匝道,辅路和主路的交通流状况•结合相关算法的要求,其信号灯的设置和检测器的布设如图1所示.D1口口Da——♦D2口口D——♦
5、D3口口D6._+□44-m图1出入口匝道控制示意图图1中:D,D和D.检测器检测主路流量及时间占有率;D和D,D和D及D.和D检测速度;D检测器检测入口匝道流量;D检测器检测出口匝道流量.2出入口匝道联动控制方法通过检测器检测到的交通流数据，以主线交通状态作为控制依据寻求最佳入口匝道流量，同城市快速路出入口匝道联动控制策略研究一一陈学文田傲霜王殿海刘诗序时控制辅路上车流的运行,以保证车辆能够及时从岀口匝道驶离主线，使快速路主线交通流处于最佳运行状态.2」模型建立采用时间占有率与速度参数分别作为控制变量，以确定入口匝道的调节量，将各参数确定的调节量的综合值作为该入口匝道的实际调节量•借
6、鉴Alinea算法L2］的思想实现反馈控制，当入口匝道上游主路的占有率超过期望的占有率,则入口匝道调节率较前一时刻的调节率有所下降，此时通过减小信号的绿灯时间來实现;反之，若入口匝道上游主路的占有率小于期望的占有率,则入口匝道调节率较前一时刻的调节率有所上升，通过增加信号的绿灯时间来实现•这样根据快速路主路交通状态的变化实现入口匝道的调节,确保入口匝道上游主路的占有率维持在期望值附近，使快速路主路运行在最大容量附近,占有率控制模型如式⑴.计（走）一q（走一l）+（Eo—0（走一1）］（1）由于单一控制参数具有不稳定性L1,这里将速度参数同样作为控制变量实现反馈机制.基本思想同占有率控制
7、类似，模型如式（2）.「2（走）一q（走一1）+讫［（走一1）/-1］⑵考虑速度与占有率在数值上相差较大，将速度变量进行调整以期达到与占有率具有类似的变化趋势（控制平缓），这里采用（走一1）/-1作为调整量实现入口匝道的调节.通过实地调查数据发现，当交通流处于拥挤状态时占有率具有较大波动性，此时的调节率应以速度控制为主，而畅通状态吋两者变化基本一致，最终将两者的综合控制值赋予相应的权重来决定实际的入口匝道调节量，即：r（志）一rl（志）+（1一
