市区快速干道匝道控制机设计

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1、幕16卷第2期上海科技大学学报Yo1．16，N0．2I993年6月Journa1。fShanghaiUniversityofScienceandTechnologyJune1993市区快速干道匝道控制机设计J1J一『71毛—奇—凰石丽玉汪敏徐惠娟U

2、l电-r-~-系)【提要】枣文根据上海市内环线快速干道的特点，介绍了收交通响应匝追流八控制策略为基础，应用单片机技丰自行开发研制的一台匝道控制机．调试结果表明，谊机已达到T预期的设计糍标，并较好地实现T各种控制功能．关键词：奎亟蕉型’旦童丝竖，微型计算机传5c机中豳法分类号：TP391．8

3、匝遭流人控制是城市内挟速干道实施交通控制的一种最为广泛的控制模式n，’其目的是尽可能减少或消除主线交通流的拥挤状况，提高匝道与主线汇集的安全性，从而充分发挥快速干道韵运行效率．上海市内环高架道路属城市内快速干道，它外连城市闻高速道路，内接城市内纵横交叉的平交街道，互通式立交、上下匝道分布南度远高于城市问高速道路，高架道路的两侧之下又有双向四车道地面道路可供使用，交道状况极为复杂．因此引起拥挤的原因也是多方词的，有入口匝道和出口匝道与主干道的瓶颈效应；主干道本身由于事故、车辆抛锚、施工等髓机因素造成的拥挤或阻塞等，根据这些特点，我们认为

4、内环线宜采用“匝道流入控制为主、出口控制与主线引导为辅的交通响应匝道控制策略．本文即根据此策略，并应用单片机技术，设计制作了一台能完成各种交通控制功能的匝遭控制机．1交通』向应(_TRM)匝道控制系统TRIvl匝道控制策略是根掘实时采集的主线及匝道的交通变量，定该时刻的道路交通状况，从而确定匝道的允许流入寨和信号灯的相变周期和绿信比“，实现对道路的交通控】．其中匝道允许流人率是根据实时测量与匝道邻近的主线上流交通量(即需求量)与某一一预置的下流容量，遵照下列(1)式确定的：匝道允许流入率(x)：下流容量(C)一上流需求量(D)，(I、

5、，收稿日期：I992—00—2j一191—信号灯的相变周期和绿信比由匝道允许流入率和车辆流人控制模式决定．根据经验数据⋯，一般单辆进入模式的绿信号间隔为3s，双车辆进入模式则为5s左右．TRM匝遘控制系统构成如图1所示．立道囤1TRM匝道控制机系统圊由图1可见．系统由下列部分构成t(1)入口检测控制设备．包括；+L主线上流车辆检测器．用以检耐主线上流交通量，车道占有率和时间平均速度．l_I入口匝道排队检测器，用以检涮入1：2匝道车辆排队特征信息．J入口匝道出验捡潮器，用以检测通过停车线的实际车辆数．j亡集检测器，检测汇集区车辆的存在．

6、^甲入口前置预告牌，预告该入口匝道的交通状况，如正常、拥挤或阻塞．^流提示标志牌，用以提醒司机注意汇集安全．引导车辆在汇集前减遗或变换到内侧道上去．(2)辅助调节检测控制设备，包括QoI出口匝道车辆排队检测器，用以检测出口匝道的车辆排队特征信息．分流提示标志牌，指示该出口匝道的交通状态，如正常、拥挤或阻塞．阻塞时显示关闭的信息．以上各检瓣器感应环尺寸及位置见表1．表1各熹检测嚣感应环足寸位置2TRM匝道控制机的功能2．1交通状态檀漉管功能a．分车道检测与^口匝道相邻的主线上流交通参数，包括流量占有率和时问平均速度等．b．检测汇合处车辆

7、汇集情况．c．检测^／口匝道的车辆排队特征信息．2．2通信与控爿功能a．接受中央控制计算机查询，每分钟向主机报告t主线各车道交通状况车流量．平均车速和占有率，以及本匝道的车辆流^率与排队特征量等．b．在事故、恶劣气候条件等紧急状况下，接受中央控制机指令．随时调节匝道流人事或关闭匝道．c．向信号控制灯^口前置预告牌、汇流／分流提示标志牌发出控制指夸，在紧急状况下可由主机控制．23信息处理功能a剥所有车辆检测器检测到的各交通参数进行预处理，按一定的数据通信规程，在接到主机壹询后，向主机报告．b．根据^口匝道附近主线上流需求量与下流容量的当

8、前关系，以及^口匝道的交通状态、车辆排队与汇集情况等，按TRM模型⋯确定本匝道的允许流^率和相变周期及绿信比．c．根据^／出口匝道车辆排队信息，判断^／出口匝道处于正常拥挤或阻塞，从而决定^口前置预告牌和分流提示标志牌的显示方案，同时，根据主线肩车道、内侧车道以及该入口匝道的交通需求量决定汇流提示标志牌的显示方案．2．4自动维护功能，一旦系统发生故障能tl动切换成由硬件输出固定的相变周期和绿信比信号，同时该系统还具有自修复功能，一旦软件受外界干扰错眺时，可tl动复位系统，重新启动软件正常运行．3TRM匝道控制机的硬件实现为了完成上述功

9、能，可采用集成度高、可靠性好的MCS一51系列单片微机8031芯片及其外扩的最小系统电路作为控制机的主要部分，利用8l55可编程并行I／O扩展接口完成对检．冽器数据的采集(每2．5ins收集一次从车辆检测器送出的脉冲数字