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1、.第21卷第3期同济大学学报Vol21险3JOURNALOFTONGJIUNIVERSITY.1匆93年9月SeP1993高速公路可变限速标志的作用及控制陈建阳(道路与交通工程系)摘典本文根据高.,速公路交通流的运动特点分析和讨论了高速公路可变限速标志的作用提出了相应的交通沏。通过使用交通流波动理论仿真计算及实例分析表明所限速相关制约模型及其控翻算法。提出的模型及算法是有效的,,,关幼娜高速公路可变限速标志模型控制.5中.铸分类号U491O引言、高速公路交通控制是为了改善人和货物的运输安全和效率而对交通进行调节警告和诱’.l。,、、,导Ilf实现这种控制过程不但涉及到检测器可变标
2、志计算机等监控设备而且还涉、、。,及到驾驶员对道路条件交通状况及交通信号可变标志的反应因此高速公路交通流运一一环境相互作用过程。动是一个复杂的人(驾驶员)机(车辆)在这个过程中作为起主导作、,:用的驾驶员为了安全快速地到达目的地要对以下两级信息进行处理(‘)周,粤可见环境产生的信息。(2)周国不可见环境产生的信息:交通控制系统的作用就是,,(1)创造有利的可见环境减轻驾驶员的紧张和负担,,(2)改誉第二级信息交换过程在驾驶员和不可见外部环境之间建立信息通路给驾驶。员提供必要的决策信息。即在高速公路主线在高速公路上实现上述目标的一个重要方法就是进行可变限速控制,、、上每隔一段距离(
3、1~skm)设置一个可变限速标志以检测器闭路电视紧急电话和巡逻,I’]。,车等作为信息获得手段用计算机对可变限速标志的限速值进行控制甲目前我国的广、,,限速标志数量有佛辜松等高速公路已简单地采用了这种控制方式但由于交通量不大,。,限其功能没有很好地得以发挥本文根据我国目前高速公路的交通特点讨论可变限速控,,制的作用提出相应的限速相关制约模型及其控制算法并用交通流波动理论对其有效性进。行评价本.1,9212s一日文收到日期年月一、38同济大学学报’第21卷~一-”一一一一-一一,,,一一份甲,一一一——一一一一一一1可变限速标志的作用及其控制模型高速公路。,运行的主要问题是拥挤和事
4、故拥挤分常发性拥挤和非常发性拥挤两种常发一,,因为在性拥挤是由子交通需求大于高速公路通行能力所致这种情况进期在我卤木会发生。,设计时已满足通行能力大于远景预测交通量的要求非常发性拥挤是因事故引起的一般来,,说事故的发生除受驾驶员技术和车辆的行驶性能内部因素影响外其外部因素主要是速度,:;不均匀这种不均匀主要表现在两方面一是在某一路段上速度分布不均匀二是相邻两路。,段的平均速度差比较大由于上述两个原因就会导致超车和刹车的比例增大从而发生事故。,,的可能性也随之增大通过对速度进行控制不但可以降低单个路段内高速车辆的比例改,,善其速度的不均匀而且可根据相邻两路段限速值的配合减小其速度差
5、从而达到平滑交通,,,。流在发生拥挤时减少首尾冲撞改善交通安全之目的同时可变限速标志还能向驾驶员,。:提供道路前方时交通状况在事故发生的情况下降低其影响程度例如设最大限速值为,,,IO0km/h若可变限速标志的限速值为60km/h说明前方发生轻度拥挤若标志限速值为,,。40km/h说明前方发生比较严重的拥挤或事故这样驾驶员就可能采取减速或境渣等措施,:,根据以上分析可建立如下交通流限速相关制约模型设整个高速公路分为N段每段包含一个可变限速标志及一组可检测占有率和流量的检测器。第f组检测器检测的占有率和,,流量分别为O(幻和口(i)i减少的方向为交通流运动方向则第f个限逮标志的限速
6、值。:V(O应根据以下公式联合确定..-=,60,,10}污,汽(i){20,40801,2”N(1),N「汽(i)《叭(i)卜1,2”(2)、。==i,,,y(‘)f(O(‘))i2⋯N(3),,‘_V“)一犷一=1,,:(玄1)《20f2,⋯N(4),’这里(1)式表示限速值只能取根据实际情况规定的几个离散值,(2)式示限速值应小于奉或等于由气候条件、道路几何条件及事故条件所规定的最大限速值:“),’v此值由管理人员,,通过控制台人工设置〔3)式表示限速值是路段检测器时间占有率O“)的函数对应不同的。1,:占有率区段应有不同的限速值设一般高速公路单车道交通流特性如图所示可以看
7、出,,占有率在。一12%之间交通流处于自由流状态或速度不受影响相当于A级或B级服务水,,’平只需进行最大限速,占有率在12~20%之间相当于c或D级服务水平扩可以进行适,,,当限速限速值取80k拟/h,占有率在20~30%之间交通流出现不稳定相当于E级服务,m,1,水平限速值取60k/h占有率在30~40%之间及占有率在40一0%之间说明出现严.一重拥拼或事故,为保,限速值可分取40okm.这样氏和。的才证安全别km/h铆/ho价勿.:、-函数关系可用以下分段函数表示万.户.、1
