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今日热闻!主动均衡负荷的城市快速路匝道交通信号控制

2022-07-26 17:33:30来源:公安部交通管理科研所  

快速路交通行驶速度快、通行能力大,但由于交通吸引力较强,与普通路网协同不足,经常出现长距离拥堵现象。本案例通过交通态势实时预警、快速路入口匝道信号与地面信号系统联动等措施,主动均衡负荷,合理控制内环快速路主线交通流,实现了快速路通行效率提升,保障了城市骨架路网的顺畅运行。


(资料图)


典型案例苏州内环快速路
问题诊断

苏州内环快速路是连接苏州东西两翼经济开发区、南北休闲旅游区的城市主动脉,随着吴江太湖新城入驻、高新区科技城融入发展,内环快速路吸引了更多的车辆,进一步加剧了快速路交通拥堵程度。当前,内环快速路主要存在如下管理难题:

图1 内环快速路早高峰交通实况图

➤交通需求过饱和。现状高峰小时平均流量已为设计流量的1.43倍,交通拥堵指数达1.6以上,特别是友新、北环、娄江等路段均已超饱和运行。

➤匝道进出口交织严重。内环快速路主线交通流量大、出入口匝道间距短,导致入口匝道驶入主线交通流与出口匝道驶离主线交通流交织干扰,导致主线交通流积压严重。

➤交通流分布不均衡现象较为严重。由于快速路主线无信号控制,而地面道路设有大量信号灯控路口,群众出行更愿意选择快速路出行,导致内环快速路早晚高峰时段拥堵严重,而周边地面道路却较为通畅,交通流分布不均衡。


优化措施

◉ 精准研判道路拥堵程度将内环快速路划分为多个小区间,运用小区间内前端感知设备获取的平均速度、空间占有率等数据,并结合互联网平台的交通拥堵、天气等数据,以5分钟为颗粒度,精准分析内环快速路的交通拥堵指数,生成快速路小区间的综合运行曲线,实时监测快速路交通运行状态。当快速路主线交通拥堵指数大于阈值时,快速路信号控制系统将开启匝道信号控制,控制进入主线的车流,保障快速路主线运行畅通。

图2 内环快速路交通信号控制

◉ 动态优化入口匝道信号配时方案

为保障快速路主线的通行效率最佳,需要确定匝道控制的最优绿信比。综合考虑采用两个参数来确定入口匝道调节率,一个是基于速度的调节率,另一个是基于时间占有率的调节率,综合研判通行效率最佳的临界速度和临界占有率。

以每5分钟实时交通流数据确定入口匝道调节率,即下一时刻匝道汇入主线的车辆数,实时动态调整匝道信号灯绿信比,使信号配时方案适应实时交通流的变化,实现入口匝道信号配时的动态优化,从而充分发挥入口匝道路段“流量蓄水池”作用,实现“缓进”的目的。

图3 入口匝道信号自适应控制

◉ 入口匝道区间协同控制

当连续两个或两个以上匝道信号灯开启控制后,需对多个匝道进行信号协同控制。基于每个入口匝道最优调节率,以单位时间内快速路主线各区间驶出车辆数最多、各入口匝道剩余车辆数最少为优化目标,重复进行迭代优化,确定快速路整体流量均衡、通行效率最大化的具体控制方案,实现主动均衡快速路主线各区间交通流的目的。

◉ 协同联动“高、地”信号控制

为减少车辆驶入、驶出主线期间对主线交通流的影响,实现快速路与周边地面道路交通流主动均衡分布,当匝道开启信号控制后,地面关联路口实施联动控制。在出口匝道下游相关路口设置绿波方案,快速疏散下匝道车流,防止匝道排队溢出;在入口匝道方向上游相关路口实施“截流”方案,适当控制驶入入口匝道的车辆,缓解入口匝道的交通压力。

图4 高、地信号系统联动控制


实施效果快速路交通信号控制系统应用以来,实现了内环快速路12个出入口匝道的动态监测和自动预警,系统预警准确率达95%,有效缓解了苏州市内环快速路交通拥堵状况。以友新快速路-北蠡墅街、石湖西路、太湖西路三个点位为例,协同控制实施后,主线流量平均增加143pcu/h,合流处断面平均车速提升2.04km/h;石湖西路和北蠡墅街入口匝道通行效率得到一定程度改善。同时,高、地联动控制实施后,地面交叉口饱和度均在0.9以下,实现了城市路网交通流主动均衡分布,路网整体运行效率得到有效提升。

图5 优化后入口匝道早高峰实况图

图6 优化后入口匝道连接路口早高峰实况图


为促进各地道路交通治理更加规范化、精细化、专业化,科研所依托“城市道路交通精细管理资源共享平台”,与合作伙伴共同精心遴选一些优秀案例,每季度定期编制发布《城市道路交通精细管理案例精选》,供各地参考、借鉴。

标签: 联动控制 石湖西路

责任编辑:hnmd003

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