高速公路監(jiān)控系統(tǒng)控制方式與策略的探討

秦家強(qiáng)

(河北省沿海高速公路管理處)

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)主要用于對高速公路上交通流運(yùn)行狀態(tài)及其交通設(shè)施和環(huán)境進(jìn)行檢測和控制,保證行車安全和道路暢通。監(jiān)控系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)依據(jù)信息采集系統(tǒng)所提供的沿線氣象、車速、車流量、道路運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)信息,進(jìn)行分析、判斷、處理,形成控制方案,通過信息發(fā)布系統(tǒng),對通行在高速公路車輛進(jìn)行引導(dǎo),從而在交通流量突增時(shí),保障高速公路的服務(wù)水平不低于二級。

隨著高速公路網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大和復(fù)雜化,監(jiān)控系統(tǒng)控制方式由以前的以入口匝道控制為主,逐漸向通道控制轉(zhuǎn)變,控制方式由“堵”向“疏”轉(zhuǎn)變,對控制方式和策略的研究,可以在現(xiàn)有道路狀況不變的情況下,提高道路的運(yùn)營效益,提升道路的通行能力和服務(wù)水平,。

1 控制方式

監(jiān)控系統(tǒng)控制方式主要分為主線控制(mainlinecontrol)、匝道控制(on-rampcontrol)和通道控制(channelscontrol)三種。

1.1 主線控制

在存在常發(fā)性交通擁擠和比較容易出現(xiàn)偶發(fā)性交通擁擠的路段,對主線上的交通流進(jìn)行調(diào)節(jié)和誘導(dǎo),使之比較均勻、穩(wěn)定的控制方式。

主線控制是對高速公路主線的交通流進(jìn)行調(diào)節(jié)、誘導(dǎo)和警告,達(dá)到優(yōu)化交通流狀態(tài)的效果。主線控制的目的有以下幾方面。

(1)當(dāng)交通需求接近道路通行能力時(shí),使主線上的交通流保持均勻性和穩(wěn)定性,增加駕駛員的舒適程度,預(yù)防擁擠發(fā)生,提高通行效率。

(2)當(dāng)交通事故、維修和惡劣天氣下,疏導(dǎo)車輛分流下道,保證高速公路的運(yùn)行安全。

(3)當(dāng)相鄰高速擁堵時(shí),提起預(yù)告,并提供解決方案,將駕駛員疏導(dǎo)到交通狀況較好的道路上。

主線控制的具體方法有以下幾種。

(1)可變速度控制,在擁堵前方提示減速行駛,延緩擁堵的出現(xiàn)。盡可能拖延擁堵的加劇,但是不能避免擁堵的發(fā)生。

(2)提示分流信息,把車輛分流出主線,避免擁堵的延長,結(jié)合入口匝道控制,不讓擁堵方向增加新的車流,這樣,可給擁堵爭取解決時(shí)間。

(3)逆向車道控制,開啟緊急掉頭處護(hù)欄,使車輛逆行下道單行,高速公路設(shè)計(jì)為單向設(shè)置,但中央隔離帶都設(shè)計(jì)有緊急掉頭處,緊急情況時(shí)可開放。適用于很長時(shí)間擁堵不能解決問題,如橋塌、公路大修等事件,需要相關(guān)部門批準(zhǔn)。

1.2 匝道控制

在主線交通量接近飽和時(shí),通過控制上游入口匝道的車輛進(jìn)入,并誘導(dǎo)支線車輛順利匯入主干的控制方式。匝道控制的目的在于保證高速公路上的車流量不超過高速公路服務(wù)水平等級所允許的最大車流量,保證通行在高速公路上的車輛的服務(wù)水平,使高速公路主線交通流處于最佳狀態(tài)。

匝道控制包括入口頻率控制、時(shí)間段控制、方向控制。

入口頻率控制:在主線兩個(gè)方向上的車流量均達(dá)到道路最大負(fù)荷的情況下,通過關(guān)閉上游的入口,減緩主線車流量的增加。

時(shí)間段控制:在特殊的日期(如節(jié)假日)和特定的時(shí)段(如一天中的某段時(shí)間),關(guān)閉匝道入口,或限制入口駛?cè)氲能囕v數(shù),平緩主線出現(xiàn)的某個(gè)時(shí)段的交通擁擠。

方向控制:方向控制主要適用于因道路維修、事故處理而引發(fā)的某個(gè)方向上的擁堵,通過入口限制擁堵方向上的車輛駛?cè)?而對于另一個(gè)方向上的駛?cè)胲囕v放行。

1.3 通道控制

通過發(fā)布誘導(dǎo)信息和控制手段,將相對擁擠公路上的部分交通量轉(zhuǎn)移到通行能力過程的相鄰或平行公路,以實(shí)現(xiàn)整個(gè)通道系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)的控制方式。

通道控制包括信息誘導(dǎo)和人工控制兩種方式。

(1)信息誘導(dǎo):隨著高速公路網(wǎng)的不斷增加,高速公路向使用者提供了不同的路徑由其選擇,因使用者對信息的掌握不全面而往往按照習(xí)慣思維駛?cè)霌頂D的高速公路路段,造成部分路段的擁堵和服務(wù)水平下降。道路的管理者應(yīng)結(jié)合對路網(wǎng)的狀況的全面掌控為基礎(chǔ),及時(shí)向道路使用者提供路況信息,通過信息發(fā)布、路由誘導(dǎo)的方式將車輛引導(dǎo)至相鄰的平行路段。

(2)人工控制:人工控制一般需要交警的配置。在關(guān)鍵的樞紐互通前,針對不同路段的道路狀況,將全部或部分車輛引導(dǎo)至相鄰的平行路段,減少擁堵路段的通行壓力,提高服務(wù)水平。此種控制方式需要道路監(jiān)控中心向交警提供準(zhǔn)確詳細(xì)的路網(wǎng)交通流量信息。

2 控制策略

不同的控制方式適用于不同的環(huán)境和條件,而控制策略則是根據(jù)路網(wǎng)的實(shí)際情況,選擇一種或多種控制方式,從而達(dá)到有效控制的目的。

2.1 由“堵”向“疏”轉(zhuǎn)變,以通道控制方式為主

匝道控制方式在單路段高速公運(yùn)行時(shí)為行之有效的控制措施,但在路網(wǎng)形成后,以本路段監(jiān)控分中心為主體的監(jiān)控模式下,匝道控制的效果不是很明顯。因此,監(jiān)控策略應(yīng)由以前的匝道控制方式下的“堵”向通道控制方式中的“疏”進(jìn)行轉(zhuǎn)變。通過增加收費(fèi)站入口可變信息標(biāo)志、主線可變信息標(biāo)志的數(shù)量,向通行車輛發(fā)布前方路段的道路狀況,發(fā)布交通誘導(dǎo)信息,實(shí)現(xiàn)車輛由交通擁堵路段向相鄰較疏通的路段分流。如京石高速和京昆高速為兩條基本并行的高速公路,兩者相距約 20km,兩條高速在涿州通過廊涿高速,在保定通過保阜高速,在石家莊機(jī)場通過京昆高速機(jī)場支線,在石家莊通過石太高速相連,在上述樞紐互通的可變信息標(biāo)志前,將前方的路況及時(shí)向道路使用者提供,可減緩京石高速車流量的擁擠狀況,同時(shí)增加京昆的車流量,發(fā)揮兩條高速的聯(lián)動(dòng)控制作用。

2.2 不同控制方式組合

隨著國內(nèi)高速公路路網(wǎng)的不斷擴(kuò)充,高速公路指揮調(diào)度已經(jīng)從單條路單兵作戰(zhàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)域性整體聯(lián)動(dòng)控制,以前在單路段行之有效的入口匝道控制方式,在路網(wǎng)形成以后已經(jīng)無法發(fā)揮作用。

典型案例如 2009年京沈高速自北戴河至北京段限制五軸以上貨車以及?；奋囃ㄐ小Ｒ郧白詵|北至天津和南方的大型貨車或三省的大車行使路線由京秦—唐津—天津,變?yōu)榫┣亍睾！撇堋M(jìn)入天津,控制點(diǎn)設(shè)置在京秦和沿海樞紐處,通過設(shè)置硬隔離和交警現(xiàn)場指揮等措施,限制上述車輛駛?cè)刖┥蚋咚俦贝骱又帘本┒?此種措施屬于通道控制方式。但隨著天津高速發(fā)生因超限車壓垮匝道橋梁事故的發(fā)生,天津高速全面限制 55t以上貨車通行,沿海、唐曹和唐津高速在入口可變信息標(biāo)志和道路可變信息標(biāo)志連續(xù)發(fā)布“天津段 55t車輛禁行”的標(biāo)志信息,此種控制方式數(shù)據(jù)匝道控制方式,引導(dǎo) 55t車輛及早選擇可行路徑通行,對車輛的通行發(fā)揮了積極的作用。

3 存在問題及建議

3.1 存在問題

個(gè)體利益:高速公路網(wǎng)內(nèi)的各路段的投資體制不同,造成各路段的業(yè)主不同,從而導(dǎo)致管理體制,受益體制均不相同,造成業(yè)主在個(gè)體利益的驅(qū)使下,不會向道路使用者提供相關(guān)路網(wǎng)的信息,使用者對整體路網(wǎng)信息不了解,從而不能正確的選擇最佳路由。

“信息孤島”:因目前各地均實(shí)行以各自路段為主體的監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè),路段監(jiān)控中心無法獲得相鄰路網(wǎng)的交通信息,形成路網(wǎng)信息“孤島”現(xiàn)象,無法向道路的使用者提供準(zhǔn)確的、及時(shí)的、有效的引導(dǎo)信息。

3.2 建議

實(shí)現(xiàn)信息共享機(jī)制。從不同業(yè)主的思想上要建立大局觀念,建立路網(wǎng)信息共享觀念,不能只注重個(gè)體利益和經(jīng)濟(jì)效益,而忽略整體利益、社會利益,轉(zhuǎn)變觀念,以服務(wù)大眾為最終目的,真正發(fā)揮發(fā)揮整體路網(wǎng)的共享資源優(yōu)勢。

建立區(qū)域監(jiān)控體制。以路段為中心的監(jiān)控體制已經(jīng)不能適應(yīng)高速網(wǎng)路的發(fā)展需求,建立以區(qū)域?yàn)橹行牡谋O(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)區(qū)域路網(wǎng)的整體信息的采集、處理和發(fā)布,將區(qū)域路網(wǎng)作為一個(gè)整體去進(jìn)行考慮和控制,將提高整體路網(wǎng)的通行能力,實(shí)現(xiàn)向管理要效益的整體目標(biāo)。

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)控制方式與控制策略必須隨著路網(wǎng)的不斷擴(kuò)展而進(jìn)行不斷總結(jié)和完善,方能適應(yīng)高速公路網(wǎng)的迅猛發(fā)展,從而發(fā)揮高速公路網(wǎng)的整體效益;需要監(jiān)控人員開動(dòng)腦筋,在發(fā)現(xiàn)新問題的同時(shí),能夠不斷調(diào)整控制方式,制定出針對實(shí)際情況的切實(shí)可行的控制方案和策略,真正實(shí)現(xiàn)高速公路“安全、快速、高效、舒適、方便”的建設(shè)目標(biāo)。

[1] 劉慧英,薛春峰,寧飛.高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中限速控制策略的研究.

[2] 倪國玉.高速公路監(jiān)控通信系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量控制與檢測維修綜合管理實(shí)務(wù)全書.