高速公路监控系统控制方式与策略的探讨

秦家强

(河北省沿海高速公路管理处)

高速公路监控系统主要用于对高速公路上交通流运行状态及其交通设施和环境进行检测和控制,保证行车安全和道路畅通。监控系统中的控制系统依据信息采集系统所提供的沿线气象、车速、车流量、道路运行状态等相关信息,进行分析、判断、处理,形成控制方案,通过信息发布系统,对通行在高速公路车辆进行引导,从而在交通流量突增时,保障高速公路的服务水平不低于二级。

随着高速公路网络的不断扩大和复杂化,监控系统控制方式由以前的以入口匝道控制为主,逐渐向通道控制转变,控制方式由“堵”向“疏”转变,对控制方式和策略的研究,可以在现有道路状况不变的情况下,提高道路的运营效益,提升道路的通行能力和服务水平,。

1 控制方式

监控系统控制方式主要分为主线控制(mainlinecontrol)、匝道控制(on-rampcontrol)和通道控制(channelscontrol)三种。

1.1 主线控制

在存在常发性交通拥挤和比较容易出现偶发性交通拥挤的路段,对主线上的交通流进行调节和诱导,使之比较均匀、稳定的控制方式。

主线控制是对高速公路主线的交通流进行调节、诱导和警告,达到优化交通流状态的效果。主线控制的目的有以下几方面。

(1)当交通需求接近道路通行能力时,使主线上的交通流保持均匀性和稳定性,增加驾驶员的舒适程度,预防拥挤发生,提高通行效率。

(2)当交通事故、维修和恶劣天气下,疏导车辆分流下道,保证高速公路的运行安全。

(3)当相邻高速拥堵时,提起预告,并提供解决方案,将驾驶员疏导到交通状况较好的道路上。

主线控制的具体方法有以下几种。

(1)可变速度控制,在拥堵前方提示减速行驶,延缓拥堵的出现。尽可能拖延拥堵的加剧,但是不能避免拥堵的发生。

(2)提示分流信息,把车辆分流出主线,避免拥堵的延长,结合入口匝道控制,不让拥堵方向增加新的车流,这样,可给拥堵争取解决时间。

(3)逆向车道控制,开启紧急掉头处护栏,使车辆逆行下道单行,高速公路设计为单向设置,但中央隔离带都设计有紧急掉头处,紧急情况时可开放。适用于很长时间拥堵不能解决问题,如桥塌、公路大修等事件,需要相关部门批准。

1.2 匝道控制

在主线交通量接近饱和时,通过控制上游入口匝道的车辆进入,并诱导支线车辆顺利汇入主干的控制方式。匝道控制的目的在于保证高速公路上的车流量不超过高速公路服务水平等级所允许的最大车流量,保证通行在高速公路上的车辆的服务水平,使高速公路主线交通流处于最佳状态。

匝道控制包括入口频率控制、时间段控制、方向控制。

入口频率控制:在主线两个方向上的车流量均达到道路最大负荷的情况下,通过关闭上游的入口,减缓主线车流量的增加。

时间段控制:在特殊的日期(如节假日)和特定的时段(如一天中的某段时间),关闭匝道入口,或限制入口驶入的车辆数,平缓主线出现的某个时段的交通拥挤。

方向控制:方向控制主要适用于因道路维修、事故处理而引发的某个方向上的拥堵,通过入口限制拥堵方向上的车辆驶入,而对于另一个方向上的驶入车辆放行。

1.3 通道控制

通过发布诱导信息和控制手段,将相对拥挤公路上的部分交通量转移到通行能力过程的相邻或平行公路,以实现整个通道系统处于最佳运行状态的控制方式。

通道控制包括信息诱导和人工控制两种方式。

(1)信息诱导:随着高速公路网的不断增加,高速公路向使用者提供了不同的路径由其选择,因使用者对信息的掌握不全面而往往按照习惯思维驶入拥挤的高速公路路段,造成部分路段的拥堵和服务水平下降。道路的管理者应结合对路网的状况的全面掌控为基础,及时向道路使用者提供路况信息,通过信息发布、路由诱导的方式将车辆引导至相邻的平行路段。

(2)人工控制:人工控制一般需要交警的配置。在关键的枢纽互通前,针对不同路段的道路状况,将全部或部分车辆引导至相邻的平行路段,减少拥堵路段的通行压力,提高服务水平。此种控制方式需要道路监控中心向交警提供准确详细的路网交通流量信息。

2 控制策略

不同的控制方式适用于不同的环境和条件,而控制策略则是根据路网的实际情况,选择一种或多种控制方式,从而达到有效控制的目的。

2.1 由“堵”向“疏”转变,以通道控制方式为主

匝道控制方式在单路段高速公运行时为行之有效的控制措施,但在路网形成后,以本路段监控分中心为主体的监控模式下,匝道控制的效果不是很明显。因此,监控策略应由以前的匝道控制方式下的“堵”向通道控制方式中的“疏”进行转变。通过增加收费站入口可变信息标志、主线可变信息标志的数量,向通行车辆发布前方路段的道路状况,发布交通诱导信息,实现车辆由交通拥堵路段向相邻较疏通的路段分流。如京石高速和京昆高速为两条基本并行的高速公路,两者相距约 20km,两条高速在涿州通过廊涿高速,在保定通过保阜高速,在石家庄机场通过京昆高速机场支线,在石家庄通过石太高速相连,在上述枢纽互通的可变信息标志前,将前方的路况及时向道路使用者提供,可减缓京石高速车流量的拥挤状况,同时增加京昆的车流量,发挥两条高速的联动控制作用。

2.2 不同控制方式组合

随着国内高速公路路网的不断扩充,高速公路指挥调度已经从单条路单兵作战转变为区域性整体联动控制,以前在单路段行之有效的入口匝道控制方式,在路网形成以后已经无法发挥作用。

典型案例如 2009年京沈高速自北戴河至北京段限制五轴以上货车以及危化品车通行。以前自东北至天津和南方的大型货车或三省的大车行使路线由京秦—唐津—天津,变为京秦—沿海—唐曹—进入天津,控制点设置在京秦和沿海枢纽处,通过设置硬隔离和交警现场指挥等措施,限制上述车辆驶入京沈高速北戴河至北京段,此种措施属于通道控制方式。但随着天津高速发生因超限车压垮匝道桥梁事故的发生,天津高速全面限制 55t以上货车通行,沿海、唐曹和唐津高速在入口可变信息标志和道路可变信息标志连续发布“天津段 55t车辆禁行”的标志信息,此种控制方式数据匝道控制方式,引导 55t车辆及早选择可行路径通行,对车辆的通行发挥了积极的作用。

3 存在问题及建议

3.1 存在问题

个体利益:高速公路网内的各路段的投资体制不同,造成各路段的业主不同,从而导致管理体制,受益体制均不相同,造成业主在个体利益的驱使下,不会向道路使用者提供相关路网的信息,使用者对整体路网信息不了解,从而不能正确的选择最佳路由。

“信息孤岛”:因目前各地均实行以各自路段为主体的监控系统建设,路段监控中心无法获得相邻路网的交通信息,形成路网信息“孤岛”现象,无法向道路的使用者提供准确的、及时的、有效的引导信息。

3.2 建议

实现信息共享机制。从不同业主的思想上要建立大局观念,建立路网信息共享观念,不能只注重个体利益和经济效益,而忽略整体利益、社会利益,转变观念,以服务大众为最终目的,真正发挥发挥整体路网的共享资源优势。

建立区域监控体制。以路段为中心的监控体制已经不能适应高速网路的发展需求,建立以区域为中心的监控系统,实现区域路网的整体信息的采集、处理和发布,将区域路网作为一个整体去进行考虑和控制,将提高整体路网的通行能力,实现向管理要效益的整体目标。

高速公路监控系统控制方式与控制策略必须随着路网的不断扩展而进行不断总结和完善,方能适应高速公路网的迅猛发展,从而发挥高速公路网的整体效益;需要监控人员开动脑筋,在发现新问题的同时,能够不断调整控制方式,制定出针对实际情况的切实可行的控制方案和策略,真正实现高速公路“安全、快速、高效、舒适、方便”的建设目标。

[1] 刘慧英,薛春峰,宁飞.高速公路监控系统中限速控制策略的研究.

[2] 倪国玉.高速公路监控通信系统运行质量控制与检测维修综合管理实务全书.