9.3.2 过饱和预防与疏解控制技术

9.3.2 过饱和预防与疏解控制技术

本书9.2节所述的溢流风险防控主要是针对节点交通拥堵特别严重的情况。而对于节点交通拥堵刚开始,还不是那么严重的情况,可以将过饱和风险防控作为目标,采取相关措施预防与疏解交叉口过饱和状态。

实际上,用于溢流预防与疏解的措施,对于过饱和预防与疏解同样适用,见本书9.2.2节,这里不再赘述。

图9-3 交叉口可变导向车道

以下从交叉口的交通供需关系出发,针对过饱和防控与疏解的信号控制技术,展开讨论。

有时,发生过饱和现象不是因为交叉口能力不足,而是交通供给与需求的不匹配。由于交叉口进口道的车道功能划分与信号配时方案是固定的,当流量发生较大变化时,可能出现一些流向的通行能力有较大浪费,而一些流向过饱和的情况。在这种情况下,可以考虑基于交通检测器检测到的实时流量(条件不允许时也可以基于历史同期的流量数据),动态调整信号配时方案;进一步,车道功能划分也可以是动态的,即在进口道设置可变导向车道,如图9-3所示。图中左转车道与直行车道之间的车道被设置为可变导向车道,这条车道的属性是不定的,或者说是动态变化的,有时为左转车道,有时为直行车道,视具体交通流量而定。

图9-4 可变导向车道属性改变阈值确定流程

可变导向车道在不同条件下应为何种属性,可基于属性改变的阈值来确定。阈值确定的基本流程如图9-4所示[11]。需要注意的是,可变导向车道需要配合动态信号配时方案,从时间和空间上同时优化交通供需的匹配,才能取得良好的效果。

然而,如果交通需求实在过大,导致无论怎么调整车道功能划分或信号配时方案,都无法避免过饱和时,又该如何应对与疏解? 传统的Webster配时法并不适用于过饱和交叉口,因为在过饱和状态下,其交通条件已不再符合Webster方法的建模前提了。对此,不少学者提出了适用于过饱和交叉口的信号控制技术[12]

目前,常用的方法主要是美国《道路通行能力手册》(Highway Capacity Manual,HCM)推荐的方法,该方法既适用于低饱和也适用了超饱和的交通条件[13],具体方法详见相关参考文献,这里不再赘述。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.城市道路工程设计规范(2016年版):CJJ 37—2012[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[2]董晓刚.城市交通溢流预防和控制策略研究[D].济南:山东大学,2017.

[3]吕瑶璐.交叉口溢流实时判断及快速疏导方法研究[D].广州:华南理工大学,2018.

[4]LAGO A,DAGANZO C F.Spillovers,merging traffic and the morning commute[J].Transportation Research Part B:Methodological,2007,41(6):670-683.

[5]佀君淑.基于视频信息的城市交通溢流识别研究[D].济南:山东大学,2014.

[6]MICHALOPOULOS P G,STEPHANOPOULOS G,STEPHANOPOULOS G.An application of shock wave theory to traffic signal control[J].Transportation Research Part B:Methodological,1981,15(1):35-51.

[7]齐立群,云美萍,杨晓光.短连线交叉口饱和条件下相位差优化设计研究[J].交通信息与安全,2013,31(2):128-133.

[8]LONGLEY D.A control strategy for a congested,computer-controlled traffic network[J].Transportation Research,1968,2(4):391-408.

[9]GAZIS D C.Optimum control of a system of oversaturated intersections[J].Operations Research,1964,12(6):815-831.

[10]钱喆,徐建闽.基于线圈检测的过饱和交通状态判别[J].华南理工大学学报(自然科学版),2013,41(8):93-98.

[11]李灿,赵欣.信号交叉口设置可变导向车道的阈值条件研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2016,40(6):1078-1082.

[12]徐建闽,荆彬彬,卢凯.过饱和状态下的单交叉口最小延误信号周期模型[J].控制理论与应用,2015,32(4):521-526.

[13]MANUAL H C.Highway Capacity Manual[R].Washington D.C.,2016.