高速公路監控系統控制方式與策略的探討

秦家強

(河北省沿海高速公路管理處)

高速公路監控系統主要用于對高速公路上交通流運行狀態及其交通設施和環境進行檢測和控制,保證行車安全和道路暢通。監控系統中的控制系統依據信息采集系統所提供的沿線氣象、車速、車流量、道路運行狀態等相關信息,進行分析、判斷、處理,形成控制方案,通過信息發布系統,對通行在高速公路車輛進行引導,從而在交通流量突增時,保障高速公路的服務水平不低于二級。

隨著高速公路網絡的不斷擴大和復雜化,監控系統控制方式由以前的以入口匝道控制為主,逐漸向通道控制轉變,控制方式由“堵”向“疏”轉變,對控制方式和策略的研究,可以在現有道路狀況不變的情況下,提高道路的運營效益,提升道路的通行能力和服務水平,。

1 控制方式

監控系統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

在存在常發性交通擁擠和比較容易出現偶發性交通擁擠的路段,對主線上的交通流進行調節和誘導,使之比較均勻、穩定的控制方式。

主線控制是對高速公路主線的交通流進行調節、誘導和警告,達到優化交通流狀態的效果。主線控制的目的有以下幾方面。

(1)當交通需求接近道路通行能力時,使主線上的交通流保持均勻性和穩定性,增加駕駛員的舒適程度,預防擁擠發生,提高通行效率。

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

(3)當相鄰高速擁堵時,提起預告,并提供解決方案,將駕駛員疏導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。盡可能拖延擁堵的加劇,但是不能避免擁堵的發生。

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

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

1.2 匝道控制

在主線交通量接近飽和時,通過控制上游入口匝道的車輛進入,并誘導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水平,使高速公路主線交通流處于最佳狀態。

匝道控制包括入口頻率控制、時間段控制、方向控制。

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

時間段控制:在特殊的日期(如節假日)和特定的時段(如一天中的某段時間),關閉匝道入口,或限制入口駛入的車輛數,平緩主線出現的某個時段的交通擁擠。

方向控制:方向控制主要適用于因道路維修、事故處理而引發的某個方向上的擁堵,通過入口限制擁堵方向上的車輛駛入,而對于另一個方向上的駛入車輛放行。

1.3 通道控制

通過發布誘導信息和控制手段,將相對擁擠公路上的部分交通量轉移到通行能力過程的相鄰或平行公路,以實現整個通道系統處于最佳運行狀態的控制方式。

通道控制包括信息誘導和人工控制兩種方式。

(1)信息誘導:隨著高速公路網的不斷增加,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慣思維駛入擁擠的高速公路路段,造成部分路段的擁堵和服務水平下降。道路的管理者應結合對路網的狀況的全面掌控為基礎,及時向道路使用者提供路況信息,通過信息發布、路由誘導的方式將車輛引導至相鄰的平行路段。

(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至相鄰的平行路段,減少擁堵路段的通行壓力,提高服務水平。此種控制方式需要道路監控中心向交警提供準確詳細的路網交通流量信息。

2 控制策略

不同的控制方式適用于不同的環境和條件,而控制策略則是根據路網的實際情況,選擇一種或多種控制方式,從而達到有效控制的目的。

2.1 由“堵”向“疏”轉變,以通道控制方式為主

匝道控制方式在單路段高速公運行時為行之有效的控制措施,但在路網形成后,以本路段監控分中心為主體的監控模式下,匝道控制的效果不是很明顯。因此,監控策略應由以前的匝道控制方式下的“堵”向通道控制方式中的“疏”進行轉變。通過增加收費站入口可變信息標志、主線可變信息標志的數量,向通行車輛發布前方路段的道路狀況,發布交通誘導信息,實現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,在石家莊機場通過京昆高速機場支線,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志前,將前方的路況及時向道路使用者提供,可減緩京石高速車流量的擁擠狀況,同時增加京昆的車流量,發揮兩條高速的聯動控制作用。

2.2 不同控制方式組合

隨著國內高速公路路網的不斷擴充,高速公路指揮調度已經從單條路單兵作戰轉變為區域性整體聯動控制,以前在單路段行之有效的入口匝道控制方式,在路網形成以后已經無法發揮作用。

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危化品車通行。以前自東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,變為京秦—沿海—唐曹—進入天津,控制點設置在京秦和沿海樞紐處,通過設置硬隔離和交警現場指揮等措施,限制上述車輛駛入京沈高速北戴河至北京段,此種措施屬于通道控制方式。但隨著天津高速發生因超限車壓垮匝道橋梁事故的發生,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志和道路可變信息標志連續發布“天津段 55t車輛禁行”的標志信息,此種控制方式數據匝道控制方式,引導 55t車輛及早選擇可行路徑通行,對車輛的通行發揮了積極的作用。

3 存在問題及建議

3.1 存在問題

個體利益:高速公路網內的各路段的投資體制不同,造成各路段的業主不同,從而導致管理體制,受益體制均不相同,造成業主在個體利益的驅使下,不會向道路使用者提供相關路網的信息,使用者對整體路網信息不了解,從而不能正確的選擇最佳路由。

“信息孤島”:因目前各地均實行以各自路段為主體的監控系統建設,路段監控中心無法獲得相鄰路網的交通信息,形成路網信息“孤島”現象,無法向道路的使用者提供準確的、及時的、有效的引導信息。

3.2 建議

實現信息共享機制。從不同業主的思想上要建立大局觀念,建立路網信息共享觀念,不能只注重個體利益和經濟效益,而忽略整體利益、社會利益,轉變觀念,以服務大眾為最終目的,真正發揮發揮整體路網的共享資源優勢。

建立區域監控體制。以路段為中心的監控體制已經不能適應高速網路的發展需求,建立以區域為中心的監控系統,實現區域路網的整體信息的采集、處理和發布,將區域路網作為一個整體去進行考慮和控制,將提高整體路網的通行能力,實現向管理要效益的整體目標。

高速公路監控系統控制方式與控制策略必須隨著路網的不斷擴展而進行不斷總結和完善,方能適應高速公路網的迅猛發展,從而發揮高速公路網的整體效益;需要監控人員開動腦筋,在發現新問題的同時,能夠不斷調整控制方式,制定出針對實際情況的切實可行的控制方案和策略,真正實現高速公路“安全、快速、高效、舒適、方便”的建設目標。

[1] 劉慧英,薛春峰,寧飛.高速公路監控系統中限速控制策略的研究.

[2] 倪國玉.高速公路監控通信系統運行質量控制與檢測維修綜合管理實務全書.