重點(diǎn)通道多級緊急優(yōu)先控制設(shè)計研究

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0 引言

緊急優(yōu)先特殊車輛包括急救車、消防車、執(zhí)勤警車、時爭搶修車、工程搶險車等正在執(zhí)行特殊緊急任務(wù)的車輛[1]，在緊急任務(wù)行動中起著關(guān)鍵性的作用，緊急車輛通過重點(diǎn)通道的速度快慢決定任務(wù)成功率的高低，因此，使特殊車輛以最快速安全通過重點(diǎn)通道成為本文研究重點(diǎn)。

從緊急優(yōu)先的控制目的來看，其主要以保障特殊車輛緊急優(yōu)先相位快速安全通行，達(dá)到不減速通過，且最大限度減少對非優(yōu)先方向車輛的停等時間，保障非優(yōu)先方向車輛信使通暢。

1 一般緊急優(yōu)先的控制方式

最早的優(yōu)先控制是1967年在洛杉磯所做的公交信號優(yōu)先控制實(shí)驗(yàn)。在現(xiàn)實(shí)巨大需求和美好預(yù)期的驅(qū)動下，公交信號優(yōu)先控制理論逐漸吸引了交通控制領(lǐng)域、公共交通領(lǐng)域乃至交通設(shè)計和交通安全領(lǐng)域眾多研究者的注意。早期公交信號優(yōu)先控制研究傾向于將公交信號優(yōu)先(bus signal priority)與強(qiáng)制信號優(yōu)先(priority and preemption)歸結(jié)為同一類問題[2]。而重點(diǎn)通道的緊急優(yōu)先控制應(yīng)采取強(qiáng)制信號優(yōu)先，強(qiáng)制信號優(yōu)先的定義為“交通信號從正常狀態(tài)切換到特殊狀態(tài)，以滿足緊急救援車輛、軌道交通等的通行，即需要中止正常的信號運(yùn)行來提供特殊信號服務(wù)”。這兩個定義從本質(zhì)上體現(xiàn)了優(yōu)先級思想：一般公交車輛的優(yōu)先級大于普通社會車輛，緊急車輛(緊急救援車輛、軌道交通等)的優(yōu)先級最高[3]。

2 多級緊急優(yōu)先的控制方式

傳統(tǒng)的重點(diǎn)通道緊急優(yōu)先多采用人工干預(yù)方式，使用遙控器或開關(guān)控制，信號時長多為固定時長，無法靈活更改優(yōu)先方向車輛通行時間，導(dǎo)致車隊(duì)無法順利放行，單車駛出重點(diǎn)通道后優(yōu)先方向空放嚴(yán)重。在部分重點(diǎn)通道采用線圈檢測的方式檢測車輛是否壓占，從而給出優(yōu)先信號，此種方式由于線圈的檢測靈敏度不夠?qū)е聶z測不充分，無法觸發(fā)優(yōu)先相位，或是重點(diǎn)通道車輛進(jìn)入誤觸線圈檢測器啟動優(yōu)先信號，導(dǎo)致緊急優(yōu)先的觸發(fā)需要人工干預(yù)，因此失去了緊急優(yōu)先系統(tǒng)安裝的意義。

針對現(xiàn)有傳統(tǒng)緊急優(yōu)先控制，多級緊急優(yōu)先控制通過多檢測區(qū)域，多級檢測的方式，區(qū)分車輛進(jìn)出方向，降低檢測器誤觸發(fā)緊急優(yōu)先信號控制概率，可最大限度保證檢測的準(zhǔn)確性。

2.1 多級緊急優(yōu)先控制檢測設(shè)備介紹

多級緊急優(yōu)先控制檢測設(shè)備外形主要由3個SENSOR傳感器+遮陽罩+外殼（上蓋+下蓋）+安裝支架三部分組成，如圖1所示，主要特點(diǎn)如下：

（1）采用吊裝支架，方便安裝于橫向立桿、龍門架等。內(nèi)部中空，接線可以放在吊裝支架的內(nèi)部，有效保護(hù)接線端子。

（2）整個外殼采用鍍鋅鋼材料，有效防止長時間戶外風(fēng)雨的腐蝕。

（3）采用前向、正向、后向順序的3目視頻傳感器，并且可把3個視頻無縫拼接融合成一個大場景視頻，有效監(jiān)測車輛運(yùn)行的全過程。

2.2 檢測區(qū)介紹

多級緊急優(yōu)先控制采用大場景圖像采集技術(shù)，可以全面獲取場景內(nèi)車輛運(yùn)行信息，因此在緊急優(yōu)先控制系統(tǒng)中可通過兩種檢測區(qū)進(jìn)行判定。

預(yù)測檢測區(qū)是對車輛優(yōu)先的預(yù)先判斷，該檢測區(qū)域作用如下：

（1）識別車輛行駛方向及號牌，判斷該車輛是否為緊急車輛，是否需要觸發(fā)緊急優(yōu)先信號，如車輛從重點(diǎn)通道外部向內(nèi)部行駛或緊急車輛，則不觸發(fā)緊急優(yōu)先控制信號；

（2）檢測車輛速度，通過對車輛速度的檢測，計算出車輛到達(dá)停止線的預(yù)計時間，在預(yù)檢測區(qū)內(nèi)合理切換信號燈態(tài)，非優(yōu)先方向切換為黃燈，當(dāng)優(yōu)先車輛到達(dá)感應(yīng)檢測區(qū)時可剛好綠燈通行；

（3）判斷車輛數(shù)量從而預(yù)測綠燈通行時間，例如檢測器檢測到區(qū)域內(nèi)有5輛車，則可以預(yù)測20秒的綠燈通過時間，保證車隊(duì)順利通行。

感應(yīng)檢測區(qū)是對當(dāng)前停止線前的車輛實(shí)時進(jìn)行感應(yīng)控制，該檢測區(qū)域作用如下：

（1）當(dāng)預(yù)檢測區(qū)檢測到緊急車輛，但感應(yīng)檢測區(qū)有非緊急車輛時，切換信號燈態(tài)放行非緊急車輛，為緊急車輛清空通行道路；

（2）檢測緊急車輛是否順利通過感應(yīng)檢測區(qū)，如未順利通過且緊急優(yōu)先信號已經(jīng)觸發(fā)，則觸發(fā)警報通知，通知中心人為進(jìn)行狀況查看，判斷是否緊急優(yōu)先路口出現(xiàn)路口死鎖或交通事故，如圖2所示。

圖2 多級緊急優(yōu)先控制流程圖

2.3 多級緊急優(yōu)先控制觸發(fā)情景

情景一未檢測到車輛申請優(yōu)先控制：兩個檢測區(qū)域內(nèi)均無優(yōu)先車輛通行，信號機(jī)運(yùn)行TOD固定信號配時方案；

情景二檢測到一輛車申請優(yōu)先控制：當(dāng)預(yù)檢測區(qū)域內(nèi)檢測到優(yōu)先車輛通行時，按照預(yù)檢測計算的觸發(fā)時間，關(guān)閉所有車道綠燈，全部燈態(tài)切換順序?yàn)榫G閃-黃燈-全紅-緊急優(yōu)先相位綠燈；

情景三檢測到車隊(duì)或排隊(duì)的優(yōu)先車輛通行：預(yù)檢測區(qū)檢測排隊(duì)長度，信號機(jī)根據(jù)排隊(duì)長度預(yù)測緊急優(yōu)先相位所需綠燈時長，車輛按照預(yù)檢測計算的觸發(fā)時間，關(guān)閉所有車道綠燈，全部燈態(tài)切換順序?yàn)榫G閃-黃燈-全紅-緊急優(yōu)先相位綠燈（根據(jù)排隊(duì)長度智能調(diào)整），執(zhí)行緊急優(yōu)先。

3 多級緊急優(yōu)先的應(yīng)用

3.1 建設(shè)目的

機(jī)場車站等國內(nèi)外各界人士往來的重要交通樞紐，保障緊急車輛順暢出行成為了改善交通、維護(hù)穩(wěn)定安全的重要目標(biāo)。本次選取機(jī)場重點(diǎn)通道作為測試點(diǎn)，項(xiàng)目希望結(jié)合視頻檢測器圖像分析技術(shù)及信號控制手段，合理智能的分配信號時長，在不鎖定相位（即盡量不干擾社會車輛正常通行）的情況下，確保緊急車輛順利通過。

3.2 路口現(xiàn)狀

試點(diǎn)路口全天車流量較小，東北方向?yàn)楹秸緲沁B接線，北向作為機(jī)場緊急車輛特勤出口。北、東北方向進(jìn)口由同一信號燈組控制，左轉(zhuǎn)車輛主要去往高速方向，直行車輛去往機(jī)場管轄生活區(qū)域方向。南方向車輛左轉(zhuǎn)進(jìn)入機(jī)場工作區(qū)域或右轉(zhuǎn)去往機(jī)場高速。現(xiàn)狀渠化如圖3所示。

圖3 試點(diǎn)路口現(xiàn)狀渠化圖

3.3 信號控制目的及策略

控制目的：緊急車輛進(jìn)入該路口等待時，由多級緊急優(yōu)先檢測器進(jìn)行檢測，確認(rèn)車輛具有緊急優(yōu)先控制需求時，觸發(fā)信號機(jī)緊急優(yōu)先功能，在保證行人過街安全條件下，自動切換到緊急優(yōu)先相位，使緊急車輛快速通過，減少車輛停等時間。

控制策略：采用緊急優(yōu)先控制模式，當(dāng)多級緊急優(yōu)先檢測器檢測到檢測區(qū)域內(nèi)北向的緊急車輛時，觸發(fā)信號給信號控制機(jī)，在現(xiàn)有相位的基礎(chǔ)上執(zhí)行緊急相位，緊急相位切換為綠燈，其余相位切換為紅燈。

4 總結(jié)

本案例中在試點(diǎn)路口應(yīng)用的緊急優(yōu)先控制，對比以往工作人員手動攔截車輛，保障緊急車輛通行的方式，極大的提高了特殊車輛的通行效率，緊急車輛通過交叉口的時間得到大大降低，減少了緊急車輛對社會車輛的影響，降低了其余方向車輛延誤時間，保障了重要路段重點(diǎn)路口的通行安全。