陳勇恒

摘 要：隨著城市快速路網(wǎng)的建成和完善，跨區(qū)長距離交通擁堵的情況可以極大地緩解。在此基礎上的高架路入口處的交通組織優(yōu)化也同樣重要，可以在解決有無問題后對問題進一步優(yōu)化，從而進一步緩解跨區(qū)長距離交通擁堵。本文以濟南市二環(huán)南路與銜接交叉口普遍采用的立交形式為例進行VISSIM仿真對比，對比入口匝道無信號控制、ALINEA控制、和匝道-交叉口協(xié)調(diào)控制的通行效率，得出快速路入口匝道協(xié)調(diào)控制的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：入口匝道；VISSIM；區(qū)域交通

0引言

入口匝道是快速路與地面交通連接的重要節(jié)點，車輛通過匝道口與快速路合流時，由于車輛的交通行為較為復雜，合流時容易發(fā)生交通事故或?qū)е逻@一區(qū)域交通堵塞，影響車輛的合流以及快速路車輛的行駛，嚴重時導致匝道車輛外溢。應對這些問題，保麗霞[1] 提出了分層協(xié)同優(yōu)化的思想，構建了匝道的控制模型。本文在現(xiàn)有模型的基礎上繼續(xù)優(yōu)化，對比協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方案仿真前后通行效率，分析優(yōu)化方案是否適用于濟南市南二環(huán)高架，得出改進措施。

1.匝道協(xié)調(diào)控制的現(xiàn)狀情況

通過實地調(diào)查調(diào)查，二環(huán)南路在匝道區(qū)域存在以下問題：

（1）當快速路車流量過大時，進入快速路的車輛會在匝道處產(chǎn)生排隊現(xiàn)象，當排隊車輛過多時，將會阻礙地面交通的正常行駛。

（2）當車輛通過入口匝道與快速路車輛匯合時，由于兩者之間并沒有有效的協(xié)調(diào)控制辦法，兩股車流會產(chǎn)生顯著的合流沖突。

（3）由于車輛合流時車速較慢，在合流時，從入口匝道進入的車輛會影響到快速路上車輛運行，導致快速路后方車輛出現(xiàn)排隊現(xiàn)象。

（4）地面交通的信號控制只研究了地面交通的車流量，而沒有分析快速路帶來的影響，所以當排隊車輛過多時，原有信號控制方案加重了匝道入口處的交通壓力，增加了排隊長度。

（5）排隊長度過長時，會導致快速路車道的運行效率降低，這時必須依靠交警手動指揮引導車輛通過，以快速恢復快速路的正常通行。

根據(jù)現(xiàn)有的交通調(diào)查，結(jié)合匝道交通流理論，二環(huán)南路的運行狀態(tài)基于第二種與第三種之間，較為穩(wěn)定。

2.匝道控制協(xié)調(diào)控制模型

2.1匝道單點控制的ALINEA控制模型

1991年 Papa Georgiou教授經(jīng)過論證提出ALINEA控制算法，通過是利用經(jīng)典自動控制理論建立起來的一種反饋控制方法[2]。：

ALINEA控制算法可以在多種交通狀況下進行模擬。即使變換系數(shù)變動很大，其仍然保持了一個很好的性能指標，所以ALINEA控制算法是匝道控制理想的模型。

2.2匝道-相鄰交叉口協(xié)調(diào)控制模型

本文通過運用基于入口匝道排隊調(diào)節(jié)的ALINEA優(yōu)化控制模型來模擬入口匝道控制模塊[3]。

（1）ALINEA控制模

只用一個檢測器放在車道下游，由實測到的占有率-流量曲線中得到參數(shù)（期望目標占有率）就能實現(xiàn)該控制算法。

3. 實例驗證分析

3.1現(xiàn)狀參數(shù)

仿真選取的交叉口為濟南市二環(huán)南路與舜耕路交叉口，其中快速路路段長度為800m，入口匝道長度為150m南北向停車線之間的距離為50m，仿真時間為15min。設未經(jīng)優(yōu)化的入口匝道定時控制的匝道調(diào)節(jié)率為800veh/h。

（1）交叉口流量數(shù)據(jù)如下圖所示

（2）信號配時

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查的交叉口流量以及交叉口與銜接的入口匝道實際情況，我們把信號周期定為四相位，如圖為配時方案：

根據(jù)得到的交通量數(shù)據(jù)，我們根據(jù)上文的公式，可以算出交叉口的信號配時周期，因此得到綠燈時間。為了方便計算，把綠燈等為綠燈有效時間，省略了黃燈時間。

3.2仿真結(jié)果分析

通過調(diào)查取得的數(shù)據(jù)，對其運用了以下的三種控制方式分別做了仿真實驗：

①入口匝道無控制，銜接交叉口采用原配時方案，即單點信號定時控制；

②入口匝道采用ALINEA控制，相鄰交叉口采用原配時方案，兩者無協(xié)調(diào)；

③入口匝道控制與相鄰交叉口控制采用基于排隊調(diào)節(jié)的優(yōu)化控制算法。

在仿真實驗中，我們運用以上的三種控制方法對車輛的總的行程時間來進行評價。其中總的行程時間，分別由快速路行程時間和地面上道路行程時間和入口匝道上的行程時間的總和。

根據(jù)我們從仿真實驗中得到的結(jié)果，第②種在匝道處運用了ALINEA控制，第③種運用了入口匝道的協(xié)調(diào)控制控制方式，雖然在匝道的行程時間比第①種控制方式多了一些，影響了通行能力，但是，我們能夠看到它在快速路行程時間和地面道路的行程時間分別比原先無控制的情況下改善了不少，并且，它在總的行程時間上得到了很大的提升。

4.結(jié)論

本文通過分析交通流的特性，入口匝道的運行機理，運用入口匝道與其銜接的交叉口協(xié)調(diào)控制理論，對現(xiàn)有匝道與相鄰交叉口進行VISSIM仿真，得出協(xié)調(diào)控制可以提高通行效率，緩解交通擁堵。進一步證明了入口匝道與銜接交叉口的優(yōu)化控制對于解決快速路擁擠問題具有重要現(xiàn)實意義。

參考文獻：

[1]保麗霞，楊曉光.快速路進口匝道及其銜接交叉口的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制模型[J].中國公路學報，2009， 22 （2） ：82-87

[2]劉偉銘.高速公路系統(tǒng)控制方法[M].北京：人民交通出版社，1998

[3]張苗. 城市快速路入口匝道與銜接交叉口協(xié)調(diào)控制方法研究[D].長安大學，2011.