城市快速路入口匝道傳感器的控制
——以合肥市金寨路為例

盧明宇，唐志華

(安徽三聯學院交通工程學院，安徽 合肥 230601)

1 概述

1.1 快速路

快速路是有較高車速，為長距離交通服務的重要道路，主要連接市區各主要地區、主要近郊區、衛星城鎮、主要對外公路。城市快速路是指在城市內修建的由主路、輔路、匝道等組成的供機動車輛快速行駛的道路系統，城市快速路的主要形式有高架快速路和地面快速路兩種，兩者各有其優缺點[1]。

高架快速路即高架橋，又稱跨線橋，指擱在一系列狹窄鋼筋混凝土或圬工拱上，具有高支撐的塔或支柱，跨過山谷、河流、道路或其他低處障礙物的橋梁。高架快速路的優點：利用現有道路空間增加路網密度，節約土地；能強化快速干線的交通功能，提高通行能力和運輸效率；建設周期短，成本低，見效快，避免和其他線路平面交叉，減少路基沉陷(某些地區)[2]。高架快速路的缺點：高架建設在城市內，體積大，外觀單一，影響城市美觀，污染環境(包括噪音、廢氣)。

地面快速路就是利用城市現有土地在地面上修建的快速路，主路有單向雙車道或多車道。快速路采用分隔帶將不同方向的車道分開，因此快速路上的車輛只能單向行駛，車道一般為兩個或兩個以上。快速路全程控制出入，車輛必須在規定的出入口進出，不能隨意上下，這樣做的優點是通行能力強。快速路承擔城市主交通的責任，有大量的車輛行駛通過，因此必須具備較強的通行能力[3]。

1.2 城市快速路形式之一——高架橋

快速路出入分為兩種類型：其一是根據出入口的位置以及功能可以分為互通式立交和路段出入口；其二就是根據出入口的組合類型分為入口入口、入口出口、出口入口以及出口出口。快速路具備高速路和城市干道的雙重特點，受用地面積、交通出行目的、交通密度等的影響較大，因此多采用互通式立交，具有出入口間距小的特點。互通式立交占地面積小且避免了拆遷的麻煩，適用于市區內的快速路，因此城市內快速路出入口多數為互通式立交的形式[4]。

互通式立交入口設置在主道和匝道的分流處，為給誤行車輛提供返回的余地需要設置邊緣偏置加寬，加寬標準如表1、表2。

表1 分流點偏置加寬

表2 分流點處漸變率

1.3 國內外快速路控制方法的研究現狀對比

快速路入口匝道控制起源于美國的芝加哥，起初由交通警察人工控制，后來發展出多種智能控制方法，例如匝道感應控制法、匝道系統控制法等。

國外主要采用美國《道路通行能力手冊》中提出的依據通行能力和服務水平對道路運行的狀況進行評價，但是性能指標的獲取仍要靠大量的公式計算，公式預算評估的模型都是建立在美國理想化道路狀況的前提下進行的，因此《道路通行能力手冊》中的方法不適合我國國情[5]。

我國目前快速路正處于發展階段，近幾年掀起了快速路控制法研究的熱潮[6]，而關于交通系統的研究是在文獻的基礎上根據道路現狀建立模型，但并不能完全依據實際交通狀況設計控制方法，因此在實時性、準確性、客觀性、應用性等方面存在不足[7]。交通系統的研究要在現實交通狀況的調查基礎上進行，光靠建立數學模型研究不夠科學真實，因此舊的數學模型研究終會被現實的科學調查所代替。

2 快速路入口匝道的常見控制方法簡介

所謂入口匝道控制就是對駛入快速路的車輛進行合理的組織安排，達到最優化的目的。車輛從入口匝道進入快速路的過程可分為兩個階段：階段一是車輛從匝道進入加速車道；階段二是車輛從加速車道匯入主線。階段一主要是調節進入主干道的交通流量，通過控制進入下游的車輛數從而控制車流量，稱為流量控制；階段二主要是控制安全匯入主線的車流量，稱為匯入控制[8]。入口匝道的控制方法有封閉匝道控制法、匝道定時限流控制法、匝道感應交匯控制法、移動交匯控制法、匝道系統控制法[9]。

1)入口匝道的設計

入口應設置在主路右側平緩路段，縱坡度最大不應超過2%，附近的平、縱曲線半徑應該選用較大值。

2)入口設置形式要求

為了保證車輛快速、安全地在主路行駛，對快速路的入口形式要求全部設置在主路右側，簡單、明確、集中，全線入口匝道形式盡量統一，互通式立交宜設置單一入口。

3)入口加速車道設計

由于輔路上車速慢而主路上車速快，為了車輛的安全和道路的暢通，車輛從輔路通過入口匝道進入主路時車速要加快，入口匝道的長度要嚴格執行國家標準，結合實際交通量和大小車的比例決定。

入口設置要綜合考慮交叉處的交通量、區域路網、交通需求、交通組織、通行能力等要求，其合理安排能使長距離車輛快速、安全、高效地利用快速路通行，短距離車輛能快速實現集散，使快速路更好地發揮在城市道路中的重要作用，避免資源浪費。

3 合肥市金寨路高架與南二環路交叉口調查分析及控制設計

3.1 金寨路高架與南二環路交叉口匝道設置

圖1為金寨路高架與南二環路交叉口匝道設置圖，從圖中可以看出由此處入口直行上東流路，然后可以右轉上金寨路，也可以左轉上金寨路。

圖1 金寨路高架與二環路交叉口的匝道設置

圖2是東流路入口匝道的現狀圖，圖中在匝道正上方設置提示牌提示司機此處為某某路的入口，在匝道口左側設置分離設施，進入匝道后在匝道分岔口設置方向提示牌，提示司機正確行駛。

3.2 金寨路高架與南二環路交叉入口交通情況調查

為了解金寨路高架與南二環路交叉處入口匝道的交通情況并做出合理的控制方案，保證交通的暢通和安全，提高交通出行效率，特對路段進行了專項調查。

調查的地點確定在金寨路與二環的交叉處由南向北入口匝道處(東流路)。調查內容為入口匝道的車輛交通情況及車輛的車型分類(小汽車、小型載貨車、公共汽車等)。調查時間為每天8：00—10：00、14：00—17：00共2個時間段，調查周期為1周。

城市道路交通調查以小車為標準的換算系數如表3所示。

在1周內8個時間段對車流量進行調查，調查結果如表4。

表3 換算系數表

表4 交通量調查匯總表 輛

注：表內定義的周一指當日上午8∶00至次日上午8∶00，其他日期與此相同。

表4可以看出一個星期內每天交通量不同，周一上午、周五下午及周六的交通量相對較大。對于不同情況下的交通量，必須有一個合理的控制方案，使快速路發揮出最大運營能力。金寨路為合肥的一條主干道，又起著城鄉接合的作用，車流量大，常有交通事故、交通擁堵等情況發生，制訂合理的控制方案可以極大地改善交通狀況。

3.3 入口匝道控制設計方案

根據調查可以得知入口交通流的變動性較大，不同的時間段進入匝道的交通流不同，因此在入口處不適合使用傳統的信號控制，要設計一套適用于此處的入口控制方案。

3.3.1 控制方案設計

在距離匝道入口100 m處安裝感應計數器1，在快速路入口的上游200 m處安裝感應計數器2，在入口處安裝信號控制裝置，信號控制的指揮信息由2個計數器處理的結果控制。

當感應計數器1的數值達到某個值(設定值)或以上時，信號燈變紅，進入匝道的車輛等待等待10 s(10 s內計數器1數值低于設定值也將等待10 s)，10 s后計數器1的數字低于設定值信號燈則變綠，車輛正常通行(10 s后計數器1的數字值未低于設定值則繼續紅燈直至低于設定值)，車輛通行60 s后變紅燈，10 s后又自動變綠如此反復(此種情況為較長時間內計數器1數值始終高于設定值的時候)。

當感應器2的數值高于某值(設定值)，匝道口的信號燈變紅，車輛等待，直到數值低于設定值則信號燈隨時變綠通行(在進入匝道的路段必須留夠充足的空間給車輛等待，如圖4)。

圖4 方案設計原理圖

3.3.2 設計預想

如果入口匝道沒有加以車輛控制，高峰期時就會有大量的車輛駛入匝道，當匝道上游的車流量很大時，匝道口就容易造成擁堵，并形成惡性循環，因此在此處增加控制方法是必要的。

入口匝道運用此控制方法能夠很好地控制交通量波動對快速路通行能力的影響，通過對入口處交通量的控制可以避免主路上的車輛出現擁堵而導致快速路的優勢沒有得到充分發揮。

4 結語

在我國城市化進程的初期，城市道路仍然沿用傳統的道路形式，導致交通問題日益凸顯。為了解決問題，快速路在我國各大城市的建設中被大量應用。因此，要盡快了解傳統道路交通體系與快速路之間的內在聯系，找到更優化的控制方法，發揮快速路的最大潛能。

本控制方法的優點是能完全發揮快速路的潛能，結合快速路結構和匝道口的結構設計既能保證車輛安全通行又不會造成快速路交通癱瘓，讓快速路做到名副其實“暢通、快捷、安全”。

[參考文獻]

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[3]歐心泉,周樂,戴繼鋒,等.城市快速路建設先決條件分析[J].城市交通,2012,10(1):32-37.

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[9]HUANG Fei, LIU Pan, YU Hao,et al. Identifying if VISSIM simulation model and Sam provide reasonable estimates for field measured traffic conflicts at signalized intersections[J].Accident Analysis and Prevention,2013,50(27):1014-1024.