基于信号控制的大型活动交通精细化控流方法研究论文_潘浩文

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摘要:本文分析了大型活动举办期间城市交通流的特点及其对交通的影响,深入挖掘了对活动吸引的交通需求的控制需求。在宏观交通预测、交通组织的基础上,提出了基于信号控制的交通精细化控流实施流程与方法,从点、线、面三个层次对交通信号策略进行合理有效的设计,以缓解因大型活动的举办而引发的交通拥堵问题。

关键字:大型活动;信号控制;控流

一、引言

随着我国社会经济的快速发展,人民的物质和精神生活水平的大幅提升,大量规模不等的大型活动在全国各地举行,如上海的世博会、广州的广交会、各地的万人马拉松活动、各种明星演唱会等。大型活动的举行极大的丰富了人们的日常生活,但是也给城市的交通管理带来了较大的挑战。

大型活动短时间内在城市的局部区域内汇聚了大量的人流、车流,而且这些人流、车流在时间和空间的分布上呈现出巨大的不均匀性,目的地的单一性造成道路网络流量分配的平衡,出现临时交通高峰、潮汐现象等,对城市常规的交通出行如通勤、上学、公务等产生较大的影响,因此如何保证大型活动期间交通顺畅,减少大型活动对城市正常交通的影响是摆在交通管理者面前的一个严峻的挑战。

国内外现有的研究多从大型活动的需求管理(哈继勇等,2009,P84)、交通组织(杨忠振等,2007,P81)等宏观规划的角度出发,对交通流进行合理的分配与诱导,比较缺乏精细化的具体到路网节点层面的交通流控制方面的研究。本文的研究从大型活动的交通流特性出发,从宏观路网的角度对交通流进行合理的分配,在微观层面通过精细化的交通信号控制技术,对交通流进行有效的控制与引导,从而缓解大型活动所引起的交通拥堵,对人流、车流进行有序的疏散,达到交通畅顺,保障交通安全的目的。

二、大型活动的交通流特点及其影响分析

从城市交通的角度来看,大型活动是指已计划的在特定的时间和行点发生的能引起交通需求不正常增长的特殊活动,如体育活动、娱乐活动、节日集会、展览会和各种典礼等(崔洪军,2006,P2)。因其产生的交通出行需求量巨大,通常对城市交通或区域交通的造成不良影响,如产生或加剧交通拥堵、容易诱发交通事故等,因此需要有针对性地制定交通管制方案,有计划有组织地对交通进行人工干预。

大型活动的交通需求特点及其影响通常体现在以下几个方面。

1)交通量大,且出行目的地单一,容易形成“点拥堵”(高自友等,2011,P703)。大型活动的举办场地通常为一块面积区域有限的地方,如体育场馆、广场空地或者由某些道路围绕而的社区等。由大型活动所产生的交通吸引远远大于城市同等规模用地产生的交通需求量,而这些有限的区域与周边路网的通常只有少量的连接点(出入口),这些连接点由于流量过载,极易发生交通拥堵。随着时间的推移,“点拥堵”问题得不到解决,拥堵开始向活动举行点向外蔓延。

2)出行时间集中,路网资源消耗快。由大型活动吸引的交通量沿着与活动举办场地连通的主要集散道路向内汇聚(入场)或向外扩散(散场)。这个汇聚与扩散的过程时间持续通常比较短,短时间内交通量的激增,会快速的消耗路网资源,交通量的高峰像波一样在主要集散道路上传播,容易引发多个路段的拥堵且相互影响,形成“线拥堵”。

“点拥堵”与“线拥堵”这样的局部交通拥堵如果得不到有效的解决,会造成区域性的交通拥堵,严重的甚至会使交通瘫痪。

3)背景交通需求与大型活动吸引的交通需求之间的矛盾突出。背景交通需求是指常规的交通出行如通勤、上学、公务等所产生的交通量,这部分的交通量通常不会因大型活动的举行而改变。由大型活动吸引的交通需求会快速消耗道路资源的特性,对背景交通量的影响是多方面的,在进行交通管理的过程中必须统筹考虑两者的关系。

4)需求优先,照顾特殊群体。某些大型活动通常需要照顾VIP参与者,道路资源的使用会优先考虑这一群体需求,而且往往是对道路资源的独占性使用,这对背景交通需求产生极大的影响。

针对以上的交通流特点,大型活动举办期间,不仅需要从宏观上对交通流进行预测,制定合理的交通组织方案,还应该在路网的终端——交叉口对交通流进行精细化的引导与控制。

三、结合交通信号控制的精细化控流方法研究

交通信号控制是城市交通管理中最重要的一环,交通信号控制策略的制定与实施是否合理直接影响城市交通的运行效率。本文是在宏观交通组织的基础上,结合城市的交通信号控制,进一步完善大型活动的交通流控制,实现大型活动交通流的精细化管理。根据以上大型活动交通流对路网的影响分析,从点、线、面三个层面对交通流进行控制。

1)针对“点拥堵”,找出与活动举办场地相关联的关键交叉口,分析交叉口流量的时空分布与交通特性,进行精细的信号控制方案设计及应急方案设计。

2)针对“线拥堵”,参考潮汐车流的控制,从时间和空间上对交通流进行合理的分配,制定“截流”与“疏导”的信号协调控制方案,控制车流到达活动场地和离开的速度。

3)针对背景交通量与大型活动吸引交通量的矛盾,需要从整个区域的交通分配问题,划分区域的疏导路线图,利用信号优先策略快速疏散常规的交通需求。

4)针对特殊群体的优先需求,制定信号的特勤方案。

1、面控方案设计

解决大型活动期间交通拥堵问题是一个全面的系统问题,综合考虑大型活动吸引的车流与正常通勤车流,灵活采用区域协调控制、干线协调控制及单点信号控制等方式,对交通进行有序疏导。工作流程如下:

4、特勤方案设计

特勤方案一般为照顾特殊群体而设计,是对道路资源的优先使用,由于特勤方案的运行对正常的交通运行产生较大影响,因此除了合理选择特勤路线之外,在交通信号控制层面一般要求特勤方案能够做到:

1)快速下发,快速切换,保障特勤效率;

2)特勤路线上的交叉口控制方案尽量简单,以便快速恢复;

3)特勤路口尽量采用协调控制,减少信号的“跳相”控制,保障交通安全。

四、结语

本文在分析了大型活动举办期间,城市交通流呈现的特征及影响,从交通信号控制的角度对由于活动举办而引发的交通拥堵问题进行分析,并从点控、线控、面控三个层次提出信号精细化控制的需求,介绍了基本方法,对进一步完善大型活动期间的交通组织与交通控制有积极的指导意义。

参考文献:

[1] 崔洪军. 大型活动交通组织管理关键技术研究[D]. 博士论文. 南京:东南大学, 2006.

[2] 高自友, 龙建成, 李新刚. 城市交通拥堵传播规律与消散控制策略研究[J]. 上海理工大学学报, 2011,33(6):701-708.

[3] 哈继勇, 乔建刚. 大型活动交通需求管理研究及应用[J]. 交通科技, 2009(5):84-86.

[4] 李晓燕. 面向城市交通拥堵疏导的节点分流策略研究[D]. 硕士论文. 广州:广东工业大学, 2014.

[5] 邵春福. 交通规划原理[M]. 北京:中国铁道出版社, 2004.

[6] 孙洪运, 陈东静等. 干线局部拥挤条件下红波带信控策略设计与实施研究[C]. 第七届中国智能交通年会优秀论文集, 2012:177-184.

[7] 杨忠振, 陈刚. 大型活动的交通组织方法研究[J]. 城市交通, 2007(03):81-85.

论文作者:潘浩文

论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期

论文发表时间:2018/12/17

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