1、高速公路系统控制方法习题 21、高速公路是指“能适应年平均昼夜小客车交通量为 25000 辆以上，专供汽车分道高速行驶并全部控制出入的公路” 。其主要的特征主要包括：4 车道以上、双向分隔行驶、完全控制出入口、全部采用立体交叉的公路。2、一般能适应 120 公里/小时或者更高的速度，要求路线顺畅，纵坡平缓，路面有 4 个以上车道的宽度。中间设置分隔带，采用沥青混凝土或水泥混凝土高级路面，为保证行车安全设有齐全的标志、标线、信号及照明装置；禁止行人和非机动车在路上行走，与其他线路采用立体交叉、行人跨线桥或地道通过。3、高速公路的交通问题高速公路主要存在交通拥挤和交通安全问题。交通拥挤问题：交通拥
2、挤，是指交通需求（一定时间内想要通过道路的车辆数）超过道路的交通容量时，超过部分的交通滞留在道路上的交通现象。 常发性交通拥挤：运行因素：1.交通需求超过容量；2.不受限制的入口匝道；3.出口匝道排队；4.收费站收费。几何因素：1.车道减少 2.交织路段短 3.道路横断面窄 4.标志短缺 5.视线不良 6.互通式立交不合标准。偶发性交通拥挤：市区高速公路最常见的偶发性交通拥挤问题主要表现为 1.事件和交通事故；2.不利的气候条件；3.作业区。交通安全问题：主要包括：公路的几何特征；险恶的气候条件；交通量增大；驾驶员不熟悉高速公路驾驶方法；驾驶员的判断错误；车辆故障；交通流的相互作用等方面。4、
3、解决高速公路交通问题的方法有两种方案可供选择：1） 、新建高速公路或在原有线路上附加支线，但成本很高。2） 、对高速公路上的交通情况进行控制，成本仅占公路全部投资的 5%10%。高速公路的交通控制，就是对一些主要交通参数，如交通量、交通密度、速度、占有率、堵塞度以及交通状况、路面状况和气象参数等进行实时观察和测量，根据交通参数及交通条件的历史数据或实时采集的数据，按照某种预定的性能准则来调节高速公路上的交通参数，从而使公路自动地保持最佳的运行状态。高速公路的交通控制策略包括：常发性交通问题的控制策略和偶发性交通问题的控制策略。偶发性交通问题控制策略：消除或防止引起事件的原因，管理好交通事件邻近
4、地段的交通需求，并使高速公路尽快恢复到正常服务水平。主要依靠监视系统、事件服务系统和驾驶员信息服务系统作为支撑。常发性交通问题的控制策略1）控制交通需求。其主要技术包括：1、入口匝道控制；2、高速公路干道控制；3、优先通行权控制；4、通道控制。2）通过几何改善来提高通行能力。3）管理旅行需求5、高速公路交通控制的基本概念与参数1）道路通行能力定义：在一定的道路、交通状态和环境下，单位时间内（良好天气情况下） ，一条车行道或道路的某一段面上能够通过的最大车辆数量，也称为道路（交通）容量，简称容量。单位是 veh/h。车辆多指小客车，当有其他车辆混入时，均采用等效通行能力的当量小客车为单位。2）平
5、均交通量定义：某一时间段内交通量的平均值作为该时间段的代表交通量。一般包括年平均日交通量、月平均日交通量和周平均日交通量。3）高峰小时交通量（PHT）定义：在观察时段内交通量最大的那个小时，称为高峰小时，该小时的交通量称为高峰小时交通量。一般高峰小时都按整点计算。4）设计小时交通量定义：第 30 位最高小时交通量是最合适的。5）车头时距 定义：同一地点相邻两车辆经过的时间间距称为车头时距。6）车头间距 定义：同一时间相邻两车车头之间的距离称为车头间距。7）速度速度是单位时间内车辆行驶的距离。车速分地点车速、行驶车速、区间车速、时间平均车速和空间平均车速等。如：85%位车速、15%位车速。速度是
6、用来表示交通通畅程度的量，当交通量的实际速度比较高时，认为交通比较通畅，而当实际速度接近于 0 时，认为交通出现严重拥挤或堵塞。8）占有率和密度占有率有空间占有率和时间占有率之分。在观测路段长度内，行驶车辆总长度占该路段长度的比例称为空间占有率。 在一定时段内，全部车辆通过某一断面所需时间的累计值占该时段的比例称为时间占有率。9）服务水平该标准通常以行驶的通畅程度，行驶的自由度、连续性、方便性、舒适性和安全性等来表征。高速公路运输的服务水平包含了行程速度、交通流量、交通密度等指标。美国将高速公路基本路段的服务水平划分为 6 级。即 A 级、B 级、C 级、D 级、E 级、F级。服务流量 在通常
7、道路条件、交通条件和管制条件下，在给定的时间周期内保持规定的服务水平，合理地期望车辆通过一条车道或道路某一断面的最大小时流量。 通行能力与服务水平计算 理想最大通行能力是通过对各种类型道路进行观测，取得大量实测资料，绘制车速流量关系曲线图进行标定估计，其曲线峰值为理想最大通行能力。当确定了道路理想最大通行能力后，可求出相应的交通量与通行通力比值（q/Ca） 。根据实际道路条件、交通条件和管制条件确定各种影响因素校正系数。将理想最大通行能力乘以（ q/Ca ）得到道路最大服务流量，再乘以各种影响校正系数，即可求得现在道路对应的某一服务水平。入口匝道控制入口匝道控制的基本原理就是限制进入高速公路的
8、车辆数目以保证高速公路自身的交通需求不超过其交通容量。1、入口匝道控制的目标：1）增加高速公路实际通行能力（增加匝道整体的驶入量） ；2）减少高速公路主线上行驶车辆总的行程时间；3）减少通道内全部行驶车辆的行程时间；4）在高速公路主线和入口匝道上，消除或减少车辆中的冲突和事故；5）改善交通流的平稳性，减少车辆的不舒适感和环境干扰；入口匝道控制的目标是上述的一个或全部。2、入口匝道控制的条件1）在通道区域内必须有可供使用的附加容量（即可替换的路线、时段或其他运输方式）2）在入口匝道上应有足够的停车空间可供等待匝道交通信号的车辆使用3）交通模式必须合适4）在高速公路下游出口处必须有可能利用的容量5
9、）匝道与主线有足够的交织区且视距良好3、入口匝道控制方法1）匝道调节在匝道上使用交通信号灯对进入车辆实行计量控制，也可通过收费站的收费车道开放数来调节进入高速公路的车辆数。2）匝道关闭匝道关闭可通过自动路栏、交通标志、人工设置隔离墩把某些入口匝道关闭。 入口匝道调节方法：A：定时控制；B：感应（动态）调节；C：汇合控制；D：整体定时控制。入口匝道定时控制1、入口匝道关闭 匝道关闭就是对所有交通都实行关闭，不允许车辆进入高速公路，维持高速公路不拥挤。匝道关闭分：永久性关闭；在高峰期以及偶发性拥挤期短期关闭。永久性关闭主要用在立交非常接近、交织问题十分严重的地方，永久性关闭方法一般缺点多于优点。只
10、在下述几种情况下可以考虑使用匝道关闭：1） 、由于大雾、大雪等异常天气，导致高速公路失去通行能力。2） 、入口匝道上游的高速公路的交通需求已达到下游道路容量，而可替换道路上还有足够的容量可供使用。3） 、潜在进入高速公路的车辆很少。4） 、在入口匝道上没有足够的停车空间。匝道关闭方法：自动路栏关闭、人工设置路栏、设立关闭标志。在关闭匝道控制中，要解决的关键问题是关闭时机的选择，需要采集高速公路上的交通流量数据及气象数据，以经验数据为参考，综合判断匝道关闭的时机。2、入口匝道定时控制定时控制是指根据历史情况的调查掌握交通流的统计情况，把一天划分为若干时段。假定每个时段内，交通流状况基本不变，以此
11、作为依据来确定每个时段内一组不变的入口调节率，使某项性能指标最优。在定时控制系统中，匝道信号以固定的周期运行，周期中红黄绿信号的配时取决于所使用的调节形式是单车调节还是车队调节。（1）单车调节匝道调节信号配时规定在每个绿灯时段只允许放一辆车进入高速公路。（2）车队调节当要求调节率大于 900veh/h 时，必须采用每周期允许两辆或两辆以上的车辆进入高速公路，称这种方式为车队调节方式。周期内各灯色间隔时间还要取决于所使用的车队调节类型，即串行的或双列的。串行调节：在这种方式下，车辆是一辆接一辆放行的，因此要有足够长的绿灯加黄灯时间，以便允许每个周期内要求放行的车辆均能通过。双列调节：在这种方式下
12、，每个周期并列放行两辆车。双列调节可以达到的最大调节率约为 1100veh/h。入口匝道调节率主要依据匝道上游需求、下游容量、匝道需求以及调节率的上下约束条件、道路条件等因素来确定，主要用于预防高速公路上的常发性拥挤。匝道调节率 r(veh/h)的计算公式为r=qc-qdqc(veh/h)为匝道下游容量；qd(veh/h)为匝道上游交通需求；匝道调节周期长度 C(s)为： rnC360n 为每个调节周期允许进入的车辆数，n=1，2，3。匝道调节率 r 还要受下列条件约束：maxin00rTLdTLdd(veh/h)-匝道到达率T（h）-时段长度PMAX-匝道上允许的最大排队车辆数P0-匝道上初
13、始排队车辆数Rmin-调节率下限值，一般取 180veh/hRmax-调节率上限值，单车调节 900veh/h，车队调节为 1100veh/h。入口匝道感应控制以交通量实时检测数据为依据来确定匝道调节率，因而能响应交通流的随机变化。为了实时反映车辆构成、气候条件等因素对交通流的影响，增加感应调节系统的适应性，可在系统中安装用来确定交通组成和气候条件的检测器。入口匝道感应控制的方法有：1）交通需求-通行能力控制：实时比较匝道上游交通量和下游容量的基础上选择匝道调节率，其目标是更好地利用有效道路容量。2）占有率控制：对匝道的上游或下游的占有率进行实时测量来估算下游剩余容量 q c，再来确定入口匝道
14、的调节率。3）反馈控制。汇合控制汇合控制是一种微观控制方法，以安全为控制原则。汇合控制的基本目标是通过使入口匝道车辆最准确利用高速公路间隙来完成合流，改善高速公路交通流的分布及运行。汇合控制方法是当检测到外侧车道车流间隙长度不小于可插车间隙时，才允许匝道车辆进入高速公路，这样能保证匝道车辆及时安全汇入高速公路车流中。汇合控制系统实现的入口匝道调节率完全取决于检测到的主线车流间隙数目。汇合控制运行的工作过程：检测高速公路上的可插间隙估计这个可插间隙到达入口匝道汇合点的时间引导匝道车辆进入这个可插间隙。汇合控制系统分为：可插间隙汇合控制系统和移动汇合控制系统。可插间隙汇合控制：某个绿灯时间允许通过
15、的车辆数取决于可插间隙的大小。 最小可插间隙是指两个相随的车辆的车头间隙时间足够一个入口匝道车辆汇合进入的最小车头间隔时间。影响最小可插间隙的因素主要有：高速公路和入口匝道的几何形状；天气条件；交通条件；驾驶员水平；车辆加速特性等因素。放行时间的计算依据：可插间隙移动速度；汇合地点到间隙/速度检测器之间的距离；停在匝道信号灯前的车辆到达汇合点预计行驶时间。移动汇合控制：利用匝道左侧面带有绿色光带的显示器，向匝道车辆提示高速公路外侧车道的可插间隙移动情况。车辆跟随光带的移动，则有助于掌握加速度和速度，有利于顺利汇合。移动汇合控制模式1）移动模式：适合于高速公路流量较小的情况；2）停车的可插间隙模
16、式：随着高速公路交通量的增加，速度下降到某值时，此时控制系统换用停车的可插间隙状态；3）定时调节模式：当高速公路流量继续增加，超过某一标准，该系统转为定时调节方式。可插间隙和需求容量控制匝道调节率按照交通需求容量差额原理来确定，但以此调节率放行的匝道车辆要与可利用的可插间隙相符合。4、汇合控制系统的评价汇合控制系统与交通需求容量差额感应调节系统比较如下：1）汇合控制可得到比较平滑的交汇运行，车辆由匝道调节信号处到达交汇区所需时间短；2）当驶入匝道具有良好的加速车道等几何形状时，采用定时调节、需求容量差额感应调节，可获得良好的经济效果，无需采用汇合控制系统；3）对于因视距不良、加速车道、坡度缺陷
17、等造成的交汇困难的高速公路，采用汇合控制是有利的；4）汇合控制需增加较多设备，系统成本昂贵；5）需求容量差额感应调节可得到较高的调节率和较大的入口匝道容量；6）汇合控制的匝道车辆放行是根据检测到的可插间隙来确定的，因而控制运行方式没有规律，排队等待时间较长（调节率约为 45veh/min） ，违章车辆率较高。性能指标和调节率的算法入口匝道定时整体控制是指每个入口匝道定时调节时必须对其上、下游匝道运行的相互依赖性给予考虑。这时，各个匝道的调节率是根据整个系统的交通需求容量差额来计算的。入口匝道整体定时的控制是基于交通流每日变化大体一致，因而可以把一天划分为若干时段（大约每段为 15min 或更长
18、） ，在一个时段内交通流近似于均匀，可以认为是稳态，进而根据实际情况把高速公路分成若干段，每段内交通流近似认为稳定均匀。建立一个描述交通流状态只随道路空间变化的稳态模型，然后根据主线和各入口匝道的交通需求和每个入口匝道下游的容量，按照某种性能指标，在每时段确定一组最佳调节率（常数） ，使各路段交通状况总体最优。控制算法的建模与求解1、性能指标 要达到系统总行程时间最小，既需要车速尽量高，又要求在匝道处排队等待时间尽量小。总行程时间 = 道路行驶时间 + 匝道排队等待时间。在稳态入口调节系统中，总行程时间最小等价于总驶入量最大。也可采用总服务流量最大： Njjiira1mx舒适性： 201Tdt
19、a约束条件：路段容量、主线入口容量、匝道排队容量、调节率上下限约束。其性能指标和约束函数一般均为线性，可表述为一线性规划问题： NirMaxz1 NiTldldrjCtsiiijiji ,2,1,. 00maxan11 T:时段长度；li0:本时段本初始时刻匝道 i 排队长度；lmax:匝道 i 最大允许排队长度；rmin,rmax:分别表示第 i 路段内入口匝道调节率的最大值和最小值；aij:从入口 i 进入的车辆到达路段 j 的百分比；Cj:路段 j 的道路容量；di:路段 i 内入口匝道的交通需求；第一路段无匝道入口,主线始端流量被视为第一匝道口 ri调节率；在实际应用中，需要整体考虑的
20、匝道数量不多时，也可采用需求-容量差额控制计算方法，按照“就近调节”的原则，从上游到下游逐一确定各匝道的调解率，也可达到整体最优的效果。高速公路主线控制主线控制的对象是高速公路本身即路段上的交通流，通过对高速公路主线的交通进行调节、诱导和警告，达到优化交通流状态的目的。通过主线控制可以改善高速公路运行的安全和效率，缓解主线上的交通拥挤和交通瓶颈对交通的影响。这种控制对常发性和偶发性交通拥挤都是有效的。1、主线控制的主要目的保持交通流均匀性和稳定性，增加舒适程度，提高利用率、预防拥挤；使瓶颈路段达到最大通行能力；改进交通运行，防止冲撞事故；保证特殊气候条件下高速公路的运行安全；当出现交通事故或因
21、维修而使主线通行能力下降时，要提高道路的使用效率；将驾驶员诱导到交通状况较好的道路上；改变高速公路不同方向上的通行能力。2、主线控制涉及到的几个方面车道使用控制、警告和诱导、优先控制。3、主线控制实现目标的基本方法依据交通流模型判断交通流运行状态；确定高速公路主线交通流控制的目标状态值及相应的控制方法，使交通流趋于目标状态；从过去的统计资料中或采用交通感应方法获得当前高速公路上交通流状态变量值。主线控制方式可以是定时控制，也可以采用交通感应式控制。定时主线控制：控制配时和等级根据一天时间内的交通流变化规律预先确定；感应主线控制：控制变量值是基于实时测量到的现时交通条件下的交通参量。4、主线控制
22、方法主线控制方法主要有：主线调节、可变速度控制、车道关闭、公共汽车/合用车优先控制、驾驶员信息系统、可逆车道控制等方法。可变速度控制：可变速度控制是在高速公路主线上设置可变限速标志来限制行车速度，从而使主线上的交通流的速度能随车流密度的改变而变化，以保证交通流的均匀、稳定，同时还能提高道路通行能力。可变速度控制的主要作用表现在以下几个方面：增加交通量、延缓拥挤的出现、改善交通流的稳定性，有助于保证达到最大交通量，减少追尾事故，一种提前报警系统。1、可变速度控制的目标速度可变速度控制的基本原理是依据道路、交通、气候等条件对高速公路主线交通流安全高效运行的限制要求和路段交通流的流量、速度、密度的关
23、系，确定能够允许的最大交通量下的最佳速度和最佳密度，并据此采用可变限速标志等方法对高速公路主线交通流进行速度控制。可变速度控制的目标主要是速度指标。最佳目标速度的确定方法有两种：经验统计法；数据模型法。2、可变速度控制策略和方法主线可变速度控制主要通过主线上交通流的速度在空间和时间上的分布进行控制，以保证交通流的稳定、均匀，或实现将交通流从不稳定状态、拥挤状态调控到稳定状态。可变速度控制的基本依据是实际服务水平和由实测交通状态数据确定的速度流量关系，其目标是使主线交通流流量最大或保持在一定的服务水平上。主线服务水平可以通过将实测的交通流状态变量值与理想的速度流量关系特性曲线对比来确定。实现主线
24、可变速度控制的方法是在主线上建立由可变限速标志组成的系统，即在主线沿线上每间隔一定距离设置一个可变限速标志。标志间隔在城市地区一般为 2-3km。可变限速标志系统中的每一个可变限速标志都与中央控制室相联，中央控制室将交通状况（拥挤、低速、正常） 、路面条件（车道数变化、坡度、弯道、结冰、积雪）及气象条件（雾、雨、雪）的各种组合所确定的最佳速度目标值与实际检测出的主线上车流速度值进行比较，判断当前车流运行状态是否符合控制目标，若不符合则将目标速度值通过可变限速标志告诉驾驶员，从而实现对主线可变速度控制。主线可变速度控制实现方式：可变信息标志、电子道路交通诱导和控制系统、驾驶员信息系统、路旁无线电
25、广播等方式。主线交通状况的检测可用设在主车道上的环形线圈检测器来进行，也可以用设在路旁的紧急电话作为事故发生、特殊气候等信息的来源。检测内容包括车速、车队长度、车流密度。检测到车队的存在或车流密度过大时，可由控制中心决定速度限制的时间和速度限制值在沿线上的空间序列分布，并自动显示。可变速度控制方法的有效性主要表现在：减少了交通事故频率及降低事故的严重程度、明显降低了交通速度，改善了速度分布，使速度偏差控制在 7-14km/h、交通量增大。可变速度控制存在的问题是，驾驶员不认为可变限速标志所显限速值具有约束力；另一方面是在增加关键瓶颈路段的通行能力上，可变速度控制是不太成功的。3、主线计算机控制
26、系统主线计算机控制系统由局部控制器和主线控制中心构成：如下图所示交通检测装置可变信息装置气象检测装置局部控制器交通检测装置可变信息装置气象检测装置局部控制器主线控制中心可逆车道控制：可逆车道控制又称变向车道控制。可逆车道控制的目的在于改变高速公路主线不同方向上的通行能力以适应高峰时某一方向的交通需求。1、采用可逆车道控制的条件交通需求在方向上的不平衡具有明显的差别；交通需求主流与次流在方向必须定期或不定期地经常相互转换；上述不平衡交通需求在未来若干年内会继续存在；没有其他可替代的或更经济有效的解决方向不平衡交通需求的办法。2、可逆车道控制的两种基本运行方式可变向车道运行和可逆性单向通行方式3、
27、实施可逆车道控制的方法可逆车道控制技术是使用可移动的交通设施、可变信息标志来改变车道通行方向。这些装置可以由现场人工操作，也可由中央控制室远距离操纵。4、主线调节控制主线调节控制是根据输入的交通流和下游的通行能力，对经由主线入口（例如收费站、隧道或桥梁入口）进入高速公路控制路段的交通流实行一些限制的方法，使该路段下游高速公路主线能保持期望的服务水平。除专门设置主线调节控制设施外，利用设置在主线上的收费站也是实现主线调节控制的主要手段之一。6、高速公路通道系统控制通道控制的对象是由高速公路、侧道和其他平行干道所组成的通道系统上的交通流。 通道系统的概念：高速公路通道系统由高速公路、匝道以及与高速
28、公路相关的侧道、干道、城市街道等组成。以高速公路为核心的、沟通两个或两个以上地区之间交通的道路网络。通道控制原理：高速公路通道控制就是对通道系统交通流进行协调、管理、诱导和警告。基本原理是监测通道系统中所有道路及交叉口，将超载道路上的交通转移到通行能力尚有剩余的道路上去。通道控制系统的组成：高速公路监控系统、驾驶员信息系统、匝道控制；干道控制、城市道路交通控制、交叉口控制；侧道控制、主线控制、区域交通控制的原理、策略和方法。通道控制方式和措施：通道控制可分为限制和分流两种方式。限制：控制各道路上的交通需求使其低于通行能力；分流：把车辆从超负荷的道路上引到尚有剩余通行能力的道路上去。当高速公路上
29、的交通需求超过或接近其通行能力时再用通道分流方法，这样可以提高通道系统的总体运行效率。当发生常发性或偶发性交通拥挤以及在道路维修情况下，可用通道分流控制方式来缓解或消除交通拥挤。通道控制的常用措施：采用临时性分流标志；优化各类道路交通信号配时方案；统筹制定各匝道的调节率；运用驾驶员信息系统；公共汽车、合用车优先控制。通道控制的目的与特点：高速公路通道的通行能力是由高速公路的通行能力和能为高速公路交通需求提供可替换服务的平面道路及交叉口的通行能力组成的。通道控制是通过在通道系统内有效地分配和管理交通流，以达到在交通需求与通道通行能力之间获得最佳平衡和充分利用通道通行能力的目的，使整个通道系统处于
30、最佳运行状态。能否有效监测系统内各条线路的交通状态是控制效果好坏的关键因素。影响通道控制效果的另一基本因素是通道控制方法。 通道控制系统的特点及构成：通道控制系统是具有实时响应控制能力的动态控制系统。另一方面，通道控制系统问题是一个典型的大系统控制问题。按控制对象分，通道控制系统可由下列各子系统构成：高速公路（包括主线和匝道）控制系统；侧道、干道控制系统；城市道路交通控制系统；驾驶员信息系统；交通监视系统；中央控制系统。按控制功能分，通道控制系统可由下列设备组成：提供通道系统内各道路运行情况实时信息的检测系统；对上述信息进行处理，在此基础上做出控制决策的中心控制设备；执行控制策略的外场控制设备
31、；连接检测设备、中心控制设备、外场控制设备及车载设备的通信系统。通道控制战略的概念：通道控制战略是指从通道系统整体利益出发，为实现提高通道系统的效率和安全的目的，而对通道控制系统的控制目标、评价指标、系统组成、控制功能、控制结构、控制技术和方法以及控制逻辑的一个优选组合方案。制定通道控制战略是一项交通控制系统工程。它主要包括下列内容：1）明确通道控制系统的要求；2）通道系统的设计和综合；3）评价和选择系统；4）设计、实施和管理。通道控制战略中的主要技术包括：通道控制系统设计与优化技术，协调技术，系统控制技术。城市与高速公路结合点控制城市与高速公路结合点的控制战略取决于这个结合点在城市道路网中的
32、地理位置及道路网络的结构特点，可分为两种基本情况：结合点距城市中心较远结合点在城市中心区域城市与高速公路结合点控制有它的特殊性，即控制对象不仅是高速公路及其附属设施，还包括结合点周围区域的城市道路。考虑建立城市与高速公路结合点控制系统的情况：结合点处高速公路的交通需求接近或超过高速公路通行能力；由高速公路流出驶入城市中心区域的交通量导致该区域出现交通拥挤。城市与高速公路结合点控制特点：是一个双向控制系统；需要考虑城市交通控制系统与高速公路的匝道、主线及干道等控制子系统的相互协调问题；城市与高速公路结合点控制是区域交通控制系统的一个类型。应该运用区域交通控制系统的概念和方法去处理城市与高速公路结
33、合点控制。交通监控交通监控是对高速公路交通流运行状态及其交通设施和交通环境的监测（视）和控制。由现场监控站和各级监控中心组成的监控系统，是实现高速公路运行管理的主要手段。监控系统的基本构成：图 1 5 - 9 监 控 系 统 的 基 本 构 成交通监视及诱导系统交通参数及状态采集系统气象采集系统交通控制系统交通视频监视系统计算机网络系统监控系统的功能和结构采集交通流数据，判断交通状态；执行控制策略，将控制参数作用于交通流；根据交通状态，实施控制策略，确定控制参数。C C D 摄像机车辆检测器车辆检测器气象检测器紧急电话其他设备现 场 信 息 采 集 设 备监控站监控分中心监控中心处 理 单 元
34、生成方案可变限速标志可变情报板其他设备现 场 控 制 设 备控 控 控 控 控 控1、监控系统的功能监控系统可分为如下功能子系统：交通信息采集与显示子系统、交通诱导子系统、计算机网络子系统、交通控制子系统、交通信息处理与状态监测子系统。2、监控系统的体系结构监控系统的体系结构可以有集中、递阶或分散控制等多种方式。（1）外场数据的采集外场设备分布在高速公路沿线，将道路的状态信息传送到监控站，提供整个监控系统的数据源。监控外场设备的数据先送入监控站，由监控站将各种数据通过主干通信线路发送到监控中心或分中心。（2）基本结构的组成道路比较短、监控点比较少集中监控；较长的高速公路递阶式监控。其系统组成设
35、备：主要包括室内设备和外场设备。室内设备包括计算机网络设备、电子地图板、大屏幕投影仪等；外场设备包括可变限速标志、可变情报板、主线监视摄像机等。（3）现场监控设备及功能交通数据检测器、环境检测器、可变信息显示器、摄像机等。现场监控设备负责完成监控中心或分中心与现场设备之间的信息转接任务。现场监控设备发挥着信息“搜集” 、 “上传”和“下达”的作用。（4）监控分中心的功能监控分中心负责所属路段的实时管理，包括信息处理、控制决策和下达控制指令。（5）监控中心的功能在设有监控中心的系统，监控中心负责对全局的宏观管理，一般不干预具体过程控制，在没有监控分中心的管理系统中，监控中心完成与多级管理系统中监
36、控分中心相同的功能。交通监控系统涉及的技术包括：1）计算机网络技术2）多媒体监视技术3）LED 显示技术4）数据采集与处理技术5）数据通信技术6）图像处理技术7）计算机软件工程技术8）交通控制技术以及其他学科技术。试述建立事件管理系统目标的依据是什么？回答要点：1）首先考虑高速公路上安全和运行的优先问题；2）考虑事件发生的频率和事件对交通流的影响问题；3）根据事件的分类考虑各种事件引起的延误，并根据延误情况考虑事件条件下高速公路的通行能力；4）考虑事件发生频率，精确估算年总事件数，并鉴别高速公路事件问题的严重程度。主要取决于交通量及道路特性（如车道数、长度、有无路肩等）试述拥挤收费的控制原理？回答要点：拥挤收费是为控制交通需求，采用浮动收费标准对道路的交通量进行控制。如：在高峰时间对不收费的道路收费或提高原有收费标准，以减少高峰时的交通量；也有在交通量少的路段、时间降低收费标准；或对合用车、公共汽车减免通行费用。
