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  • 珠海交警创新地面信号控制技术——速度引导交替放行

    2019-07-10 19:04:59 来源:交通安全智库 作者:史亚斌 评论:
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    摘要:目前,各地对交通流量大的车道减少路段、路口管理,大都通过设置断面式交通信号灯,从时间上分开放行不同车道的车辆,仅能够做到消除合流冲突,规范车辆交替通过秩序和安全,对车流行驶车速和通行效率有效挖掘方面仍有不足。本文结合珠海市板樟山隧道入口车道减少路段管理实际,以“空间换时间”的理念和思路,创新落地实施“速度引导交替放行”控制技术,实现对交汇路段交替车流速度引导效果,最大化促进了车流交替通行时速度和效率充分发挥。

    交替放行控制方式通常应用在车道减少的路段、路口。在无交通信号控制的情况下,依照通行规则,遇到停车排队等候或者缓慢行驶时,车辆需依次交替通行,维持车流交汇点通行效率和良好秩序则更加依赖于驾驶员的自觉主动礼让。在实际中,自觉性“小拉链式”交替通行车流速度和效率较低,安全性和稳定性也不高,通行量较大时车辆争抢路权、减速急停现象普遍,易引发交通事故。为此对交通流量大、排队常发的车道减少的路段、路口,公安交警更倾向通过设置断面式交通信号灯等措施,以有信号控制的“大拉链”方式交替放行,从时间上对上游不同来向车流交错管控,以规范交替秩序和维护通行安全。目前,各地已有实施的断面式有交通信号控制交替放行作法,仅做到秩序和安全的改善,在对车流行驶车速和通行效率有效发掘方面仍显不足。本文结合珠海市迎宾北路板樟山隧道北路段管理实际,以“空间换时间”的理念,通过逆向后移停止线,创新阵列式地面信号指示灯设置,精细化信号控制方式设计,对交汇车流实现速度引导效果,促进了车流交替通行时速度和效率最大化发挥。

    一、迎宾北路板樟山隧道北路段现状

    1.1道路通行能力不匹配,瓶颈效应突出。

    迎宾北路是珠海市香洲主城区北南向的一条中心主干道,南接板樟山隧道通往拱北、吉大片区。迎宾北路去往板樟山隧道方向有一处下沉式全互通立交,与柠溪路、翠微路等多条主干道连通,经柠溪路、翠微路往拱北方向的车辆都会经该互通立交匝道汇入迎宾北路。

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    板樟山隧道单向仅有2条车道,通行能力与上游来向车道(迎宾北路3条、柠溪路2条、翠微路1条)需求不匹配,是典型多车道汇入少车道的瓶颈路段。目前迎宾北路进隧道有两级车道减少路段:一处在主道互通中心段(柠溪路与迎宾北路交汇);另一处位于进入板樟山隧道入口路段(翠微路与迎宾北路交汇)。

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    1.2高峰时段交通流出行集中,车龙排队长、消散缓慢。

    迎宾北路隧道北路段南向上游承接了人民路、柠溪路、翠微路等主干道往拱北片区和珠海大道方向的车流。受限于隧道每小时3500辆(两车道实测值,未按当量小车换算)通行能力,上下班高峰期交通流量大,车辆在隧道北上游排长龙呈常态,消散缓慢。特别是早高峰07:00至09:00时段车辆出行过于集中,来车需求(4400-4600辆/小时)远大于下游疏解(3500辆/小时)能力,车流在上游三条道路来车方向排队增长显著,在最极端的条件下,迎宾北路排到上游人民西路口(距离约1.7km)、柠溪路排到上游吉柠路口(距离约1.0km)、翠微路排到上游暨南大学路口(距离约1.6km)。

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    1.3已实施的改善措施

    为让迎宾北路往隧道北方向车流运行整体顺畅有序,珠海交警已先后建设同向交替放行信号灯、精细交通流线组织设计、交警在高峰现场指挥等措施对该路段进行管控优化,如在迎宾北路和柠溪路匝道交汇处地面的车道进行了编号,设置了同向交替放行信号灯,高峰期对4条同向车道实施两两交替放行;延长了进入隧道前的实线,由“3车道自由选择进2车道”调整为“1车道专用和2车道汇1车道”的形式,降低了3车道汇入2车道的车辆之间的干扰,保障最左侧车道无干扰快速和连续;将隧道的限速值由每小时60公里提升至70公里,提高车辆在隧道的通行效率;工作日辖区交警大队在隧道口交汇处设置了执勤点,每班安排2名以上警力在早晚高峰期对车辆进行指挥疏导。

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    二、问题分析

    2.1车道减少交汇处交通秩序状况突出。在北往南进入板障山隧道口处,迎宾北路中间直行(第2车道)车流与翠微路右转来向(第3车道)车流汇入一条车道。高峰期间两股不同来向车流在车道减少处经常争抢路权、互不礼让,交汇车辆在争抢的过程中频繁出现减速、急停,继而降低两条车道内后续车辆速度,也会影响到隧道内车流整体行驶速度;同时,争道抢行也极易发生刮碰交通事故,进一步加剧板障山隧道北路段高峰期的拥堵。

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    2.2高峰期交通流量流向差异性大。迎宾北路隧道北路段南向上游承接了人民路、柠溪路、翠微路等主干道往拱北、吉大片区和珠海大道方向的车流。高峰期间,车辆出行较为集中,经观测,高峰期主道直行车流(迎宾北路和柠溪路来向)达2985辆/小时,是翠微路右转车流435辆/小时的7倍,其中,经主道中间直行车道和翠微路右转车道有交汇合流冲突的车流比也达到3倍多。

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    2.3民警现场依赖经验指挥放行,管控时间上把握不够精细。为减少车辆在交汇处秩序上的冲突,在高峰期段,经常需要辖区交警执勤民警到现场指挥疏导,从一定程度上减少了两股车流争道抢行和事故发生几率,改善了秩序,但由于民警受所处位置局限和视野条件限制,人工绿时分配的随意性较大,很难做到实时、清楚准确的判断两股车流在上游的排队长度,往往陷入“保主舍次”指挥惯性,即尽可能多的放行主道直行车流,而给予次路交汇车流的通行时间不足。带来的后果会易造成交通流较小翠微路来向车流排队过长和排队车辆频繁停车、通过时间过久问题。经观察测算,车辆在翠微路最远的时候排队至1.6公里处的暨南大学路口,造成该方向通过交汇点花费时间超过半小时,继而引起市民的抱怨和投诉等问题。

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    三、速度引导交替放行管控研究思路和做法

    普通的交替放行控制仅能够从时间上让车辆分开通过,解决车辆在多变少车道路段产生的交汇冲突问题,起到分开放行,改善秩序的作用。迎宾北路板樟山隧道北路段南向“二汇一车道”路段的是典型的车道减少路段,由于迎宾北路上游问题的特殊性决定了该路段实施的交替放行信号控制,不仅要做到交通秩序和安全改善,还要能促进通过速度和通行效率提升。

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    如何解决交替放行车流速度和效率提升?珠海交警认真研究了普通交通信号灯控制状态下“大拉链”放行方式的交通流运行特点,发现了以下特征和规律:一是交汇车道的停车线大都临近合流冲突点设置;二是信号灯色切换时,交替车道车辆速度差较大,出现周期性的空当;三是刚被放行车道内车辆普遍存在可观的起步损失时间。

    为使板樟山隧道北车道减少路段不同来向两股车流交汇通行时更加平稳、连续和快速,减少车辆起步损失时间损耗,珠海交警巧妙运用“空间换取时间”的理念,创新落地实施了全新地“速度引导交替放行”管控方法,在组织形式上对停止线设置位置进行后移(远离合流冲突点);在两条车道交汇点和停止线之间路段等间距设置阵列地面信号指示灯。

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    根据车辆通行客观状态,精细化信号指示灯控制方案设计,逐次点亮地面灯引导车辆主动跟随,实现对交汇处刚被放行车辆的速度引导,达到了交替通行时车流速度和效率最大化发挥的效果,实现了车流交替通通过时安全、有序、紧凑、快速目标。

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    四、新措施实施后实际运用效益分析

    “速度引导交替放行”新措施实施后,经过连续的测试、观察,该方法改善迎宾北路板樟山隧道北车道减少路段交通状况明显,主要有以下效果:

    1、消除交汇点合流冲突,车流“大拉链”交替安全有序。在高峰期时段,通过控制设置在地面信号指示灯周期性显示红、绿灯色,实现对两条车道内车辆的交替放行控制,在时间上让两股不同来向车流以“大拉链”形式分开放行,从根本上消除了争道抢行;在平峰期上游车流量不大的时段,地面信号指示灯采用黄灯闪烁信号,提醒驾驶员经过交汇路段时注意观察瞭望,主动礼让,最大程度降低事故发生几率。经过实际持续观测,地面信号指示灯能够发挥出普通信号灯的信号指示作用,通过灯色提示消除了车辆在车道减少路段争道抢行的危险行为,让交替车流更加安全、有序,现场通行状况井然而有序。

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    2、速度引导有助减少起步时间损失。珠海交警巧妙运用“空间换取时间”的理念,将停止线设置位置和车道交汇点保持一个20米左右的距离,为停车起步车辆提供加速的空间。创新设置阵列式地面信号指示灯,在具备简单交替放行功能基础上,还可以根据车流通过运行状态,通过预设程序让指示灯的灯色由红变绿,引导停车起步车辆主动跟随,在对应车道第一个地面信号指示灯绿灯亮启时,就引导停车等待状态的驾驶员即时起步,车辆跟随地面模块绿灯逐个点亮而迅速提升车辆速度,头车会带动临近的后车。在头车走完加速空间的末端时,已经带动后面4至6台的跟随车辆都提起了速度,从而使一排车队更快的通过交汇合流点。速度引导交替放行方法大大减少车辆的起步损失时间,增加单位时间内通过停止线的车辆数量。

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    3、精细信号切换控制,实现交替车流衔接平稳、紧凑。由于上一个放行车道绿灯末尾的车辆速度快,能够在较短时间内通过地面信号指示灯阵列区间及合流冲突点;而下一个放行车道车辆跟随逐个点亮的地面绿灯而逐渐提升速度,通过地面信号指示灯阵列区间及合流冲突点速度相对较慢,消耗时间长。利用两股车流的速度差,精细信号切换控制,可以有效充分挖掘信号切换过程中时空资源。在保证安全的前提下,珠海交警经过实地反复观测后,为上一个放行车道绿灯结束前3至4秒时,就提前启动下一个放行车道绿灯相位,让下一个放行车道的车辆通过地面信号指示灯阵列区间提速,尽可能的跟上上一个放行车道绿灯末尾通过的车辆。实现交替放行连续、紧凑、平稳过渡,通行效率最大化。

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    4、联网远程下发配时方案,保障流量可调。阵列式地面信号指示灯的控制具有现场和远程两种控制方式,在现场专用控制机预设方案后,就可以按照预设方案自动运行,遇突发事件时,民警也可以手动控制;在此基础上,珠海交警还将阵列式地面信号指示灯专用控制机联网接入交警指挥中心的交通信号控制系统,实现了后台远程下发配时方案功能,借助指挥中心交通视频、互联网大数据路况预警系统,能够做到根据上游车流量的变化情况,为阵列式地面信号指示灯灵活配时,更科学、更精细的实现交替放行控制管理,在最大化通行效率的同时,更加均衡上游路网交通压力。

    5、运行流量数据对比分析。新举措启用后,经实际观测5月13日(周一)早高峰、4月26日(周五)晚高峰车流量,分别对比启用前4月22日(周一)早高峰、4月12日(周五)晚高峰同时段流量数据,速度引导交替放行方式对促进交通通行效率作用效果明显。

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    从总量上看,5月13日(周一)测试启用新型交替通行信号灯后,隧道北早高峰(7:00-9:00)期间北往南方向流量为6986辆,较4月22日(周一)同期的6814辆增加了172辆,增幅2.52%。

    4月26日(周五)测试启用新型交替通行信号灯后,隧道北晚高峰(17:00-19:00)期间北往南方向流量为6807辆,较4月12日(周五)同期的6406辆增加了401辆,增幅6.26%。

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    从分车道上具体分析:

    5月13日(周一)早高峰两小时内,第一车道由原来的3283辆,增加至3345辆,较启用前4月22日(周一)增加了62辆,提高了1.89%,流量增加的原因是启用后,第二车道存在短暂遇红灯停车等待时间,促使更多车辆在上游虚线处,积极利用行车间隙选择第一车道通行,较大程度减少了第一车道的车辆离散现象,第一车道道路资源得到充分利用,故流量明显提高;第二车道交替受控后,通行效率也没有明显降低,启用后高峰两小时流量为2639辆,较启用前仅减少了87辆(-3.19%);第三车道的流量增加明显,由原来的805辆增加到1002辆,多通过了197辆(24.47%);第二、第三车道合计通行量为3641辆,较实施前的3531辆增加了110辆,提高了3.1%。

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    4月26日(周五)晚高峰两小时内,第一车道由原来的2943辆,增加至3280辆,较启用前4月12日(周五)增加了337辆,提高了11.45%,流量增加的原因是启用后,第二车道存在短暂遇红灯停车等待时间,促使更多车辆在上游虚线处,积极利用行车间隙选择第一车道通行,较大程度减少了第一车道的车辆离散现象,第一车道道路资源得到充分利用,故流量明显提高;第二车道交替受控后,通行效率也没有明显降低,启用后高峰两小时流量为2525辆,较启用前仅减少了48辆(-1.87%);第三车道的流量增加明显,由原来的890辆增加到1002辆,多通过了112辆(12.58%);第二、第三车道合计通行量为3527辆,较实施前的3463辆增加了64辆,提高了1.8%。

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    五、速度引导交替放行技术要点

    速度引导交替放行控制技术(方法)是实现排队车辆安全、快速交替通过车道减少路段新颖而有效的管控手段。它近乎完美地解决了传统断面式信号灯应对交替车流遇到的两大难题:一是车辆在绿灯亮启时停车起步时的时间损失;二是车辆在交替放行时两股车流由于速度差导致的“断档”不连续问题。

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    速度引导交替放行控制技术基本原理就是通过开辟车辆加速“空间”,配合精细的主动式信号控制对车辆速度引导,以换取车流交替连续的“时间”。停车线后移远离交汇合流冲突点设置就是开辟车辆加速“空间”,又称安全区间;在这个车道“空间”设置阵列式地面信号指示灯,通过指示灯红、黄、绿灯色信号显示变化,管控对应车道内的车辆通行状态,驾驶员需要按照其所看到最近的一个地面信号指示灯组的实时灯色状态做出对应的驾驶行为。

    速度引导交替放行技术实现的关键在于两个方面:一是让下一被放行车道内的车辆提前起步,即头车跟随地面阵列式逐个亮起的指示绿灯在安全区间提前起步和加速,头车到达交汇合流点时已带动后方一队车都达到有一定的速度;二是根据两股车流的速度差和安全区间的长度,精细化的阵列式地面信号指示灯转换或切换时机,在保证安全的情况下,让上一被放行车道尾车和下一被放行车道的头车平稳错开交汇合流点,并尽可能缩小两车通过合流点的车头时距。

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    六、配套措施的同步实施

    速度引导交替放行方法在实践中运用,需要配套设置相应的交通标志、标线等预告设施,提醒途径车辆驾驶员注意观察和提前清楚地获知前方车道减少的路段的交通管控信息,及时做出正确的驾驶行为操作,以弥补阵列式地面信号指示灯设置在机动车道地面上仅头车可见的视野上先天不足。

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    此外,在启用的初期,还需要现场执勤警员配合交通信号灯色地变化协助指挥,让驾驶员更好、更快的适应全新的速度引导交替放行方法,促进其对交替车流通行车道减少的路段效率提升作用的充分发挥。

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    七、小结

    珠海交警创新实施的速度引导交替放行方法作为交通组织管理的新举措,在组织形式和控制方式上都是有别于现有的普通交替放行管理。它首次通过阵列式地面信号指示灯显示状态,精准实现对车辆通行速度的有效引导,最大的优势就是在规范交替车流通行秩序的同时,还能促进“大拉链”式交替车流通行速度和效率的提升,最大程度减少车队停车起步时间损失,达到了“空间换时间”效果。对各地公安交通管理部门开展缓解、路口交通拥堵治理中具有一定的借鉴意义。

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    八、驾驶员通行车道减少的路段、路口注意事项:

    1、提前观察有关标志、标线等预告设施的指示信息。

    2、按照阵列式地面信号指示灯灯色指示行驶:红灯停;绿灯行;黄灯亮起时,已越过停止线的车辆在确保安全的情况下,可以利用当前被放行车辆之间的空隙继续通行;

    3、黄灯闪烁时确保安全情况下依次交替通行。

    4、停车起步时,等候车辆注意跟随地面信号指示灯逐个亮起的绿灯引导逐渐提升车速,但不超载还未变绿的红灯。

  • 关键字: 速度引导、交替通行
  •    责任编辑:刘艳
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