第2章监控对象与交通流监控

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1、2.12.1监控目标监控目标 2.22.2监控对象监控对象交通流交通流 2.32.3交通事件与干扰交通事件与干扰 2.42.4监控系统功能监控系统功能 2.52.5交通监控信息采集交通监控信息采集2.62.6信息处理信息处理 2.72.7交通监控特点交通监控特点 第第2 2章章 监控对象与交通流监控监控对象与交通流监控 【本章内容简介】交通监控是对高速公路交通流状态及其交通设施和交通环境的监测与控制。本章主要介绍了交通监控目标、对象，交通事件交通监控系统的功能及特点，交通监控信息采集及信息处理等。 【本章重点难点】重点掌握交通事件交通监控系统的功能及特点，交通监控信息采集及信息处理。第第2 2

2、章章 监控对象与交通流监控监控对象与交通流监控2.1 2.1 监控目标监控目标 交通监控是对高速公路交通流状态及其交通设施和交通环境的监测与控制。 对高速公路的行车安全应有更高的要求，监控系统将行车安全作为主要工作目标之一。 1 1、最大行车安全、最大行车安全念念 2 2、道路畅通、道路畅通 道路畅通指公路没有堵塞现象，车辆能够持续以理想车速运行的状态。 交通监控的目标就是通过对交通流的监视来预防事故发生、减轻拥挤程度、排除堵塞，恢复道路的通畅。 3 3、交通设施状态完好、交通设施状态完好 公路交通设施由路、桥、隧道等土木建筑物和各类机电设备组成。 监控系统应该通过各种检测轮回采集主要设施的工

3、作状态，作出评价。设备发生故障时，系统能迅速诊断和报警，以利抢修。 4. 4. 其它优化目标其它优化目标 为向用户提供优质服务，使高速公路取得更大的社会效益和经济效益，对监控系统提出若干优化目标：如用户总旅行时间最小、车辆总行驶距离最大、油耗量最小和对环境的污染最小等。2.2 2.2 监控对象监控对象交通流交通流高速公路交通流状态变化具有下述特点： （1）易变。干扰容易激发状态变化。如一辆车驾驶失误，可以引起后随车辆车速和车间距离出现很大改变。 （2）变化幅度大。沿高速公路不同路段和不同时间，交通流的状态可能相差很大。 （3）随机性。状态变化无法准确预测，但是具有一定的特征性倾向。 2.2.1

4、 2.2.1 交通流特性交通流特性 交通流状态可按不同方法对其分类，对监控而言，可分为流动、停车排队等待两大类。 （1 1）流动）流动 流动可分为“通畅”和“拥挤”两种，通畅流动又可细分为自由流和稳定流两种： 自由流驾驶员在车道和车速的选择上有较大自由度，多发生在交通密度小于12辆km车道；自由流常因为车速过高而潜伏不安全因素。 稳定流驾驶员跟随前车行驶，车速受前车制约，转换车道的可能性甚小。稳定流是公路交通最常见的一种运动状态，由于车辆紧密跟驰，常因偶发事件而产生车辆排队长龙，交通堵塞。 自由流和稳定流属于连续流，用车速、交通量和交通密度三个物理量可以充分描述和检测其状态。 （2 2）停车排

5、队等待）停车排队等待 停车排队等待造成交通堵塞，它是交通流的一种极限状态。 2.2.2 2.2.2 交通流参数交通流参数 1 1交通量交通量 交通量为单位时间通过公路某横断面的小客车车辆总数。单位时间一般采用小时或日；“横断面”可以是单向单车道、单向多车道，也可以是双向公路横断面，可按需要选用。2 2平均车速平均车速 速度是交通系统中最为常见的变量，速度是随着交通需求的增加不断减小，速度是最为敏感的变量。常用在交通监测方面的速度参数主要有以下几种。 瞬时点速度：车辆驶过道路某一地点的瞬时速度，也称为地点速度。 时间平均速度：如有n辆车在给定时间间隔内通过某断面，其地点速度的算术平均值称时间平均

6、速度。 路段平均车速：在某个特定瞬间，一段特定长度内的道路上全部车辆地点速度分布的平均值，称为空间平均速度，其数值为地点车速观测值的调和平均值。 3 3交通密度交通密度K K(辆km或辆km道) 交通密度K(辆km或辆km道)：路段区间单位长度瞬时存在的车辆数称为交通密度，简称密度，大都按方向或车道以每公里车辆数表示，它说明道路上车辆密集程度。4. 4. 车头间距车头间距 车头时距表征前后两车在时间上的距离，车头间距表征前后两车在空间上的距离，这两个量分别描述了公路上车辆的拥挤程度。5.5.车辆占有率车辆占有率 车辆占有率在很大程度上反映了高速公路在密度特性，是密度变量的另一种表现形式。常用的

7、时间占有率。2.2.3 2.2.3 参数间的相互关系参数间的相互关系 1 1稳定流的参数关系稳定流的参数关系 稳定跟驰指行驶不存在超车条件，后车的行驶状态受前车制约，参数间存在如下关系式： 关系式说明：监控任意两个参数，可以推算出第三个参数。 2 2非稳定流的参数关系非稳定流的参数关系 车队在行驶过程中，表征其状态的参数发生较大的突然变化，称为状态不稳定。 如果车流中有一辆车A因故障减速行驶，当后随车辆无法超车时，只有被迫减低车速而使两车间距缩小，密度加大，形成如图2-1(a)所示的密度突变界面。两车后面的跟随车辆会由于同样原因而减速靠近。 从图2-1(b)看出似乎是密集界面逆车流方向传播，与

8、初始界面形成一段由两个界面夹持的有很多拥挤车辆在内的密集车队。设想缓行首车故障被排除，可以加速行驶，则它和紧随兵后车距又被拉大，在拥挤的车队形成一个新的疏散界面。 随着加速车辆的加多，这个疏散界面会以另一种传播速度也逆车流传播。当这个疏散界面追上原有的后传密集界面，则拥挤车队消失，恢复正常行驶状态，如图2-1(c)和(d)所示。 图2-1 非稳定流密度突变示意图 1可测性和可控性 2对象的多元化3对象的时空变化 4对象的监控环境条件2.2.42.2.4交通流作为监控对象的属性交通流作为监控对象的属性 2.32.3交通事件与干扰交通事件与干扰 交通事件交通事件是指非周期性发生且使某段道路通行能力

9、下降的事件，如交通事故、故障停车、货物散落、道路维修、交通阻塞等。引起交通流状态发生变化的外部因素都可归属于干扰。干扰来自道路、交通和气象环境的变化，具有明显的随机性和突发性。 2.3.12.3.1道路环境干扰道路环境干扰 1 1道路维修道路维修 道路路面的破损及其强度、平整度和抗滑能力的降低对行车安全和舒适影响很大。公路养护可以保证路面处于良好使用状态，并不构成干扰。但是，道路大修必须先封闭车道，造成通行能力变化，破坏供求平衡，形成干扰。 表2-1 一条车道堵塞时路段通行能力的变化 单向车道数最大服务交通量(vehh)车道事件(封闭l条车道)路肩事件(影响交通)交通量(vehh)减小(%)交