雾天环境下高速公路可变限速控制方法研究
发布时间：2022-01-19 23:19
针对雾天环境下高速公路能见度下降导致交通安全和效率降低的问题,提出了一套雾天环境下高速公路的可变限速（VSL）控制方法,包括系统布置、工作流程和可变限速控制策略等,可以根据检测到的实时道路能见度和交通流数据,考虑最大安全车速、交通流运行状态和驾驶员遵从度等因素的条件下,综合确定目标路段的限速值。利用G4高速公路实测数据,在Vissim软件中进行了2组对比仿真实验,结果表明,与无可变限速控制相比,实施可变限速控制的1组,最低车速在平流雾（团雾）环境下提高了27.24%（28.54%）,同一控制周期下相邻路段的最大车速差减少了26.42%（41.91%）。提出的可变限速控制方法在雾天环境下能更有效地保障高速公路行车的安全和效率。
【文章来源】：交通信息与安全. 2018,36(02)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图２雾天环境下高速公路可变限速系统工作流程Ｆｉｇ．２ＷｏｒｋｆｌｏｗｏｆＶＳＬｓｙｓｔｅｍｆｏｒｆｏｇｇｙｗｅａｔｈｅｒ
图１雾天环境下高速公路可变限速控制系统示意图Ｆｉｇ．１ＤｉａｇｒａｍｏｆＶＳＬｓｙｓｔｅｍｏｎｆｒｅｅｗａｙｆｏｒｆｏｇｇｙｗｅａｔｈｅｒ显示在可变限速发布系统中。４）若当前控制周期结束，则进入下１周期，并重复上述过程；否则可变限速发布系统中显示步骤３中的限速值。具体工作流程见图２。图２雾天环境下高速公路可变限速系统工作流程Ｆｉｇ．２ＷｏｒｋｆｌｏｗｏｆＶＳＬｓｙｓｔｅｍｆｏｒｆｏｇｇｙｗｅａｔｈｅｒ2雾天环境下高速公路限速值计算及可变限速控制策略限速值的确定应同时考虑实时能见度和交通流运行状态，通过判断其当前流量是否超过通行能力，从而制定不同的控制策略。限速值的取值应慎重，若限速值设置的过高，则不能保证道路行车的安全性；若限速值设置的过低，降低道路的通行能力的同时，也会使驾驶员对限速值的遵从度下降。同时，频繁的改变限速值，会使交通流产生较大波动，导致车辆冲突增多，也会增加汽车尾气的排放量。可变限速控制启动后，按照以下流程确定各路段限速值。１）根据道路实时能见度和路段固定限速值确定路段ｉ在下一循环周期（ｔ＋１）的最大安全速度。ｖｓ（ｉ，ｔ＋１）＝ｍｉｎ｛ｖｐ，ｖ０（ｉ，ｔ＋１）｝（１）式中：ｖｐ为高速公路路段的固定限速值。目前在实际工程中，高速公路主线限速值为１００～１２０ｋｍ／ｈ，隧道、桥梁处为６０～８０ｋｍ／ｈ［１５］；ｖ０（ｉ，ｔ＋１）为基于停车视距模型计算的车辆限速值。当车辆行驶时，驾驶员发现前方有车辆减速或障碍物而采取紧急刹车措施时，车辆制动至前车或障碍物前完全停车的最短距离称为?
看到警示灯随机亮起而采取制动措施，测得反应时间ｔ０取值在２．０～２．５ｓ之间可满足大部分驾驶员的需求，为保证安全，取反应时间为２．５ｓ。通过对驾驶员反应时间和制动距离的分析计算，选取雾天环境下车辆限速值的计算公式为ｖ０≤－３１．８２＋４４．０５０槡．５２＋０．０４５ＬＪ（４）２）判断路段ｉ的当前流量是否超过其通行能力。即判断检测的路段ｉ的实时占有率是否超过占有率阈值ｏｓｗ［１７］（ｏｓｗ的建议范围：１０．０％～１２．５％）。（１）若珔ｏ（ｉ，ｔ）≥ｏｓｗ，代表当前流量超过路段ｉ的通行能力，交通流处于不稳定状态。已有研究表明［１８］，当交通需求超过路段通行能力时，车辆将在瓶颈区域形成排队并逐渐向上游传播，因此需对瓶颈区域上游进行控制，在瓶颈区域上游形成１个高密度、低流量的区域，使瓶颈区域的流量约等于其通行能力。同时，为了确保雾天环境下道路行车的安全性，限速值不应超过式（１）中计算的最大安全速度。ｖｌｉｍ（ｉ，ｔ＋１）＝ｍｉｎ｛１．２珔ｖ（ｉ，ｔ），ｖｓ（ｉ，ｔ＋１）｝ｖｌｉｍ（ｉ－１，ｔ＋１）＝ｍｉｎ｛０．８珔ｖ（ｉ，ｔ），ｖｓ（ｉ－１，ｔ＋１烅烄烆）｝（５）式中：珔ｖ（ｉ，ｔ）为路段ｉ在时刻ｔ内的实测路段平均车速；１．２与０．８为假定适合雾天环境下的高速公路限速值折减的经验系数。（２）若珋ｏ（ｉ，ｔ）＜ｏｓｗ，代表当前流量小于路段ｉ通行能力，交通流较为稳定，此时应满足如下条件。
【参考文献】：
期刊论文
[1]雾霾天气低能见度对不同跟驰状态驾驶行为的影响[J]. 高坤,涂辉招,时恒,李振飞. 吉林大学学报(工学版). 2017(06)
[2]不同能见度条件下高速公路车辆速度特性研究[J]. 李长城,刘小明,荣建,吴思源. 交通运输系统工程与信息. 2014(06)
[3]提高高速公路通行效率的可变限速控制策略[J]. 李志斌,金茂菁,刘攀,徐铖铖. 吉林大学学报(工学版). 2013(05)
[4]雾天交通限速计算[J]. 史桂芳,袁浩,程建川. 西南交通大学学报. 2010(01)
[5]高速公路路面摩擦气象指数预报方法[J]. 谢静芳,吕得宝,王宝书. 气象与环境学报. 2006(06)
[6]高速公路可变限速控制技术研究[J]. 干宏程,孙立军. 交通科技. 2004(06)
博士论文
[1]快速道路可变限速控制技术[D]. 李志斌.东南大学 2014
硕士论文
[1]雾对高速公路行车的影响及对策研究[D]. 杨鑫宇.长安大学 2014
[2]高速公路隧道限速研究[D]. 周广振.重庆交通大学 2008
本文编号：3597758
【文章来源】：交通信息与安全. 2018,36(02)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图２雾天环境下高速公路可变限速系统工作流程Ｆｉｇ．２ＷｏｒｋｆｌｏｗｏｆＶＳＬｓｙｓｔｅｍｆｏｒｆｏｇｇｙｗｅａｔｈｅｒ
图１雾天环境下高速公路可变限速控制系统示意图Ｆｉｇ．１ＤｉａｇｒａｍｏｆＶＳＬｓｙｓｔｅｍｏｎｆｒｅｅｗａｙｆｏｒｆｏｇｇｙｗｅａｔｈｅｒ显示在可变限速发布系统中。４）若当前控制周期结束，则进入下１周期，并重复上述过程；否则可变限速发布系统中显示步骤３中的限速值。具体工作流程见图２。图２雾天环境下高速公路可变限速系统工作流程Ｆｉｇ．２ＷｏｒｋｆｌｏｗｏｆＶＳＬｓｙｓｔｅｍｆｏｒｆｏｇｇｙｗｅａｔｈｅｒ2雾天环境下高速公路限速值计算及可变限速控制策略限速值的确定应同时考虑实时能见度和交通流运行状态，通过判断其当前流量是否超过通行能力，从而制定不同的控制策略。限速值的取值应慎重，若限速值设置的过高，则不能保证道路行车的安全性；若限速值设置的过低，降低道路的通行能力的同时，也会使驾驶员对限速值的遵从度下降。同时，频繁的改变限速值，会使交通流产生较大波动，导致车辆冲突增多，也会增加汽车尾气的排放量。可变限速控制启动后，按照以下流程确定各路段限速值。１）根据道路实时能见度和路段固定限速值确定路段ｉ在下一循环周期（ｔ＋１）的最大安全速度。ｖｓ（ｉ，ｔ＋１）＝ｍｉｎ｛ｖｐ，ｖ０（ｉ，ｔ＋１）｝（１）式中：ｖｐ为高速公路路段的固定限速值。目前在实际工程中，高速公路主线限速值为１００～１２０ｋｍ／ｈ，隧道、桥梁处为６０～８０ｋｍ／ｈ［１５］；ｖ０（ｉ，ｔ＋１）为基于停车视距模型计算的车辆限速值。当车辆行驶时，驾驶员发现前方有车辆减速或障碍物而采取紧急刹车措施时，车辆制动至前车或障碍物前完全停车的最短距离称为?
看到警示灯随机亮起而采取制动措施，测得反应时间ｔ０取值在２．０～２．５ｓ之间可满足大部分驾驶员的需求，为保证安全，取反应时间为２．５ｓ。通过对驾驶员反应时间和制动距离的分析计算，选取雾天环境下车辆限速值的计算公式为ｖ０≤－３１．８２＋４４．０５０槡．５２＋０．０４５ＬＪ（４）２）判断路段ｉ的当前流量是否超过其通行能力。即判断检测的路段ｉ的实时占有率是否超过占有率阈值ｏｓｗ［１７］（ｏｓｗ的建议范围：１０．０％～１２．５％）。（１）若珔ｏ（ｉ，ｔ）≥ｏｓｗ，代表当前流量超过路段ｉ的通行能力，交通流处于不稳定状态。已有研究表明［１８］，当交通需求超过路段通行能力时，车辆将在瓶颈区域形成排队并逐渐向上游传播，因此需对瓶颈区域上游进行控制，在瓶颈区域上游形成１个高密度、低流量的区域，使瓶颈区域的流量约等于其通行能力。同时，为了确保雾天环境下道路行车的安全性，限速值不应超过式（１）中计算的最大安全速度。ｖｌｉｍ（ｉ，ｔ＋１）＝ｍｉｎ｛１．２珔ｖ（ｉ，ｔ），ｖｓ（ｉ，ｔ＋１）｝ｖｌｉｍ（ｉ－１，ｔ＋１）＝ｍｉｎ｛０．８珔ｖ（ｉ，ｔ），ｖｓ（ｉ－１，ｔ＋１烅烄烆）｝（５）式中：珔ｖ（ｉ，ｔ）为路段ｉ在时刻ｔ内的实测路段平均车速；１．２与０．８为假定适合雾天环境下的高速公路限速值折减的经验系数。（２）若珋ｏ（ｉ，ｔ）＜ｏｓｗ，代表当前流量小于路段ｉ通行能力，交通流较为稳定，此时应满足如下条件。
【参考文献】：
期刊论文
[1]雾霾天气低能见度对不同跟驰状态驾驶行为的影响[J]. 高坤,涂辉招,时恒,李振飞. 吉林大学学报(工学版). 2017(06)
[2]不同能见度条件下高速公路车辆速度特性研究[J]. 李长城,刘小明,荣建,吴思源. 交通运输系统工程与信息. 2014(06)
[3]提高高速公路通行效率的可变限速控制策略[J]. 李志斌,金茂菁,刘攀,徐铖铖. 吉林大学学报(工学版). 2013(05)
[4]雾天交通限速计算[J]. 史桂芳,袁浩,程建川. 西南交通大学学报. 2010(01)
[5]高速公路路面摩擦气象指数预报方法[J]. 谢静芳,吕得宝,王宝书. 气象与环境学报. 2006(06)
[6]高速公路可变限速控制技术研究[J]. 干宏程,孙立军. 交通科技. 2004(06)
博士论文
[1]快速道路可变限速控制技术[D]. 李志斌.东南大学 2014
硕士论文
[1]雾对高速公路行车的影响及对策研究[D]. 杨鑫宇.长安大学 2014
[2]高速公路隧道限速研究[D]. 周广振.重庆交通大学 2008
本文编号：3597758
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