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智能网联数据融合条件下的可变车道控制

来源: 时间:2020-08-12 14:06:23 浏览次数:

交通流随时间变化特征,使固定不变的车道划分不合时宜起来。为此,早在1928年,美国洛杉矶八号路就应用了可变车道系统。1962年,旧金山金门大桥开始设置可变车道系统,最初是由人工调整隔离位置改变车道功能。由于存在一定的危险性以及转换车道的效率偏低,2015年开始采用专门车辆和特制的隔离设施,以机械化方式改变双向车道数量,这正是国内很多城市正在应用的“拉链式”潮汐车道作业车的原型。


可变车道的诞生


交通流随时间变化特征,使固定不变的车道划分不合时宜起来。为此,早在1928年,美国洛杉矶八号路就应用了可变车道系统。1962年,旧金山金门大桥开始设置可变车道系统,最初是由人工调整隔离位置改变车道功能。由于存在一定的危险性以及转换车道的效率偏低,2015年开始采用专门车辆和特制的隔离设施,以机械化方式改变双向车道数量,这正是国内很多城市正在应用的“拉链式”潮汐车道作业车的原型。


 


而国内可查的资料显示,上海在20世纪90年代末开始在连接城市与居住区的主干道设置了可变车道系统,是国内最早采用可变车道的城市,主要采用车道信号灯来改变车道的功能。


可变车道的发展


随着国内可变车道的应用越来越多,2009年发布的《道路交通标志和标线》GB5768-2009中,增加了可变导向车道线、潮汐车道线和注意潮汐车道标志等,为实施可变车道提供了规范依据;公安部在2016年发布的《道路交通信号控制方式 第5部分:可变导向车道通行控制规则》(GA/T527.5-2016),对道路交叉口可变车道设置要求、切换模式、实施流程、运行约束条件等进行了规范,有利于指导各地开展可变车道的设计与实施。


可变车道的分类


可变车道从改变车道通行方向的不同可以分为:潮汐车道和可变导向车道,前者是指允许车辆通行方向相对,主要适合通勤交通中常见的潮汐现象;后者是指交叉口的导向车道改变允许通行方向。


从所设置的位置不同,可以分为:路段可变车道和交叉口可变车道。前者主要以潮汐车道形式出现,也可能包括时间性的公交专用道等车道功能改变;后者则主要以交叉口可变导向车道的形式出现。


当然,虽然分类如此,实践中往往需要潮汐车道与交叉口可变导向车道结合设置,单纯的潮汐车道一般设置在快速路、隧道、桥梁等不设置平面交叉口的路段中。




可变车道的现状


从实践来看,只以信号灯控制应对交通量时变特征存在诸多限制,特别当流量较高的方向存在关联时,通过调配通行时间缓解拥堵基本无效,此时必须考虑车道功能的调整。当前,可变车道系统已经成为应对交通流时变特征的常用方式之一,在北京、上海、深圳、杭州、南京等地都有十分广泛的应用。不过,这其中也存在这一些问题:


1.采用方案式控制


而关于可变车道的控制,虽然国内外很多学者提出了各种数学模型和控制策略,但大部分研究,特别是国内的研究仍停留于理论层面,效果以仿真模拟为主。目前可变车道控制主要还是采用方案式,即通过调研形成控制方案,根据方案在相应的时间运行。想要达到根据交通供需变化,动态调整车道功能的自适应控制尚不多见。


不过,由于我国经济社会的快速发展,出行机动化增长明显,很多城市都处于交通供需的弱平衡,固定方案弊端也十分突出,日常通行中仍随时可能出现锁死、溢出状态,更无法应对交通量突变了。


2.利用率仍显不足


很多可变车道都存在利用率不足的问题,车辆驾驶人对可变车道存在畏惧心理,本着多一事不如少一事的态度,尽量避免使用可变车道。使得可变车道设置的效果大打折扣,也使部分管理者对可变车道产生了误解和偏见。




可变车道的未来


近期,江苏科创车联网产业研究院提出的“一种道路交通网络中的车辆三级诱导控制方法及系统”获得了发明专利授权。其主要是将最新的感知技术、通信方式、数据融合、计算能力以及发布形式结合应用,力求实现空间与时间资源的同步调配,实时动态调度交通流。


其中,空间资源分配的主要方式就是通过可变车道实现的,并且针对可变车道系统存在的不足采取了针对性解决方案:一方面,研究的算法将可变车道控制与道路通行情况实时匹配,真正达到自适应;另一方面,将通过在所有车道设置主动发光车道标志,避免车辆驾驶人对不同车道标志产生畏惧心理。同时,再辅信号系统的调整,插入同放相位以及必要的宣传教育等,避免可变车道的利用率不足。




相信,未来随着“三级信号诱导系统”的落地实施,由此实现可变车道的空间资源与信号灯时间资源的实时动态调配,将达到交通供需的相互适应,并由此改善城市交通中的拥堵问题。