摘要：闡述了城市快速路在整個城市交通中的樞紐地位以及整合城市快速路與普通城市道路交通控制的必要性。敘述了國內(nèi)外研究者提出的各種城市快速路的控制方法，提出了當前我國城市快速路控制系統(tǒng)中所存在的一些問題，為今后的研究明確了方向。
　　關(guān)鍵字：智能交通 快速路 交通控制系統(tǒng)
　　交通是由人、車、路、環(huán)境形成的一個整體，為了實現(xiàn)交通的安全、有序、暢通、高效，世界各國都采取了形式多樣的管理和控制手段，并且隨著計算機和自動控制技術(shù)的發(fā)展，以及交通控制理論的不斷發(fā)展完善，國內(nèi)外逐步形成了一批高水平有實效的交通控制系統(tǒng)及策略。
　　自20世紀80年代以來，美國、歐洲和日本競相發(fā)展智能交通系統(tǒng)（ intelligent t ransportation sys2tem ，簡稱ITS） ，成立了許多機構(gòu)，制定并實施了開發(fā)計劃。如美國智能交通協(xié)會，歐共體智能交通組織，日本的道路、交通、車輛智能化推進協(xié)會等組織。1986年，歐洲啟動了ITS 研究的第一批項目歐洲機動化安全專用道路基礎(chǔ)設(shè)施和歐洲道路效率和安全提升計劃，日本開始路車間信息系統(tǒng)試驗，美國在ITS 方面雖然起步較晚，但起點較高，不僅已經(jīng)研究公布了ITS 的指導性結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一了標準，而且投入了巨額資金。除美、日、歐以外，其他一些發(fā)達國家和發(fā)展中國家也開始了ITS 的開發(fā)和研究工作。
　　“快速路”是指在城市修建的、具有單向雙車道或以上的多車道城市道路，是中央分隔、全部控制出入、且有配套的交通安全與管理設(shè)施，并能保證連續(xù)交通流的交通設(shè)施，是城市中大運量快速交通干道。而城市快速路是城市交通網(wǎng)絡(luò)的骨架，承載著絕大部分的交通出行，通行效率直接決定著所在城市交通網(wǎng)絡(luò)的性能。城市快速路是聯(lián)系城市內(nèi)各主要區(qū)域的快速交通干道，對于緩解日益增長的城市交通壓力起著重要的作用。城市快速路系統(tǒng)的建設(shè)主要目的是提高城市道路網(wǎng)的容量，緩解交通擁擠，為車輛提供安全、快速、方便的行駛環(huán)境。所以，一旦城市快速路發(fā)生交通阻塞，就有可能造成中心區(qū)道路、甚至整個市區(qū)的交通混亂。相對于普通道路，我國大城市的城市快速路已取得了很大成功，帶來了巨大的經(jīng)濟與社會效益，但在運行過程中仍存在著與常規(guī)道路交通流轉(zhuǎn)換不暢的情況，從而引起交通擁擠、交通安全和對環(huán)境的污染等一系列問題。
　　為了提高城市快速路的通行能力，世界各國不斷利用新理論、新技術(shù)對城市快速路的交通控制管理進行研究。在研究方向上大致可以分成以下幾個階段：1、交通監(jiān)控系統(tǒng)，對流量，車速等信息進行監(jiān)控。2、快速路交通流特征分析，運用檢測技術(shù)進行統(tǒng)計分析匯總，為理論研究提供依據(jù)。3、城市快速路匝道設(shè)置及控制系統(tǒng)研究，針對擁堵節(jié)點進行分析處理及控制研究。4、城市快速路與地面道路交通整合控制分析，從全局出發(fā)，綜合考慮快速路及地面交通的不同點，通過整合控制以保證城市交通的整體暢通、安全運行。
　　國外高速公路和城市快速路的交通建模與控制始于上個世紀50年代.目前，國外已在使用和研究的控制算法有十幾種，分別屬于固定配時調(diào)節(jié)系統(tǒng)和交通感應式調(diào)節(jié)系統(tǒng)。固定配時調(diào)節(jié)（fixed-of-time contr01）是靜態(tài)調(diào)節(jié)方式。在穩(wěn)態(tài)條件下，由于每天相同時段的交通流變化不大，可以根據(jù)歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)，利用線性規(guī)劃優(yōu)化方法求解調(diào)節(jié)率，實現(xiàn)開環(huán)控制。
　　Maroks Papageorgiou于1995 年提出了一種城市快速路與信號控制的城市普通道路整合控制的策略。采用的方法是將哲學體系的存儲—轉(zhuǎn)發(fā)（ store-for-ward） 模型合理拓展，以便把復雜的問題簡化為多控制措施的線性優(yōu)化問題。如匝道調(diào)節(jié)、交叉口信號控制、城市快速路主線控制、VM S、路徑誘導等控制與管理措施�？刂频哪繕耸菍崿F(xiàn)一般標準的最小化，如總延誤最小、研究區(qū)域中總旅行時間最小。在實際優(yōu)化控制問題中，可以通過合適的算法來解決，特別是對過飽和的情況。
　　M. van den Berg則認為普通道路與城市快速路整合控制的關(guān)鍵是防止將采用控制策略后普通道路存在的問題轉(zhuǎn)移到城市快速路，或把城市快速路遇到的問題轉(zhuǎn)移到普通道路。首先，他提出一種能描述城市快速路與普通道路整合控制后交通變化情況的模型，對城市快速路采用Metanet 微觀交通流模型；普通道路采用一種基于早期的Kashan i模型的改進型。利用一組方程組來描述上、下匝道模型之間的聯(lián)系，最后提出了模型預控制框架。采用的控制目標是在路網(wǎng)中所有車輛的總旅行時間，控制措施是城市交通信號控制系統(tǒng)。
　　近年來我國各大城市加大了道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐，道路網(wǎng)已初具規(guī)模，形成了以快速路為主骨架的道路交通網(wǎng)絡(luò)，但由于車量、流量的迅猛增長，例如，機動車年平均增長率達到12.21%，交通流量也以平均15%左右速度遞增，交通矛盾依然十分突出。隨著我國進入WTO、汽車降價，私人擁有汽車的勢頭大增，交通需求的不斷增長，使城市土地資源容量和城市環(huán)境容量都受到了極大的挑戰(zhàn)，也對城市快速路的有效管理提出了更高的要求。
　　目前，武漢城市建設(shè)學院的李澤民教授在借鑒國內(nèi)幾個著名大城市快速路系統(tǒng)規(guī)劃成果的基礎(chǔ)上，著重對快速路系統(tǒng)規(guī)劃中的互通式立交、出入匝道的最小間距以及輔道設(shè)計等進行了研討。此外，對尚待深化研究的快速路系統(tǒng)的合理規(guī)模問題進行了初次探討。
　　同濟大學的崔敘等人在研究高架道路影響域交通需求推算的基礎(chǔ)上，運用交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計思想，將各選匝道作為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的備選路段，建立匝道布局問題的雙層規(guī)劃模型。
　　從國內(nèi)的主要的研究、設(shè)計、管理等實際情況來看，我國對于快速路立交布局的研究較多，也形成了比較系統(tǒng)的布局方法。而匝道布局研究較少，布局方法實用性不強，在進行快速路與常規(guī)道路銜接點處規(guī)劃、設(shè)計時，基本上都是以保證快速路的系統(tǒng)效益最優(yōu)為目的，缺少對銜接點處路網(wǎng)的集散能力，交通的流暢性等問題的研究，且沒有針對目前我國快速路與常規(guī)道路銜接點處存在問題提出相應的解決方法。
　　同時，我國不論是城市交叉口信號控制還是快速路匝道控制，目前主要還是獨立研究為主，即只考慮普通道路交叉口之間的協(xié)調(diào)控制或快速路匝道之間的協(xié)調(diào)控制，而很少把快速路及其周邊區(qū)域作為一個整體進行研究。城市快速路是城市道路的主動脈，是疏導跨區(qū)交通的主要通道，保障其安全暢通是整個城市交通控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在快速路入口匝道上海目前采用的控制是限制快速路車輛數(shù)，以保證主線車流運行在最佳狀態(tài)，達到確保城市大動脈安全暢通的目的，但出口匝道沒有明確的控制策略，對快速路入口匝道模糊控制方法的研究也不夠深入，局限于模糊控制和其它控制方法的分析比較，而根據(jù)輸入量的不同，入口匝道模糊控制器又有多種類型，缺少對這幾類模糊控制器的控制效果進行驗證比較。
　　基于目前的實際情況，建議對城市快速路和普通道路的整合控制方法進行了分析，并針對以往的研究方法的不足，著重研究快速路中交通控制中的瓶頸問題即匝道控制，以期獲得以匝道排隊長度、合流處的通行能力、最佳占有率、合流區(qū)上游速度等為上匝道的約束， 以下匝道排隊長度和相銜接交叉口的通行能力為約束的城市快速路和地面交通的整合控制方法，，保證上、下匝道與相銜接交叉口區(qū)域的暢通、安全、高效的運行。

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