[发明专利]一种高速公路收费系统与衔接信号交叉口的协调控制系统

说明书

本发明公开了一种高速公路收费系统与衔接信号交叉口的协调控制系统，包括交通状态检测装置、匝道排队长度检测装置、出口收费站放行控制装置、入口收费站放行控制装置、平面信号交叉口控制装置、公路出入口车流交通诱导装置和协调控制器。本发明通过收费站调控车流，根据高速公路主线、出入口匝道和收费站附近区域城市道路的交通状态和车辆排队长度，实时调控出入口收费站的放行速率，同时与之配合协调控制衔接信号交叉口的信号配时方案；此外，辅助以交通诱导系统，最终使得车辆可以顺畅进入或者离开高速公路，解决公路高速公路主线、出入口匝道、收费站与信号交叉口衔接路段的交通拥堵问题，使得高速公路与城市道路路网整体运行效率最优。

技术领域

本发明涉及道路交通协调控制的技术领域，尤其指一种收费公路出入口与衔接城市道路信号交叉口的协调控制系统，可用于公路收费站与其衔接信号交叉口之间的协调控制以及公路车流交通诱导，主要用缓解高速公路主线交通拥堵、公路收费站与城市信号交叉口连接区域的交通拥堵问题。

背景技术

目前，我国高速公路均是封闭式收费道路，在公路出入口设置收费站进行收费控制。收费站及匝道与城市道路平面交叉口区域是连接城市道路与高速公路路网的重要路段，然而却是交通流衔接不协调的瓶颈点，时常发生拥堵，影响着两个路网的顺畅连通。随着人均保有机动车数量的增加，交通供给与需求之间的矛盾日益加剧，城市道路和高速公路路网交通拥堵日益严重。尤其是公路出口、入口收费站与衔接信号交叉口之间路段的拥堵问题尤为严峻。单纯依靠增加交通设施建设已不能满足日益增长的交通需求，迫切需要对公路收费站与衔接交叉口之间进行协调控制，避免收费站与交叉口之间路段发生拥堵，同时发挥收费站限制车流的功能，合理限制进入高速公路主线的车辆，同时引导出口车流可以顺畅地离开公路。否则，无限制的车流进入高速公主线将导致(或加剧)主线拥堵，车辆通过收费站后，将滞留于高速公路主线，不能前进绕行又不能后退，甚至堵塞滞后影响收费站和城市道路的正常通行；或者，由于不加以协调控制，出口车流无法顺利通过衔接交叉口或者离开收费站，将滞留于出口匝道上，甚至回堵至公路主线上，影响主线的正常通行。可见，出入口收费站与衔接交叉口之间的交通状态直接影响着公路主线与城市道路的正常运行。

此外，我国高速公路和城市道路路网分别归属不同的部门管辖，两个部门各司其职，高速公路与城市道路成为两个相互独立的整体，独立设计建设，独立经营，因此公路出入口收费站与城市道路信号交叉口之间缺乏协调控制，拥堵时常发生，直接影响公路主线与城市道路的正常运行。

目前，高速公路收费站的作用仅仅是用于车辆收费，利用程度较低。国内外关于高速公路出入口收费站与其衔接信号交叉口协调控制方法和优化设计的研究几乎没有，没有形成系统的方法论。本发明提出了一种高速公路收费系统与衔接信号交叉口的协调控制系统，挖掘了收费站限制车流的调控功能，根据高速公路主线和收费站衔接城市道路的交通状况，以及出入口匝道的车辆排队长度，调控出口、入口收费站的放行速率，合理控制出口、入口车流，同时与收费站相互协调，进行衔接信号交叉口信号配时，解决出入口收费站与信号交叉口之间衔接路段的拥堵问题，同时避免出入口匝道拥堵；此外，结合交通诱导系统对进出公路的车辆进行最优路径诱导，最终使得主线和附近城市道路的服务水平(或交通状态)控制在所要求的范围内，实现分散交通压力、提高整体路网通行效率的目标，具有简单方便、成本低、优化效率明显的优势。

发明内容

本发明的目的是针对高速公路主线拥堵、出入口匝道拥堵、收费站与其衔接信号交叉口之间路段的交通拥堵现象，使得高速公路主线的服务水平(或交通状态)控制在所要求的范围内，解决出入口衔接路段的拥堵问题，提高高速公路主线与衔接区域的运行效率，提出了一种高速公路收费系统与衔接信号交叉口的协调控制系统。

本发明通过如下技术方案实现：