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[摘 要]随着社会经济的不断发展，人民生活水平不断提高，车辆保有率大幅提升，导致道路交通流量急剧增加，很大程度上增加了道路拥堵，降低了道路通行率。面对错综复杂的道路环境，扩建高速公路受地理位置空间及建设费用的的制约，如何解决交通拥堵问题成为当代交通行政管理部门面临的难题。随着现代计算机及网络技术、通信技术的不断发展飞跃，给交通流量控制带来了曙光，人们通过信息技术手段，充分发挥监控限速功能的优势作用，通过监控系统中的速度控制，科学、合理的进行疏导交通，很好的解决道路拥挤状况。据此，本文进一步分析了高速公路监控系统对车辆限速控制策略的影响与作用。
[关键词]高速公路；监控系统；限速控制；策略
中图分类号：U491.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）09-0120-01
根据高速公路网、周边道路衔接及收费站分布的不同，高速公路通行发生拥堵的情况也不尽相同，在发生交通拥堵时，通常采取交通流量管控措施，通常采用的流量控制措施有匝道控制、主线可变信息标志限速控制、通道控制等控制策略来进行控制。在实际应用过程中，几种控制方法因使用情况不同，控制效果不一，通常几种控制方法既可以混合使用，也可以单独使用。根据现场道路实际通行情况，并结合当前天气气候状况，选择具体适合的控制方法。但当附近无可匝道及收费站等选择方案的进行疏导时，通过主线道路可变限速标志控制车流量就显得尤为重要。
一、概述
很早以前，国外许多国家就开始了高速公路监控系统的研究工作，经过多年发展、完善，现在，美欧日等发达国家的道路监控系统己经比较完善，并走在了世界交通行业监控系统的前列。但对于我国高速公路来说，土地广阔，人员较分散，特别是山区及西部地区，地理环境复杂，建设资金有限，高速公路监控系统仅局限于提供最基本、基础的服务功能，很难达到只能监控控制条件。随着道路通行车流量的增多，交通事故也日趋增多，高速公路交通安全问题的日益突出，交通建设行业日趋注重高速公路监控系统的重要性。随着通信技术的不断发展，基于其低损耗、频带宽、无感应、高绝缘等特点的光缆诞生，给监控视频、数据传输带来了革命性改革，监控系统中基本己采用光缆取代了传统的电话线、电缆等电视信号和数据、语音信号的传输。但是，由于我国的高速监控系统起步比较较晚，与国外存在着一定差距，普遍表现为气象监测器、车辆检测器、摄像机、信息标志等的布设密度偏低。目前，国内很多高速公路已通过改造方式增加、更新了众多监控设备。
二、限速控制策略研究
1.限速控制原理。限速控制原理是根据现场实际道路情况、交通流量情况及天气气候状况，并结合所监控的路段交通流量、速度、密度等的關系，对高速公路主线需进行监控的道路路段采取安全、有效的调控措施。结合相关现场条件，确定该路段现阶段能够允许的最大交通车流量下的最佳车辆密度和最佳通行速度，并据此采用可变限速标志、可变信息情报板发布道路交通警示信息等方法对该高速公路主线路段上过往的通行车辆进行车速限制。通过速度指标来进行高速公路通行车辆速度控制是其控制的主要目标。最佳速度的确定有两种方法：经验统计法。其方法是通过收集高速公路某路段上使用可变信息限速标志后进行限速后的车流量统计数据，以此进行整理得到。数学模型法。通常来说，交通车流量状态控制中车辆速度变量是交通车流量、通行密度或路段占有率的函数，再根据通行道路状况的复杂情况、路段上实际气象天气条件等对交通车流通行安全和通行效率等的约束条件，以此来建立交通车辆流量速度限制及控制的数学模型。在具体的实施过程中，可很久现场天气状况、道路通行条件及车辆占有率（车流量）状态等实际情况，修正数学模型内的各项设置参数，确定各种复杂的交通环境条件下的最佳车辆通行速度控制值。
2.山区高速公路山风过境路段可变速度限制及控制的性能评价模型。在山区会产生山风的高速公路路段上，采用已建立的安全速度限制控制模型，通过采用可变的速度限制标示和固定的限速两种方案，建立车辆通行安全性与通行效率评价模型。一种是安全性评价模型，规定：当该路段上车辆的通行速度高于承受能力时安全限速控制值时，则认定该通行车辆处于不安全行驶状态。通过对比进行限速和未进行限度控制两种方案下的安全目标限速值，确定山风过境路段在控制周期内通行的时间长度占全时段的比率，确定可变速度限制与控制方案的安全性能综合评价指标。二是模型求解。由于山区高速公路地形复杂，气候环境条件多变，通过计算安全限速控制性能评价模型所涉及的可变参数类型较多，计算数据量较大，不可能直接求得唯一解，只能借助于相关软件进行数值仿真模拟计算，求得其最佳近似解。目前，通过防侧滑及安全停车距离的限速控制模型能较好的保证通车车辆通过环境气象条件下的安全行驶，同时所采取的可变限速控制可在确保车辆通行安全的同时提高山区高速公路雨天山风过境路段的通行效率。
3.根据高速公路的长距离特征，自适应控制模型方案则很好的解决了该问题。当道路通行特性发生改变或出现了偶发性拥堵或事故等情况时，自适应控制层及时地对模型所设置的参数及约束限制条件等进行调整，使模型更符合现场实际情况。控制过程是将参数指标下传至优化控制层后进行计算得出新的期望轨迹值，再传送至直接控制层。自适应层及优化层的计算均由设置在监控中心的计算机来完成，该系统采用创新的无线组态离散控制技术，智能边缘标间及上位控制系统之间无物理连接，通过对外场实时监测到的能见度监测数值有针对性的进行应用控制策略，该控制模型重点针对团雾气候天气所设计，其控制策略不同于非团雾区域，当监控区间路段出现团雾天气时自动采集现场能见度监测数值，快速响应并对该区间内过往行驶的车辆提供有效诱导，避免因能见度低而产生交通追尾事故。
4.有效性评价。所研究的高速公路监控限速控制技术，只有当出现道路发生拥堵状况或因发生交通事故的时候能试验其具体的控制效果。有效性评价只能通过仿真试验来对限速控制的作用及有效性进行评价。假设有某高速公路，双向四车道，可变限速标志按间距2公里每处进行设置，每条车道的通行流量为1800辆/小时，假设在某时刻，一条车道因交通事故而阻塞，事故发生时该路段单方向交通量为2000辆/小时。可以通对过沿线过往通行车辆的速度分布情况、车辆检测器监测车流量及视频监控排队长度等对是否采取限速控制状况的差别来分析。当车辆行驶速度由83km/小时减速至40km/小时，到达事故现场时所用时间有所延长，这相当于事故的处理时间增加了41秒。根据监控限速控制模型，事故路段上游各可变限速标志将发布最佳控制车辆通行目标值。使上游车辆到达事故路段的时间延长，达到事故路段上的车流量逐步降低。且经过调整车辆速度，过往车辆经过缓冲、减速，减少了二次事故发生的可能性，降低了事故的影响程度。
该限速控制研究的实际影响与作用取决于车辆驾驶员的服从情况，具体效果受现场环境条件以及环境监测器、车辆检测器等的设施设备的性能及布设情况。其次，需避免限速值的频繁变化。具体进行可变限速控制时，最好辅助与其他信息发布渠道，如信息情报板、调频广播、高音喇叭、等设备，同时完善可变限速与违章抓拍结合的方式，确保道路通行安全的同时，达到限速控制的最终目标。
参考文献
[1] 温惠英，刘敏，游峰，等.一种山风过境路段雨天行车安全保障装置及方法：201510940882.4[P].2015-12-15.
[2] 张雪松.辽宁高速公路监控系统发展与思考[J].中国交通信息产业，2015，11.
[关键词]高速公路；监控系统；限速控制；策略
中图分类号：U491.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）09-0120-01
根据高速公路网、周边道路衔接及收费站分布的不同，高速公路通行发生拥堵的情况也不尽相同，在发生交通拥堵时，通常采取交通流量管控措施，通常采用的流量控制措施有匝道控制、主线可变信息标志限速控制、通道控制等控制策略来进行控制。在实际应用过程中，几种控制方法因使用情况不同，控制效果不一，通常几种控制方法既可以混合使用，也可以单独使用。根据现场道路实际通行情况，并结合当前天气气候状况，选择具体适合的控制方法。但当附近无可匝道及收费站等选择方案的进行疏导时，通过主线道路可变限速标志控制车流量就显得尤为重要。
一、概述
很早以前，国外许多国家就开始了高速公路监控系统的研究工作，经过多年发展、完善，现在，美欧日等发达国家的道路监控系统己经比较完善，并走在了世界交通行业监控系统的前列。但对于我国高速公路来说，土地广阔，人员较分散，特别是山区及西部地区，地理环境复杂，建设资金有限，高速公路监控系统仅局限于提供最基本、基础的服务功能，很难达到只能监控控制条件。随着道路通行车流量的增多，交通事故也日趋增多，高速公路交通安全问题的日益突出，交通建设行业日趋注重高速公路监控系统的重要性。随着通信技术的不断发展，基于其低损耗、频带宽、无感应、高绝缘等特点的光缆诞生，给监控视频、数据传输带来了革命性改革，监控系统中基本己采用光缆取代了传统的电话线、电缆等电视信号和数据、语音信号的传输。但是，由于我国的高速监控系统起步比较较晚，与国外存在着一定差距，普遍表现为气象监测器、车辆检测器、摄像机、信息标志等的布设密度偏低。目前，国内很多高速公路已通过改造方式增加、更新了众多监控设备。
二、限速控制策略研究
1.限速控制原理。限速控制原理是根据现场实际道路情况、交通流量情况及天气气候状况，并结合所监控的路段交通流量、速度、密度等的關系，对高速公路主线需进行监控的道路路段采取安全、有效的调控措施。结合相关现场条件，确定该路段现阶段能够允许的最大交通车流量下的最佳车辆密度和最佳通行速度，并据此采用可变限速标志、可变信息情报板发布道路交通警示信息等方法对该高速公路主线路段上过往的通行车辆进行车速限制。通过速度指标来进行高速公路通行车辆速度控制是其控制的主要目标。最佳速度的确定有两种方法：经验统计法。其方法是通过收集高速公路某路段上使用可变信息限速标志后进行限速后的车流量统计数据，以此进行整理得到。数学模型法。通常来说，交通车流量状态控制中车辆速度变量是交通车流量、通行密度或路段占有率的函数，再根据通行道路状况的复杂情况、路段上实际气象天气条件等对交通车流通行安全和通行效率等的约束条件，以此来建立交通车辆流量速度限制及控制的数学模型。在具体的实施过程中，可很久现场天气状况、道路通行条件及车辆占有率（车流量）状态等实际情况，修正数学模型内的各项设置参数，确定各种复杂的交通环境条件下的最佳车辆通行速度控制值。
2.山区高速公路山风过境路段可变速度限制及控制的性能评价模型。在山区会产生山风的高速公路路段上，采用已建立的安全速度限制控制模型，通过采用可变的速度限制标示和固定的限速两种方案，建立车辆通行安全性与通行效率评价模型。一种是安全性评价模型，规定：当该路段上车辆的通行速度高于承受能力时安全限速控制值时，则认定该通行车辆处于不安全行驶状态。通过对比进行限速和未进行限度控制两种方案下的安全目标限速值，确定山风过境路段在控制周期内通行的时间长度占全时段的比率，确定可变速度限制与控制方案的安全性能综合评价指标。二是模型求解。由于山区高速公路地形复杂，气候环境条件多变，通过计算安全限速控制性能评价模型所涉及的可变参数类型较多，计算数据量较大，不可能直接求得唯一解，只能借助于相关软件进行数值仿真模拟计算，求得其最佳近似解。目前，通过防侧滑及安全停车距离的限速控制模型能较好的保证通车车辆通过环境气象条件下的安全行驶，同时所采取的可变限速控制可在确保车辆通行安全的同时提高山区高速公路雨天山风过境路段的通行效率。
3.根据高速公路的长距离特征，自适应控制模型方案则很好的解决了该问题。当道路通行特性发生改变或出现了偶发性拥堵或事故等情况时，自适应控制层及时地对模型所设置的参数及约束限制条件等进行调整，使模型更符合现场实际情况。控制过程是将参数指标下传至优化控制层后进行计算得出新的期望轨迹值，再传送至直接控制层。自适应层及优化层的计算均由设置在监控中心的计算机来完成，该系统采用创新的无线组态离散控制技术，智能边缘标间及上位控制系统之间无物理连接，通过对外场实时监测到的能见度监测数值有针对性的进行应用控制策略，该控制模型重点针对团雾气候天气所设计，其控制策略不同于非团雾区域，当监控区间路段出现团雾天气时自动采集现场能见度监测数值，快速响应并对该区间内过往行驶的车辆提供有效诱导，避免因能见度低而产生交通追尾事故。
4.有效性评价。所研究的高速公路监控限速控制技术，只有当出现道路发生拥堵状况或因发生交通事故的时候能试验其具体的控制效果。有效性评价只能通过仿真试验来对限速控制的作用及有效性进行评价。假设有某高速公路，双向四车道，可变限速标志按间距2公里每处进行设置，每条车道的通行流量为1800辆/小时，假设在某时刻，一条车道因交通事故而阻塞，事故发生时该路段单方向交通量为2000辆/小时。可以通对过沿线过往通行车辆的速度分布情况、车辆检测器监测车流量及视频监控排队长度等对是否采取限速控制状况的差别来分析。当车辆行驶速度由83km/小时减速至40km/小时，到达事故现场时所用时间有所延长，这相当于事故的处理时间增加了41秒。根据监控限速控制模型，事故路段上游各可变限速标志将发布最佳控制车辆通行目标值。使上游车辆到达事故路段的时间延长，达到事故路段上的车流量逐步降低。且经过调整车辆速度，过往车辆经过缓冲、减速，减少了二次事故发生的可能性，降低了事故的影响程度。
该限速控制研究的实际影响与作用取决于车辆驾驶员的服从情况，具体效果受现场环境条件以及环境监测器、车辆检测器等的设施设备的性能及布设情况。其次，需避免限速值的频繁变化。具体进行可变限速控制时，最好辅助与其他信息发布渠道，如信息情报板、调频广播、高音喇叭、等设备，同时完善可变限速与违章抓拍结合的方式，确保道路通行安全的同时，达到限速控制的最终目标。
参考文献
[1] 温惠英，刘敏，游峰，等.一种山风过境路段雨天行车安全保障装置及方法：201510940882.4[P].2015-12-15.
[2] 张雪松.辽宁高速公路监控系统发展与思考[J].中国交通信息产业，2015，11.