在对交通事件以及交通事件处理流程进行充分研究的基础上，本章将提出针对城市快速路的交通事件及交通事件控制处理方法。从前面的研究中我们注意到
目前对于交通事件处理的研究与应用，基本上是面向高速公路的道路交通特点的，也基本形成以交通事件快速反应，事件现场快速处理及道路清理为目标的交通事件处理流程。
城市快速路与高速公路具有一定的共性，如全封闭，无干扰等，但是同时也具备很多不同于高速公路的一些交通特点，如与城市路网连接紧密等。因此，城市快速路交通事件，也具有区别于高速公路交通事件的一些特点。另外，在面向交通事件的控制与处理流程上，基于快速路本身的特点，更加趋向于以建立在交通事件检测基础上的合理控制与诱导为目标。
3.1快速路交通事件的特点
3.1.1城市快速路交通管理及控制特点
城市快速路作为一种比较新的道路交通形式，相比普通城市路网和高速公路，从交通通行状况上，具有比较鲜明的特点。
1、城市快速路与普通城市道路的区别
（1）道路环境好，隔离带，互通式立交，来自非机动车和其他车辆的横向干扰较小
（2）车辆行驶的规律性比城市普通道路强，来自非机动车和其他车辆的横向干扰较小，对交通流特性的把握更准确，这使快速路交通管理具备了良好的基础
（3）车速快，60－80，道路网络的利用率提高，但是也易发恶性的交通事故交通管理警力的分布密度减少，单纯依靠人工进行交通管理，往往能力不足，无法对及时发现快速路网上出现的突发事件，并采取正确、有效的处理措施
2、城市快速路与高速公路的区别
（1）车流的密度要高于普通的城市间的高速公路，道路的利用率高，
（2）道路的出入口间距小，车辆进出频率高，使得车辆在出入口附近交汇频繁，对主干道上正常行驶的车辆干扰大，容易发生堵塞
（3）与城市普通道路关联密切，快速路通过隔离带入口、互通式立交桥、出入口匝道等多种方式与普通道路相沟通，二者之间形成了“主动脉”与“微循环”之间的关系，保证连接点之间的顺畅连接，对快速路的通行效率影响很大。
总的来看，城市快速路具备高速公路全封闭，车速快的特点，同时又与城市路网紧密相关。另外，快速路对于交通需求的吸引效应非常明显。快速路开通后，沿线地区的开发异常迅猛，沿线将会建起大量的公司、工厂以及住宅区，许多地方的土地使用方式会发生巨大变化，这都引起快速路交通需求大幅度增加。其次，快速路开通后，附近住宅区迅速发展，居民参加社会活动及文化娱乐活动更为方便，导致出行次数大幅增加。
基于以上城市快速路作为城市交通道路所具备的特点，在其交通管理及控制上，也具有以下特点：
1、控制对象：交通控制的重点是对主干道上、道路出入口以及车流交汇处的交通流进行控制
2、控制范围：控制以保证快速路的顺畅为主，同时应当兼顾与快速路密切相关的主干道
3、控制的手段：以车道的开启与关闭，车速的限制，入口及出口匝道的关闭、等待、放行为主。
4、控制目标：通过对快速路主干道及出入口匝道的车辆的控制，使快速路保持较高的服务水平，保证车辆维持一定的通行速度，控制车辆排放，提高道路的利用率，并能够根据特殊情况的需要，制定并实施特殊的控制方案。
5、控制与诱导的关系：交通诱导在快速路交通管理中起着重要的作用，
因为快速路上一旦上路只能到出口处才能离去，同时快速路上可以选择的行驶线路数量有限。诱导包括对快速路网上交通流到达目的地的行驶线路的诱导，对路网上车辆出口选择的诱导，对普通道路车辆入口选择的诱导，通过合理的诱导，降低路网上某些的区间的车流密度，实现快速路网上，快速路与普通道路上的流量均衡，使各种交通设施都能得到出发的利用。
3.1.2快速路交通事件的特点分析
基于快速路网本身所具备的交通特点，快速路交通事件也呈现出与城际高速公路及普通城市路网完全不同的影响特点。
1、影响作用迅速，影响范围大而复杂
从北京、上海等以城市快速道路为主要交通架构的城市，快速路交通干道上的交通事件是造成交通延时的最主要的原因之一。车流量饱和的情况下，城市快速路道路交通已经非常脆弱。然而，由于道路中不可避免地会发生车辆抛锚和交通事故等各类交通事件，对于正常快速路交通的影响非常大。以某一个两车道路段上发生一起事故或抛锚，影响一条车道10分钟计，在单车道1800辆/小时的流量情况下，10分钟会造成300辆的车辆积压，分解至每条车道就会有150辆的车辆积压。以每辆车占路长度5米计，一起事故或抛锚就会造成车辆排队750米以上。除了突发事件对正常交通的直接影响外，由于直接受阻车道上的车辆要
变道通行，间接影响了另一条车道的通行，车辆排队就要在1000米以上。另外，出于平常人的心理，当驾驶员在行驶过程中发现突发事件时，经常会放慢车速观看，其对交通的影响是双向的，即虽然事故发生在内侧，但外侧的车辆也会放慢速度、受到影响。
正常情况下，高架道路平均每天发生交通事故和抛锚50起，也就是说，涉及道路长度50公里左右。由于大多数事故、抛锚集中在白天车流量较高的时段，对交通的影响程度非常大。
2、从交通事件类型上，由于道路交通需求过大产生的拥挤及延时发生的概率远远大于高速公路。同时，快速路比较多的匝道出入口使得分合流冲突点造成的车辆延时与局部拥堵比较明显。
对比高速公路，城市快速路中由于交通需求增大而引起的拥堵型的交通事件所占的比重相对较大，所需的处理也更加复杂。
3、从交通事件的处理目标及管理重点上，快速路更加趋向于对一定范围内快速路主辅路交通流的控制与诱导
3．2基于交通事件的城市快速路交通管理及控制方法以上已经对城市快速路道路交通特点与快速路交通事件特点进行了分析，
本节将在这样的基础上提出基于交通事件的城市快速路交通管理及控制方法，这种方法以实际快速路交通事件作为交通管理与控制的对象及核心，并在此基础上，结合快速路智能交通系统各个功能子系统，形成多系统协调管理与控制流程。
这种控制的控制思想主要是：通过对检测器数据的分析（进行参数估计和状态估计），经过事件检测与事件库中预先定义的事件进行比较，如果相符则从方案库中选择响应的控制方案进行控制，同时协调各子系统的运做执行。这种控制方法的优点在于：控制方式简单易行，比较适合于交通流变化比较缓慢的情况；事件处理的能力强；具有学习功能，遇到新的事件可以加入到事件库中。
3.2.1基于交通事件的快速路交通管理控制流程分析
1．交通事件定义阶段
交通事件定义的依据是运行数据，这些数据可以是以往别的城市快速路的运行数据参考或者是快速路试运行阶段的数据，或者更简单的可以利用经验数据进行定义。定义好的事件要存放在事件数据库中。
2．离线控制方案的生成
根据事件数据库中定义的事件，按照针对交通事件的控制策略生成方法根据不同的情形，生成相对应的控制方案和诱导信息，存储在控制方案数据库中。
3．数据采集分析阶段
交通事件检测控制必须需要现场实时的交通数据，而这些数据是由快速路上的检测器提供的，当然这些数据难免存在着噪声和不准确，因此要对大量的检测数据进行处理。处理之后的数据仍然不是事件检测需要的数据，因此还要根据不同的事件检测技术进行参数估计和状态估计，来为下面的事件检测做准备。当然，这些数据还应改存放在相应的数据库中。
4．事件检测阶段
得到上述数据之后，就要进行事件检测了。事件检测的基本单位是各个控制单元，也就是要对各个控制单元分别进行事件检测，确定控制范围等。事件检测速度很快，因此是可以在线执行的。
5．实施控制阶段
得出不同的事件之后，在事件数据库中遍历寻找相应的事件类型，找到对应的事件类型之后，便从控制方案数据库中调出相应的控制方案，并通过设置在快速路上的控制器进行控制和发布诱导信息。
6．意外控制
当检测出的事件是事件数据库中没有定义的数据类型时，说明事件定义的不完备，这时可以提示管理员实行手动控制，或实施最相近事件类型的控制方案。
之后，要把该事件重新定义并加入到事件数据库中，并重新生成控制方案和诱导信息存放在控制方案数据库中。此外，长时间的使用可能会导致快速路情形的不同，因此有必要定期对事件数据库中的事件定义进行定期更新，更新之后也要同时更新相应的控制方案和诱导信息。
因此，整个系统的运行方式可以通过图3-2说明：
从工作流程中可以看到，作为一个以方案选择为核心的控制流程，最关键的控制节点是：
1、交通事件定义的完备性和实用性
对快速路交通事件的定义是否完整，是否能够在离线的条件下对快速路不同类型区域各类交通异常情况进行准确的数据描述，是整个基于交通事件的快速路控制系统的基础。
2、在检测数据的基础上对快速路交通事件的辨识的准确性交通事件辨识的实质是根据实时采集的数据信息，由一组复杂的算法与设定事件门限值进行比较，自动判断交通事件是否发生。事件辨识的准确性是保证系统控制有效性的核心内容。
3、离线条件下的控制方案的有效性以车道控制、出入口匝道控制、相关道路交通信号控制和诱导信息发布为主要内容的面向交通事件的控制方案，对交通事件相关影响区域实施及时有效的控制手段，同时对控制后的反馈数据进行处理，是影响系统效果的关键环节。
下面将对系统流程各个部分做详细的分析与研究。
3.2.2快速路交通事件定义及分类方法
方案选择式的控制系统，对其定义数据和方案数据的提出比较高的要求，完备的交通事件定义数据是有效实施控制可策略的基础。
首先，确定交通快速路交通事件定义数据库的基本结构：
需要说明的是，
的地理信息紧密相关的，如快速路路段长度、出入口匝道位置、匝道间的距离，检测算法、以实施控制为目标的交通事件的描述是与快速路本身所具有
各路段本身所具有的车道数等，即需要快速路地理信息系统的支持。交通事件定义的对于整个控制流程的实际意义在于根据所应用的交通事件各个控制区域的划分等控制要求，确定面向已分类的多种快速路交通事件，给出若干组观测数据异常门限值，用以与实际的交通检测数据进行比较，确定交通事件的发生及事件严重等级。然后调取与检测到的交通事件类型对应的离线控制方案，实施控制流程。
-26-第三章城市快速路交通事件及管理方法
交通异常门限值就是交通流参数的某一限值，交通流参数不超过这个限值认为交通正常；否则，认为交通异常。不难看出，交通异常门限值确定的正确与否是交通事件检测与管理系统能否准确判断交通异常的关键。所谓门限值就是交通流参数正常与反常的分界值。以交通流量g为例，它的门限值分别为q1、q2。
当q1＜q＜q2时，交通流正常；当q＜q1或q>q2时，交通流反常。所谓确定门限值，对交通流量这个参数来说就是确定q1和q2。交通流参数是随机变化的，要严格判定是很困难的。事实上门限值不是一成不变的，更不可能是最优的，因为门限值的计算是根据道路交通的实际情况进行的，不同路段以及交通量的高、中、低峰在不同时段门限值是不一样的，所以计算出的门限值应不断的自学习，经过反复调整才能最后确定。
对交通事件类型相应门限值的确定，主要由所采用的交通事件检测算法以及大量交通检测经验数据来决定。关于交通事件检测算法，将在下一节进行详细的分析阐述。
下面我们考虑与快速路相关的各种交通事件的类型：
从交通事件的成因看，可大致分为2种类型，即常发性交通事件和偶发性交通事件。常发性交通事件指因交通需求增大或局部区域分和流冲突导致的车辆拥堵型的交通事件，也可称为“软的交通事件”。偶发性交通事件指因交通事故、车辆抛锚、货物洒漏甚至道路施工等道路实际状况所引起的交通拥堵，可称为“硬的交通事件”。而我们从控制的角度看，这两类交通事件的控制手段及处理方法是很不相同的：
1、交通事件处理强度与实施控制程度强弱有关
控制程度及手段越强，则事件处理强度越大。这里所指的控制程度及手段，是指在实施控制的过程中，人为参与干预的强度。
2、交通事件处理强度与实施控制范围大小有关控制实施的区域范围越大，则事件处理强度越大交通事件处理强度概念的引入，能够更明确指导交通事件控制方案的生成，简化控制流程的结构。
对于快速路网而言，由于其交通通行状况的复杂性，可能发生的交通事件比较复杂，单一的从交通事件的引发原因来对交通事件进行分类与定义有比较大的难度，需要考虑的因素相对较多，同时，由于其复杂性和多样性，也不便于控制及诱导策略的生成。因此，下面从各类事件对于快速路交通流产生的最终影响结果的角度，对快速路交通事件类型进行初步的分类：
1．正常行驶：快速路交通流理想控制状态。车道全部开放，车流自由行驶，
没有出现堵塞或拥挤。出入口不予强行控制。主要特点有：主干道车速较高，流量和占有率较低。相应交通事件处理强度为零。
2．主干道拥塞，仅能保持部分车道慢速通行。出现的原因可能是出现交通
事故导致部分车道不能通行，产生交通瓶颈地段。主要特点有：主干道某部分流量密度突然下降，流量平均速度由较低突然升高。相应交通事件处理强度为中等。
3．主干道堵塞，断面车道全部无法通行，道路封闭。出现的原因可能是出现严重交通事故，导致全部车道不能通行，产生交通中断地段。主要特点有：主干道某部分密度极大，局部路网瘫痪。相应交通事件处理强度为较高。
4．主干道部分车道专用。局部或全部路段间部分车道辟为专用行车道，一般车辆禁止通行。出现的原因一般为礼宾外事活动或特殊车辆保卫（危险品车辆等）。相应交通事件处理强度为极高。
5．入口匝道堵塞。出现的原因可能是主干道车流较大，导致车辆很难汇合。或入口处交通需求过大。主要特点有：入口排队长度很大。相应交通事件处理强度为中等或较高。
6．出口匝道堵塞。出现的原因可能是辅路车流过多，导致车辆下道困难。或者快速路设计不合理导致某出下道车辆过多。主要特点是：出口匝道处排队车辆多。相应交通事件处理强度为中等或较高。
7．主干道、出口匝道、入口匝道同时堵塞。出现的原因可能是出口匝道和入口匝道距离较近，从而导致车流交织而影响车辆的正常行驶。主要特点是：入口排队长度很大、出口匝道处排队车辆多、主干道部分密度很大，流量和速度均较低。相应交通事件处理强度为较高。
3.3快速路交通事件检测与辨识
快速路交通事件检测与辨识是通过快速路沿路设置的交通检测器动态地采集各路段的交通数据（多数用占有率数据，也有用平均速度数据），通过一定的检测算法，当发现符合上述事件的交通特征时即发出时间报告的过程。
3.3.1快速路交通流量的采集
快速路交通流量数据采集是对交通事件进行检测的基础，同时，所得到的数据还可被用于交通分析与仿真、状态估计与反馈控制等等。
交通事件检测与辨识所需要的数据是各检测点所在处每个检测周期内的交通流量、时间平均速度、交通密度（由之可以推算出可路段内的流量、空间平均速度及密度）等。
交通数据采集涉及的实时交通流检测的方法主要有2类：非侵入式检测方法
和侵入式检测方法。
侵入式检测方法主要有磁感应式和压电式检测。非侵入式检测方法主要包括：被动红外检测、主动红外检测、电磁检测、微波检测、脉冲超声波检测、被动声学检测和视频检测。以下2种是应用较为广泛的侵入式检测方法：
(1)磁感应检测主要是检测目标经过时引起的地磁场变化，采用车辆磁场测量技术（Vehicle Magnetic Imaging，简称VIM），检测稳定，可靠，检测器较易维护。可检测参数包括速度、车长、车流量、道路占有率、车辆分类、车间距和路面湿度等，适用于远程车道占有率监控、远程交通量、车速和车辆监控。
(2)压电检测器主要是将动能转换为电能，压电材料是一种经特殊加工后将动能转化成电能的材料。使用共聚物（VDF-TrEE）使这一性能得到了很大提高。压电传感器由金属编织芯线、压电材料和金属外壳组成。在受到机械冲击或振动时产生电荷，传感器上产生一个相当高的电压和一个比较小的电流。当车辆轮胎经过传感器时采集信息。一般的感应线圈只能显示一个大的金属物体经过了线圈，提供车辆的有限的特征信息。压电传感器产生一个与压力成正比的模拟信号，输出周期与轮胎停留在传感器上的时间相同。共聚物压电薄膜传感器主要应用于行驶中称重（WIM）、计轴数、测轴距、车辆分类统计、车速监测等。
非侵入测量方法，对于交通流的干扰小，不需要在公路上进行施工，安装方便，一般在公路上方，或者侧方。以下2种是应用广泛的非侵入检测方法：
(1)微波检测方法其本质上是一种工作在微波频段的雷达探测器。用低功率微波信号在扇形区域内连续发射调制微波，目标将反射微波，从而检测出目标的位置。微波检测可以同时对多车道进行检测，收集各个车道的车流量、道路占有率和平均速度等数据，并可检测静止车辆的排队状况。
(2)视频检测方法，通过摄像机等视频采集设备获取交通流的实时视频信
息，再通过视频处理和图像处理的方法完成交通流检测或者对目标进行跟踪。视频检测方法既可以获得传统的车辆检测设备检测到的交通流参数，如流量和速度
等，同时可以检测到更多的信息如目标轨迹等。应用视频检测方法开发的系统常被称为视频图像处理系统（Video ImageProcessing System，简称VIPS），
经过大量的实验和实际使用发现，使用同一技术的不同设备间的检测性能差距要比使用不同技术间的检测性能差距明显得多。因此对于交通事件的检测，可应用交通流检测采用综合效果最好，也是应用最广的三种检测方式：线圈检测、视频检测、微波检测。
3.3.2交通事件检测和辨识方法
交通事件的检测辨识技术，从根本上来说都是模式识别问题，或更准确地说是分类问题，一般均涉及到确定某些交通流参数的变化(例如：交通量、速度、占有率、或它们的各种组合)．因为这些变化是事件发生引起的或／和与事件发有关系，如果能证实检测到的交通流参数相对于时间或空间的变化大于预定的门限值，就表示发生了事件。
在这一过程中，由于数据误差及交通情况复杂，会有误报发生，为此可结合闭路电视、紧急电话、空中监视及巡逻所提供的信息加以校核，结果为肯定时，即发出警报，以便采取相应措施。近一、二十年来人们开发了各种事件检测算法，
目前采用较广的时一些启发式算法：有基于状态估计的算法，有运用突变理论和神经网络的算法等。
下面对一些典型的交通事件检测算法进行简单的分析：
1、模式分类算法
此算法的原理比较简单。当事件发生时，初始地点及其上游的占有率上升，而下游的占有率下降。从这一基本特征出发，利用快速路各路段上检测器提供的占有率测量值（有的采用平均速度测量值），经过适当的逻辑判断，即可得知是否出现事件。为了保证较高的检出率，即减少漏验，检测器间距不宜太远，一般取为数百米。这些检测器不仅为事件检测提供原始数据，而且能用于诸如响应式匝道调节等系统作为检测元件。
判别是否发生事件的算法很多。这里举一种由美国加利福尼亚州运输部开发，并得到广泛承认和应用的算法。该算法使用各检测站的一分钟平均占有率数
据OCC (i,t)，即在时刻t从检测站i=1,2,N得到的平均占有率，计算相邻两检测站的占有率之差，与门限值相比较，当超过门限时，发出事件信息。需要作三次比较，即当：
三个条件全部都满足时，就会发出可能由事件发生的信息。式（3.1）为衡量上下游占有率之差值；式（3.2）为衡量上下游占有率的相对差值；式（3.3）为衡量下游处前后2min内占有率相对差值，事件发生之初，该处占有率会突然下降。以上算法每1min执行一次。加利福尼亚算法最初用于洛山矶高速公路时，即受到良好效果：事件检出率超过90％，全天误报率32％，高峰期误报率约为38％，非高峰期误报率约为19％，80％以上事件在4min之内被检测到了。此算法的不足之处是不能鉴别事件的性质，而且误报率比较高，因此它发出事件信息后，常需要作进一步的监视，例如通过闭路电视、空中监视，以证实其结论和搞清事件性质，再决定采用相应的措施。
2、基于动态神经网络模型的交通事件检测算法
近十几年随着神经网络的迅速发展，尤其是在处理非线性问题上的优势，使得神经网络已经应用于事件检测中并充分显示出它优于其他算法的特点。目前应用于事件检测中的神经网络大多是应用静态前馈神经网络进行模式分类，这种网络的特点是结构简单、训练方法成熟，但是它的动态性能比较差，满足不了像交通流这样高度复杂的动态大系统。选择动态神经网络，并在其基础上融合了基于状态估计的非线性系统故障检测的方法，以改善神经网络的动态性，使其更适合进行检测通事件。具体做法是：依据基于状态估计的非线性系统故障检测的基本原理，利用动态神经网络根据一段快速路两端的检测数据来估计路段中间的交通状态，并将状态的估计值与实测值进行比较，产生残差向量，通过对残差向量的分析，确定事件的发生及性质。
3、基于模糊综合识别的事件检测算法
交通事件检测可以叙述为如下的一个综合识别问题：已知某一时刻的某一站点的流量、速度和占有率的值，判别该时刻该站点的交通流状态，主要以低速度、低流量和上下游占有率差值来判断是否发生拥挤．以流量是否接近通行能力来识别拥挤的成因。由此，把交通流状态定义为3个标准模式：事件拥挤、常发性拥挤和非拥挤，分别记为AC、R、U，特征变量选取流量、速度和占有宰的上下游差值。每个模式的3个模糊特征分别为各自论域上的模糊集。流量的3个特征模糊集合记为FAC、FRC、FU类似地可以定义速度与占有宰的各个模式的模糊集SAC、SRC、SU，ΔOAC、ΔORC、ΔOU。
4、基于突变理论的检测算法
该算法能检测出交通拥挤，而且能确定拥挤的成因。它是一个关于快速路交通状态突变理论的模型的基础上开发出来的。算法需要从一个检测站采集到的占有率、流量、平均速度数据。
该算法的特点是从被检测路段事件道路交通特性出发，在给予交通特性曲线的基础上，把平面划分为四个趋于，分别对应这不同的交通状态。只有当实测、落入代表拥挤状态的区域，且速度值低于某一下限值时，才q=q(o)q?oq o v确认拥挤的存在。在连续若干个周期（一般取为3个）都确认为拥挤时，即启动拥挤报警。检测周期一般取为30s。平面划分如图3-4所示。其中一条类似于交通基本特性的曲线是正常的（非拥挤）交通状态。
本算法是美国专家F.L.Hall和Y.Shi等人于1993年提出的，称为McMaster算法。
5、基于小波分析的事件检测算法
交通流具有很大的惯性，除非发生异常事件，否则交通流状态不会发生突然的变化。小波分析是近年发展的一种新的分析手段，它将信号的频域特征和时域特征同时反映在变换域中，在时域和频域均具有良好的局部分析能力，对突变信号的处理有着突出的表现。目前国内外都在研究基于小波分析的的事件检测算法，算法将交通流的突变信息经小波变换检测出来，根据判断逻辑确定是否有事件发生。
基于小波分析的事件检测算法就是将交通流的突变信息经小波变换提取出来，根据判断逻辑来确定是否有异常事件发生。此算法首先要找到一个二进小波，然后对交通流数据序列进行二进小波变换，检测信号的奇异点，从而确定事件发生时间。
基于小波分析的事件检测算法同时检测占有率、速度、流量三者之二的变化并进行持续的检测以降低误报率，提高检测率。如果三个连续周期有“信号突变”发生，则发出事件报警。
上述各种检测算法包含有一系列门限值或系数，适当的确定这些参数是保证算法有效的先决条件，依据的是大量的、包含各种事件从发生到清除全过程的实测数据。最优化的性能指标是在保证检测率达到某个指标的条件下使误报率最低；或者在保证误报率不超过某个界限的条件下使检测率最高。显然这是个典型的非线性规划问题。
目前，在已开发的各种交通事件检测算法中，并没有一种算法的成效完全优于其它算法，从理论上讲，动态模型法在捕捉交通动态过程及自适应方面较好，可移值性也好，但它的计算效率却需进一步改善；突变论方法能识别拥挤，且能确定拥挤原因(常发性或偶发性)，从计算效率和实时运行以及实现上具有无可比拟的优越性；神经网络法的性能指标最佳，但对训练数据的依赖性较强，且模型的推广能力有限；图像处理法具有直观、检测区域布设灵活的特点，但其实时性和精度需要改进。
3.4快速路离线控制方案的生成
基于交通事件的快速路控制方案采用的是类似于SCAT的方案选择式控制方式，即预先离线生成一些“标准”的控制方案存储在方案数据库中，针对交通事件的定义、分类以及相应的交通事件处理强度，在方法库中生成并存储相应的控制方案进行控制。
3.4.1控制方案生成流程分析
首先，确定离线控制方案的生成流程（图3-5）：
1．控制范围的确定
进行交通控制首先要搞清需要控制的范围，对于不同类型和严重程度的快速路交通事件，其影响的范围和区域是不尽相同的。
首先，根据快速路自身的特点和检测器、控制器的位置，将整条快速路划分为多个小的控制单元，在一个控制周期内，按照交通事件定义所确定的相应交通事件处理强度和实际的检测数据进行分析，把交通事件涉及的相邻的区域或路段划分为同一个控制区域。这样就完成了控制范围的确定。
2．最优目标确定与调节率和限速的确定
对快速路的控制主要在于对入口匝道的调节率控制和主干道的限速控制，因此这部分构成了控制的主题内容。这里考虑的控制方式是针对需要控制的区域实行全局最优控制，以尽快消除由于交通事件造成的影响。
首先我们先考察一下快速路的交通模型。
将快速路分为K＋1段，每段分别为i=0,1,,K+1，其长度为，
i
Δ(t)
i
ρ为
第i段交通密度，v(t)为第i段的平均车速，为从第i-1段流入到第i段的交
i
q(t)
i
-35-第三章城市快速路交通事件及管理方法通流量，和分别为第i段的入口匝道和出口匝道的流入量和流出量。为了建立这K＋1段的离散交通模型，需要分成第1到第K－1段和第0段、第K段两部分。对于前者而言有：
r(t)
i
s(t)
i
根据快速路性能指标可以知道，不同的指标有各自的优点和缺点，要根据交通情形的不同而采取不同的指标。而在实行交通事件检测及控制之后，我们便可
以选择不同的最优目标了。它们分别是：
1．正常行驶时：我们的目标应该是使车辆正常的尽快行驶，因此最求的使总的旅行时间最小，即：
∑
?
=
=Δ+→
1
0
[()()]min
K
k
TT
JTρklke
2．主干道堵塞时：我们的目的是使得堵塞的路段尽快消除堵塞，因此最求的是主干道的交通密度最小，直到堵塞消除为止，即：
∑∑
?
==
=→
1
0 1
()min
K
i
n
k
i
Jρk
3．入口匝道堵塞时：我们的目标是尽快使得入口处车辆尽快进入主干道，因此目标是使得入口处排队长度最小，即：
∑∑
?
==
=→
1
0 1
()min
K
i
n
k
i
Jlk
4．出口匝道堵塞时：我们的目标是尽快使得出口处车辆尽快流出，因为对
出口我们无法控制，这涉及到辅路交通控制系统的问题，因此我们只能保证整个
影响区域的正常运行，即总的旅行时间最短：
∑
?
=
=Δ+→
1
0
[()()]min
K
k
TT
JTρklke
5．主干道、出口匝道、入口匝道同时堵塞时：这是最棘手的控制问题，一般在较长事件都无法解决，主要出现在快速路设计容量低于实际交通需求的情况，我们只能尽量通过控制入口流量和限速的方式尽量解决，因此，目标也是总的旅行时间最短，即：
∑
?
=
=Δ+→
1
0
[()()]min
K
k
TT
JTρklke
这样结合不同的目标就可以算出不同情况的控制方案了。
3．诱导信息的生成
其实，在快速路上通过入口调节率和限速并不能很好的解决交通事件引起的拥挤的问题，而且如果有些入口或出口总是不能进出的话还会引起使用者的反感，因此，我们认为，控制的目的在于协调，使交通流实现自组织。实现自组织必须要给之以激励信号这就要依靠诱导信息，及时消除障碍，使得交通流正常顺畅运行，如果这样都不行的话，那就说明路网通行能力有问题，通过控制是无法解决的了。因此可以看出诱导信息的重要性。
对于诱导信息来说，由于其情况的复杂性和算法的难度，因此这里考虑使用离线生成，在线选择使用的方式。这要根据不同的事件采用不同的情况：
1．正常运行时：这时不需要什么诱导信息，只需要提示用户小心驾驶即可。
2．主干道堵塞时：应在堵塞出现位置之前的一些主干道和入口匝道提示主干道下游某出堵塞，应该如何绕行等信息。
3．入口匝道堵塞时：在该入口匝道附近未进入口之前某出提示改入口堵塞比较严重，建议司机从下一个入口进入。
4．出口匝道堵塞时：在未到出口匝道的主干道显著位置提示出口堵塞，建议从下一出口出行。
5．主干道、出口匝道、入口匝道同时堵塞时：这时首先确定堵塞的区域，在堵塞区域之前的主干道、入口匝道和出口匝道同时提示下游主干道的堵塞情况，建议司机绕行或提前驶出快速路等。
6．一般信息：除上述情况之外，快速路还应在显著位置提示快速路的路面状况、运行情况等信息。
7．特殊信息：另外还应提供一些特殊事件，例如：道路维修，车队管理等。
3.4.2快速路匝道控制策略分析
从快速路路交通控制实践中看，匝道的控制与调节相对主干路限速控制更加复杂，影响范围也更大，下面结合快速路的具体状况对匝道的控制进行详细的分析：1）单纯入口匝道控制：如下图所示。存在条件是入口与相邻的出口间距大（具体的间距标准待定），或出口入口之间间的相互影响较小可以忽略。
在此类入口相关的车流有：主干道直行车流、流入车流、辅路直行车流和辅路上游路口车流。可能出现的现象有：快速路直行外侧车道拥堵、辅路直行内侧车道拥堵、公交车停靠、辅路上游路口拥堵。因此可以相应采取的主要控制手段有：与快速路连接处的匝道控制（快速路信号控制机）或与辅路连接处的信号控制或匝道控制（普通信号控制机）。此类入口的关键参数有匝道的长度和与上游口间的距离。因此，此类入口控制目标应该是：以主干道直行为主或以流入为主。
2）单纯出口匝道控制：如下图所示。存在条件是入口与相邻的出口间距大
或其间的相互影响较小可以忽略。在此类出口相关的车流主要有：主干道直行车流和流入车流、辅路直行车流和辅路下游路口车流。可能出现的交通现象有：快速路直行外侧车道拥堵、辅路直行内侧车道拥堵、公交车停靠。可以采取的相应控制手段有辅路连接处的信号控制或匝道控制（普通信号控制机）。此类出口的关键参数有匝道的长度和与上游口间的距离。因此，控制目标应该为以主干道流
3）出入口混合控制
a）先下后上形式：如下图所示。可能出现的现象有：拥堵主要发生在辅路的出口匝道与入口匝道之间的交织区域，严重时会造成出口匝道排队，甚至快速路出口上游的排队；当快速路上流流入的车流远大于流出的车流时，可能会造成入口匝道的排队等候或快速路直行的等候。可以采取的控制手段有：对出口车流的匝道控制和对辅路直行车流的信号相位控制。此类路口的关键参数包括：出口匝道的长度、入口匝道的长度，辅路上交织区的长度。因此相应的控制目标是：保证流出。
3.5快速路交通控制方案的实施
3.5.1快速路交通信号控制
快速路交通信号控制是快速路控制系统的重要组成部分，是快速路控制系统对针对交通事件对快速路实施控制手段和媒介，通过它可以将快速路控制系统优化得来的控制方案实施到快速路上去，从而达到对快速路车流的控制作用。
信号控制的主要功能是在交通事件检测的基础上，快速路进行有效的控制，因此它可以划分为以下几个子功能系统：
1．信号灯子系统。信号灯是实施快速路控制作用的载体，快速路系统中信号灯包括：主干道车道控制信号灯、主干道车速控制信号灯、入口匝道控制信号灯和出口匝道控制信号灯几种。
2．信号灯控制系统。它的主要功能是实现对信号灯的控制，根据具体控制策略的不同又可分为局部信号灯控制系统和全局信号灯控制系统。信号灯控制系统又可以通过硬件和软件两部分共同来实现。即可以通过设置在快速路附近的硬件如单片机等和部分上位机如微型计算机共同完成对信号灯的控制。信号灯控制系统的具体结构根据不同的控制策略会有所不同。
3．与上层控制模块间的数据接口。本文前面已经对交通信号控制方案的生
成机制进行了充分的研究。而在处于控制决策层的交通事件控制方案生成模块与执行层的具体交通信号执行控制之间，无疑需要一套开放、可靠的控制数据接口，保证交通信号的有效控制。
下面对快速路交通信号控制的方式与控制状态进行详细分析：快速路信号控制所使用的信号灯可以分为以下几种：
1．主干道控制信号灯。它主要包括主干道车道控制信号灯和主干道车速控制信号灯两种：
1）主干道车道控制信号灯。它的主要功能是由于某种情形，如车道堵塞、车队管理等，而将快速路主干道的某条车道关闭。因此，主干道车道控制信号灯至少应该包括车道开放和车道关闭两种状态。并且应该放置在车道上醒著的位置，例如可以悬挂在车道正上方3米处。此外，车道控制信号灯还可以同时显示一些辅助信息，例如当车道关闭时可以提示使用两旁的车道等。
2）主干道车速控制信号灯。它的主要功能是对快速路主干道上的车流速度进行限制，不能过快也不能太慢。因此，每一组车速控制信号灯应该包括两个信号控制灯，分别表示车速的下限和上限。同样，车速信号控制灯也应该放置在比较显著的位置。因为，跟车道控制信号灯同样，每一个车道都需要一组信号灯，因此可以在每一个车道上方同时悬挂一组车道控制信号灯和一组车速控制信号灯。可以将车道控制信号灯放置在中间，而左右两边分别为限制车速的下限和上限。
2．入口匝道控制信号灯。它的主要功能是实施对入口匝道的控制，通过控制入口匝道流入的车流来实现对快速路主干道车流的控制。它主要包括匝道关闭、通行、等候和警示四种状态。
1）匝道关闭状态。当主干道下游堵塞等特殊情况出现时使用。
2）通行状态。提示驾驶员匝道可以进入。
3）等候状态。由于实施匝道控制，会产生相应的入口匝道通过率，每过一段时间通过一定数目的车辆，因此在等候间隙提示驾驶员等候。
4）警示状态。在夜间等一些情况下，不再实施入口匝道控制时，仅提示驾驶员小心慢行。
入口匝道信号灯也应该放置在入口匝道的醒目位置上，最好在匝道两侧各置一组匝道控制信号灯，同时工作，以求更加显明，且互为备份。信号灯高度应该与驾驶员人眼睛同高为宜，一般为1.3～1.8米。
3．出口匝道控制信号灯。因为快速路很少对出口匝道进行控制，因此它的
主要功能是起到提示的作用。它主要包括匝道关闭和警示两种状态。
1）匝道关闭状态。当出口匝道附近辅路堵塞等状态出现时使用，但应该尽
量避免关闭出口匝道。
2）警示状态。提示驾驶员驶出快速路与辅路车流汇合时小心慢行。
3.5.2快速路交通信息诱导
快速路交通诱导系统是快速路智能交通管理系统的重要组成部分，作为整体智能交通系统地一个组成部分，通过对各类交通信息进行分析和处理，按照相应的交通诱导策略，通过路上可变信息显示屏、标志等方式向交通参与者提供实时、准确、有效的路径诱导信息、实时交通信息、道路环境信息等与交通出行密切相关交通诱导信息，实现快速路主路与辅路车流的合理导向，缓解交通车流分配不均对交通造成的影响，使交通出行更加方便、快捷。
在面向交通事件的处理流程中，及时的交通信息诱导是重要的管理控制手段。从最终的控制结果上看，有效的交通诱导，合理的分配导向交通流向，比较更具强制性的交通信号的控制，会起到更有效的实际控制效果。同时，快速路诱导终端作为路网中重要信息发布载体，在不实施控制的时候，还可以显示转达各
类与交通相关的即时信息，为交通参与者提供多种信息服务。下面对快速路路交通诱导的形式、特点等进行分析：动态诱导系统以可变信息板、人工声讯服务、短信提示、车载导航终端、Internet网上信息发布、交通广播电台为主要诱导形式。快速路交通诱导系统一般采用可变信息显示屏为主要的发布形式
诱导系统通过多种技术手段收集城区道路交通信息，再通过多种媒体向交通参与者实时发布，引导快速路网内交通的流向，实现对快速路网内交通流的有效诱导、均衡交通流量。系统提供一个人机交互式的图形化界面环境，将实时或历史交通信息包括出行最佳路线、出行方式选择、沿路交通现状、沿路各行各业的服务单位、沿路气象环境等采用简便直观的形式及时准确地发布给交通参与者，同时提供出行参考服务。动态诱导系统可显示的信息如下：
a.快速路主、辅路的交通流量信息，可显示在进出快速路的龙门架双基色显示屏上以及匝道前方的大型三基色显示屏上。
b.快速路主、辅路的道路施工信息，可显示在进快速路之前的小型单基色显示屏上。
c.快速路旅行时间、行车速度等量化信息，可显示在进快速路之前的小型单基色显示屏或快速路沿线的大型三基色显示屏上。
d.交通事件发生地点、时间、处理方法等信息，可显示在进快速路之前的小
型单基色显示屏、龙门架双基色显示屏、匝道前方以及沿线的大型三基色显示屏
上。
e.周边及城市范围内的交通信息，可显示在匝道前方大型三基色显示屏及沿线双基色显示屏上。
f.天气信息、紧急救援电话号码等信息，可显示在所有显示屏上。
