城市快速路交通控制现状简介
摘要：阐述了城市快速路在整个城市交通中的枢纽地位以及整合城市快速路与普通城市道路交通控制的必要性。叙述了国内外研究者提出的各种城市快速路的控制方法，提出了当前我国城市快速路控制系统中所存在的一些问题，为今后的研究明确了方向。
关键字：智能交通 快速路 交通控制系统
交通是由人、车、路、环境形成的一个整体，为了实现交通的安全、有序、畅通、高效，世界各国都采取了形式多样的管理和控制手段，并且随着计算机和自动控制技术的发展，以及交通控制理论的不断发展完善，国内外逐步形成了一批高水平有实效的交通控制系统及策略。
自20世纪80年代以来，美国、欧洲和日本竞相发展智能交通系统（ intelligent t ransportation sys2tem ，简称ITS） ，成立了许多机构，制定并实施了开发计划。如美国智能交通协会，欧共体智能交通组织，日本的道路、交通、车辆智能化推进协会等组织。1986年，欧洲启动了ITS 研究的第一批项目欧洲机动化安全专用道路基础设施和欧洲道路效率和安全提升计划，日本开始路车间信息系统试验，美国在ITS 方面虽然起步较晚，但起点较高，不仅已经研究公布了ITS 的指导性结构，统一了标准，而且投入了巨额资金。除美、日、欧以外，其他一些发达国家和发展中国家也开始了ITS 的开发和研究工作。
“快速路”是指在城市修建的、具有单向双车道或以上的多车道城市道路，是中央分隔、全部控制出入、且有配套的交通安全与管理设施，并能保证连续交通流的交通设施，是城市中大运量快速交通干道。而城市快速路是城市交通网络的骨架，承载着绝大部分的交通出行，通行效率直接决定着所在城市交通网络的性能。城市快速路是联系城市内各主要区域的快速交通干道，对于缓解日益增长的城市交通压力起着重要的作用。城市快速路系统的建设主要目的是提高城市道路网的容量，缓解交通拥挤，为车辆提供安全、快速、方便的行驶环境。所以，一旦城市快速路发生交通阻塞，就有可能造成中心区道路、甚至整个市区的交通混乱。相对于普通道路，我国大城市的城市快速路已取得了很大成功，带来了巨大的经济与社会效益，但在运行过程中仍存在着与常规道路交通流转换不畅的情况，从而引起交通拥挤、交通安全和对环境的污染等一系列问题。
为了提高城市快速路的通行能力，世界各国不断利用新理论、新技术对城市快速路的交通控制管理进行研究。在研究方向上大致可以分成以下几个阶段：1、交通监控系统，对流量，车速等信息进行监控。2、快速路交通流特征分析，运用检测技术进行统计分析汇总，为理论研究提供依据。3、城市快速路匝道设置及控制系统研究，针对拥堵节点进行分析处理及控制研究。4、城市快速路与地面道路交通整合控制分析，从全局出发，综合考虑快速路及地面交通的不同点，通过整合控制以保证城市交通的整体畅通、安全运行。
国外高速公路和城市快速路的交通建模与控制始于上个世纪50年代.目前，国外已在使用和研究的控制算法有十几种，分别属于固定配时调节系统和交通感应式调节系统。固定配时调节（fixed-of-time contr01）是静态调节方式。在稳态条件下，由于每天相同时段的交通流变化不大，可以根据历史统计数据，利用线性规划优化方法求解调节率，实现开环控制。
Maroks Papageorgiou于1995 年提出了一种城市快速路与信号控制的城市普通道路整合控制的策略。采用的方法是将哲学体系的存储—转发（ store-for-ward） 模型合理拓展，以便把复杂的问题简化为多控制措施的线性优化问题。如匝道调节、交叉口信号控制、城市快速路主线控制、VM S、路径诱导等控制与管理措施。控制的目标是实现一般标准的最小化，如总延误最小、研究区域中总旅行时间最小。在实际优化控制问题中，可以通过合适的算法来解决，特别是对过饱和的情况。
M. van den Berg则认为普通道路与城市快速路整合控制的关键是防止将采用控制策略后普通道路存在的问题转移到城市快速路，或把城市快速路遇到的问题转移到普通道路。首先，他提出一种能描述城市快速路与普通道路整合控制后交通变化情况的模型，对城市快速路采用Metanet 微观交通流模型；普通道路采用一种基于早期的Kashan i模型的改进型。利用一组方程组来描述上、下匝道模型之间的联系，最后提出了模型预控制框架。采用的控制目标是在路网中所有车辆的总旅行时间，控制措施是城市交通信号控制系统。
近年来我国各大城市加大了道路基础设施建设的步伐，道路网已初具规模，形成了以快速路为主骨架的道路交通网络，但由于车量、流量的迅猛增长，例如，机动车年平均增长率达到12.21%，交通流量也以平均15%左右速度递增，交通矛盾依然十分突出。随着我国进入WTO、汽车降价，私人拥有汽车的势头大增，交通需求的不断增长，使城市土地资源容量和城市环境容量都受到了极大的挑战，也对城市快速路的有效管理提出了更高的要求。
目前，武汉城市建设学院的李泽民教授在借鉴国内几个著名大城市快速路系统规划成果的基础上，着重对快速路系统规划中的互通式立交、出入匝道的最小间距以及辅道设计等进行了研讨。此外，对尚待深化研究的快速路系统的合理规模问题进行了初次探讨。
同济大学的崔叙等人在研究高架道路影响域交通需求推算的基础上，运用交通网络设计思想，将各选匝道作为网络设计的备选路段，建立匝道布局问题的双层规划模型。
从国内的主要的研究、设计、管理等实际情况来看，我国对于快速路立交布局的研究较多，也形成了比较系统的布局方法。而匝道布局研究较少，布局方法实用性不强，在进行快速路与常规道路衔接点处规划、设计时，基本上都是以保证快速路的系统效益最优为目的，缺少对衔接点处路网的集散能力，交通的流畅性等问题的研究，且没有针对目前我国快速路与常规道路衔接点处存在问题提出相应的解决方法。
同时，我国不论是城市交叉口信号控制还是快速路匝道控制，目前主要还是独立研究为主，即只考虑普通道路交叉口之间的协调控制或快速路匝道之间的协调控制，而很少把快速路及其周边区域作为一个整体进行研究。城市快速路是城市道路的主动脉，是疏导跨区交通的主要通道，保障其安全畅通是整个城市交通控制的关键环节。在快速路入口匝道上海目前采用的控制是限制快速路车辆数，以保证主线车流运行在最佳状态，达到确保城市大动脉安全畅通的目的，但出口匝道没有明确的控制策略，对快速路入口匝道模糊控制方法的研究也不够深入，局限于模糊控制和其它控制方法的分析比较，而根据输入量的不同，入口匝道模糊控制器又有多种类型，缺少对这几类模糊控制器的控制效果进行验证比较。
基于目前的实际情况，建议对城市快速路和普通道路的整合控制方法进行了分析，并针对以往的研究方法的不足，着重研究快速路中交通控制中的瓶颈问题即匝道控制，以期获得以匝道排队长度、合流处的通行能力、最佳占有率、合流区上游速度等为上匝道的约束， 以下匝道排队长度和相衔接交叉口的通行能力为约束的城市快速路和地面交通的整合控制方法，，保证上、下匝道与相衔接交叉口区域的畅通、安全、高效的运行。