交通運輸基礎/配時

匝道配時透過將交通保持在略低於容量的水平來工作，處於自由流速度和最大吞吐量的最佳點。

配時（或匝道配時）是將交通控制應用於高速公路匝道以限制進入高速公路路段的流量速率。

配時有幾個目的。主要目的是最佳化交通流量。配時使交通以自由流速度或接近自由流速度，以及以最大流量或接近最大流量的速度執行。由於它正好低於最大流量，因此可以認為它是風險規避的。您將配時流量設定為低於最大流量的程度是風險規避的指標（避免交通擁堵有多重要）。但是，透過最大化總輸出流量，同時避免減少吞吐量的交通擁堵，配時流量也應最大化其他設施的交通流量。

配時還有其他目標，包括分解進入高速公路的排隊車輛。限制同時進入高速公路的車輛數量增加了每輛車輛找到合適空隙併合並的可能性，從而減少了在高速公路匝道上產生衝擊波的可能性。

配時同樣透過減少所需的停車啟動操作並降低碰撞的可能性來提高安全性。

最後，配時提供了一種動態管理事件條件的工具。事件可能會阻塞車道，配時限制了流入，從而減少了高速公路上的擁堵。如果匝道排隊時間足夠長，車輛可能會改道到其他路線。

配時並非免費的，它會產生成本，即匝道延誤增加。在確定合適的配時率時，必須考慮產生的匝道延誤以及減少的高速公路延誤。

配時控制瓶頸流量

明尼蘇達演算法是實施匝道配時的一種策略。目標是滿足每個“區域”的目標流量，該區域是瓶頸上游的一組匝道。

匝道配時中使用的流量平衡方程如下所示，其中 $M$ 和 $F$ 是控制變數。該方法是調整流入以滿足目標流出。

$A+U+M+F=X+B+S$

其中

$A$ 上游主線流量（測量變數）；
$U$ 未配時入口匝道流量總和（測量變數）；
$M$ 配時本地連線匝道流量總和（控制變數）；
$F$ 配時高速公路到高速公路連線匝道流量總和（控制變數）；
$X$ 出口匝道流量總和（測量變數）；
$B$ 下游瓶頸容量流量（常數）；
$S$ 區域內可用空間（基於測量變數的體積）。

雙子城匝道配時假日

時間線

20世紀90年代後期：一些匝道出現長時間延誤（最長達20分鐘）；
1999年，來自明尼蘇達州奧沃託納的共和黨州參議員迪克·戴伊，“每年駕駛超過70,000英里”，推動了“駕駛自由”計劃：關閉配時器，恢復HOV車道，左車道僅供超車使用。
1999年11月28日：明星論壇報對匝道配時進行了大型的週日頭版報道。
2000年初：明尼蘇達州交通局委託明尼蘇達大學進行3項研究（Levinson、Michalopoulos、Kwon）以評估配時器。明尼蘇達州交通局工程師認為結果將對交通造成“災難性”的影響。
2000年5月，立法機構堅持進行關閉實驗，至少持續4周。
聘請劍橋系統公司進行研究（外部人員）。
2000年10月至12月，配時器關閉8周。

匝道配時關閉的後果

取消匝道計量導致大多數旅行者的高速公路系統（高速公路加匝道）行程時間增加（速度降低）。然而，短途旅行受益，因為他們無需在匝道計量處等待即可使用高速公路系統。高速公路系統的行程時間變化性增加，因為高速公路擁堵更加頻繁（儘管匝道延誤現在已不存在）。然而，系統的公平性有所提高，因為延誤分佈更加均勻。

使用高速公路系統的出行次數趨於增加。高速公路系統上平均工作日高峰時段的出行長度下降。我們可以推斷，在此期間有更多非工作出行使用了高速公路。

控制邏輯

事實證明，最有效的匝道計量控制邏輯是計量最靠近關鍵高速公路路段的入口匝道，以使該路段的流量嚴格低於容量。這也是最不公平的，因為它意味著來自一個匝道的旅行者可能會承受所有延誤，而其他人則不會。

在確定控制策略時，公平性和效率之間需要權衡。有一些實施方面的考慮因素。

控制 - 如何“使該路段的流量嚴格低於容量”。
控制變數：流量與密度，
反饋與前饋，
線性與非線性
控制器閾值的選擇
可靠性：風險規避與風險尋求
公平性考慮 - 是否只能計量“最近的入口匝道”？

有一套實用的協調機制

最大延誤/排隊長度限制
協調組：區域、輔助組、無協調
理論方法：最小化非線性加權行程時間
可選約束：操作平滑等。

參考文獻

維基百科在 匝道計量 中提供相關資訊。