交通控制基本知識(shí)

交通控制開(kāi)展歷史1868年，英國(guó)倫敦Westrninster地區(qū)安裝了世界上第一臺(tái)交通信號(hào)燈。1926年，英國(guó)人首次安裝和使用自動(dòng)化的控制器來(lái)控制交通信號(hào)燈，標(biāo)志著城市交通自動(dòng)控制的開(kāi)始。1964年，在加拿大的多倫多市完成世界上第一個(gè)具有電子計(jì)算機(jī)城市交通控制系統(tǒng)的城市。定周期信號(hào)機(jī)感應(yīng)式信號(hào)機(jī)多時(shí)段信號(hào)機(jī)無(wú)纜線協(xié)調(diào)有纜線協(xié)調(diào)自適應(yīng)線協(xié)調(diào)自適應(yīng)區(qū)域協(xié)調(diào)1967年英國(guó)運(yùn)輸與道路研究實(shí)驗(yàn)室〔TRRL〕成功地研究出交通網(wǎng)絡(luò)研究工具TRANSYT，用于脫機(jī)優(yōu)化配時(shí)方案。1975年TRRL在“TRANSYT〞的根底上開(kāi)發(fā)了SCOOTS系統(tǒng)，澳大利亞開(kāi)發(fā)了SCATS自適應(yīng)控制系統(tǒng)，成為世界上兩個(gè)著名的城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)。整理課件交通控制系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)十幾個(gè)大城市應(yīng)用了國(guó)外的交通控制系統(tǒng)城市系統(tǒng)名稱北京SCOOT、QuickNet4、南斯拉夫系統(tǒng)上海SCATS沈陽(yáng)SCATS廣州SCATS大連SCOOT長(zhǎng)春西班牙Sanco武漢西班牙Sanco深圳日本KyoSan太原意大利系統(tǒng)青島SCOOT成都SCOOT蘇州SCATS洛陽(yáng)美國(guó)QuickNet4但效果不理想！整理課件交通控制概念道路交通信號(hào)控制機(jī)能夠改變道路交通信號(hào)順序、調(diào)節(jié)配時(shí)并能控制道路交通信號(hào)燈運(yùn)行的裝置。自適應(yīng)控制根據(jù)交通流的狀況，在線實(shí)時(shí)地自動(dòng)調(diào)整信號(hào)控制參數(shù)以適應(yīng)交通流變化的控制方式。交叉口兩條或多條道路相交而形成的路口。在交叉口，不同道路上行駛的機(jī)動(dòng)車、自行車、行人之間會(huì)引起交通上的沖突。整理課件交通控制概念相位

在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，同時(shí)獲得通行權(quán)的一個(gè)或多個(gè)交通流的信號(hào)顯示狀態(tài)。整理課件交通控制概念周期長(zhǎng)Cycle

信號(hào)燈燈色變化一個(gè)循環(huán)所經(jīng)歷的時(shí)間。綠信比split

在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，相位有效綠燈時(shí)間與周期時(shí)間之比。相位差Offset

相位差也叫偏移，分絕對(duì)相位差和相對(duì)相位差兩種定義方式。在一個(gè)協(xié)調(diào)控制信號(hào)系統(tǒng)中，以某一個(gè)信號(hào)為基準(zhǔn)信號(hào)，其它信號(hào)的協(xié)調(diào)相位綠燈起始時(shí)間滯后于基準(zhǔn)信號(hào)的綠燈起始時(shí)間的最小時(shí)間差，稱為絕對(duì)相位差。在一個(gè)協(xié)調(diào)控制信號(hào)系統(tǒng)中，沿車輛行駛方向任意兩相鄰信號(hào)的協(xié)調(diào)相位綠燈起始時(shí)間的最小差值，稱為相對(duì)相位差。

相位B相位A時(shí)間綠燈間隔時(shí)間黃燈全紅紅黃周期長(zhǎng)整理課件階段交通控制概念相位A相位B相位C相位D階段2

階段1整理課件交通控制概念飽和流量某一信號(hào)相位某一車道的車流所能獲得的最大通行流率。飽和度某相位某車道的實(shí)際到達(dá)流量q與允許通過(guò)能力Q的比值稱為該相位該車道的飽和度〔x〕。流量比某相位某車道實(shí)際到達(dá)流量q與該相位該車道飽和流量S的比值稱為流量比率〔Y〕。整理課件交通控制概念排隊(duì)長(zhǎng)度某一相位某車道獲得放行時(shí)停車線后面排隊(duì)的車輛數(shù)。交叉口通行能力一個(gè)交叉口對(duì)于各個(gè)方向〔或相位〕全部車流單位時(shí)間內(nèi)所能提供的最大允許通過(guò)量。時(shí)間占有率在觀察時(shí)間內(nèi)，車輛占有〔行駛或停止〕檢測(cè)位置的時(shí)間與總觀察時(shí)間的比例。空間占有率某一瞬間，一定長(zhǎng)度的路段上車輛占有的長(zhǎng)度與考察路段長(zhǎng)度的比例。整理課件交通控制概念交叉口延誤車輛到達(dá)交叉路口因紅燈第一次停車與車輛經(jīng)過(guò)停車線的時(shí)間差。彈性相位某相位的車流到達(dá)不穩(wěn)定，在綠信比設(shè)置上有一彈性變化范圍，稱其為“彈性相位〞。待定相位指并非在每一個(gè)周期內(nèi)都要出現(xiàn)的相位。當(dāng)車流到達(dá)一定數(shù)量才出現(xiàn)此相位，否那么自動(dòng)跳過(guò)。關(guān)鍵車道交叉口某相位流量比最大的進(jìn)口道。關(guān)鍵相位交叉口相位設(shè)置中流量比最大的一個(gè)或幾個(gè)相位。整理課件交通控制概念子區(qū) 將區(qū)域控制下的路口按照交通負(fù)荷、鄰近距離、交通流量流向之間的關(guān)系，把相鄰的幾個(gè)路口劃分為一個(gè)集合進(jìn)行控制，這些路口周期長(zhǎng)相等或成倍數(shù)關(guān)系，一個(gè)子區(qū)要設(shè)置一個(gè)關(guān)鍵路口。關(guān)鍵路口 在控制子區(qū)中交通負(fù)荷最大的路口，一般將其信號(hào)周期作為子區(qū)協(xié)調(diào)控制的公共周期。信號(hào)燈組信號(hào)燈組分邏輯信號(hào)燈組和物理信號(hào)燈組兩個(gè)概念。邏輯信號(hào)燈組是指構(gòu)成同一控制相位的各式信號(hào)燈，而物理燈組是指單個(gè)具體的物理燈組。特征參數(shù)特征參數(shù)是定義交通信號(hào)機(jī)的硬件配置和控制參數(shù)的一組特征數(shù)據(jù)。，包括一般參數(shù)、相位表、相位沖突表、時(shí)段方案表、檢測(cè)器表等的定義。整理課件交通控制概念黃閃控制 各相主燈組黃燈以固定頻率閃爍，只起提示作用的一種特殊控制方式，是閃光控制的一種。紅黃閃控制 進(jìn)入紅黃閃控制方式的信號(hào)機(jī)控制時(shí)，設(shè)定為主干道的主燈組將出現(xiàn)黃燈閃爍，而次干道的主燈組將進(jìn)入紅燈閃爍，也是閃光控制的一種。手動(dòng)控制 按一次手動(dòng)按鈕切換到下一個(gè)階段，不按手動(dòng)按鈕那么燈色保持不變。單點(diǎn)定周期 按照一個(gè)控制機(jī)內(nèi)部固定的信號(hào)周期進(jìn)行信號(hào)控制。整理課件交通控制概念有纜線控 有纜線控屬于線控的一種，但它不需要專門的中心協(xié)調(diào)控制機(jī)，而由信號(hào)機(jī)之間通過(guò)符合串口標(biāo)準(zhǔn)的線路相互協(xié)調(diào)進(jìn)行干線上的聯(lián)合控制。根據(jù)信號(hào)機(jī)所控制路口在一條干線上的地位，有一臺(tái)信號(hào)機(jī)作為線控發(fā)起機(jī)，其它的均為被動(dòng)線控。由線控發(fā)起機(jī)發(fā)出對(duì)時(shí)信號(hào)。無(wú)纜線控?zé)o線線控通過(guò)準(zhǔn)確的時(shí)鐘進(jìn)行同步，每隔一定時(shí)間，進(jìn)入無(wú)線線控的信號(hào)機(jī)將根據(jù)對(duì)時(shí)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確對(duì)時(shí)。區(qū)域協(xié)調(diào)控制路口信號(hào)機(jī)與系統(tǒng)建立通信連接后，系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)器采集的交通信息，由上位系統(tǒng)和信號(hào)機(jī)的優(yōu)化控制模塊對(duì)所控區(qū)域的交通信號(hào)控制方式及配時(shí)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制。交通工程師同時(shí)可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)控制。上載路口信號(hào)機(jī)把特定信息按約定的格式發(fā)送給上級(jí)控制機(jī)。下載上級(jí)控制機(jī)把特定信息按約定格式發(fā)送給路口信號(hào)機(jī)整理課件交通控制概念單點(diǎn)多時(shí)段根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)段表，按時(shí)間的推移自動(dòng)選擇預(yù)定的控制方案進(jìn)行信號(hào)控制。單點(diǎn)多時(shí)段控制實(shí)際上是時(shí)段之內(nèi)的定周期控制。單點(diǎn)感應(yīng)根據(jù)車輛檢測(cè)器測(cè)得進(jìn)口道實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)，及預(yù)先設(shè)定的最短綠燈時(shí)間、最長(zhǎng)綠燈時(shí)間、單位延長(zhǎng)綠燈時(shí)間等參數(shù)，實(shí)時(shí)控制信號(hào)燈的顯示時(shí)間長(zhǎng)，并能根據(jù)交通量的變化自動(dòng)跳越相位。線控

或稱綠波控制。對(duì)主干道上的連續(xù)幾個(gè)路口，其周期長(zhǎng)設(shè)置成相等或倍數(shù)關(guān)系，路口之間根據(jù)設(shè)定或優(yōu)化后的相位差進(jìn)行協(xié)調(diào)。整理課件國(guó)外交通控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介SCOOT(Split,CycleandOffsetOptimizationTechnique:綠信比、周期和相位差優(yōu)化技術(shù))是由英國(guó)運(yùn)輸研究所(TRL--TransportResearchLaboratory,90年代TRRL改名為TRL)在TRANSYT根底上研制的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)于1975年研制成功，并在英國(guó)城市Glasgo進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了較好的效果。上個(gè)世紀(jì)90年代SCOOT系統(tǒng)進(jìn)行了屢次升級(jí)，其最新版本為4.4版，其版權(quán)為TRL擁有。SCOOTPLITYCLEFFSETPTIMIZATIONECHNIQUE以延誤和停車次數(shù)最小為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行周期長(zhǎng)、綠信比、相位差的小步距調(diào)整整理課件SCOOT原理信號(hào)機(jī)車流流量圖示車輛排隊(duì)綠信比相位差優(yōu)化交通管理者權(quán)重系數(shù)信號(hào)周期優(yōu)化近似設(shè)置可選方案當(dāng)前信號(hào)配時(shí)方案

傳輸設(shè)備整理課件SCOOT技術(shù)特征SCOOT的主要技術(shù)特征有：〔l〕控制模式：聯(lián)機(jī)〔OnLine〕實(shí)時(shí)控制，即動(dòng)態(tài)模武；〔2〕系統(tǒng)目標(biāo)：PI最小為優(yōu)化目標(biāo)；〔3〕參數(shù)特怔：S、O、C均通過(guò)建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型計(jì)算；〔4〕尋優(yōu)方法：小步長(zhǎng)漸近尋優(yōu)法；〔5〕檢測(cè)器位置：上游路口出口。整理課件SCOOT原理SCOOT系統(tǒng)有一個(gè)靈活、準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)交通模型，不僅用于制訂配時(shí)方案，還可以提供各種交通信息；系統(tǒng)軟件包括五大局部： 一、車流檢測(cè)二、交通預(yù)測(cè)三、配時(shí)參數(shù)優(yōu)化四、信號(hào)控制方案執(zhí)行五、系統(tǒng)監(jiān)控整理課件SCOOT檢測(cè)器埋設(shè)位置整理課件SCOOT交通預(yù)測(cè)StoplineDemandCyclicFlowattheDetectorJourneyTimeDispersionModel整理課件SCOOT排隊(duì)長(zhǎng)度預(yù)測(cè)TimenowFlowRateStopLineSaturationflowrateFlowaddstobackofqueueTime‘now’Modelledqueueattime’now’ACTUALQUEUECruisespeedCyclicFlowProfile整理課件SCOOT參數(shù)優(yōu)化綠信比每個(gè)信號(hào)階段-4,0,+4(實(shí)時(shí)變化)相位差每個(gè)周期-4,0,+4信號(hào)周期每隔2.5-5分鐘-1,0,+1(永久變化)-4,0,+4(32到64)-8,0,+8(64到128)-16,0,+16(128到240)優(yōu)化頻率變化范圍〔秒〕整理課件SCOOT系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)SCOOT系統(tǒng)有一個(gè)靈活、準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)交通模型優(yōu)點(diǎn)：，不僅用于制訂配時(shí)方案，還可以提供各種交通信息；SCOOT采用對(duì)下一周期的交通進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，提高了結(jié)果的可靠性和有效性；SCOOT調(diào)整參數(shù)時(shí)采用頻繁的小增量變化，既防止了信號(hào)參數(shù)突變給路網(wǎng)上車輛帶來(lái)的損失又可通過(guò)頻繁的累加變化來(lái)適應(yīng)交通條件的變化；SCOOT的車輛檢測(cè)器埋設(shè)在上游路口的出口處，為下游交叉口信號(hào)配時(shí)預(yù)留了充足的時(shí)間，且有足夠時(shí)間做出反響以預(yù)防車隊(duì)阻塞到上游交叉口。缺點(diǎn)：一是相位不能自動(dòng)增減，相序不能自動(dòng)改變；二是獨(dú)立的控制子區(qū)的劃分不能自行解決，需人工確定；三是飽和流率的校核未自動(dòng)化，使現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試時(shí)相當(dāng)繁瑣整理課件SCATS系統(tǒng)簡(jiǎn)介“悉尼自適應(yīng)交通控制系統(tǒng)〞(SydneyCoordinatedAdaptiveTrafficSystem，SCATS系統(tǒng))是由新南威爾士州道路交通局〔RTA〕研究開(kāi)發(fā)，是目前世界上少有的幾個(gè)先進(jìn)交通控制系統(tǒng)之一。SCAT采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),呈計(jì)算機(jī)分層遞階形式,結(jié)構(gòu)成模塊形式。如右圖所示。整理課件SCATS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖整理課件SCATS系統(tǒng)原理SCAT的主要技術(shù)特征有：〔1〕控制模式：地區(qū)級(jí)聯(lián)機(jī)優(yōu)化，中央級(jí)聯(lián)機(jī)和脫機(jī)優(yōu)化同時(shí)進(jìn)行；〔2〕系統(tǒng)目標(biāo)：飽和度最大及通過(guò)帶寬度最大；〔3〕參數(shù)特征：在預(yù)先確定的多個(gè)S、O、C中選擇；〔4〕尋優(yōu)方法：無(wú)實(shí)時(shí)交通模型，比較選擇法；〔5〕檢測(cè)器位置：路口入口停車線1米處。整理課件SCATS方案選擇原理SCATS系統(tǒng)實(shí)際是一種實(shí)時(shí)配時(shí)方案選擇系統(tǒng)。以1—10個(gè)交叉口組成的子系統(tǒng)作為根本控制單元。其檢測(cè)器設(shè)于每條車道停車線后面，檢測(cè)實(shí)時(shí)交通量數(shù)據(jù)和停車線斷面在綠燈期間的實(shí)際通過(guò)量。SCATS要求事先利用脫機(jī)方式為每個(gè)交叉口設(shè)置4個(gè)綠信比方案，5個(gè)內(nèi)部綠時(shí)差方案，5個(gè)外部綠時(shí)差方案。在同一子系統(tǒng)內(nèi)，所有交叉口在任何時(shí)候都執(zhí)行完全相同的信號(hào)周期。SCATS系統(tǒng)不用延誤時(shí)間和停車次數(shù)作為直接的優(yōu)選目標(biāo)函數(shù)。方案選擇主要以SCATS定義的“飽和度〞和“綜合流量〞為依據(jù)。整理課件SCATS系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： SCAT系統(tǒng)充分表達(dá)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)易于更改、改變，控制方案容易修改。在需要的情況下SCAT能自動(dòng)進(jìn)行子區(qū)的別離與結(jié)合，也可允許各路口自主實(shí)行車輛感應(yīng)控制。經(jīng)悉尼市的比照實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：SCAT與TIANSYT相比，在總旅行時(shí)間相同的情況下停車次數(shù)明顯減少。缺點(diǎn)： 第一，SCAT實(shí)為一種方案選擇系統(tǒng)，限制了配時(shí)參數(shù)的優(yōu)化程度；第二，SCAT過(guò)分依賴于計(jì)算機(jī)硬件，除了PDPll系列數(shù)字計(jì)算機(jī)外，無(wú)法在其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上方便實(shí)施；第三，選擇相位差方案時(shí)，無(wú)車流實(shí)時(shí)信息反響，可靠性低整理課件HiCon交通控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整理課件HiCon系統(tǒng)優(yōu)化原理

方案選擇與方案生成相結(jié)合，保證最小延誤或最大通行能力

Cycle：根據(jù)交通強(qiáng)度優(yōu)選

Split：根據(jù)交通流量?jī)?yōu)化

Offset：根據(jù)流量、速度優(yōu)化

Mode：根據(jù)交通強(qiáng)度轉(zhuǎn)換整理課件HiCon優(yōu)化原理A1