交通控制基本知识
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例。
交通控制概念
交叉口延误 车辆到达交叉路口因红灯第一次停车与车辆经过停车线的时间差。 弹性相位 某相位的车流到达不稳定，在绿信比设置上有一弹性变化范围，称
其为“弹性相位”。 待定相位 指并非在每一个周期内都要出现的相位。当车流到达一定数量才出
现此相位，否则自动跳过。 关键车道 交叉口某相位流量比最大的进口道。 关键相位 交叉口相位设置中流量比最大的一个或几个相位。
路口信号机与系统建立通信连接后，系统根据检测器采集的交通信息，由
上位系统和信号机的优化控制模块对所控区域的交通信号控制方式及配时参数
进行动态协调控制。交通工程师同时可对系统进行干预控制。
上载
路口信号机把特定信息按约定的格式发送给上级控制机。
下载
上级控制机把特定信息按约定格式发送给路口信号机
SCOOT的主要技术特征有： （l）控制模式：联机（On Line）实时控制，
即动态模武；
（2）系统目标：PI最小为优化目标； （3）参数特怔：S、O、C均通过建立优化
数学模型计算；
（4）寻优方法：小步长渐近寻优法； （5）检测器位置：上游路口出口。
SCOOT原理
SCOOT系统有一个灵活、准确的实时交 通模型，不仅用于制订配时方案，还可以 提供各种交通信息；
Point-to-Point connected Traffic
Controllers
Multidrop connected Traffic Controllers
Ramp Metering Controllers
Mixed Connection
SCATS系统原理
SCAT的主要技术特征有： （1）控制模式：地区级联机优化，中央级联机和
S PLIT
C YCLE O FFSET O PTIMIZATION
T ECHNIQUE
以延误和停车次数最小为优化目标 进行周期长、绿信比、相位差的小步距调整
SCOOT原理
车流
流量图示
信号机
车辆排队
绿信比 相位差 优化
近似设置
当前信号 配时方案
传输设备
权重系数
交通管理者
可选方案
信号周期优化
SCOOT技术特征
机分层递阶形式,结构 成模块形式。如右图
所示。
SCATS系统结构示意图
SCATS Interface Server
Regional ATMS, ATIS Services, ITMS
External LAN
Operator Workstations
SCATS LAN
Local Regional Computers
缺点：
一是相位不能自动增减，相序不能自动改变； 二是独立的控制子区的划分不能自行解决，需人工确
定； 三是饱和流率的校核未自动化，使现场安装调试时相
当繁琐
SCATS系统简介
“悉尼自适应交通控制系统” (Sydney Coordinated Adaptive Traffic System， SCATS 系统)是由新南威尔 士州道路交通局（RTA） 研究开发，是目前世界上 少有的几个先进交通控制 系统之一。SCAT采用先进 的计算机网络技术,呈计算
阶段
相位A
相位B 相位C 相位D
阶段1
阶段2
交通控制概念
饱和流量 某一信号相位某一车道的车流所能获得的最大
通行流率。
饱和度 某相位某车道的实际到达流量q与允许通过能力
Q的比值称为该相位该车道的饱和度（x）。
流量比 某相位某车道实际到达流量q与该相位该车道饱
和流量S的比值称为流量比率（Y）。
的主灯组将出现黄灯闪烁，而次干道的主灯组将进入红灯 闪烁，也是闪光控制的一种。 手动控制 按一次手动按钮切换到下一个阶段，不按手动按钮则 灯色保持不变。 单点定周期 按照一个控制机内部固定的信号周期进行信号控制。
交通控制概念
有缆线控
有缆线控属于线控的一种，但它不需要专门的中心协调控制机，而由
SCOOT参数优化
优化
绿信比 相位差
信号周期
频率
变化范围（秒）
每个信号阶段 每个周期 每隔2.5-5分钟
-4, 0, +4 (实时变化) -1, 0, +1 (永久变化)
-4, 0, +4
-4, 0, +4 (32 到 64) -8, 0, +8 (64 到 128) -16, 0, +16 (128 到 240)
Flow Rate
Time now
Cyclic Flow Profile
ACTUAL QUEUE
Stop Line
Cruise speed
Saturation flow rate
Flow adds to back of queue
Modelled queue at time’now’
Time ‘now’
系统软件包括五大部分：
一、车流检测
二、交通预测
三、配时参数优化
四、信号控制方案执行
五、系统监控
SCOOT检测器埋设位置
SCOOT交通预测
Dispersion Model
Cyclic Flow at the
Detector
Journey Time
Stopline Demand
SCOOT排队长度预测
交通控制概念
道路交通信号控制机 能够改变道路交通信号顺序、调节配时并能控制道路交
通信号灯运行的装置。
自适应控制 根据交通流的状况，在线实时地自动调整信号控制参数
以适应交通流变化的控制方式。
交叉口
两条或多条道路相交而形成的路口。在交叉口，不
同道路上行驶的机动车、自行车、行人之间会引起交通上
SCATS要求事先利用脱机方式为每个交叉口设 置4个绿信比方案，5个内部绿时差方案，5个外部 绿时差方案。在同一子系统内，所有交叉口在任 何时候都执行完全相同的信号周期。SCATS系统 不用延误时间和停车次数作为直接的优选目标函 数。方案选择主要以SCATS定义的“饱和度”和 “综合流量”为依据。
控制信号系统中，以某一个信号为基准信号，其它信号的协调相位绿灯起始 时间滞后于基准信号的绿灯起始时间的最小时间差，称为绝对相位差。在一 个协调控制信号系统中，沿车辆行驶方向任意两相邻信号的协调相位绿灯起 始时间的最小差值，称为相对相位差。
相位A
相位B
黄灯 全红 红黄 绿灯间隔时间
周期长
时间
交通控制概念
交通控制系统应用现状
国内十几个大
城市 北京
上海
城市应用了国 沈阳 广州
外的交通控制
大连 长春
武汉
系统
深圳
太原
青岛
成都
但效果不理想！
苏州
洛阳
系统名称 SCOOT、Quick Net 4、南斯拉夫系统 SCATS SCATS SCATS SCOOT 西班牙Sanco 西班牙Sanco 日本KyoSan 意大利系统 SCOOT SCOOT SCATS 美国Quick Net4
脱机优化同时进行； （2）系统目标：饱和度最大及通过带宽度最大； （3）参数特征：在预先确定的多个S、O、C中选
择； （4）寻优方法：无实时交通模型，比较选择法； （5）检测器位置：路口入口停车线1米处。
SCATS方案选择原理
SCATS系统实际是一种实时配时方案选择系统。
以1—10个交叉口组成的子系统作为基本控制单元。 其检测器设于每条车道停车线后面，检测实时交 通量数据和停车线断面在绿灯期间的实际通过量。
交通控制概念
子区
将区域控制下的路口按照交通负荷、邻近距离、交通流量流向
之间的关系，把相邻的几个路口划分为一个集合进行控制，这些路口周期长 相等或成倍数关系，一个子区要设置一个关键路口。
关键路口
在控制子区中交通负荷最大的路口，一般将其信号周期作为子区协调
控制的公共周期。
信号灯组
信号灯组分逻辑信号灯组和物理信号灯组两个概念。逻辑信号灯组是指
交通控制概念
排队长度 某一相位某车道获得放行时停车线后面排队的车辆数。
交叉口通行能力 一个交叉口对于各个方向（或相位）全部车流单位时间内所能提供
的最大允许通过量。
时间占有率 在观察时间内，车辆占有（行驶或停止）检测位置的时间与总观察
时间的比例。
空间占有率 某一瞬间，一定长度的路段上车辆占有的长度与考察路段长度的比
构成同一控制相位的各式信号灯，而物理灯组是指单个具体的物理灯组。
特征参数 特征参数是定义交通信号机的硬件配置和控制参数的一组特征数据。，包
括一般参数、相位表、相位冲突表、时段方案表、检测器表等的定义。
交通控制概念
黄闪控制 各相主灯组黄灯以固定频率闪烁，只起提示作用的一
种特殊控制方式，是闪光控制的一种。 红黄闪控制 进入红黄闪控制方式的信号机控制时，设定为主干道
的冲突。
交通控制概念
相位
在一个信号周期内，同时获得通行权的一个或多个交通流的信
号显示状态。
交通控制概念
周期长 Cycle
信号灯灯色变化一个循环所经历的时间。
绿信比 split 在一个信号周期内，相位有效绿灯时间与周期时间之比。
相位差 Offset 相位差也叫偏移，分绝对相位差和相对相位差两种定义方式。在一个协调
交通控制概念
单点多时段
根据预先设定的时段表，按时间的推移自动选择预定的 控制方案进行信号控制。单点多时段控制实际上是时段之 内的定周期控制。
单点感应
根据车辆检测器测得进口道实时交通数据，及预先设定 的最短绿灯时间、最长绿灯时间、单位延长绿灯时间等参 数，实时控制信号灯的显示时间长，并能根据交通量的变 化自动跳越相位。
DEC VAX SCATS Management Computer
Datalink
Dial-in Workstation(s)
Up to 32 Regional Computers
Remote Regional Computer(s)
SCATS Traffic Controllers
Up to 128 per Regional Computer
SCOOT系统的优缺点
SCOOT系统有一个灵活、准确的实时交通模型优点：
，不仅用于制订配时方案，还可以提供各种交通信息； SCOOT采用对下一周期的交通进行预测的方法，提高了 结果的可靠性和有效性；SCOOT调整参数时采用频繁的 小增量变化，既避免了信号参数突变给路网上车辆带来的 损失又可通过频繁的累加变化来适应交通条件的变化； SCOOT的车辆检测器埋设在上游路口的出口处，为下游 交叉口信号配时预留了充足的时间，且有足够时间做出反 应以预防车队阻塞到上游交叉口。
线控
或称绿波控制。对主干道上的连续几个路口，
其周期长设置成相等或倍数关系，路口之间根据设定或优 化后的相位差进行协调。
国外交通控制系统简介
SCOOT(Split, Cycle and Offset Optimization Technique: 绿信比、周期和 相位差优化技术)是由英国运输研究所(TRL--Transport Research Laboratory, 90年代TRRL改名为TRL)在TRANSYT基础上研制的自适应 控制系统，该系统于1975年研制成功，并在英国城市Glasgo进行现场 试验，取得了较好的效果。上个世纪90年代SCOOT系统进行了多次升 级，其最新版本为4.4版，其版权为TRL拥有。
定周期信号机 多时段信号机 感应式信号机 无缆线协调 有缆线协调 自适应线协调 自适应区域协调
1967年英国运输与道路研究实验室 （TRRL）成功地研究出交通网络研究 工具TRANSYT，用于脱机优化配时方 案。
1975年TRRL在“TRANSYT”的基础上开 发了SCOOTS系统，澳大利亚开发了 SCATS自适应控制系统，成为世界上 两个著名的城市交通信号控制系统。
交通控制发展历史
1868年，英国伦敦 Westrninster地区安装 了世界上第一台交通 信号灯。
1926年，英国人首次 安装和使用自动化的 控制器来控制交通信 号灯，标志着城市交 通自动控制的开始。
1964年，在加拿大的 多伦多市完成
世界上第一个具有电 子计算机城市交通控 制系统的城市。
信号机之间通过符合串口标准的线路相互协调进行干线上的联合控制。根据信
号机所控制路口在一条干线上的地位，有一台信号机作为线控发起机，其它的
均为被动线控。由线控发起机发出对时信号。
无缆线控
源自文库
无线线控通过准确的时钟进行同步，每隔一定时间，进入无线线控的信号机 将根据对时信号进行准确对时。
区域协调控制
交通控制概念
交叉口延误 车辆到达交叉路口因红灯第一次停车与车辆经过停车线的时间差。 弹性相位 某相位的车流到达不稳定，在绿信比设置上有一弹性变化范围，称
其为“弹性相位”。 待定相位 指并非在每一个周期内都要出现的相位。当车流到达一定数量才出
现此相位，否则自动跳过。 关键车道 交叉口某相位流量比最大的进口道。 关键相位 交叉口相位设置中流量比最大的一个或几个相位。
路口信号机与系统建立通信连接后，系统根据检测器采集的交通信息，由
上位系统和信号机的优化控制模块对所控区域的交通信号控制方式及配时参数
进行动态协调控制。交通工程师同时可对系统进行干预控制。
上载
路口信号机把特定信息按约定的格式发送给上级控制机。
下载
上级控制机把特定信息按约定格式发送给路口信号机
SCOOT的主要技术特征有： （l）控制模式：联机（On Line）实时控制，
即动态模武；
（2）系统目标：PI最小为优化目标； （3）参数特怔：S、O、C均通过建立优化
数学模型计算；
（4）寻优方法：小步长渐近寻优法； （5）检测器位置：上游路口出口。
SCOOT原理
SCOOT系统有一个灵活、准确的实时交 通模型，不仅用于制订配时方案，还可以 提供各种交通信息；
Point-to-Point connected Traffic
Controllers
Multidrop connected Traffic Controllers
Ramp Metering Controllers
Mixed Connection
SCATS系统原理
SCAT的主要技术特征有： （1）控制模式：地区级联机优化，中央级联机和
S PLIT
C YCLE O FFSET O PTIMIZATION
T ECHNIQUE
以延误和停车次数最小为优化目标 进行周期长、绿信比、相位差的小步距调整
SCOOT原理
车流
流量图示
信号机
车辆排队
绿信比 相位差 优化
近似设置
当前信号 配时方案
传输设备
权重系数
交通管理者
可选方案
信号周期优化
SCOOT技术特征
机分层递阶形式,结构 成模块形式。如右图
所示。
SCATS系统结构示意图
SCATS Interface Server
Regional ATMS, ATIS Services, ITMS
External LAN
Operator Workstations
SCATS LAN
Local Regional Computers
缺点：
一是相位不能自动增减，相序不能自动改变； 二是独立的控制子区的划分不能自行解决，需人工确
定； 三是饱和流率的校核未自动化，使现场安装调试时相
当繁琐
SCATS系统简介
“悉尼自适应交通控制系统” (Sydney Coordinated Adaptive Traffic System， SCATS 系统)是由新南威尔 士州道路交通局（RTA） 研究开发，是目前世界上 少有的几个先进交通控制 系统之一。SCAT采用先进 的计算机网络技术,呈计算
阶段
相位A
相位B 相位C 相位D
阶段1
阶段2
交通控制概念
饱和流量 某一信号相位某一车道的车流所能获得的最大
通行流率。
饱和度 某相位某车道的实际到达流量q与允许通过能力
Q的比值称为该相位该车道的饱和度（x）。
流量比 某相位某车道实际到达流量q与该相位该车道饱
和流量S的比值称为流量比率（Y）。
的主灯组将出现黄灯闪烁，而次干道的主灯组将进入红灯 闪烁，也是闪光控制的一种。 手动控制 按一次手动按钮切换到下一个阶段，不按手动按钮则 灯色保持不变。 单点定周期 按照一个控制机内部固定的信号周期进行信号控制。
交通控制概念
有缆线控
有缆线控属于线控的一种，但它不需要专门的中心协调控制机，而由
SCOOT参数优化
优化
绿信比 相位差
信号周期
频率
变化范围（秒）
每个信号阶段 每个周期 每隔2.5-5分钟
-4, 0, +4 (实时变化) -1, 0, +1 (永久变化)
-4, 0, +4
-4, 0, +4 (32 到 64) -8, 0, +8 (64 到 128) -16, 0, +16 (128 到 240)
Flow Rate
Time now
Cyclic Flow Profile
ACTUAL QUEUE
Stop Line
Cruise speed
Saturation flow rate
Flow adds to back of queue
Modelled queue at time’now’
Time ‘now’
系统软件包括五大部分：
一、车流检测
二、交通预测
三、配时参数优化
四、信号控制方案执行
五、系统监控
SCOOT检测器埋设位置
SCOOT交通预测
Dispersion Model
Cyclic Flow at the
Detector
Journey Time
Stopline Demand
SCOOT排队长度预测
交通控制概念
道路交通信号控制机 能够改变道路交通信号顺序、调节配时并能控制道路交
通信号灯运行的装置。
自适应控制 根据交通流的状况，在线实时地自动调整信号控制参数
以适应交通流变化的控制方式。
交叉口
两条或多条道路相交而形成的路口。在交叉口，不
同道路上行驶的机动车、自行车、行人之间会引起交通上
SCATS要求事先利用脱机方式为每个交叉口设 置4个绿信比方案，5个内部绿时差方案，5个外部 绿时差方案。在同一子系统内，所有交叉口在任 何时候都执行完全相同的信号周期。SCATS系统 不用延误时间和停车次数作为直接的优选目标函 数。方案选择主要以SCATS定义的“饱和度”和 “综合流量”为依据。
控制信号系统中，以某一个信号为基准信号，其它信号的协调相位绿灯起始 时间滞后于基准信号的绿灯起始时间的最小时间差，称为绝对相位差。在一 个协调控制信号系统中，沿车辆行驶方向任意两相邻信号的协调相位绿灯起 始时间的最小差值，称为相对相位差。
相位A
相位B
黄灯 全红 红黄 绿灯间隔时间
周期长
时间
交通控制概念
交通控制系统应用现状
国内十几个大
城市 北京
上海
城市应用了国 沈阳 广州
外的交通控制
大连 长春
武汉
系统
深圳
太原
青岛
成都
但效果不理想！
苏州
洛阳
系统名称 SCOOT、Quick Net 4、南斯拉夫系统 SCATS SCATS SCATS SCOOT 西班牙Sanco 西班牙Sanco 日本KyoSan 意大利系统 SCOOT SCOOT SCATS 美国Quick Net4
脱机优化同时进行； （2）系统目标：饱和度最大及通过带宽度最大； （3）参数特征：在预先确定的多个S、O、C中选
择； （4）寻优方法：无实时交通模型，比较选择法； （5）检测器位置：路口入口停车线1米处。
SCATS方案选择原理
SCATS系统实际是一种实时配时方案选择系统。
以1—10个交叉口组成的子系统作为基本控制单元。 其检测器设于每条车道停车线后面，检测实时交 通量数据和停车线断面在绿灯期间的实际通过量。
交通控制概念
子区
将区域控制下的路口按照交通负荷、邻近距离、交通流量流向
之间的关系，把相邻的几个路口划分为一个集合进行控制，这些路口周期长 相等或成倍数关系，一个子区要设置一个关键路口。
关键路口
在控制子区中交通负荷最大的路口，一般将其信号周期作为子区协调
控制的公共周期。
信号灯组
信号灯组分逻辑信号灯组和物理信号灯组两个概念。逻辑信号灯组是指
交通控制概念
排队长度 某一相位某车道获得放行时停车线后面排队的车辆数。
交叉口通行能力 一个交叉口对于各个方向（或相位）全部车流单位时间内所能提供
的最大允许通过量。
时间占有率 在观察时间内，车辆占有（行驶或停止）检测位置的时间与总观察
时间的比例。
空间占有率 某一瞬间，一定长度的路段上车辆占有的长度与考察路段长度的比
构成同一控制相位的各式信号灯，而物理灯组是指单个具体的物理灯组。
特征参数 特征参数是定义交通信号机的硬件配置和控制参数的一组特征数据。，包
括一般参数、相位表、相位冲突表、时段方案表、检测器表等的定义。
交通控制概念
黄闪控制 各相主灯组黄灯以固定频率闪烁，只起提示作用的一
种特殊控制方式，是闪光控制的一种。 红黄闪控制 进入红黄闪控制方式的信号机控制时，设定为主干道
的冲突。
交通控制概念
相位
在一个信号周期内，同时获得通行权的一个或多个交通流的信
号显示状态。
交通控制概念
周期长 Cycle
信号灯灯色变化一个循环所经历的时间。
绿信比 split 在一个信号周期内，相位有效绿灯时间与周期时间之比。
相位差 Offset 相位差也叫偏移，分绝对相位差和相对相位差两种定义方式。在一个协调
交通控制概念
单点多时段
根据预先设定的时段表，按时间的推移自动选择预定的 控制方案进行信号控制。单点多时段控制实际上是时段之 内的定周期控制。
单点感应
根据车辆检测器测得进口道实时交通数据，及预先设定 的最短绿灯时间、最长绿灯时间、单位延长绿灯时间等参 数，实时控制信号灯的显示时间长，并能根据交通量的变 化自动跳越相位。
DEC VAX SCATS Management Computer
Datalink
Dial-in Workstation(s)
Up to 32 Regional Computers
Remote Regional Computer(s)
SCATS Traffic Controllers
Up to 128 per Regional Computer
SCOOT系统的优缺点
SCOOT系统有一个灵活、准确的实时交通模型优点：
，不仅用于制订配时方案，还可以提供各种交通信息； SCOOT采用对下一周期的交通进行预测的方法，提高了 结果的可靠性和有效性；SCOOT调整参数时采用频繁的 小增量变化，既避免了信号参数突变给路网上车辆带来的 损失又可通过频繁的累加变化来适应交通条件的变化； SCOOT的车辆检测器埋设在上游路口的出口处，为下游 交叉口信号配时预留了充足的时间，且有足够时间做出反 应以预防车队阻塞到上游交叉口。
线控
或称绿波控制。对主干道上的连续几个路口，
其周期长设置成相等或倍数关系，路口之间根据设定或优 化后的相位差进行协调。
国外交通控制系统简介
SCOOT(Split, Cycle and Offset Optimization Technique: 绿信比、周期和 相位差优化技术)是由英国运输研究所(TRL--Transport Research Laboratory, 90年代TRRL改名为TRL)在TRANSYT基础上研制的自适应 控制系统，该系统于1975年研制成功，并在英国城市Glasgo进行现场 试验，取得了较好的效果。上个世纪90年代SCOOT系统进行了多次升 级，其最新版本为4.4版，其版权为TRL拥有。
定周期信号机 多时段信号机 感应式信号机 无缆线协调 有缆线协调 自适应线协调 自适应区域协调
1967年英国运输与道路研究实验室 （TRRL）成功地研究出交通网络研究 工具TRANSYT，用于脱机优化配时方 案。
1975年TRRL在“TRANSYT”的基础上开 发了SCOOTS系统，澳大利亚开发了 SCATS自适应控制系统，成为世界上 两个著名的城市交通信号控制系统。
交通控制发展历史
1868年，英国伦敦 Westrninster地区安装 了世界上第一台交通 信号灯。
1926年，英国人首次 安装和使用自动化的 控制器来控制交通信 号灯，标志着城市交 通自动控制的开始。
1964年，在加拿大的 多伦多市完成
世界上第一个具有电 子计算机城市交通控 制系统的城市。
信号机之间通过符合串口标准的线路相互协调进行干线上的联合控制。根据信
号机所控制路口在一条干线上的地位，有一台信号机作为线控发起机，其它的
均为被动线控。由线控发起机发出对时信号。
无缆线控
源自文库
无线线控通过准确的时钟进行同步，每隔一定时间，进入无线线控的信号机 将根据对时信号进行准确对时。
区域协调控制