《交通控制》PPT课件

3.1 SCATS系统组成
SCATS系统包括中央监控系统、区域控制中心 和图形界面（GUI）工作站。
一个中央控制系统最多可连64个区域控制分中 心，每个区域控制中心可控制250个信号交叉口， 理论控制规模为16000个交叉口。
• 智能交通信号控制系统的核心是控制模型算法软件， 是贯穿规划设计在内的信号控制策略的管理平台， 体现着交通管理者的控制思想，它包括信号控制系 统将起到的作用和地位。
系统组成框图
系统组成框图
目录
城市交通控制概述 定时式脱机操作系统：TRANSYT 感应式联机操作系统：SCATS & SCOOT & ACTRA及其他 交通信号控制系统的评价指标 交通信号控制系统的研究进展
1.4.3 面控方式
• 面控又称区域交通信号控制，其控制对象是城市或 城市的某个区域中所有交叉路口的交通信号。
• 面控方式是将控制对象区域内全部交通信号的监控， 作为一个交通监控中心管理下的整体控制系统，它 是单点信号、干线信号和网络信号系统综合控制的 集成。
1.4.3 面控方式
定时式脱机操作控制系统
1. 交通控制概述
• 交通控制的定义 • 交通控制的作用 • 交通控制的历史 • 交通控制的分类 • 交通控制的参数 • 交通控制系统基本组成
1.6 交通信号控制系统基本组成
• 智能交通信号控制系统的基本组成是主控中心、路 口交通信号控制机以及数据传输设备。其中主控中 心包括操作平台、交互式数据仓、效益指标优化模 型、数据（图像）分析处理等。
1. 交通控制概述
• 交通控制的定义 • 交通控制的作用 • 交通控制的历史 • 交通控制的分类 • 交通控制的参数 • 交通控制系统基本组成
1.1 交通控制的定义
• 道路交通控制 • 自动控制 • 道路交通自动控制 • 道路交通管理
广义 狭义
核心：
如何根据交通需 求来合理分配交 通资源，提高通 行效率。
1.5.3 信号控制参数
• 相位差：从某一车流方向看，为使车辆在交叉口处不 受阻而流畅通过，使每个路口的绿灯开始时间错开的 时间。
• 饱和流量：是衡量路口交通流施放能力的重要参数， 通常是指一个绿灯时间内的连续通过路口的最大车流 量。
• 流量系数：是实际流量与饱和流量的比值。既是计算 信号配时的重要参数，又是衡量路口阻塞程度的一个 尺度。
1. 交通控制概述
• 交通控制的定义 • 交通控制的作用 • 交通控制的历史 • 交通控制的分类 • 交通控制的参数 • 交通控制系统基本组成
1.3 交通控制的历史
1868年
1914年
1926年
20世纪60年代
英国伦敦出现 纽约街头出现 最早的交通信 了手动操作的 号灯，只有红、 三色信号灯。 绿两种颜色。
1.5 交通控制的参数
术语：
– 信号相位 – 饱和度
信号控制参数
– 周期长 – 绿信比 – 有效绿灯时间 – 相位差 – 饱和流量 – 流量系数
1.5.1 信号相位
• 定义：指在一个交叉口某个方向的交通流量（或 几个方向交通流量的组合）同时得到的通行权或 被分配得到这些通行权的时间带。
信号相位图示
1922 美国 休斯敦 电子计时 12 定
1928 美国 各城市 步进式定时 多 变
1973 中国 北 京 干线协调 多
1984
UTC
多多
1.3 交通控制的历史
年份
1952 1963 1968 1980 1982
1985 1989 1995 1996 1996 1997
区域控制系统
国别 应用城市 系统名称
英国人安设了 第一座自动交 通信号机。
加拿大多伦多建立了一套 由IBM650型计算机控制的交 通信号协调控制系统。这标 志着交通信号控制技术进入 了一个新的发展时期。该系 统第一次把计算机技术用于 交通控制，大大提高了控制 系统的性能和水平。
世界各国开始研究控制较 大范围的信号联动协调控制 系统。
。 解决信号配时优化问题
由澳大利亚新南威尔士干线道路和交通局的 西姆斯等人自20世纪70年代开始研究从1980年起 陆续在悉尼等城市安装使用。
3.1 SCATS系统组成
悉尼协调自适应交通控制系统（sydney coordinated adaptive traffic system，SCATS）
SCATS系统是一种实时自适应控制系统，也是 实时配时方案选择系统，更确切的说实际上是一种 用感应控制对配时方案可作局部调整的方案选择系 统。目前由Tyco系统集成公司推广经营，现已推出 SCATS的升级版SCATSII。
定义 利用交通流历史及现状统计数据，进行脱机
优化处理，得出多时段的最优信号配时方案， 存入控制器或控制计算机内，对整个区域交通 实施多时段定时控制。
优点 定时控制简单、可靠且效益投资比高。 缺点 不能适应交通流的随机变化。
1.4.3 面控方式
感应式联机操作控制系统
能够适应交通量变化的“自适应控制系统”，也叫
1.1 交通控制的定义
广义交通管理 交通控制
狭义交通 管理
交通自动 控制
1. 交通控制概述
• 交通控制的定义 • 交通控制的作用 • 交通控制的历史 • 交通控制的分类 • 交通控制的参数 • 交通控制系统基本组成
1.2 交通控制的作用
• 道路交通控制随车辆与道路交 通而生
• 目的： 1、保障交通安全 （1889第一 起车祸） 2、疏导交通、保障交通畅通
1.5.1 信号相位
信号相位图示
1.5.1 信号相位
信号相位图示
确定信号相位的考虑因素
• 交通安全： 行人、左右转向车交通流量、穿越距离和视觉等。
• 交通效率： 减少相位数有利于交通效率提高。
1.5.2 饱和度
• 进道口的饱和度：
q s /
ij
ij
j
• 相位i的饱和度：每个相位i所控制的交叉口各进口道饱和度的最大值。
系统特征
美国
丹佛市
模拟动态控制
加拿大 英国 英国
澳大利亚
多伦多 格拉斯哥 哥拉斯哥
悉尼
意大利 法国 德国 美国 美国 希腊
都灵 图卢兹
科隆 新泽西 凤凰城 哈尼亚
UTC TRANS YT SCOOT
S C ATS SPO T／ UTO PIA PRO DYN MO TIO N O PAC RHO DES
“爬山法”优化计算原理
2.5 TRTANSYT优化过程的主要环节
• 相位差优化 • 绿信比优化 • 控制子区的划分 • 信号周期长的优化
目录
城市交通控制概述 定时式脱机操作系统：TRANSYT 感应式联机操作系统：SCATS & SCOOT & ACTRA及其他 交通信号控制系统的评价指标 交通信号控制系统的研究进展
3.1 交通控制方案
• 选择方式： 对应不同的交通量状况，事先做好各类交通控制
方案和相应的控制参数并储存在计算机内，按实时 采集的交通流数据，选取最适合的交通控制方案与 控制参数，实时动态交通控制。如澳大利亚SCATS。
3.1 SCATS系统组成
悉尼协调自适应交通控制系统（sydney coordinated adaptive traffic system，SCATS）
3. 感应式联机操作系统
子系统的划分 与合并
方案选择式：SCATS（澳大利亚）
相位差方 案选择
控制参数 的优化
信号周期 长选择
绿信号方 案选择
方案形成式：SCOOT（英国TRRL）
控制
子区
模型
优化
3.1 交通控制方案
• 形成方式：
根据实时采集的交通流数据，实时计算最佳交通 控制参数形成控制方案，实施动态交通控制，如英 国SCOOT。
点控方式分类
定周期控制 交通感应控制 行人信号控制
对应于交通需
对应交通状况
求的变动参数，将 的变动进行实时
一天分为几个时间 控制的方式。
段，相应于不同时
段设定不同的周期
wenku.baidu.com
长、绿信比等信号
控制参数，由时钟
来控制变换参数的
控制方式。
人行横道的信号 控制方式有“定周 期控制”和“按钮 式控制”。
1.4.2 线控方式
定义
适用 范围
根据交通需求的变动模式， 对应于变化的交通状
将一天分成若干个时间带设 况实时改变控制参数（周
定控制方案，把预先设好的 期长、绿信比、相位差）
控制参数按时间表进行选择 进行控制。
的控制方式。
适用于交通流比较稳定的 路线区间。
适用于交通量的时间 变动剧烈、交通量大、要 求高度的交通处理效率的 干线道路。
• 定义：把一条道路延长线上的连续几个信号机在时 间上相互联系起来进行信号显示。
• 作用：减少停车次数、缩短停车时间，达到交通畅 通的目的；有助于形成适当速度的交通流。
• 特点：对几个信号机设定共用的周期长（系统周期 长）和确定各信号时间上的相对关系及相位差。
线控方式分类
名称
定周期控制
交通感应控制
2. 定时式脱机操作系统
• TRANSYT（交通网络研究工具）基本原理 • 仿真模型 • TRANSYT系统的主要环节 • 优化原理与方法 • TRANSYT优化过程的主要环节
2.1 TRANSYT基本原理
网络几何尺寸及网络交通信息
新的信号配时
优化数据
初始信号配时
仿真模型
优化过程
最佳信号配时
效能指标PI
定义
“动态响应控制系统”，此系统在控制区域交通网中 设置检测器，实时采集交通数据并实施联机最优控制。
优点 能较好适应交通流的随机变化，对交通流特性变化
较大的城市，将提高控制效益。
缺点 结构复杂、投资高、对设备可靠性要求高。
1. 交通控制概述
• 交通控制的定义 • 交通控制的作用 • 交通控制的历史 • 交通控制的分类 • 交通控制的参数 • 交通控制系统基本组成
• 交叉口的饱和度：交叉口所有相位的饱和度之和。
相位与交叉口的饱和度
1.5.3 信号控制参数
• 周期长：一个信号灯表示绿、黄、红一个循环所 需的时间，以秒为单位。
• 绿信比：是指在周期长内的各相位绿灯时间与周 期长之比。
• 有效绿灯时间：是指被有效利用的实际车辆通行 时间。它等于绿灯时间与黄灯时间之和减去头车 启动的损失时间。
网络内的延误及停车次数
周期流量图
TRANSYT基本原理
2.2 仿真模型
• 建立仿真模型的目的：
用数学方法模拟车流在交通网上的运行状况，研究交通信号控制系统控制 参数的改变对车流运行的影响，以便客观地评价任意一组交通控制参数的 优劣。
2.3 TRANSYT系统的主要环节
• 交通网络的抽象与简化 • 周期交通流量变化图式（交通量和时间） • 车流在连线上运行状况的模拟 • 车辆延误时间的计算 • 停车次数的计算
智能交通系统
Intelligent Transport Systems
张飞舟 博士
北京大学地球与空间科学学院 2015年3月25日 星期三
第四讲 城市交通控制
目录
城市交通控制概述 定时式脱机操作系统：TRANSYT 感应式联机操作系统：SCATS & SCOOT & ACTRA及其他 交通信号控制系统的评价指标 交通信号控制系统的研究进展
2.4 优化原理与方法
• 基本原理：
➢ TRTANSYT将仿真得到的性能指标PI送入优化 程序，作为优化的目标函数；
➢ 以网络内的总行车油耗或总延误时间及停车次 数的加权和作为性能指标；
2.4 优化原理与方法
• 基本原理：
➢用“爬山法”优化，产生优于初始配时的新的 控制参数，然后把新的信号控制参数再送入仿 真部分，反复叠代，最后取得PI值达到最小的 系统最佳信号控制参数。
1.4 交通控制的分类
按控制方式的方便性分为： 1）点控：独立控制各信号机。 2）线控：同时控制沿着道路连续的几个信
号机。 3）面控：把城市道路网分区域控制。
1.4.1 点控方式
• 适用范围： 用于相邻信号机间距较远，线控无多大效果时，或因各相位交通需求变动显著， 其交叉口的周期长和绿信比的独立控制比线控更有效果的情况。
TUC
数字动态控制 静态控制 动态控制 动态控制
动态控制 动态控制 动态控制 动态控制 动态控制 动态控制
检测器
气压式
电磁式 环形线圈 环形线圈 环形线圈
环形线圈 环形线圈 环形线圈 环形线圈 环形线圈 环形线圈
1. 交通控制概述
• 交通控制的定义 • 交通控制的作用 • 交通控制的历史 • 交通控制的分类 • 交通控制的参数 • 交通控制系统基本组成
1.3 交通控制的历史
单点控制
年份
1868
1914 1926 1928
国别
英国
美国 英国 美国
城市 信号机类型
伦敦
臂板式 燃气色灯
克利夫兰 电 灯
各城市 自动信号机
各城市 感应信号机
周期
定
定 定 变
1.3 交通控制的历史
线控系统
年份 国别 城市 系统特征 路口数 周期
1917 美国 盐湖城 手控协调 6 定