交通控制.pptx

第四讲第四讲城市交通控制城市交通控制目录l城市交通控制概述城市交通控制概述l定时式脱机操作系统：定时式脱机操作系统：TRANSYTl感应式联机操作系统：感应式联机操作系统：SCATS&SCOOT&ACTRA及其他及其他l交通信号控制系统的评价指标交通信号控制系统的评价指标l交通信号控制系统的研究进展交通信号控制系统的研究进展1.交通控制概述交通控制概述交通控制的定义交通控制的定义交通控制的作用交通控制的作用交通控制的历史交通控制的历史交通控制的分类交通控制的分类交通控制的参数交通控制的参数交通控制系统基本组成交通控制系统基本组成1.1 交通控制的定义交通控制的定义道路交通控制道路交通控制自动控制自动控制道路交通自动控制道路交通自动控制道路交通管理道路交通管理 广义广义 狭义狭义 核心：核心：如何根据交通需如何根据交通需求来合理分配交求来合理分配交通资源，提高通通资源，提高通行效率。行效率。广义交通管理广义交通管理交通自动交通自动控制控制 交通控制交通控制狭义交通狭义交通管理管理1.1 交通控制的定义交通控制的定义1.交通控制概述交通控制概述交通控制的定义交通控制的定义交通控制的作用交通控制的作用交通控制的历史交通控制的历史交通控制的分类交通控制的分类交通控制的参数交通控制的参数交通控制系统基本组成交通控制系统基本组成1.2 交通控制的作用交通控制的作用道路交通控制随车辆与道路交道路交通控制随车辆与道路交通而生通而生 目的：目的：1 1、保障交通安全、保障交通安全 （18891889第一第一起车祸）起车祸）2 2、疏导交通、保障交通畅通、疏导交通、保障交通畅通 1.交通控制概述交通控制概述交通控制的定义交通控制的定义交通控制的作用交通控制的作用交通控制的历史交通控制的历史交通控制的分类交通控制的分类交通控制的参数交通控制的参数交通控制系统基本组成交通控制系统基本组成1.3 交通控制的历史交通控制的历史1868年年1914年年1926年年20世纪世纪60年代年代英国伦敦出现英国伦敦出现最早的交通信最早的交通信号灯，只有红、号灯，只有红、绿两种颜色。绿两种颜色。纽约街头出现纽约街头出现了手动操作的了手动操作的三色信号灯。三色信号灯。英国人安设了英国人安设了第一座自动交第一座自动交通信号机。通信号机。加拿大多伦多建立了一套加拿大多伦多建立了一套由由IBM650型计算机控制的交型计算机控制的交通信号协调控制系统。这标通信号协调控制系统。这标志着交通信号控制技术进入志着交通信号控制技术进入了一个新的发展时期。该系了一个新的发展时期。该系统第一次把计算机技术用于统第一次把计算机技术用于交通控制，大大提高了控制交通控制，大大提高了控制系统的性能和水平。系统的性能和水平。世界各国开始研究控制较世界各国开始研究控制较大范围的信号联动协调控制大范围的信号联动协调控制系统。系统。解决信号配时优化问题解决信号配时优化问题。1.3 交通控制的历史交通控制的历史单点控制单点控制1.3 交通控制的历史交通控制的历史线控系统线控系统1.3 交通控制的历史交通控制的历史区域控制系统区域控制系统1.交通控制概述交通控制概述交通控制的定义交通控制的定义交通控制的作用交通控制的作用交通控制的历史交通控制的历史交通控制的分类交通控制的分类交通控制的参数交通控制的参数交通控制系统基本组成交通控制系统基本组成1.4 交通控制的分类交通控制的分类按控制方式的方便性分为：按控制方式的方便性分为：1）点控：独立控制各信号机。）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）线控：同时控制沿着道路连续的几个信 号机。号机。3）面控：把城市道路网分区域控制。）面控：把城市道路网分区域控制。1.4.1 点控方式点控方式适用范围：适用范围：用于相邻信号机间距较远，线控无多大效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。有效果的情况。点控方式分类点控方式分类定周期控制定周期控制交通感应控制交通感应控制行人信号控制行人信号控制 对应于交通需对应于交通需求的变动参数，将求的变动参数，将一天分为几个时间一天分为几个时间段，相应于不同时段，相应于不同时段设定不同的周期段设定不同的周期长、绿信比等信号长、绿信比等信号控制参数，由时钟控制参数，由时钟来控制变换参数的来控制变换参数的控制方式。控制方式。对应交通状对应交通状况的变动进行实况的变动进行实时控制的方式。时控制的方式。人行横道的信人行横道的信号控制方式有号控制方式有“定定周期控制周期控制”和和“按按钮式控制钮式控制”。1.4.2 线控方式线控方式定义：定义：把一条道路延长线上的连续几个信号机在时把一条道路延长线上的连续几个信号机在时把一条道路延长线上的连续几个信号机在时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。间上相互联系起来进行信号显示。间上相互联系起来进行信号显示。间上相互联系起来进行信号显示。作用：作用：减少停车次数、缩短停车时间，达到交通畅减少停车次数、缩短停车时间，达到交通畅减少停车次数、缩短停车时间，达到交通畅减少停车次数、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。通的目的；有助于形成适当速度的交通流。通的目的；有助于形成适当速度的交通流。通的目的；有助于形成适当速度的交通流。特点：特点：对几个信号机设定共用的周期长（系统周期对几个信号机设定共用的周期长（系统周期对几个信号机设定共用的周期长（系统周期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。长）和确定各信号时间上的相对关系及相位差。长）和确定各信号时间上的相对关系及相位差。长）和确定各信号时间上的相对关系及相位差。线控方式分类线控方式分类定周期控制定周期控制交通感应控制交通感应控制 根据交通需求的变动模根据交通需求的变动模式，将一天分成若干个时间式，将一天分成若干个时间带设定控制方案，把预先设带设定控制方案，把预先设好的控制参数按时间表进行好的控制参数按时间表进行选择的控制方式。选择的控制方式。对应于变化的交通状对应于变化的交通状况实时改变控制参数（周况实时改变控制参数（周期长、绿信比、相位差）期长、绿信比、相位差）进行控制。进行控制。适用于交通流比较稳定适用于交通流比较稳定的路线区间。的路线区间。适用于交通量的时间适用于交通量的时间变动剧烈、交通量大、要变动剧烈、交通量大、要求高度的交通处理效率的求高度的交通处理效率的干线道路。干线道路。名称定义定义适用适用范围范围1.4.3 面控方式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。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，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是单点信号、干线信号和网络信号系统综合控制的集成。集成。定时式脱机操作控制系统定时式脱机操作控制系统定义定义 利用交通流历史及现状统计数据，进行脱机优化处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。制计算机内，对整个区域交通实施多时段定时控制。优点优点 定时控制简单、可靠且效益投资比高。定时控制简单、可靠且效益投资比高。缺点缺点 不能适应交通流的随机变化。不能适应交通流的随机变化。1.4.3 面控方式面控方式感应式联机操作控制系统感应式联机操作控制系统定义定义 能够适应交通量变化的能够适应交通量变化的“自适应控制系统自适应控制系统”，也叫，也叫“动态响应控制系统动态响应控制系统”，此系统在控制区域交通网中，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。设置检测器，实时采集交通数据并实施联机最优控制。优点优点 能较好适应交通流的随机变化，对交通流特性变化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。较大的城市，将提高控制效益。缺点缺点 结构复杂、投资高、对设备可靠性要求高。结构复杂、投资高、对设备可靠性要求高。1.4.3 面控方式面控方式1.交通控制概述交通控制概述交通控制的定义交通控制的定义交通控制的作用交通控制的作用交通控制的历史交通控制的历史交通控制的分类交通控制的分类交通控制的参数交通控制的参数交通控制系统基本组成交通控制系统基本组成1.5 交通控制的参数交通控制的参数术语：术语：术语：术语：信号相位信号相位饱和度饱和度信号控制参数信号控制参数信号控制参数信号控制参数周期长周期长绿信比绿信比有效绿灯时间有效绿灯时间相位差相位差饱和流量饱和流量流量系数流量系数1.5.1 信号相位信号相位定义：定义：指在一个交叉口某个方向的交通流量（或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。被分配得到这些通行权的时间带。信号相位图示信号相位图示1.5.1 信号相位信号相位信号相位图示信号相位图示1.5.1 信号相位信号相位信号相位图示信号相位图示确定信号相位的考虑因素确定信号相位的考虑因素交通安全：交通安全：行人、左右转向车交通流量、穿越距离和行人、左右转向车交通流量、穿越距离和视觉等。视觉等。交通效率：交通效率：减少相位数有利于交通效率提高。减少相位数有利于交通效率提高。1.5.2 饱和度饱和度进道口的饱和度：进道口的饱和度：相位相位i i的饱和度：每个相位的饱和度：每个相位i i所控制的交叉所控制的交叉口各进口道饱和度的最大值。口各进口道饱和度的最大值。交叉口的饱和度：交叉口所有相位的饱和交叉口的饱和度：交叉口所有相位的饱和度之和。度之和。相位与交叉口的饱和度相位与交叉口的饱和度1.5.3 信号控制参数信号控制参数周期长周期长：一个信号灯表示绿、黄、红一个循环所一个信号灯表示绿、黄、红一个循环所需的时间，以秒为单位。需的时间，以秒为单位。绿信比：绿信比：是指在周期长内的各相位绿灯时间与周是指在周期长内的各相位绿灯时间与周期长之比。期长之比。有效绿灯时间：有效绿灯时间：是指被有效利用的实际车辆通行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。启动的损失时间。1.5.3 信号控制参数信号控制参数相位差：相位差：从某一车流方向看，为使车辆在交叉口处不从某一车流方向看，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受阻而流畅通过，使每个路口的绿灯开始时间错开的时间。时间。饱和流量：饱和流量：是衡量路口交通流施放能力的重要参数，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通常是指一个绿灯时间内的连续通过路口的最大车流量。量。流量系数：流量系数：是实际流量与饱和流量的比值。既是计算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信号配时的重要参数，又是衡量路口阻塞程度的一个尺度。尺度。1.交通控制概述交通控制概述交通控制的定义交通控制的定义交通控制的作用交通控制的作用交通控制的历史交通控制的历史交通控制的分类交通控制的分类交通控制的参数交通控制的参数交通控制系统基本组成交通控制系统基本组成1.6 交通信号控制系统基本组成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。型、数据（图像）分析处理等。智能交通信号控制系统的核心是控制模型算法软件，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，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。统将起到的作用和地位。系统组成框图系统组成框图 系统组成框图系统组成框图 目录l城市交通控制概述城市交通控制概述l定时式脱机操作系统：定时式脱机操作系统：TRANSYTl感应式联机操作系统：感应式联机操作系统：SCATS&SCOOT&ACTRA及其他及其他l交通信号控制系统的评价指标交通信号控制系统的评价指标l交通信号控制系统的研究进展交通信号控制系统的研究进展2.定时式脱机操作系统定时式脱机操作系统TRANSYT（交通网络研究工具）基本原理（交通网络研究工具）基本原理仿真模型仿真模型TRANSYT系统的主要环节系统的主要环节优化原理与方法优化原理与方法TRANSYT优化过程的主要环节优化过程的主要环节2.1 TRANSYT基本原理基本原理TRANSYT基本原理基本原理网络几何尺寸及网络交通信息网络几何尺寸及网络交通信息新的信号配时新的信号配时优化数据优化数据初始信号配时初始信号配时仿真模型仿真模型优化过程优化过程效能指标效能指标PIPI网络内的延误及停车次数网络内的延误及停车次数周期流量图周期流量图最佳信号配时最佳信号配时 2.2 仿真模型仿真模型建立仿真模型的目的：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。价任意一组交通控制参数的优劣。2.3 TRANSYT系统的主要环节系统的主要环节交通网络的抽象与简化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）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流在连线上运行状况的模拟车辆延误时间的计算车辆延误时间的计算停车次数的计算停车次数的计算 2.4 优化原理与方法优化原理与方法基本原理：基本原理：TRTANSYT将仿真得到的性能指标将仿真得到的性能指标PI送入优化送入优化程序，作为优化的目标函数；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；数的加权和作为性能指标；2.4 优化原理与方法优化原理与方法基本原理：基本原理：用用“爬山法爬山法”优化，产生优于初始配时的新的优化，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，最后取得真部分，反复叠代，最后取得PI值达到最小的值达到最小的系统最佳信号控制参数。系统最佳信号控制参数。“爬山法爬山法”优化计算原理 2.5 TRTANSYT优化过程的主要环节优化过程的主要环节相位差优化相位差优化绿信比优化绿信比优化控制子区的划分控制子区的划分信号周期长的优化信号周期长的优化目录l城市交通控制概述城市交通控制概述l定时式脱机操作系统：定时式脱机操作系统：TRANSYTl感应式联机操作系统：感应式联机操作系统：SCATS&SCOOT&ACTRA及其他及其他l交通信号控制系统的评价指标交通信号控制系统的评价指标l交通信号控制系统的研究进展交通信号控制系统的研究进展 3.感应式联机操作系统感应式联机操作系统相位差方相位差方案选择案选择方案选择式：方案选择式：方案选择式：方案选择式：SCATSSCATSSCATSSCATS（澳大利亚）（澳大利亚）（澳大利亚）（澳大利亚）子系统的划分子系统的划分与合并与合并控制参数控制参数的优化的优化信号周期信号周期长选择长选择绿信号方绿信号方案选择案选择方案形成式：方案形成式：方案形成式：方案形成式：SCOOTSCOOT（英国（英国（英国（英国TRRLTRRL）控制控制子区子区模型模型优化优化3.1 交通控制方案交通控制方案形成方式形成方式：根据实时采集的交通流数据，实时计算最佳交通根据实时采集的交通流数据，实时计算最佳交通根据实时采集的交通流数据，实时计算最佳交通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，如英控制参数形成控制方案，实施动态交通控制，如英控制参数形成控制方案，实施动态交通控制，如英控制参数形成控制方案，实施动态交通控制，如英国国国国SCOOTSCOOT。3.1 交通控制方案交通控制方案选择方式：选择方式：对应不同的交通量状况，事先做好各类交通控制对应不同的交通量状况，事先做好各类交通控制对应不同的交通量状况，事先做好各类交通控制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，按实时方案和相应的控制参数并储存在计算机内，按实时方案和相应的控制参数并储存在计算机内，按实时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采集的交通流数据，选取最适合的交通控制方案与采集的交通流数据，选取最适合的交通控制方案与采集的交通流数据，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。如澳大利亚控制参数，实时动态交通控制。如澳大利亚控制参数，实时动态交通控制。如澳大利亚控制参数，实时动态交通控制。如澳大利亚SCATSSCATS。3.1 SCATS系统组成系统组成 悉尼协调自适应交通控制系统（悉尼协调自适应交通控制系统（sydney coordinated adaptive traffic system，SCATS）由澳大利亚新南威尔士干线道路和交通局的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西姆斯等人自20世纪世纪70年代开始研究从年代开始研究从1980年起年起陆续在悉尼等城市安装使用。陆续在悉尼等城市安装使用。3.1 SCATS系统组成系统组成 悉尼协调自适应交通控制系统（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实时配时方案选择系统，更确切的说实际上是一种，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。目前由统。目前由Tyco系统集成公司推广经营，现已推出系统集成公司推广经营，现已推出SCATS的升级版的升级版SCATSII。3.1 SCATS系统组成系统组成 SCATS系统包括中央监控系统、区域控制中心系统包括中央监控系统、区域控制中心和图形界面（和图形界面（GUI）工作站。）工作站。一个中央控制系统最多可连一个中央控制系统最多可连64个区域控制分中个区域控制分中心，每个区域控制中心可控制心，每个区域控制中心可控制250个信号交叉口，个信号交叉口，理论控制规模为理论控制规模为16000个交叉口。个交叉口。3.1 SCATS系统组成系统组成 目前，世界上大约有目前，世界上大约有60个城市正在运行个城市正在运行SCATS系统，控制超过系统，控制超过16000个交叉口，世界上最大的个交叉口，世界上最大的SCATS系统控制网络在澳大利亚悉尼市，控制了超系统控制网络在澳大利亚悉尼市，控制了超过过3000个信号交叉口。个信号交叉口。3.1 SCATS系统组成系统组成 除澳大利亚之外，新加坡是拥有基于除澳大利亚之外，新加坡是拥有基于SCATS控制控制系统交叉口数量最多的城市（目前大约系统交叉口数量最多的城市（目前大约1800个）。个）。在我国，在我国，SCATS系统已在上海、天津、宁波、杭系统已在上海、天津、宁波、杭州等几个城市投入运行，并且取得了一定的实施经州等几个城市投入运行，并且取得了一定的实施经验。验。3.1.1 工作原理工作原理控制结构：控制结构：分层式三级控制（中央监控中心、地分层式三级控制（中央监控中心、地区控制中心和信号控制机）区控制中心和信号控制机）。子系统子系统：在地区控制中心对信号控制机实行控制在地区控制中心对信号控制机实行控制时，通常将每时，通常将每1至至10个信号控制机组合为一个个信号控制机组合为一个“子子系统系统”。特点：特点：“战略控制战略控制”与与“战术控制战术控制”相结合。相结合。SCATS工作原理图工作原理图控制中心控制中心交通信号控制区域控制机区域控制机区域控制机区域控制机区域控制机区域控制机交通信号控制交通信号控制交通信号控制管理系统管理系统战略控制战略控制 战术控制战术控制3.1.1 工作原理工作原理SCATS工作原理图工作原理图3.1.1 工作原理工作原理SCATS工作原理图工作原理图3.1.1 工作原理工作原理3.1.2 SCATS优选配时方案的主要环节优选配时方案的主要环节子系统的划分合并子系统的划分合并控制参数优化机理控制参数优化机理信号周期长的选择信号周期长的选择绿信号方案的选择绿信号方案的选择相位差方案的选择相位差方案的选择控制参数优化机理控制参数优化机理机理：机理：根据车辆检测装置所提供的实时交通数据根据车辆检测装置所提供的实时交通数据和停车线断面的绿灯期间的实际通过量，算法系和停车线断面的绿灯期间的实际通过量，算法系统选择子系统内各交叉口的公用周期长、各交叉统选择子系统内各交叉口的公用周期长、各交叉口的绿信比及相位差。口的绿信比及相位差。依据：依据：饱和度和综合流量饱和度和综合流量。饱和度和综合流量饱和度和综合流量饱和度：饱和度：指被车流有效利用的绿灯时间与指被车流有效利用的绿灯时间与绿灯显示时间之比。绿灯显示时间之比。综合流量：综合流量：指一次绿灯期间通过停车线的指一次绿灯期间通过停车线的车辆折算当量，反映通过停车线的混合车车辆折算当量，反映通过停车线的混合车流数量。流数量。信号周期长的选择信号周期长的选择信号周期长的选择以子系统为基础，即在一信号周期长的选择以子系统为基础，即在一个子系统内，根据其中饱和度最高的交叉口个子系统内，根据其中饱和度最高的交叉口来确定整个子系统应当采用的周期长。来确定整个子系统应当采用的周期长。信号周期的调整采取信号周期的调整采取“连续小步距方式连续小步距方式”。绿信号方案的选择绿信号方案的选择以子系统为基本单位，为每个交叉口准备了以子系统为基本单位，为每个交叉口准备了4 4个绿信比方案供实时选择用。个绿信比方案供实时选择用。规定各相位的绿灯时间占信号周期的比值。规定各相位的绿灯时间占信号周期的比值。规定信号相位的次序。规定信号相位的次序。相位差方案的选择相位差方案的选择内部、外部两类相位差方案都要事先确定。内部、外部两类相位差方案都要事先确定。每一类包含每一类包含5种不同的方案。种不同的方案。3.1.3 特点特点由于该系统可选方案数目限制，执行每一方案持续由于该系统可选方案数目限制，执行每一方案持续时间较长；时间较长；不具有反馈功能不具有反馈功能 ；由于控制参数是事先设置的由于控制参数是事先设置的,将带来一些问题；将带来一些问题；实时性不够理想。实时性不够理想。3.2 SCOOT系统系统SCOOT系统：系统：即（即（split-cycle-offset optimization technique）绿信比周期长相位差优化技术，是）绿信比周期长相位差优化技术，是一种对交通信号网实行实时协调控制的自适应控制一种对交通信号网实行实时协调控制的自适应控制系统。系统。英国英国TRRL于于1973年研发，年研发，1979年正式投入使用。年正式投入使用。SCOOT系统是集中式控制模式，中心控制主机采系统是集中式控制模式，中心控制主机采用用1台管理计算机和多台控制计算机形式。台管理计算机和多台控制计算机形式。3.2 SCOOT系统系统系统规模：中心最多可控制系统规模：中心最多可控制9台计算机，每台计算台计算机，每台计算机最多可实时自适应控制机最多可实时自适应控制300个路口，理论控制规个路口，理论控制规模为模为2700个路口。个路口。SCOOT系统已经安装在伦敦、北京、大连、多伦系统已经安装在伦敦、北京、大连、多伦多、圣地亚哥等多、圣地亚哥等170多个城市，其最大的应用规模多个城市，其最大的应用规模是在英国伦敦，控制约是在英国伦敦，控制约2000个路口。个路口。3.2.1 SCOOT系统基本原理系统基本原理基本原理：基本原理：SCOOT是方案形成式控制系统，通过安是方案形成式控制系统，通过安装于各交叉口每条进口道上游的车辆检测器所采集的装于各交叉口每条进口道上游的车辆检测器所采集的车辆到达信息，联机处理，形成控制方案，连续地实车辆到达信息，联机处理，形成控制方案，连续地实时调整绿信比、周期长及相位差三个控制参数，使之时调整绿信比、周期长及相位差三个控制参数，使之与变化的交通状况适应。与变化的交通状况适应。特点：特点：优化采用小步长渐近寻优方法，无需过大的计优化采用小步长渐近寻优方法，无需过大的计算量，生成方式和运用方法采用实时自适应控制。算量，生成方式和运用方法采用实时自适应控制。3.2.1 SCOOT系统基本原理系统基本原理 3.2.2 SCOOT系统结构系统结构硬件：硬件：中心计算机及外围设备，数据传输网络和外设装置中心计算机及外围设备，数据传输网络和外设装置（包括交通信号控制机、车辆检测器或摄像装置及信（包括交通信号控制机、车辆检测器或摄像装置及信号灯）。号灯）。3.2.2 SCOOT系统结构系统结构软件：软件：车辆检测数据的采集和分析车辆检测数据的采集和分析;交通模型（用于计算延误时间和排队长度等等）；交通模型（用于计算延误时间和排队长度等等）；配时方案参数优化调整配时方案参数优化调整;信号控制方案的执行信号控制方案的执行;系统检测。系统检测。以上以上5个子系统相互配合、协调工作，共同完成交通控个子系统相互配合、协调工作，共同完成交通控制任务。制任务。3.2.2 SCOOT系统结构系统结构 3.2.3 SCOOT优化配时方案的主要环节优化配时方案的主要环节检测：车辆数据采集检测和分析检测：车辆数据采集检测和分析子区：由交通工程师事先确定子区：由交通工程师事先确定模型：用于计算延误时间和排队长度模型：用于计算延误时间和排队长度优化：配时参数优化调整优化：配时参数优化调整检测检测检测器：环形线圈式电感检测器实时检测检测器：环形线圈式电感检测器实时检测检测器位置的选择：距离停车线有一定距离检测器位置的选择：距离停车线有一定距离的地点，一般在上游交叉口出口，离下游停的地点，一般在上游交叉口出口，离下游停车线尽量远。车线尽量远。车流检测数据的采集：交通量，占用时间，车流检测数据的采集：交通量，占用时间，拥挤程度拥挤程度子区由交通工程师事先判定，运行中不可合并由交通工程师事先判定，运行中不可合并也不可拆分。也不可拆分。模型模型周期流量图车队预测周期流量图车队预测排队预测排队预测拥挤预测拥挤预测效能预测效能预测优化优化优化策略：对优化配时参数随交通需求的改变而优化策略：对优化配时参数随交通需求的改变而作频繁的适量调整。作频繁的适量调整。绿灯时长优化绿灯时长优化相位差优化相位差优化周期长优化周期长优化优点：优点：(1)(1)实用性强实用性强,几乎不受外界条件影响；几乎不受外界条件影响；(2)(2)稳定性强；稳定性强；(3)(3)自动鉴别和淘汰功能；自动鉴别和淘汰功能；(4)(4)实时性好；实时性好；(5)(5)可以提供各种反映路网交通状况的信息。可以提供各种反映路网交通状况的信息。缺点：缺点：实时性与可靠性之间的矛盾实时性与可靠性之间的矛盾3.2.4 SCOOT的特点的特点3.3.1 ACTRA系统简介系统简介 ACTRA（Advanced Control&Traffic Responsive Algorithm）是由美国西门子公司开发）是由美国西门子公司开发的一个信号控制系统软件，是目前世界上技术比的一个信号控制系统软件，是目前世界上技术比较领先的交通信号控制系统软件之一。较领先的交通信号控制系统软件之一。3.3 ACTRA系统系统3.3.2 ACTRA系统结构系统结构 ACTRA交通信号控制系统主要由三大模块组交通信号控制系统主要由三大模块组成：中心控制模块、通信模块及路口信号控制模成：中心控制模块、通信模块及路口信号控制模块。块。3.3 ACTRA系统系统3.3.3 ACTRA系统特点系统特点技术先进、性能可靠，应用较广泛。技术先进、性能可靠，应用较广泛。标准的符合性、软件的开放性。标准的符合性、软件的开放性。ACTRA采用当前先进的浏览器界面，友好图形用户采用当前先进的浏览器界面，友好图形用户界面和视频显示技术。界面和视频显示技术。智能化的智能化的ATC2070现场信号机，自适应反应迅速，现场信号机，自适应反应迅速，更加实用。更加实用。3.3.1 ACTRA系统特点系统特点根据资料，北京全市的城市道路交通信号控制路口根据资料，北京全市的城市道路交通信号控制路口的数量目前已超过的数量目前已超过1700处，五环以内城区的信号控处，五环以内城区的信号控制路口为制路口为1114处，其中处，其中SCOOT系统控制了以二环系统控制了以二环以内为主的近以内为主的近350处路口，而处路口，而ACTRA系统的使用也系统的使用也在北京市内安装布置。在北京市内安装布置。3.4 KATNET系统系统创建：创建：日本日本 生成方式与应用方法：生成方式与应用方法：自动方案选择自动方案选择 根据调查数据和实际经验，预先设定根据调查数据和实际经验，预先设定5个周期控制个周期控制模式，每个模式对应各自的绿信比和相位差方案，共模式，每个模式对应各自的绿信比和相位差方案，共组合成组合成14种控制方案，存于控制中心计算机内。种控制方案，存于控制中心计算机内。3.4 KATNET系统系统 运行时，根据检测器每运行时，根据检测器每5分钟的统计交通数据，计分钟的统计交通数据，计算出算出5分钟的流量和占有率，经分钟的流量和占有率，经4次平滑后，根据第四次平滑后，根据第四次得出的结果，从次得出的结果，从14种方案中选择最优者进行协调控种方案中选择最优者进行协调控制。制。结构形式：结构形式：两级控制结构两级控制结构 我国使用：我国使用：深圳、无锡深圳、无锡 3.5 国产系统国产系统HTUTCS系统由来和现状系统由来和现状 系统是系统是“七五七五”、“八五八五”国家重点科技攻关国家重点科技攻关成果，获得成果，获得“国家计委、国家科委、财政部联合颁国家计委、国家科委、财政部联合颁发的国家重大科技成果奖、公安部科技进行一等奖、发的国家重大科技成果奖、公安部科技进行一等奖、国家科技进步三等奖，已在南京、南昌、株洲、常国家科技进步三等奖，已在南京、南昌、株洲、常熟等多个城市应用，系统稳定可靠、综合性能超过熟等多个城市应用，系统稳定可靠、综合性能超过国外引进系统。国外引进系统。3.5 国产系统国产系统HTUTCS系统结构系统结构 系统通常采用两级控制结构：区域控制级和路口系统通常采用两级控制结构：区域控制级和路口控制级。控制级。如需进行区域扩充，为对区域级进行协调控制可如需进行区域扩充，为对区域级进行协调控制可增设中央控制级，从而构成三级控制结构。增设中央控制级，从而构成三级控制结构。系统设计容量：一个区为一个基本单元，控制系统设计容量：一个区为一个基本单元，控制个信号交叉口。系统控制区域数不受限制。个信号交叉口。系统控制区域数不受限制。3.5.1 系统主要功能系统主要功能l 通信号控制参数的优化控制功能通信号控制参数的优化控制功能 为提高系统的实用性和可靠性，系统设置了实时自为提高系统的实用性和可靠性，系统设置了实时自适应、固定配时控制功能。适应、固定配时控制功能。实时自适应控制：实时自适应控制：控制区内与区域控制计算机相控制区内与区域控制计算机相连的交通信号机都在区域计算机控制之下，信号配时连的交通信号机都在区域计算机控制之下，信号配时方案由优化算法软件实时生成。方案由优化算法软件实时生成。3.5.1 系统主要功能系统主要功能l 通信号控制参数的优化控制功能通信号控制参数的优化控制功能 固定配时控制：固定配时控制：控制区内与区域控制计算机相连控制区内与区域控制计算机相连的交通信号机都在区域计算机控制之下，信号配时方的交通信号机都在区域计算机控制之下，信号配时方案使用的是近期实时自适应优化结果，并确有较好交案使用的是近期实时自适应优化结果，并确有较好交通效益的配时方案。通效益的配时方案。3.5.1 系统主要功能系统主要功能l 特殊控制功能特殊控制功能 系统可根据实际交通需求，由指挥中心发出命令系统可根据实际交通需求，由指挥中心发出命令进行特殊控制，主要有：绿波控制，在特殊情况下，进行特殊控制，主要有：绿波控制，在特殊情况下，如警卫、消防、救护、抢险等，信号灯按预定的路线如警卫、消防、救护、抢险等，信号灯按预定的路线进行绿波推进，以保证车辆畅通无阻。进行绿波推进，以保证车辆畅通无阻。3.5.1 系统主要功能系统主要功能l系统可预先设置的绿波线路的数量只受计算机硬盘容系统可预先设置的绿波线路的数量只受计算机硬盘容量的限制。量的限制。单点控制：单点控制：各路口的信号灯由各路口交通信号控制机各路口的信号灯由各路口交通信号控制机独立控制。独立控制。闪光控制：闪光控制：信号灯黄灯按一定的频率闪烁，向车辆和信号灯黄灯按一定的频率闪烁，向车辆和行人发出警告或提示。行人发出警告或提示。指定相位控制：指定相位控制：根据路口交通需求，由指挥中心发出根据路口交通需求，由指挥中心发出命令控制信号相位的执行时间，进行交通疏导。命令控制信号相位的执行时间，进行交通疏导。3.5.1 系统主要功能系统主要功能l城市道路与高等级公路出入口控制城市道路与高等级公路出入口控制 控制城市道路与高等级公路出入口的匝道和室外可变情控制城市道路与高等级公路出入口的匝道和室外可变情报板，进行交通疏导。报板，进行交通疏导。l交通数据自动采集与存储交通数据自动采集与存储 每一车道的车流信息通过环形线圈车辆检测器或其他形每一车道的车流信息通过环形线圈车辆检测器或其他形式的车辆检测设备进行自动采集，每隔式的车辆检测设备进行自动采集，每隔2秒上送区域计算秒上送区域计算机，区域计算机计算出车流量、占有率、排队长度等交通机，区域计算机计算出车流量、占有率、排队长度等交通数据，存储在区域计算机或中央计算机内。数据，存储在区域计算机或中央计算机内。3.5.2 系统主要特点系统主要特点l 系统控制策略更适合我国城市交通特点系统控制策略更适合我国城市交通特点。l 系统设置了实时自适应、固定配时和单点三种工作方式，系统设置了实时自适应、固定配时和单点三种工作方式，还具有警卫、消防、救护等优先绿波带和人工指定功能，还具有警卫、消防、救护等优先绿波带和人工指定功能，工作方式灵活，功能完备。工作方式灵活，功能完备。l 系统支持多种硬件平台（微机、服务器、工作站以及大系统支持多种硬件平台（微机、服务器、工作站以及大中小型计算机），采用中小型计算机），采用TCP/IP通信规程组成计算机局域网，通信规程组成计算机局域网，系统配置灵活，克服了其他系统对计算机机型依赖性过强系统配置灵活，克服了其他系统对计算机机型依赖性过强的缺点，软件平台为的缺点，软件平台为Windows NT操作系统。操作系统。3.5.2 系统主要特点系统主要特点l 在公安部交通管理科学研究所内建立了系统维护控在公安部交通管理科学研究所内建立了系统维护控制中心，采用公共电话网随时可以与异地的控制系统制中心，采用公共电话网随时可以与异地的控制系统建立远程联系，实时对外地的交通控制系统进行监视、建立远程联系，实时对