点控感应控制PPT课件.ppt

道路交通控制南京理工大学4-单点交通控制南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程4 4感感感感应应控制的基本思想控制的基本思想控制的基本思想控制的基本思想1 12 23 3半感半感半感半感应应和全感和全感和全感和全感应应优优先控制先控制先控制先控制感感感感应应控制与定控制与定控制与定控制与定时时控制的比控制的比控制的比控制的比较较2 2南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程信号机信号机信号机信号机单点感点感应控制控制车辆检测车辆检测器器器器数据数据数据数据处处理理理理控制算法控制算法控制算法控制算法信号信号信号信号变换变换信号灯信号灯信号灯信号灯交通流交通流交通流交通流3 3南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制 感感应控制算法基本原理：控制算法基本原理：当当绿灯开始灯开始时，显示示“初期初期绿灯灯时间”（最短（最短绿灯灯时间）；当初期）；当初期绿灯灯时间结束束时，如果，如果检测到无到无车到达，到达，则转换为红灯，如果灯，如果还有有车到到达交叉口，达交叉口，则延延长一个一个“单位位绿灯延灯延长时间”；在；在“单位位绿灯延灯延长时间”结束束时，如果，如果检测到无到无车到达，到达，则转换为红灯，如果灯，如果还有有车到达交叉到达交叉口，口，则再延再延长一个一个“单位位绿灯延灯延长时间”，以此反复，直到无，以此反复，直到无车到达或到达或总绿灯灯时间达到达到“绿灯极限延灯极限延长时间”。初期初期初期初期绿绿灯灯灯灯时间时间单单位位位位绿绿灯延灯延灯延灯延长时间长时间绿绿灯极限延灯极限延灯极限延灯极限延长时间长时间4 4南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-基本参数基本参数 （1 1）初期）初期绿灯灯时间 初期初期绿灯灯时间应该保保证在停在停车线与与检测器之器之间排排队的的车辆完全在完全在绿灯灯时间内通内通过停停车线，所以与，所以与检测器到停器到停车线的距的距离大小有关。美国推荐数据：离大小有关。美国推荐数据：在我国，在我国，还需考需考虑行人和非机行人和非机动车的通行所需的通行所需时间。间间距（距（距（距（mm）初期初期初期初期绿绿灯灯灯灯时间时间（s s）间间距（距（距（距（mm）初期初期初期初期绿绿灯灯灯灯时间时间（s s）0120128 82530253014141318131810103136313616161924192412125 5南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-基本参数基本参数 （2 2）单位位绿灯延灯延长时间 单位位绿灯延灯延长时间的大小决定了感的大小决定了感应式控制的效率。式控制的效率。单位位绿灯延灯延长时间太太长则会会损失失绿灯灯时间，降低通行能力；，降低通行能力；太短太短则会会导致致检测到的到的车辆在在单位位绿灯延灯延长时间内无法通内无法通过停停车线，失去了感，失去了感应控制的意控制的意义。（3 3）绿灯极限延灯极限延长时间 绿灯极限延灯极限延长时间可以可以为定定时控制方法确定的控制方法确定的绿灯灯时间，一般一般为30-60s30-60s。在在绿灯灯时间内内检测到的最后一到的最后一辆车，可能在，可能在绿灯极限灯极限时间结束束时，无法通，无法通过停停车线，这时应将以最快的可能返回将以最快的可能返回绿灯灯6 6南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-基本参数基本参数 （3 3）绿灯极限延灯极限延长时间 如果交通流量非常大，如果交通流量非常大，绿灯灯时间就等于就等于绿灯极限延灯极限延长时间，这是相当于定是相当于定时控制。控制。绿灯极限延灯极限延长时间也可以采用可也可以采用可变绿灯极限灯极限时间，即如，即如果果绿灯极限延灯极限延长时间结束束时交通流量仍然大于交通流量仍然大于设定的流量定的流量值（临界界值），），则再延再延长绿灯灯时间，且增加，且增加临界界值，直到，直到实际流量小于流量小于临界界值为止止。7 7南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制 按按车辆检测器器设置的位置不同，感置的位置不同，感应控制可分控制可分为半感半感应控制和全感控制和全感应控制。控制。半感半感应控制是控制是车辆检测器器设置在主次道路相交交置在主次道路相交交叉口的次要道路上或主要道路上的控制方式。叉口的次要道路上或主要道路上的控制方式。全感全感应控制是控制是车辆检测器器设置在交叉口的所有置在交叉口的所有进口道路上。口道路上。8 8南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-半感半感应控制控制 （1 1）检测器器设置在次要道路上的置在次要道路上的半感半感应控制控制 预置次路最短置次路最短绿灯灯时间，当，当检测到到次路上有次路上有车时，次路，次路为绿灯，无后灯，无后续车时，次路，次路红灯；否灯；否则，到达最短，到达最短绿灯灯时强制制换为红灯。灯。可以看出，只要次路上有可以看出，只要次路上有车就会中就会中断主路断主路车流，此流，此时可可视为次路次路优先控先控制。适用于特殊需要的次路，如消防制。适用于特殊需要的次路，如消防队、重要机关出入口等。、重要机关出入口等。不利于次路行人和非机不利于次路行人和非机动车直行。直行。主路主路主路主路绿绿灯灯灯灯次路次路次路次路绿绿灯灯灯灯次路有次路有次路有次路有车车次路有次路有次路有次路有车车最短最短最短最短绿绿灯灯灯灯无无无无无无无无到到到到未到未到未到未到有有有有有有有有9 9南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-半感半感应控制控制 （1 1）检测器器设置在次要道路置在次要道路上的半感上的半感应控制控制 如果次路如果次路优先，先，则会随会随时中断中断主路主路车流，流，对于非特殊需要的次于非特殊需要的次路，可以路，可以预设次路的排次路的排队车长度，度，当当实际排排队大于大于设定的定的长度度时，次路次路绿灯，否灯，否则次路次路红灯。灯。次路的次路的预设排排队车长度由度由检测器到停器到停车线的的长度来确定。度来确定。主路主路主路主路绿绿灯灯灯灯次路次路次路次路绿绿灯灯灯灯次路次路次路次路队长队长次路次路次路次路队长队长最短最短最短最短绿绿灯灯灯灯小于小于小于小于设设定定定定值值到到到到未到未到未到未到大于大于大于大于大于大于大于大于小于小于小于小于设设定定定定值值1010南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-半感半感应控制控制（2 2）检测器器设置在主置在主要道路上的半感要道路上的半感应控制控制 平平时主路主路总是是绿灯，灯，当在一段当在一段时间内内检测不不到主路有到主路有车时，次路，次路绿灯；主路上灯；主路上检测到有到有车时，主路，主路绿灯。灯。主路主路主路主路绿绿灯灯灯灯次路次路次路次路绿绿灯灯灯灯初期初期初期初期绿绿灯灯灯灯时间时间主路有主路有主路有主路有车车最大最大最大最大绿绿灯灯灯灯时间时间未到未到未到未到有有有有无无无无到到到到次路次路次路次路绿绿灯灯灯灯结结束束束束1111南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-全感全感应控制控制 全感全感应控制是所有控制是所有进口道上都口道上都设置置检测器的感器的感应控控制方式。适用于相交道路等制方式。适用于相交道路等级相当、交通量相仿且相当、交通量相仿且变化化较大的交叉口。大的交叉口。全感全感应控制可以有一般的感控制可以有一般的感应控制、公交控制、公交优先感先感应控制、特种控制、特种车优先感先感应控制。控制。1212南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-全感全感应控制控制主干主干主干主干绿绿灯灯灯灯最小最小最小最小绿绿灯灯灯灯时间时间主干有主干有主干有主干有车车最大最大最大最大绿绿灯灯灯灯时间时间次干有次干有次干有次干有车车次干次干次干次干绿绿灯灯灯灯最小最小最小最小绿绿灯灯灯灯时间时间次干有次干有次干有次干有车车最大最大最大最大绿绿灯灯灯灯时间时间主干有主干有主干有主干有车车有有有有否否否否是是是是无无无无无无无无无无无无无无无无有有有有有有有有有有有有否否否否否否否否否否否否是是是是是是是是是是是是1313南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-优化感化感应控制控制 为了更充分利用了更充分利用绿灯灯时间，提高感，提高感应控制的交通效益，感控制的交通效益，感应控制仍需要控制仍需要优化。化。在交叉口的每一在交叉口的每一进口道上不同位置口道上不同位置设置两个置两个检测器，先配以器，先配以足足够的的绿灯灯时间以保以保证停停车线到最近的到最近的检测器之器之间的排的排队车辆的的通行，然后依据两个通行，然后依据两个检测器之器之间的交通信息（流量、的交通信息（流量、车速、速、车距距等），等），判断在延判断在延长绿灯灯时间内的交通效益，并与其他相位内因内的交通效益，并与其他相位内因为延延长红灯而造成的灯而造成的损失失进行比行比较，以效益最大或，以效益最大或损失最小失最小为目目标，确定确定绿灯延灯延长时间或或换相的相的时机。机。1414南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制 空空间优先：公交先：公交专用道用道 时间优先：先：被被动优先、主先、主动优先、先、实时优先先 被动优先是修改已有的信号运行系统，预先进行交叉口BRT优先信号配时，是固定配时公交信号优先控制模式的一种，该模式下，不考虑交叉口附近路段是不是有公交车辆到达，因此不需要埋设检测器，其运作状态与公交车的实际运行状态无关。一般情况下，当公交车车头时距小，而流量较大时，被动优先控制模式可以有效的发挥其最大功能。1515南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制 被动优先方法：均匀到达延误模型（1 1）基本假）基本假设（2 2）车均延均延误模型模型1616南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制被动优先方法：均匀到达延误模型（3 3）人均延）人均延误模型模型1717南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制被动优先方法：均匀到达延误模型（4 4）最佳周期模型）最佳周期模型以各相位以各相位载载客量占有整个交叉口客量占有整个交叉口载载客量的比例分配客量的比例分配绿绿灯灯时间时间1818南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制 主动优先：信息采集的主要来源为埋设在交叉口进口道的检测器。在公交车辆即将到达交叉口以前，信号控制机根据检测结果实时调整控制方案，实现公交车辆优先通过交叉口的目的。主动优先相比较与被动优先而言，克服了信号损失时间过多的缺点，具有更强的适应性。主主动优先包括先包括绝对优先、完全先、完全优先和部分先和部分优先三种。先三种。1919南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制(1)绝对优先 绝对优先的公交信号控制，类似于铁路列车通过交叉口时的独占式信号控制模式。当安装在交叉口上游的入口检测器检测到有公交车辆到达时，交通信号控制器中断当前的信号相位，直接给予公交车辆通过信号。当交叉口下游的出口检测器检测到公交车辆己经通过交叉口后，再恢复原来的信号相位。2020南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制(1)绝对优先 在绝对优先信号控制策略的实施中，公交车辆的检测是一个重要的因素，为保证控制系统的可靠运行，要求公交车辆检测器必须具有较高的准确性、灵敏性，不能误检和漏检公交车辆。绝对优先控制策略可以确保公交车辆在通过交叉口时不受任何延滞，但对横向车流的影响非常严重。当交叉口的横向交通量较大时，这种控制策略很容易引起交通阻塞。因此，通常在交通流量较低的交叉口才采用这种控制策略。2121南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制(2)完全优先 在完全优先控制策略中，通过检测公交车辆的位置确定是否给予其优先信号。但与绝对优先不同的是，该策略并不是无条件地中断当前信号相位，而是通过调整一个信号周期内不同相位出现的时间来达到公交车辆优先通行的目的。1、确定公交车位置、速度，以确定公交车达到交叉口的时间，是否要进行信号优先。2、通过信号机调整信号相位，使得信号灯提前变为绿灯，或延长绿灯时间等方式实现优先。2222南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制 (3)部分优先 在完全优先策略中，对每一辆公交车都试图提供优先通行条件。当公交车流量较大时，可能会造成信号相位的频繁调整，对同向车流和横向车流造成干扰。因此，可以采取有选择地为公交车辆提供优先信号的策略，即部分优先策略。2323南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制(3)部分优先选择优先的标准：1)对提前或准时的公交车辆不提供优先信号，仅对偏离时刻表的晚点车辆提供优先信号；2)在高峰期为公交车辆提供优先信号，平时不提供优先信号；3)只对载客量超过一定数量的公交车提供优先信号；4)权衡公交车辆延误与机动车延误，确定是否为公交车提供优先信号。2424南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制主动优先控制策略的控制方式:1）绿灯延长 2）绿灯提前 3）相位插入 4）相位倒转 5）跳跃相位 6）专用相位2525南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制u绿灯延长 当本相位剩余绿灯时间不足以让检测到的公交车辆安全通过交叉口时，绿灯延长决策通过压缩公交后续相位的绿灯时间，延长公交相位绿灯时间，使公交车可无阻碍通过交叉口，减少公交车等待延误。公交相位绿灯时间延长的限值由后续相位提供最大压缩时间确定。最大压缩时间也用于保证相位社会车流不会因公交信号优先导致交通拥堵。若公交申请所需时间超过后续相位提供最大压缩时间，就不执行绿灯延长决策。2626南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程 单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制绿绿灯延灯延灯延灯延长长2727南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制u红灯早断 红灯早断决策是当公交车辆在本相位红灯时间内到达交叉口，提前结束公交车到达时的前一相位绿灯时间，使公交车在绿灯时间内通过本交叉口。实施红灯早断所需要预置的关键参数是公交前一相位的最小绿灯时间，目的是为了保证前一相位检测器和停车线之间的排队车辆能够通过交叉口。2828南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制红红灯早断灯早断灯早断灯早断2929南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制u 相位插入 相位插入，即在正常的相位相序中为公交车辆增加一个特定的相位。当公交车辆到达交叉口时，公交车辆通行方向为红灯信号，且交叉口当前相位的下一个执行相位仍不允许公交车辆通过，这时要为公交车辆提供信号优先，必须在当前相位和下一相位之间插入一个公交专用相位。3030南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制相位插入相位插入相位插入相位插入3131南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制u 跳跃相位 跳跃相位，即忽略某一相位的绿灯信号。当公交车辆到达交叉口时，公交车辆通行方向为红灯信号，且交叉口当前相位的执行绿灯时间即将结束，而下一个执行相位仍不是公交车辆通行方向的相位，只有等到该相位执行完毕后，才能允许公交车辆通过。由于交叉口下一个执行相位等待通行的社会车辆较少，在权衡效益的基础上，跳过该下一个执行相位，直接执行公交车辆通行方向的相位绿灯。从而使公交车辆以绿灯信号顺利通过交叉口。3232南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制u 跳跃相位3333南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制u 相位倒转 相位倒转:即改变信号周期的相位相序。当公交车辆到达交叉口时，交叉口即将执行的相位并非公交车辆通行方向的相位，为使公交车辆能够顺利通过交叉口，可以通过调整即将执行的相位相序，将公交车辆通行方向的相位提到最前执行，将原本即将执行的相位置于公交车辆通行相位之后，它与跳跃相位不同的是，跳跃相位不执行相位，而相位倒转则将相位置后执行。3434南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制u 相位倒转3535南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点感点感应控制控制-公交公交优先先控制控制u 专用相位 专用相位，即专为公交车辆提供的信号相位。只有当检测到公交车辆时，才会启动该专用信号相位。这种控制策略与相位插入相似，区别在执行这种相位只允许公交车辆通行。3636南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点定点定时控制与感控制与感应控制之比控制之比较 定定时控制的控制的优点：点：（1 1）有利于相）有利于相邻交通信号的交通信号的协调控制；控制；（2 2）适用于大量的、均匀的行人交通；）适用于大量的、均匀的行人交通；（3 3）外界干）外界干扰很小；很小；（4 4）实施的施的资金需求少，安装金需求少，安装维护方便。方便。3737南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点定点定时控制与感控制与感应控制之比控制之比较 感感应控制的控制的优点：点：（1 1）适用于交通量）适用于交通量变化大且无化大且无规律的交叉口；律的交叉口；（2 2）特）特别适用于交通只在一天的部分适用于交通只在一天的部分时间里需要信号控制里需要信号控制的交叉口；的交叉口；（3 3）可以保）可以保证主要道路的正常交通，在交通流量不大的情主要道路的正常交通，在交通流量不大的情况下可以使各向交通流况下可以使各向交通流连续运行；运行；（4 4）对于多相位、复于多相位、复杂交叉口比交叉口比较有效。有效。3838南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程单点定点定时控制与感控制与感应控制之比控制之比较不同交通条件下最有效的控制方式不同。不同交通条件下最有效的控制方式不同。交叉口通行能力交叉口通行能力交叉口通行能力交叉口通行能力定定定定时时控制控制控制控制全感全感全感全感应应控制控制控制控制半（全）感半（全）感半（全）感半（全）感应应控制控制控制控制主要道路关主要道路关主要道路关主要道路关键车键车道交通量道交通量道交通量道交通量300300600600900900120012001500150015001500120012009009006006003003000 0相相相相关关关关道道道道路路路路关关关关键键车车道道道道交交交交通通通通量量量量3939南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程4040南南京京理理工工大大学学交交通通工工程程谢谢您的观看！4141