先进的交通管理系统.ppt

8.1先进的交通管理系统的组成 交通事件管理（交通事件、大型活动、施工） 交通违章管理（电子警察、卡口、移动测速） 城市交通信号控制系统 交通流诱导 1 北京智能交通管理系统 闯红灯自动记录系统（automatic detecting and recording system for violation of traffic signal简称电警）：可安装在信号控制的交叉路口和路 段上并对指定车道内机动车闯红灯行为进行不间断自动检测和记录的系统 电子警察系统 对闯红灯、违章变道、不按规定车道行驶等路口违章行为进行监控 和管理，规范司乘人员驾驶行为，震慑驾驶员违章侥幸心理，降低 交通事故发生率，也提升交通运输效率，缓解警力不足 电警系统方案线圈检测 线圈检测 前端系统由嵌入式高清摄像机、信号检测器、车 检器（线圈）、补光灯（爆闪灯或LED频闪灯）组成。 200万单台摄像机可覆盖单向2车道，500万单台摄像机 可覆盖单向3车道。系统亦可实现卡口功能，可增加视 频辅助，当线圈链路故障时，相机自动切换至视频检 测模式。 其工作流程图： 电警系统方案视频检测 视频检测 前端系统由嵌入式高清摄像机、LED频闪灯组 成。200万单台摄像机可覆盖单向2车道，500万单 台摄像机可覆盖单向3车道。 工作原理：摄像机对图像中的红绿信号灯颜色 做逐帧识别，同时自动匹配对应车道，对过往车 辆进行轨迹跟踪并做行为判断，对违章车辆进行 抓拍、车牌识别、录像、存储，处理结果上传到 后台。也具备卡口功能，即在绿灯期间记录过往 车辆。 电警功能：闯红灯、压线、逆行、非法左转、 非法右转、违章变道、不按车道行驶、违章停车、 道路堵塞检测、卡口功能等。 8.4.1定时式脱机控制系统TRANSYT TRANSYT是英国交通与道路研究所于1966年提出 的一套脱机优化网络信号配时的程序。 主要由仿真模型及优化计算两部分构成。 5 网络几何尺寸及网络交通流 信息 初始信号配时仿真模型优化过程 最佳信号配 时 优化数据新的信号配 时 效能指标PI 网络内的延误及停车次数 TRANSYT基本原理 信号配时优化过程 TRANSYT以仿真程序计算出来的总延误时间及停车次 数等的加权和作为性能指标，用“爬山法”优化，产生优 于初始配时的新的控制参数，然后把新的控制参数再送 入仿真部分，反复迭代，直到得到性能指标最小的信号 控制方案。 主要优化环节包括： 逐一调整各路口的绿信比 逐一调整各路口关键相位的绿灯启亮时间（相位差） 对周期长进行优化 缺点：易陷入局部最优。如何找到全局最优在理论上还 没有彻底解决。目前美国的TRANSYT版本采用遗传算 法进行优化。 初始配时方案 向方向试调 1个步长 向方向试调 1个步长 向方向试调 1个步长 向方向试调 1个步长 向方向试调成功向方向试调成功 维持初始配时 PI值下降 PI值下降 PI值上升 PI值下降 PI值下降 PI值上升 PI值上升 PI值上升 TRANSYT优化算法“爬山法”计算流程 8.4.2感应式联机控制系统SCOOT 感应式联机控制系统通过道路网上的车辆检测器采集 交通数据，并通过配时参数优化得到最佳方案，然后 对区域内的交通信号实施控制。 目前世界上感应式联机信号控制系统可以分为两大类 ： 一类是方案选择式，以SCATS为代表； 一类是方案生成式，以SCOOT为代表。 9 SCOOT系统 SCOOT是在TRANSYT的基础上发展起来的 ，其模型及优化原理均与TRANSYT相仿。 SCOOT是方案形成式控制系统。 采用小步长渐近寻优法。 10 SCOOT 11 Method : - SPLITS - OFFSETS - CYCLE TIME FREQUENT, SMALL ALTERATIONS TO: STOPS & DELAYS SCOOT stands for:- PLIT S S YCLE C FFSET O O PTIMIZATION T T ECHNIQUE Weights & Bias Split & Offset Optimizer SCOOT - SCHEMATIC OVERVIEW 12 Phases Flow Demand Profiles Queues Preferences & Observations Cycle Optimise r Current SCOOT Timings Translation Array 检测 SCOOT使用环形线圈式监测器检测交通数据 。 SCOOT通过实时检测达到实时预测停车线上 的到达图式。 检测器的合适位置是设在离停车线有相当距 离的地点，一般希望设在上游交叉口的出口 ，离下游停车线尽量远。 SCOOT检测器可采集的交通数据主要有交通 量、占用时间及占用率、拥挤程度等。 为能准确采集检测器有无车通过，采样周期 应尽量短，SCOOT的采样周期为0.25s。 13 Red timeGreen time Time now Flo w Rat e Stop Line Saturatio n flow rate Flow adds to back of queue Time now Modelled queue at timenow ACTUAL QUEUE Cruise speed Cyclic Flow Profile QUEUE MODEL 14 (seconds) Optimizer Frequency Split Every stage change -4, 0, +4 (Temporary) Offset Once per cycle -4, 0, +4 Cycle Time Every 2.5 or 5 mins Change Time -1, 0, +1 (Permanent) -4, 0, +4 (32 to 64) -8, 0, +8 (64 to 128) -16, 0, +16 (128 to 240) The Optimisers 15 SCATS基本原理 “饱和度”控制原理： 1、绿灯时间的使用效率 充分对路口绿灯时间的利用，来提高路口交通通过效率 2、停车线检测器的使用 DS = green-(unused green)/green Green ：可用绿灯时间 Unused green ： 大于或等于每条车道 标准车间距的时间 H标准车间距 W浪费时间=unused green=T-H T实际车头时距 HW 基本概念 饱和度DS T 基本概念 饱和度DS SCATS所使用的“饱和度”（DS），是指被车流有效利用的绿灯时间与绿 灯显示时间之比。 式中： DS饱和度； g 可供车辆通行的显示绿灯时间总和（s）； g被车辆有效利用的绿灯时间（s）； T绿灯期间，停止线上无车通过（即出现空当）的时间（s） ； t车流正常驶过停止线断面时，前后两辆车之间不可少的一 个空当时间（s）； h必不可少的空当个数。 参数g、T及h可以直接由系统、路口信号机、检测器提供 一定程度上摆 脱了车辆尺寸 折算为标准车 的繁琐过程。 最大流量时的标准间隔时间 是每天自校准的 在交叉口过饱和的情况下，DS 可以 100% DS = green-(unused green)/green 基本概念 饱和度DS SCATS系统基本原理 时距控制原理 用时间表示车间距，与车型无关； 间隙计时器是用来侦查车队通过； 车头时距和浪费时间计时可用来看车队的通行效率； 判断连续车队的指标： Headway：2.5s GAP:3.5s Wast:7s （累计） SCATS系统基本控制策略 SCATS交通整体协调控制是根据区域交通数据实时响应交通需 求和系统容量的变化，调整整个区域的信号时间以提供最佳的交 通流，并