第十一讲区域交通信号控制系统

1、11.1区域交通信号控制系统定义与分类11.2 定时式脱机操作系统11.3 SCATS自适应控制系统 11.4 SCOOT自适应控制系统 第十一讲 区域交通信号控制系统 11.1 定义与分类区域交通控制系统定义：把某一城区的一部分或全部交通信号的控制作为一个统一指挥控制中心管理下的整体的控制系统。作用：1.整体监视和监控，达到局部最优；2.可因地制宜的选择合适的控制方法；3.可以提高设备利用率。11.1 定义与分类分类1.按控制策略分类（1）定时式脱机操作系统。也即固定配时协调控制系统。利用历史数据及现行统计数据，进行脱机优化处理，并对整个控制网络实施多时段定时控制。（2）适应式联机操作控制系

2、统。也称为自适应控制系统或动态响应控制系统。是指在控制区域中设置车辆检测器，实时采集数据并实施联机最优控制。11.1 定义与分类2. 按控制方式分类（1）方案选择式预先做好各种配时方案，按照实际采集数据，选取最佳控制方案，并实施交通控制。（2）方案形成式根据采集的交通数据，实时计算最佳控制参数，进行控制 。3.按照控制系统结构分类(1)集中控制式。这种控制系统的优点是控制中心可直接对路口控制器进行操作(其信息传输媒介是通信线路)，便于直接从控制中心了解各个信号交叉口的交通情况；该种控制方式的缺点是控制策略的计算复杂，设备线路繁杂，投资大，维护费用高。11.1 定义与分类(2)分层递阶式。这种控

3、制系统的优点是城市交通控制中心不直接对路口级的信号控制器进行操作，而是通过中间控制层完成，这样做可以减少控制设备提高控制的实时性，使控制策略的选取更加简单。因此，在实际中，这种系统控制方式被广为采用。集中控制式与分层递阶式比较 项目体制分布式控制集中式控制智能和功能的分布分布到各级集中于中心一级可靠性具有多级保险功能，高一级控制失灵系统功能损失较小为提高系统的可靠性，中心常用双机备分，否则中心主机失灵，系统功能损失严重控制中心需要多个中心站只需一个中心站，主要设备集中于一个中心传输线路传输线路较省，小区中心可以设置在控制区域的中心传输线路均须由各交叉口联到中心，当区域范围大时，线路造价明显上升

4、系统灵活性系统控制战略有很大灵活性，可以分期实施，一次投资不需太大灵活性差，一次投资大软件开发比较复杂，需要开发更复杂的控制程序比较简单维修室外设备较复杂，需要较高水平的维修队伍室外设备简单，容易维修使用场合大面积或一个城市的控制 小范围的或信号比较集中的城市控制11.2 定时式脱机操作系统TRANSYT（Traffic Network Study Tool）“交通网络研究工具”是由英国交通与道路研究所于1996年所提出的离线优化交通网络信号配时的一套软件。20世纪60年代以来，TRANSYT得到广泛应用，取得明显效果；到1980年，TRANSYT软件已经修改过8次。TRANSYT软件的构成T

5、RANSYT仿真模型交通网络结构图式周期流量变化图示车流在连线上运行状况的模拟优化绿时差的优选绿灯时间的优选控制子区的划分信号周期时间的选择TRANSYT组成（两部分）仿真在信号控制网络上的车队模型（宏观模型）信号配时方案优化设计（计算机程序）TRANSYT基本原理图 一、 信号网络配时优选的目标函数讨论车流在路网络上运动状况的主要参数，即平均延误、平均排队长度、停车率或燃油消耗量等。以他们为自变量可以建立如下函数：h延误时间；d停车率；c耗油量 若求得一组配时参数，则分别对自变量求偏导： 一、 信号网络配时优选的目标函数TRANSYT系统中综合目标参数包括延误时间与停车次数在内的“运行指标”

6、：二、优化过程1.绿时差优化、优选 条件：满足最小绿灯时间满足路网交通需求二、优化过程2. 绿灯时间优化二、优化过程3. 子区的划分二、优化过程4. 信号周期时间的选择TRANSYT可以为交通网络各子区选取一个PI 值最小公共信号周期时长，同时还可以确定哪些交叉口应该采用双周期。选择交通路网中交通量最重（饱和度最高）交叉口，保证其Y值较大。 自动选用公用信号周期；确定控制范围内交叉口双周期的设置；借助于控制子区划分避免周期过长。TRANSYT方法的经济效益 序号项目低限%高限%1路网上行驶的车辆平均延误时间减少15402路网通行能力增加5153车辆燃油消耗量下降5204较少交通事故0155设置

7、公共汽车专用车道，并使用“BUS TRANSYT”作配时设计，则可以减少公共汽车延误10306设置“紧急绿波”时，可使消防车延误时间减少33507尾气污染减少515脱机控制系统的不足依赖于历史交通流数据，交通数据更新对配时方案要求高；控制对策灵活性较差（紧急事件处理）；无实时的交通信息反馈，被动式交通控制。11.3 SCATS自适应控制系统 SCATS实时自适应控制系统 （Sydney Co-ordinated Adaptive Traffic System）采用方案选择式配时方案与单点感应控制相结合的控制方式。SCATS实时自适应控制系统 子系统的划分与合并周期时长的选择配时参数优化绿信比方

8、案的选择绿时差方案的选择一、SCATS控制系统结构采用方案选择配时方案与单点感应控制相结合的控制方式。SCATS分为三级：中央监控中心 地区监控中心 子控制区 信号控制机二、SCATS系统优化SCATS以信号周期、绿信比及绿时差作为各自独立的参数进行优化，优化过程以“饱和度”和“综合流量”为主要参数。（1）饱和度 （DS）定义：车流有效利用的绿灯时间与显示绿灯时间之比。其中: 绿灯期间，无车通过的时间；t通过停车断面前后车辆的空档时间；h空档个数。二、SCATS系统优化（2）综合流量 通过停车线的混合车流大小。 综合流量；DS饱和度；g绿灯时间；S最大流率或单位小时最大流量（辆h） 三、信号周

9、期长度的选择为保持连续性，周期做小步调整，其长度变化在6s以内，调整量：新周期长度为 四、绿信比（1）推算比较方案的各向饱和度DS值（2）对各个进口道饱和度DS值中，对应每一绿信比方案，找出一个最高的DS值。（3）对四种绿信比方案中对应的最高饱和度DS值进行比较，DS值低的中选。五、绿灯时差其中 修正后时差； 规定方案规定的绿灯起步时距； 修正系数； 绿灯起步时距与信号周期的函数关系。11.4 SCOOT自适应控制系统 SCOOT（SplitCycleOffset Optimization Technique）即 “绿信比周期绿时优化技术”特点：方案形成式的控制系统，系统结构是集中控制结构一、

10、SCOOT系统结构SCOOT检测检测器的布设监测数据的采集子区 划定子区模型车队预测排队预测拥挤预测效能预测优化策略次序参数优选一、SCOOT系统 五大部分关系路网上的实时交通状况况车辆检测及数据处理对路网执行控制配时参数组存储单元现行配时方案最新优化配时参数对配时参数调整交通模型配时参数优选下游停车线断面流量图式现行方案的PI值调整配时后PI值系统监测故障监视各交叉口车辆排队现行配时参数继续调整调整完毕二、配时优选目标函数与TRANSYT类似，SCOOT系统也采用多元目标函数作为路网信号配时方案实施优选的依据。目标函数：三、优化 1）优化策略：SCOOT系统优化策略是通过对交通量检测并不断调整配时参数（周期时间、绿信比、绿时差）。2）绿信比的优选 根据上游车辆到达图式，判断是否需要改变绿灯放行时间。优选原则：使交叉口总饱和度最小，与此同时，考虑车辆排队长度、拥挤程度及最短绿灯时