道路交通控制技术区域协调控制课件

道路交通控制技术2929区域协调控制chensirui@陈思睿智慧交通学院课堂练习关于高峰小时系数PHF，正确的是（

）(A)PHF≤1(B)PHF＞1(C)PHF＞1.5(D)PHF＞2（1）如何应对高峰小时的需求波动性？（2）如何控制交叉口的饱和度？引入高峰小时折算系数PHF

15304560高峰小时设计量实用信号周期高峰小时需求量t(min)qq1q2

q3q4

高峰小时设计量高峰小时需求量

15304560t(min)q2q2

q2q2主要内容：了解区域交通信号控制系统的分类，定时式脱机操作系统和自适应式联机操作系统的根本原理。重点与难点：TRANSYT、SCATS、SCOOT三种具有代表性的控制系统的控制原理和根本思想。区域协调控制概述01干线协调控制并不适合所有区位1.支路负荷大（利益的协调）2.距离较远路口的协调——区域交通信号协调控制系统区域协调控制的优点整体监视和控制因地制宜选择控制方法——点、线、面控灵活使用有效、经济地使用设备——显示、检测、采集、传输数据高效、可持续交通运输——提高交通效率、减少环境污染区域协调控制的分类1、控制策略2、控制方式3、控制结构区域协调控制的分类控制策略：〔1〕定时式脱机操作控制系统利用交通流历史及现状统计数据，进展脱机优化处理，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。特点：控制简单，可靠，效益投资比高，但不能适应交通流的随机变化区域协调控制的分类控制策略：〔2〕适应式联机操作控制系统是一种能够适应交通量变化的“自适应控制系统〞，也叫“动态响应控制系统〞。在控制区域中设置检测器，实时采集交通数据并实施联机最优控制。特点：自适应控制系统构造复杂、投资高、对设备可靠性要求高，但能较好地适应交通流的随机变化，提高了控制的效益。区域协调控制的分类控制方式：〔1〕方案选择式对应于不同的交通流，事先做好各类交通模型和相应的控制参数并存储在计算机内，按实时采集的实际交通数据，选取最适用的交通模型与控制参数，实施交通控制。区域协调控制的分类控制方式：〔2〕方案形成式（方案生成式）根据实时采集的交通流数据，实时算出最正确交通控制参数形成信号配时控制方案，当场按此方案操纵信号控制机运行交通信号灯。区域协调控制的分类控制构造：〔1〕集中式计算机控制构造一台计算机对整个系统集中控制。通讯系统庞大，数据存储和计算海量，控制实时性较差范围不能太大。区域协调控制的分类控制构造：〔1〕集中式计算机控制构造优点：全部控制设备只位于一个中心，操作方便；系统的研制和维护不太复杂；所需设备较少，维修容易。缺点：大量数据的集中处理及整个系统的集中控制，需要庞大的通信传输系统和巨大的存储容量，这就极大地影响了控制的实时性，并限制了集中控制的区域范围。区域协调控制的分类控制构造：〔2〕分层式计算机控制构造整个控制系统分成上层控制与下层控制。上层接受决策信息对信息进行协调，从系统角度修改下层的决策；下层根据修改后的方案，执行交叉口控制配时方案。这种构造可以防止集中构造的缺点，可有降级控制的功能，提高了系统的可靠性；但需增加设备，投资较高。区域协调控制的分类控制构造：〔2〕分层式计算机控制构造优点：通过数据的预处理和集中传输，能减少传输费用；由于系统不依赖于一个中心控制或集中的传输机构，系统具有较高的故障保护能力，提高了系统可靠性；能处理实时单元的容量较大（检测器，穿插口信号机等）；控制方法和执行能力比较灵活缺点：需要的设备多，投资高；现场设备的维护比较复杂；控制程序比较复杂；要提供更多的控制地点。集中式分层式区域协调控制的建立条件1、道路交通条件2、技术条件3、经济条件4、社会条件区域协调控制的建立条件道路交通条件交叉口间几何关系：距离(600-800)、规则性(十字)交通流特性：车种单一性、车队离散性交通流大小：相邻交叉口流量很小或很大时均不易进行区域控制道路交通条件区域协调控制的建立条件

I：互联指数（0~1）；T：车辆在相邻交叉口之间的运行时间（分钟）；

：来自上游交叉口的直行交通量或qi中最大的交通量；：到达下游交叉口的转向交通流总和x：经由上游交叉口转出的车道数

道路交通条件区域协调控制的建立条件

I：互联指数（0~1）；I越接近1，互联效果越好；I=0时，互联最不合理；I<0.3时不互联，I>0.4可互联；T：车辆在相邻交叉口之间的运行时间（分钟）交叉口A交叉口B800m设计车速50公里/小时3车道左转流量200辆/小时,直行流量1000辆/小时，右转流量300辆/小时区域协调控制的建立条件技术条件：软件、硬件、人才；经济条件：分期、分批，项目建设实施序列；社会条件：交通参与者的素质（给定的控制需要时间适应）TRANSYT控制系统02TRANSYT(TrafficNetworkStudyTool)“交通网络研究工具〞。是英国交通与道路研究所(TRRL)于1966年提出的脱机优化网络信号配时的一套程序。美国：TRANSYT-7F法国：将TRANSYT改为THESEE和THEBES型TRANSYT是一种脱机操作的定时控制系统，系统主要由仿真模型及优化两局部组成。TRANSYT基于交通模型计算机仿真优化的离线脱机控制系统宏观模型：仿真在信号控制网络上的车队模型优化算法：信号配时方案优化设计TRANSYTTRANSYT网络几何尺寸及网络交通流信息初始信号配时仿真模型网络内的延误及停车次数新的信号配时优化数据优化过程最佳信号配时性能指标PI周期流量图TRANSYT基本原理图1、路网上所有主要交叉口均有信号控制；2、模拟路网内，所有信号交叉口均采用一个共用信号周期长度（或一半），每个信号阶段划分情况及最短时间已知；3、每一股车流，不论是直行还是转弯，其流率均为已知，且假定为常量；4、每一交叉口的转弯车辆所占百分数为已知，且在某一确定时间段内维持恒定。TRANSYT系统的基本假设1、路网计算机表示节点：信号交叉口、无控制交叉口、环形交叉口、立体交叉口、进口拓宽交叉口、主路优先权交叉口；路段：城市高架道路；城市快速干道；城市主干道；城市次干道；城市支路；郊区公路；高速公路；交通管理信息：中央（物体）分隔带；单行线；公交专用道等。TRANSYT系统的交通模型TRANSYT系统的交通模型2、周期流量变化图示将平均交通流的概念转化为交通流随时间变化的函数；将周期划分为若干时段，每个时段1~3s；配时优选以1s为单位。TRANSYT系统的交通模型3、车流在连线上运行状况模拟车流运行中的车队离散特性用离散平滑系数表示；上游驶出图式坐标值乘以F，得到下游到达图式。TRANSYT系统的交通模型3、车流在连线上运行状况模拟综上所述，可推算出第i个时段内被阻于停车线的车辆数mi。于是便可求得第i个时段内驶离连线的车辆数：ni=mi-1+qi-miTRANSYT系统的交通模型4、性能指标（PI）计算TRANSYT系统的交通模型

TRANSYT系统的优化原理TRANSYT将仿真所得的性能指标(PI)送入优化程序，作为目标函数；以网络内的总行车油耗或总延误时间以及停车次数的加权和作性能指标；用“爬山法〞优化，产生较之初始配时更为优越的新的信号配时；把新的信号配时再送入仿真局部，反复迭代，最后取得PI值到达最小标准时的系统最正确配时。初始配对方案向“+”方向试调一个步长PI值上升再向“+”方向调整一个步长向“―”方向调整一个步长再向“―”方向调整一个步长向“+”方向调整成功维持初始配时不作调整向“―”方向调整成功PI值下降PI值下降PI值上升PI值上升PI值上升TRANSYT系统的优化原理爬山法TRANSYT系统的优化原理1.绿时差的优选以适当的步距调整交通网上某一个穿插口的绿时差，计算性能指标PI。假设小于初始方案的PI，说明调整方向正确，继续调整，直到获得最小的PI为止。假设第一次调整后的PI值大于初始方案的PI值，那么应当朝相反方向调整绿时差，直到取得最小的PI。依次对所有其它穿插口做同样的调整。对所有穿插口作第二遍调整，反复屡次，直到求得最后的理想方案。TRANSYT系统的优化原理2.绿灯时间的选取不等量地更改一个或几个乃至全体信号相位的绿灯长度，以期降低整个交通网的性能指标PI值。但调整的过程中，绿灯时间不能小于规定的最短绿灯时间。TRANSYT系统的优化原理

3.控制子区的划分在信号联网协调控制时，一个范围较大的路网要分成假设干个相对独立的局部，每一局部有自己独特的控制对策，执行适合本区交通特点的控制方案。以不宜协调的连线作为划分控制子区边界的参考依据，即子区边界点根本上分布在这些连线上。TRANSYT系统的优化原理4.信号周期的选择TRANSYT可以自动