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交通管理与控制交通管理与控制 单个交叉口交通信号控制单个交叉口交通信号控制 11.111.1 定时控制定时控制 n信号配时方法 1.TRRL法（英国） 2.ARRB法（澳大利亚） 3.HCM法（美国） 4.上海方法 5.其他配时方法（冲突点法、临界车道法、估算法） n前提：冲突点、停车线 n依据：延误、服务水平、多指标、环境指数 n配时：确定信号周期，分配绿灯给各相 信号配时方法-HCM配时法（美国） 例：某市区道路平面交叉口，东东西主干道为为四车车 道，各进进口交通量均为为660pcu/h，南北次干道为为 双车车道，各进进口交通量为为460pcu/h，各方向车车 流中15%左转车转车 和10%的货车货车 ，交通信号为为两 相，试进试进 行信号灯配时设计时设计 。 交叉口交通组织与车流量见图，不考虑非机动车及 行人过街，选用两相位信号机，试选定信号周期计 算信号配时。做出信号配时图。 西:Q=980辆/h 大型车:20% 左转车:10% 南:Q=550辆/h 大型车:10% 左转车:10% 东:Q=1050辆/h 大型车:15% 左转车:15% 北:Q=450辆/h 大型车:20% 左转车:15% 练习题练习题 交通管理与控制交通管理与控制 单个交叉口交通信号控制单个交叉口交通信号控制 11.111.1 定时控制定时控制 n信号配时方法 1.TRRL法（英国） 2.ARRB法（澳大利亚） 3.HCM法（美国） 4.上海方法 5.其他配时方法（冲突点法、临界车道法、估算法） n前提：冲突点、停车线 n依据：延误、服务水平、多指标、环境指数 n配时：确定信号周期，分配绿灯给各相 TRRL法 n TRRL 配时法 是以车辆车辆 延误时间误时间 最小为为目标标来计计算信号配时时的一种方 法，是以韦韦伯斯特（Webster）对对交叉口车辆车辆 延误误的估 计为计为 基础础，通过对过对 周期长长度的优优化计计算，确定相应应的 一系列配时时参数；包括有关原理、步骤骤和算法在内的韦韦 伯斯特法是交叉口信号配时计时计 算的经经典方法。 n Webster延误模型与最佳周期长度 n Webster延误误模型修正及拓展即ARRB法（ Australia Road Research Board） n 信号配时计算步骤及示例 Webster延误模型与最佳周期长度 n 单车单车 延误计误计 算公式： n 交叉口的总总延误计误计 ： n 最佳周期计计算公式： Webster延误误模型修正及拓展即ARRB法 n 在Webster延误误公式中，当饱饱和度x越接近于1时时，算得的延 误误越不正确，更无法计计算超饱饱和交通情况下的延误误。因此， 阿克赛赛力克考虑虑了超饱饱和交通情况，把延误误公式改为为： 式中：D-总总延误误（s）； No-平均溢流排队车队车 数（辆辆）。 n 则则最佳周期为为： 式中： k-停车补偿车补偿 参数。 例：有一两相位信号控制交叉口如下图图所示，每个入口道都 有两个车车道，各入口道总车总车 流量如图图。设饱设饱 和交通量为为 S=1800辆辆/小时时，每相信号损损失时间为时间为 l=5.2秒，黄灯时间时间 取 为为A1=A2=4秒，不设设全红时间红时间 即Rt=0。试试用韦韦伯斯特法设设 计该计该 交叉口定时时控制配时时方案。 路口布置图 南 北 东 西 1200辆/小时 800辆/小时 800辆/小时 600辆/小时 交通信号号控制练习题练习题 1 一个两个两 相位信号号控制交叉口，各进进口车车道的流量与饱与饱 和 流量见见表。该该交叉口车辆车辆 的前损损失时间为时间为 3s，后损损失 时间为时间为 1s，绿绿灯间间隔时间为时间为 6s（其中黄黄灯时间时间 4s，全 红红灯时间时间 2s），确定该该交叉口信号号控制的最佳周期Co。 东西南北 流量 （pcu/h） 830790490520 饱和流量 （pcu/h） 1800180018001800 交通信号号控制练习题练习题 2 一个两个两 相位信 号号控制的交叉 口，各进进口道 的交通量和饱饱 和流量见见下表 ，绿绿灯间间隔时时 间为间为 7秒，黄黄灯 时间为时间为 4秒，起 动损动损 失时间为时间为 3秒，试计试计 算信 号号配时时。 交通信号号控制练习题练习题 3 十字路口东东南西北入口道的总车总车 流量分别为别为 600,900,900和1200veh/h,各入口道均有两个两个 车车道。设饱设饱 和流量为为1800veh/h,采用两两相位 信号号控制，每相位信号损号损 失时间为时间为 2s，黄黄灯 时间为时间为 3s，全红时间为红时间为 2s。试设计该试设计该 路口的 定时时控制配时时方案，并给并给 出信号号配时图时图 示。 定时式线控系统的配时设计方 法 设计设计 步骤骤如下： （1）准备备原始资资料 调查调查 干线线街道各交叉口及路段的几何构造，交叉口间间距，交 通流向、流量及其变变化规规律，干道容许车许车 速和行车车限制如单单 向交通、车车速限制等等。 （2）划分时时段、确定配时时方案数 根据调查调查 数据划分时时段并确定配时时方案数，方法与孤立交叉 口配时时基本相同。 （3）确定周期时长时长 和绿绿信比 根据各时时段交通流调查结调查结 果，计计算各交叉口的最佳周期长长度 和绿绿信比。取周期中最长长者为为系统统周期即各交叉口的公共周 期。周期最长长的那个路口沿干道方向的绿绿灯时间时间 ，定为为干道 各交叉口的最小绿绿灯时间时间 ，各交叉口干道方向的最大绿绿灯时时 间则间则 根据相交道路交通流所需要的最小绿绿灯时间时间 来确定。 （4）确定信号相位差 确定相位差有两种比较实较实 用的方法，即图图解法和数解法。 如下图所示由A、B、C、D、E五个路口组成的道路系统 ，系统周期时长为 136s，实测各相邻交叉口间车辆 平均 行驶时间 是： T1 170s，T2 =156s，T3 =232s，T4 =183s 试计算各路口的相对相位差。 练习 由A、B、C、D、E、F六个路口组成的道路系统，系统周 期时长为 120s，实测各相邻交叉口间车辆 平均行驶时间 是： T1 160s，T2 =158s，T3 =254s，T4 =201s,T5=192s 试计算各路口的相对相位差。 相位差相位差优优优优化方法化方法 图图图图解法解法 协调时协调时 差图图解法示例 交通管理与控制 区域交通信号控制系统 哈尔滨滨工业业大学（威海）交通工程系 第十三章 区域交通信号控制系 统 13.1 13.1 概概述述 13.2 13.2 定定时时式式脱脱机操作系机操作系统统TRANSYT 13.3 13.3 自适自适应应式式联联机操作系机操作系统统SCAT和SCOOT 第一节 概述 面 控 制 将城市中某一地区的所有交叉口 由中央控制室集中统一控制，这种 地 区性集中控制,称为 面控制或区域控制 。 v 面控制分类： 按控制方式分 定时（静态 ） 自适应协调 控制（动态 ） 按配时时方案的 产产生方式分 按系统结构统结构 分 方案生成式 方案选择 式 集中控制 ：范围较小20个路口 一般两级 分层控制 ：范围较大, 一般三四级。 分析工具 v 车辆 行驶状 况的有关参 数 v 路网结构 图 分析工具分析工具 v 周期流量变 化图式 第二节 TRANSYT系统 TRANSYT系统统 Traffic Network Study Tool 交通网络研网络研 究工具 一、概述 TRANSYT系统是信号控制网协调 配时的一项技 术。 英国交通与道路研究实验 室（TRRL）最早 于1966年提出的离线优 化的交通控制方法与软 件 。 一、概述 交通模型 用来来模拟拟在信号号灯控 制下交通网网上的车辆车辆 行驶状况驶状况 ，以便计计算 在一组给组给 定的信号号配 时时方案作用下网络网络 的 运运行指标标。 TRANSYT程序主要包括两个组两个组 成部分 优优化过过程 改变变信号号配时时方案并并 确定指标标是否减减小， 经过经过 反复试复试 算求得最 佳配时时方案。 一、概述 v TRANSYT以直接运营费 用作为综 合目标函数： 二、TRANSYT的基本构构成部分 三、优先方法：爬山法 n 爬山法的基本思想：在初始方案的基础上，以一定的 步距向正、负两个 方向做试探性调整，如果向正方向 调整一个步距后，所获得方案优于前一方案，则继 续以此步距向正方向调整；如果所得方案劣于初始方 案，则应 改变方向，以相同步距向负方向调整。通过 这样 反复试 探来确定最优方案。 n “爬山法“的缺点：有可能使性能指标落入局部极小值 ，从而错过 了真正的最优值 。尽管可采用交替使用 大步长和小步长进 行调整的方法，但作为一个非凸的 最优化问题 ，目前的解析方法还不能确保找到全局最 优值 。 三、优先方法：爬山法 绿绿 时时 差 优优 选选 四：改进 TRANSYT问世以来，随着交通工程的实践 ，得到不断地改进和完善，已修改了多次。到目前 为止的最新版本是11版。 第三节 SCAT系统和SCOOT系统 v SCAT系统 v （悉尼 澳大利亚） （Sydney Co-ordinated Adaptive TrafficSystem） v v SCOOT 系统 v （英国 TRRL） v(Split, Cycle and Offset Optimization Technique） v 一、SCAT系统 Sydney Co-ordinated Adaptive TrafficSystem SCAT属属于一种种方案实时选择实时选择 系统统，并并 与单与单 点感应应控制做局部调调整相结结合。 SCAT系统统 悉尼 澳大利亚亚 一、SCAT系统统 SCAT系统统 悉尼 澳大利亚亚 （Sydney Co-ordinated Adaptive TrafficSystem） SCAT配时参数时参数 的优选优选 “算法”： 为为了节节省控制计计算机的CPU时间时间 ，把C ，（绿绿灯起步时时距）作为为各自独独立的参参 数数分别进别进 行优选优选 ，而且不用延误时间误时间 和停车车 次数数作为为直接的优选优选 目标标函数数，优选过优选过 程所 使用的“算法” 是以所谓谓“综综合流量”和饱饱和度 为为主要依据的。 一、SCAT系统 一、SCAT系统 在SCAT系统中，绿时 差分为“外部” 绿时 差-用在相邻两 个子系统合并时 ，协调连 接两个 子系统的连线 之间的车流；“ 内部” 绿时 差-用于子系统内 部各交叉口之间的信号协调 。 v 二、SCOOT系统 SCOOT系统统 英国国 TRRL Split, Cycle and Offset Optimization Technique 绿绿信比、周期和相位差优优化技术术 二、SCOOT系统 v SCOOT 系统 v v 是由英国运输研 究所(TRRL)在TRANSYT基础上研 制的自适应控制系统，该系统于1975年研制成功。 v 上个世纪90年代SCOOT系统进 行了多次升级，其 最新版本为4.5版。 二、SCOOT系统统 二、SCOOT系统统 三、SCAT与SCOOT的比较 两两 者 比 较较 Text SCATSCOOT 两两者性能接近，有自动动 转换双转换双 周期运运行的功能。 SCOOT能把复杂复杂 的 车辆车辆 感应运应运 行模型化， 而且停车线处没车线处没 有检测检测 器。 SCOOT由高级语级语 言编