交通控制基本知识

交通控制发展历史1868年，英国伦敦Westrninster地区安装了世界上第一台交通信号灯。1926年，英国人首次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯，标志着城市交通自动控制的开始。1964年，在加拿大的多伦多市完成世界上第一个具有电子计算机城市交通控制系统的城市。定周期信号机感应式信号机多时段信号机无缆线协调有缆线协调自适应线协调自适应区域协调1967年英国运输与道路研究实验室（TRRL）成功地研究出交通网络研究工具TRANSYT，用于脱机优化配时方案。1975年TRRL在“TRANSYT”的基础上开发了SCOOTS系统，澳大利亚开发了SCATS自适应控制系统，成为世界上两个著名的城市交通信号控制系统。交通控制系统应用现状国内十几个大城市应用了国外的交通控制系统城市系统名称北京SCOOT、QuickNet4、南斯拉夫系统上海SCATS沈阳SCATS广州SCATS大连SCOOT长春西班牙Sanco武汉西班牙Sanco深圳日本KyoSan太原意大利系统青岛SCOOT成都SCOOT苏州SCATS洛阳美国QuickNet4但效果不理想！交通控制概念道路交通信号控制机能够改变道路交通信号顺序、调节配时并能控制道路交通信号灯运行的装置。自适应控制根据交通流的状况，在线实时地自动调整信号控制参数以适应交通流变化的控制方式。交叉口两条或多条道路相交而形成的路口。在交叉口，不同道路上行驶的机动车、自行车、行人之间会引起交通上的冲突。交通控制概念相位

在一个信号周期内，同时获得通行权的一个或多个交通流的信号显示状态。交通控制概念周期长Cycle信号灯灯色变化一个循环所经历的时间。绿信比split在一个信号周期内，相位有效绿灯时间与周期时间之比。相位差Offset相位差也叫偏移，分绝对相位差和相对相位差两种定义方式。在一个协调控制信号系统中，以某一个信号为基准信号，其它信号的协调相位绿灯起始时间滞后于基准信号的绿灯起始时间的最小时间差，称为绝对相位差。在一个协调控制信号系统中，沿车辆行驶方向任意两相邻信号的协调相位绿灯起始时间的最小差值，称为相对相位差。

相位B相位A时间绿灯间隔时间黄灯全红红黄周期长阶段交通控制概念相位A相位B相位C相位D阶段2阶段1交通控制概念饱和流量某一信号相位某一车道的车流所能获得的最大通行流率。饱和度某相位某车道的实际到达流量q与允许通过能力Q的比值称为该相位该车道的饱和度（x）。流量比某相位某车道实际到达流量q与该相位该车道饱和流量S的比值称为流量比率（Y）。交通控制概念排队长度某一相位某车道获得放行时停车线后面排队的车辆数。交叉口通行能力一个交叉口对于各个方向（或相位）全部车流单位时间内所能提供的最大允许通过量。时间占有率在观察时间内，车辆占有（行驶或停止）检测位置的时间与总观察时间的比例。空间占有率某一瞬间，一定长度的路段上车辆占有的长度与考察路段长度的比例。交通控制概念交叉口延误车辆到达交叉路口因红灯第一次停车与车辆经过停车线的时间差。弹性相位某相位的车流到达不稳定，在绿信比设置上有一弹性变化范围，称其为“弹性相位”。待定相位指并非在每一个周期内都要出现的相位。当车流到达一定数量才出现此相位，否则自动跳过。关键车道交叉口某相位流量比最大的进口道。关键相位交叉口相位设置中流量比最大的一个或几个相位。

交通控制概念子区 将区域控制下的路口按照交通负荷、邻近距离、交通流量流向之间的关系，把相邻的几个路口划分为一个集合进行控制，这些路口周期长相等或成倍数关系，一个子区要设置一个关键路口。关键路口 在控制子区中交通负荷最大的路口，一般将其信号周期作为子区协调控制的公共周期。信号灯组信号灯组分逻辑信号灯组和物理信号灯组两个概念。逻辑信号灯组是指构成同一控制相位的各式信号灯，而物理灯组是指单个具体的物理灯组。特征参数特征参数是定义交通信号机的硬件配置和控制参数的一组特征数据。，包括一般参数、相位表、相位冲突表、时段方案表、检测器表等的定义。交通控制概概念黄闪控制各相主灯组组黄灯以固固定频率闪闪烁，只起起提示作用用的一种特特殊控制方方式，是闪闪光控制的的一种。红黄闪控制制进入红黄闪闪控制方式式的信号机机控制时，，设定为主主干道的主主灯组将出出现黄灯闪闪烁，而次次干道的主主灯组将进进入红灯闪闪烁，也是是闪光控制制的一种。。手动控制按一次手动动按钮切换换到下一个个阶段，不不按手动按按钮则灯色色保持不变变。单点定周期期按照一个控控制机内部部固定的信信号周期进进行信号控控制。交通控制概概念有缆线控有缆线控属属于线控的的一种，但但它不需要要专门的中中心协调控控制机，而而由信号机机之间通过过符合串口口标准的线线路相互协协调进行干干线上的联联合控制。。根据信号号机所控制制路口在一一条干线上上的地位，，有一台信信号机作为为线控发起起机，其它它的均为被被动线控。。由线控发发起机发出出对时信号号。无缆线控无线线控通通过准确的的时钟进行行同步，每每隔一定时时间，进入入无线线控控的信号机机将根据对对时信号进进行准确对对时。区域协调控控制路口信号机机与系统建建立通信连连接后，系系统根据检检测器采集集的交通信信息，由上上位系统和和信号机的的优化控制制模块对所所控区域的的交通信号号控制方式式及配时参参数进行动动态协调控控制。交通通工程师同同时可对系系统进行干干预控制。。上载路口信号机机把特定信信息按约定定的格式发发送给上级级控制机。。下载上级级控控制制机机把把特特定定信信息息按按约约定定格格式式发发送送给给路路口口信信号号机机交通通控控制制概概念念单点点多多时时段段根据据预预先先设设定定的的时时段段表表，，按按时时间间的的推推移移自自动动选选择择预预定定的的控控制制方方案案进进行行信信号号控控制制。。单单点点多多时时段段控控制制实实际际上上是是时时段段之之内内的的定定周周期期控控制制。。单点点感感应应根据据车车辆辆检检测测器器测测得得进进口口道道实实时时交交通通数数据据，，及及预预先先设设定定的的最最短短绿绿灯灯时时间间、、最最长长绿绿灯灯时时间间、、单单位位延延长长绿绿灯灯时时间间等等参参数数，，实实时时控控制制信信号号灯灯的的显显示示时时间间长长，，并并能能根根据据交交通通量量的的变变化化自自动动跳跳越越相相位位。。线控控或称称绿绿波波控控制制。。对对主主干干道道上上的的连连续续几几个个路路口口，，其其周周期期长长设设置置成成相相等等或或倍倍数数关关系系，，路路口口之之间间根根据据设设定定或或优优化化后后的的相相位位差差进进行行协协调调。。国外外交交通通控控制制系系统统简简介介SCOOT(Split,CycleandOffsetOptimizationTechnique:绿绿信信比比、、周周期期和和相相位位差差优优化化技技术术)是是由由英英国国运运输输研研究究所所(TRL--TransportResearchLaboratory,90年年代代TRRL改改名名为为TRL)在在TRANSYT基基础础上上研研制制的的自自适适应应控控制制系系统统，，该该系系统统于于1975年年研研制制成成功功，，并并在在英英国国城城市市Glasgo进进行行现现场场试试验验，，取取得得了了较较好好的的效效果果。。上上个个世世纪纪90年年代代SCOOT系系统统进进行行了了多多次次升升级级，，其其最最新新版版本本为为4.4版版，，其其版版权权为为TRL拥拥有有。。SCOOTPLITYCLEFFSETPTIMIZATIONECHNIQUE以延延误误和和停停车车次次数数最最小小为为优优化化目目标标进行行周周期期长长、、绿绿信信比比、、相相位位差差的的小小步步距距调调整整SCOOT原原理理信号机车流流量图示车辆排队绿信比相位差优化交通管理者权重系数信号周期优化近似设置可选方案当前信号配时方案

传输设备SCOOT技技术术特特征征SCOOT的的主主要要技技术术特特征征有有：：（l））控控制制模模式式：：联联机机（（OnLine））实实时时控控制制，，即即动动态态模模武武；；（2））系系统统目目标标：：PI最最小小为为优优化化目目标标；；（3））参参数数特特怔怔：：S、、O、、C均均通通过过建建立立优优化化数数学学模模型型计计算算；；（4））寻寻优优方方法法：：小小步步长长渐渐近近寻寻优优法法；；（5））检检测测器器位位置置：：上上游游路路口口出出口口。。SCOOT原原理理SCOOT系系统统有有一一个个灵灵活活、、准准确确的的实实时时交交通通模模型型，，不不仅仅用用于于制制订订配配时时方方案案，，还还可可以以提提供供各各种种交交通通信信息息；；系统软件件包括五五大部分分：一、车流流检测二、交通通预测三、配时时参数优优化四、信号号控制方方案执行行五、系统统监控SCOOT检测测器埋设设位置SCOOT交通通预测StoplineDemandCyclicFlowattheDetectorJourneyTimeDispersionModelSCOOT排队队长度预预测TimenowFlowRateStopLineSaturationflowrateFlowaddstobackofqueueTime‘now’Modelledqueueattime’now’ACTUALQUEUECruisespeedCyclicFlowProfileSCOOT参数数优化绿信比每个信号阶段-4,0,+4(实时时变化)相位差每个周期-4,0,+4信号周期期每隔2.5-5分钟-1,0,+1(永久久变化)-4,0,+4(32到64)-8,0,+8(64到128)-16,0,+16(128到240)优化频率变化范围围（秒））SCOOT系统统的优缺缺点SCOOT系统统有一个个灵活、、准确的的实时交交通模型型优点：，不仅用用于制订订配时方方案，还还可以提提供各种种交通信信息；SCOOT采用用对下一一周期的的交通进进行预测测的方法法，提高高了结果果的可靠靠性和有有效性；；SCOOT调调整参数数时采用用频繁的的小增量量变化，，既避免免了信号号参数突突变给路路网上车车辆带来来的损失失又可通通过频繁繁的累加加变化来来适应交交通条件件的变化化；SCOOT的车辆辆检测器器埋设在在上游路路口的出出口处，，为下游游交叉口口信号配配时预留留了充足足的时间间，且有有足够时时间做出出反应以以预防车车队阻塞塞到上游游交叉口口。缺点：一是相位位不能自自动增减减，相序序不能自自动改变变；二是独立立的控制制子区的的划分不不能自行行解决，，需人工工确定；；三是饱和和流率的的校核未未自动化化，使现现场安装装调试时时相当繁繁琐SCATS系统统简介“悉尼自自适应交交通控制制系统””(SydneyCoordinatedAdaptiveTrafficSystem，，SCATS系系统)是由新新南威尔尔士州道道路交通通局（RTA））研究开开发，是是目前世世界上少少有的几几个先进进交通控控制系统统之一。。SCAT采用用先进的的计算机机网络技技术,呈呈计算机机分层递阶阶形式,结构成成模块形形式。如如右图所所示。SCATS系统统结构示示意图SCATS系统统原理SCAT的主要要技术特特征有：：（1）控控制模式式：地区区级联机机优化，，中央级级联机和和脱机优优化同时时进行；；（2）系系统目标标：饱和和度最大大及通过过带宽度度最大；；（3）参参数特征征：在预预先确定定的多个个S、O、C中中选择；；（4）寻寻优方法法：无实实时交通通模型，，比较选选择法；；（5）检检测器位位置：路路口入口口停车线线1米处处。SCATS方案案选择原原理SCATS系统统实际是是一种实实时配时方案案选择系系统。以1——10个个交叉口口组成的的子系统统作为基基本控制制单元。。其检测测器设于于每条车车道停车车线后面面，检测测实时交交通量数数据和停停车线断断面在绿绿灯期间间的实际际通过量量。SCATS要求求事先利利用脱机机方式为为每个交交叉口设设置4个个绿信比比方案，，5个内内部绿时时差方案案，5个个外部绿绿时差方方案。在在同一子子系统内内，所有有交叉口口在任何何时候都都执行完完全相同同的信号号周期。。SCATS系系统不用用延误时时间和停停车次数数作为直直接的优优选目标标函数。。方案选选择主要要以SCATS定义的的“饱和和度”和和“综合合流量””为依据据。SCATS系统统优缺点点优点：SCAT系统充充分体现现了计算算机网络络技术的的突出优优点，结结构易于于更改、、改变，，控制方方案容易易修改。。在需要要的情况况下SCAT能能自动进进行子区区的分离离与结合合，也可可允许各各路口自自主实行行车辆感感应控制制。经悉悉尼市的的对比实实验表明明：SCAT与与TIANSYT相比比，在总总旅行时时间相同同的情况况下停车车次数明明显减少少。缺点：第一，SCAT实为一一种方案案选择系系统，限限制了配配时参数数的优化化程度；