《交通管理與控制》第13章 區(qū)域交通控制系統(tǒng)

1、本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容概述概述 TRANSYT系統(tǒng)系統(tǒng) SCAT系統(tǒng)和系統(tǒng)和SCOOT系統(tǒng)系統(tǒng) 駕駛員信息系統(tǒng)簡介駕駛員信息系統(tǒng)簡介 交通信號控制系統(tǒng)硬件設備簡介交通信號控制系統(tǒng)硬件設備簡介 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述面面 控控 制制 將城市中某一地區(qū)的所有交叉將城市中某一地區(qū)的所有交叉口由中央控制室集中統(tǒng)一控制，這口由中央控制室集中統(tǒng)一控制，這種地區(qū)性集中控制種地區(qū)性集中控制, ,稱為面控制或稱為面控制或區(qū)域控制區(qū)域控制。 v 面控制分類：面控制分類： 按控制方式分按控制方式分 定時（靜態(tài)）定時（靜態(tài)） 自適應協(xié)調(diào)控制（動態(tài)）自適應協(xié)調(diào)控制（動態(tài)）按配時方案的按配時方案的 產(chǎn)生方式分產(chǎn)生方式分

2、按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分 方案生成式方案生成式 方案選擇式方案選擇式集中控制集中控制 ：范圍較?。悍秶^小20個路口個路口 一般兩級一般兩級 分層控制分層控制 ：范圍較大：范圍較大, , 一一般三四級般三四級。 Company Lv車輛行駛車輛行駛狀狀況的有關參況的有關參數(shù)數(shù) v路網(wǎng)結(jié)構(gòu)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖圖 v周期流量周期流量變變化圖式化圖式 下一部分：下一部分： TRANSYT系統(tǒng)系統(tǒng) 路網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖路網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖v 是把復雜的路網(wǎng)簡化成適于數(shù)學計算的圖式和是把復雜的路網(wǎng)簡化成適于數(shù)學計算的圖式和“節(jié)點節(jié)點”之間的之間的“連線連線”組成。組成?！肮?jié)點節(jié)點” ：代表一個由信號燈控制的交叉口。：代表一個由信號燈

3、控制的交叉口。 “連線連線”：表示一股駛向下游一個：表示一股駛向下游一個“節(jié)點節(jié)點”的單向車流。的單向車流。 v v路網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖路網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖周期流量變化圖式周期流量變化圖式v周期流量變化圖式周期流量變化圖式v以以TRANSYT使用的圖式為例：使用的圖式為例： 到達流量圖式：到達流量圖式： “到達到達”圖式，車流在不受阻礙圖式，車流在不受阻礙的情況下，到達下游停車線的到達率變化情況。的情況下，到達下游停車線的到達率變化情況。 駛出流量圖式：駛出流量圖式： “駛出駛出”圖式，車流離開下游交叉圖式，車流離開下游交叉口時的實際流量變化情況?？跁r的實際流量變化情況。 飽和駛出圖式：飽和駛出圖式： “滿流滿流

4、”圖式，是一種飽和流率駛圖式，是一種飽和流率駛離停止線的流量圖示。只有當綠燈期間通過的車流離停止線的流量圖示。只有當綠燈期間通過的車流處于飽和狀態(tài)時才會有這種圖示出現(xiàn)。處于飽和狀態(tài)時才會有這種圖示出現(xiàn)。描述車輛行駛狀況的參數(shù)描述車輛行駛狀況的參數(shù)v描述車輛行駛狀況的參數(shù)描述車輛行駛狀況的參數(shù)： v v 自由行駛時間自由行駛時間（cruise time） v 延遲時間延遲時間 （delay） v 停車次數(shù)停車次數(shù) （stops） v 排隊長度排隊長度 （queue） v 第二節(jié)第二節(jié) TRANSYT系統(tǒng)系統(tǒng)TRANSYT系統(tǒng)系統(tǒng)Traffic Network Study Tool 交通網(wǎng)絡研究工

5、具交通網(wǎng)絡研究工具 一、概述一、概述TRANSYT系統(tǒng)是信號控制網(wǎng)協(xié)調(diào)配時的一項技術。系統(tǒng)是信號控制網(wǎng)協(xié)調(diào)配時的一項技術。 英國交通與道路研究實驗室（英國交通與道路研究實驗室（TRRL）最早于）最早于1968年提出的離線優(yōu)化的交通控制方法與軟件。年提出的離線優(yōu)化的交通控制方法與軟件。一、概述一、概述交通模型交通模型 用來模擬在信號燈控用來模擬在信號燈控制下交通網(wǎng)上的車輛制下交通網(wǎng)上的車輛行駛狀況，以便計算行駛狀況，以便計算在一組給定的信號配在一組給定的信號配時方案作用下網(wǎng)絡的時方案作用下網(wǎng)絡的運行指標。運行指標。TRANSYT程序主要包括兩個組成部分程序主要包括兩個組成部分優(yōu)化過程優(yōu)化過程 改

6、變信號配時方案并確改變信號配時方案并確定指標是否減小，經(jīng)過定指標是否減小，經(jīng)過反復試算求得最佳配時反復試算求得最佳配時方案方案。 一、概述一、概述v v vTRANSYT以直接運營費用作為綜合目標函數(shù)：以直接運營費用作為綜合目標函數(shù)：NiiiiiskKdwWPI1)100(一、概述一、概述NiiiiiskKdwWPI1)100(式中：式中：W每輛車延誤一小時所相當?shù)慕?jīng)濟損失值。每輛車延誤一小時所相當?shù)慕?jīng)濟損失值。 wi第第i條連線上車輛延誤時間的加權系數(shù)。條連線上車輛延誤時間的加權系數(shù)。 di第第i條連線上車輛總延誤時間。條連線上車輛總延誤時間。 K每每100次停車所相當?shù)慕?jīng)濟損失值。次停車所

7、相當?shù)慕?jīng)濟損失值。 ki第第i條連線上車輛停車次數(shù)的加權系數(shù)，根據(jù)條連線上車輛停車次數(shù)的加權系數(shù)，根據(jù) 羅氏研究，羅氏研究， ki時，燃油總消時，燃油總消-耗量為最少。耗量為最少。 si第第i條連線上的全部車輛完全停車次數(shù)總和。條連線上的全部車輛完全停車次數(shù)總和。 N連線總數(shù)目。連線總數(shù)目。二、二、TRANSYT的基本構(gòu)成部分的基本構(gòu)成部分三、優(yōu)先方法：爬山法三、優(yōu)先方法：爬山法v爬山法爬山法: : v爬山法是指經(jīng)過評價當前的問題狀態(tài)后爬山法是指經(jīng)過評價當前的問題狀態(tài)后, ,限于條限于條件，不是去縮小，而是去增加這一狀態(tài)與目標件，不是去縮小，而是去增加這一狀態(tài)與目標狀態(tài)的差異，經(jīng)過迂回前進，最

8、終達到解決問狀態(tài)的差異，經(jīng)過迂回前進，最終達到解決問題的總目標。就如同爬山一樣，為了到達山頂，題的總目標。就如同爬山一樣，為了到達山頂，有時不得不先上矮山頂，然后再下有時不得不先上矮山頂，然后再下-，這樣，這樣翻越一個個的小山頭，直到最終達到山頂。可翻越一個個的小山頭，直到最終達到山頂。可以說，爬山法是一種以說，爬山法是一種“以退為進以退為進”的方法，往的方法，往往具有往具有“退一步進兩步退一步進兩步”的作用，后退乃是為的作用，后退乃是為了更有效地前進。了更有效地前進。 三、優(yōu)先方法：爬山法三、優(yōu)先方法：爬山法 3.等飽和度等飽和度初始配時方案初始配時方案2.綠燈時間綠燈時間的優(yōu)選的優(yōu)選4.限

9、制車輛限制車輛排隊長度排隊長度主要主要優(yōu)化環(huán)節(jié)優(yōu)化環(huán)節(jié)1.綠時差綠時差的優(yōu)選的優(yōu)選5.控制子區(qū)控制子區(qū)的劃分的劃分6.信號周期信號周期時間的選擇時間的選擇TRANSYT優(yōu)化過程優(yōu)化過程三、優(yōu)先方法：爬山法三、優(yōu)先方法：爬山法 綠綠 時時 差差 優(yōu)優(yōu) 選選四、程序結(jié)構(gòu)四、程序結(jié)構(gòu)v v 將交通流信息和初始配時參數(shù)作為原始數(shù)據(jù)，將交通流信息和初始配時參數(shù)作為原始數(shù)據(jù)，通過仿真，得出系統(tǒng)的性能指標通過仿真，得出系統(tǒng)的性能指標(Performance Index)作為配時的優(yōu)化目標函數(shù)，用作為配時的優(yōu)化目標函數(shù)，用“爬山法爬山法”進行優(yōu)化，產(chǎn)生比初始配時更優(yōu)越的新配時方進行優(yōu)化，產(chǎn)生比初始配時更優(yōu)越的

10、新配時方案，再把新的信號配時輸入到仿真部分，反復案，再把新的信號配時輸入到仿真部分，反復迭代，最后得到性能指標值達到最小的系統(tǒng)配迭代，最后得到性能指標值達到最小的系統(tǒng)配時方案。時方案。四、程序結(jié)構(gòu)四、程序結(jié)構(gòu)四、程序結(jié)構(gòu)四、程序結(jié)構(gòu)五：改進五：改進 TRANSYT問世以來，隨著交通工程的實問世以來，隨著交通工程的實踐，得到不斷地改進和完善，已修改了多次。踐，得到不斷地改進和完善，已修改了多次。到目前為止的最新版本是到目前為止的最新版本是11版。版。第三節(jié)第三節(jié) SCAT系統(tǒng)和系統(tǒng)和SCOOT系統(tǒng)系統(tǒng)vSCAT系統(tǒng)系統(tǒng) v（悉尼（悉尼 澳大利亞）澳大利亞） （Sydney Co-ordinate

11、d Adaptive TrafficSystem） v vSCOOT 系統(tǒng)系統(tǒng) v（英國（英國 TRRL） v (Split, Cycle and Offset Optimization Technique） v 一、一、SCAT系統(tǒng)系統(tǒng)Sydney Co-ordinated Adaptive TrafficSystem SCAT屬于一種方案實時選擇系統(tǒng)，并與屬于一種方案實時選擇系統(tǒng)，并與單點感應控制做局部調(diào)整相結(jié)合。單點感應控制做局部調(diào)整相結(jié)合。SCAT系統(tǒng)系統(tǒng) 悉尼悉尼 澳大利亞澳大利亞一、一、SCAT系統(tǒng)系統(tǒng) SCAT系統(tǒng)系統(tǒng) 悉尼悉尼 澳大利亞澳大利亞 （Sydney Co-ordin

12、ated Adaptive TrafficSystem） SCAT配時參數(shù)的優(yōu)選配時參數(shù)的優(yōu)選“算法算法”： 為了節(jié)省控制計算機的為了節(jié)省控制計算機的CPU時間，把時間，把C，（綠燈起步時距）作為各自獨立的參數(shù)分（綠燈起步時距）作為各自獨立的參數(shù)分別進行優(yōu)選，而且不用延誤時間和停車次數(shù)作別進行優(yōu)選，而且不用延誤時間和停車次數(shù)作為直接的優(yōu)選目標函數(shù)，優(yōu)選過程所使用的為直接的優(yōu)選目標函數(shù)，優(yōu)選過程所使用的“算法算法” 是以所謂是以所謂“綜合流量綜合流量”和飽和度為和飽和度為主要依據(jù)的。主要依據(jù)的。一、一、SCAT系統(tǒng)系統(tǒng)一、一、SCAT系統(tǒng)系統(tǒng) 在在SCAT系統(tǒng)中，綠時差分為系統(tǒng)中，綠時差分為“外

13、部外部” 綠時差綠時差-用用在相鄰兩個子系統(tǒng)合并時，協(xié)調(diào)連接兩個子系統(tǒng)的連線在相鄰兩個子系統(tǒng)合并時，協(xié)調(diào)連接兩個子系統(tǒng)的連線之間的車流；之間的車流；“內(nèi)部內(nèi)部” 綠時差綠時差-用于子系統(tǒng)內(nèi)部各交用于子系統(tǒng)內(nèi)部各交叉口之間的信號協(xié)調(diào)。叉口之間的信號協(xié)調(diào)。 v 一、一、SCAT系統(tǒng)系統(tǒng)SCOOT系統(tǒng)系統(tǒng) 英國英國 TRRLSplit, Cycle and Offset Optimization Technique 綠信比、周期和相位差優(yōu)化技術綠信比、周期和相位差優(yōu)化技術 二、二、SCOOT系統(tǒng)系統(tǒng) vSCOOT 系統(tǒng)系統(tǒng) v v 是由英國運輸研究所是由英國運輸研究所(TRL-Transport R

14、esearch Laboratory, 90年代年代TRRL改名為改名為TRL)在在TRANSYT基礎上研制的自適應控制系統(tǒng)，該基礎上研制的自適應控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)于系統(tǒng)于1975年研制成功。年研制成功。 v 上個世紀上個世紀90年代年代SCOOT系統(tǒng)進行了多次升級，系統(tǒng)進行了多次升級，其最新版本為其最新版本為4.4版。版。二、二、SCOOT系統(tǒng)系統(tǒng)二、二、SCOOT系統(tǒng)系統(tǒng)二、二、SCOOT系統(tǒng)系統(tǒng)v 三、三、SCAT與與SCOOT的比較的比較兩兩者者比比較較TextSCATSCOOT兩者性能接近，有自動兩者性能接近，有自動 轉(zhuǎn)換雙周期運行的功能。轉(zhuǎn)換雙周期運行的功能。SCOOT能把復雜的能把

15、復雜的 車輛感應運行模型化，車輛感應運行模型化， 而且停車線處沒有檢測器。而且停車線處沒有檢測器。SCOOT由高級語言編寫，可移植由高級語言編寫，可移植檢測器安裝在停車線處。檢測器安裝在停車線處。類似類似TARANSYT的相位差優(yōu)化方法，的相位差優(yōu)化方法， 在確定優(yōu)化目標以及實際優(yōu)化過程在確定優(yōu)化目標以及實際優(yōu)化過程 方面都是比較好的。方面都是比較好的。SCAT方式與系統(tǒng)不可移植，方式與系統(tǒng)不可移植， 由特定匯編語言編制。由特定匯編語言編制。 檢測器安裝在停車線上游處。檢測器安裝在停車線上游處。兩者性能接近，兩者性能接近， 可以更好地估計擁擠程度?？梢愿玫毓烙嫇頂D程度。無優(yōu)勢。無優(yōu)勢。在停車

16、線上游處沒有檢測器，在停車線上游處沒有檢測器， 因而不能提供車隊行進的反饋信息。因而不能提供車隊行進的反饋信息。第四節(jié)第四節(jié) 駕駛員信息系統(tǒng)簡介駕駛員信息系統(tǒng)簡介 駕駕 信信 駛駛 息息 員員 系系 統(tǒng)統(tǒng) 先進的駕駛員信息系統(tǒng)（先進的駕駛員信息系統(tǒng)（APTS）它使駕駛員通過它使駕駛員通過ATMS中提供的有關交中提供的有關交通，道路狀況等信息，依靠車載定位導通，道路狀況等信息，依靠車載定位導航系統(tǒng)（航系統(tǒng)（GPS），路側(cè)通訊及各種誘導、），路側(cè)通訊及各種誘導、可變標志等使車輛始終行駛在最暢通和可變標志等使車輛始終行駛在最暢通和最短距離的路線上。最短距離的路線上。第四節(jié)第四節(jié) 駕駛員信息系統(tǒng)簡介駕

17、駛員信息系統(tǒng)簡介v 作用：輔助駕駛員作出決定，尤其針對交通運行中的偶作用：輔助駕駛員作出決定，尤其針對交通運行中的偶然性問題。然性問題。車內(nèi)內(nèi)部系統(tǒng)：信息顯示在車外外部系統(tǒng)：信息顯示在音分類視頻頻小功率無線廣播無線電臺廣播有線廣播系統(tǒng)車內(nèi)顯示裝置可變信息標志主要方式第五節(jié)第五節(jié) 交通信號控制系統(tǒng)中心硬件設備簡介交通信號控制系統(tǒng)中心硬件設備簡介v v 一、運用控制中心計算機時應考慮的主要因素及有關具體問題。一、運用控制中心計算機時應考慮的主要因素及有關具體問題。 v 主要顯示設備及功能主要顯示設備及功能 v 城市道路智能監(jiān)控城市道路智能監(jiān)控 系統(tǒng)交通監(jiān)控中心系統(tǒng)交通監(jiān)控中心 v 二、通訊系統(tǒng)：二

18、、通訊系統(tǒng)： v ：通信控制器數(shù)字傳輸：相位調(diào)制）（頻率調(diào)制振幅調(diào)制法及其基本指標）調(diào)制方調(diào)制解調(diào)（調(diào)制解調(diào)器雙工信道單工信道、半雙工使用方向信息速率無差錯傳輸信息的最大容量：信息論中，信道信道基本概念CCUPSKFSKFMAM. 1第五節(jié)第五節(jié) 交通信號控制系統(tǒng)中心硬件設備簡介交通信號控制系統(tǒng)中心硬件設備簡介多站連接直接互連線路配置半行傳輸時分多路復用）頻分多路復用（多路傳輸并行傳輸連接技術FMX. 2防備措施處理復送信息奇偶檢驗檢測理論上定義誤碼：誤碼及其處理.3第五節(jié)第五節(jié) 交通信號控制系統(tǒng)中心硬件設備簡介交通信號控制系統(tǒng)中心硬件設備簡介）其他輔助性維護手段（可靠性誤碼率包線延誤）信道質(zhì)量（協(xié)調(diào)整個網(wǎng)絡。特速率，預測每條信息的最大比分析數(shù)據(jù)速率，）選擇傳輸速率：（系統(tǒng)規(guī)劃321. 4第五節(jié)第五節(jié)