《智能交通系統(tǒng)》課件

智能交通系統(tǒng)

1a2022/11/21智能交通系統(tǒng)1a2022/11/21第二章交通控制系統(tǒng)基礎(chǔ)交通系統(tǒng)主要組成交通流的特性信號(hào)控制系統(tǒng)的分類信號(hào)控制的基本參數(shù)點(diǎn)、線、面控制系統(tǒng)高速公路交通控制系統(tǒng)交通控制系統(tǒng)的基本評(píng)價(jià)指標(biāo)2a2022/11/21第二章交通控制系統(tǒng)基礎(chǔ)交通系統(tǒng)主要組成2a2022/11/一、交通系統(tǒng)主要組成交通系統(tǒng)主要組成部分：（要素）人：駕駛員、乘務(wù)員、維修人員、管理人員、乘客、行人、其他有關(guān)人員。車輛：公共汽車、電車、出租車、貨車、摩托車、自行車、地鐵、其它車輛。路：快速干道、主干道、次干道、支路。管理與控制系統(tǒng)：車輛檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)、交通信號(hào)燈、路旁顯示板、廣播、閉路電視等。3a2022/11/21一、交通系統(tǒng)主要組成交通系統(tǒng)主要組成部分：（要素）3a2024a2022/11/214a2022/11/215a2022/11/215a2022/11/21二、交通流的特性(交通流參數(shù))宏觀：將交通流作為一個(gè)整體。交通量(TrafficFlow,TrafficVolume)在一定時(shí)間間隔內(nèi)，通過一條公路或一條給定車道或方向的某一點(diǎn)的車輛總數(shù)。單位為輛數(shù)或輛/單位時(shí)間。可分為：到達(dá)率、離開率車速Speed(andTraveltime)車流密度Density：D=F/S占用一個(gè)給定公路或車道的車輛總數(shù)。單位為車輛數(shù)/公里或車輛數(shù)/公里/車道。常用時(shí)間占有率Occupancy來(lái)表示。6a2022/11/21二、交通流的特性(交通流參數(shù))宏觀：將交通流作為一個(gè)整體。6交通量(TrafficFlow,TrafficVolume)最重要、最容易測(cè)量。

流量：q＝N／TN:通過斷面AA’的車輛數(shù);T:測(cè)量時(shí)間設(shè)hi為第i輛車的車頭時(shí)距，有：平均車頭時(shí)距7a2022/11/21交通量(TrafficFlow,TrafficVolu車速Speed(andTraveltime)在特定的觀測(cè)地點(diǎn)、沿特定路線上的，交通運(yùn)行狀況的重要計(jì)量。時(shí)間平均速度（地點(diǎn)速度）區(qū)間平均速度8a2022/11/21車速Speed(andTraveltime)在特定的觀車道占有率(Occupancy)車道上，車輛占用時(shí)間與總觀測(cè)時(shí)間之比。：車道占有率%；：第i輛車的檢測(cè)器占用時(shí)間；：觀測(cè)時(shí)間；9a2022/11/21車道占有率(Occupancy)車道上，車輛占用時(shí)間與總觀測(cè)10a2022/11/2110a2022/11/21二、交通流的特性（續(xù)）微觀：交通流中的單個(gè)車輛的行為間距和間隔(SpacingandHeadway)間距：車道上連續(xù)車輛間的距離。間隔：連續(xù)車輛通過車道上某點(diǎn)的時(shí)間11a2022/11/21二、交通流的特性（續(xù)）微觀：交通流中的單個(gè)車輛的行為11a212a2022/11/2112a2022/11/21三、信號(hào)控制系統(tǒng)分類按控制范圍分：?jiǎn)蝹€(gè)交叉口的交通控制也稱單點(diǎn)信號(hào)控制，“點(diǎn)控制”。干道交叉口信號(hào)協(xié)調(diào)控制也稱“綠波”信號(hào)控制，“線控制”。區(qū)域交通信號(hào)控制系統(tǒng)“面控制”。13a2022/11/21三、信號(hào)控制系統(tǒng)分類按控制范圍分：13a2022/11/21三、信號(hào)控制系統(tǒng)分類（續(xù)）按控制方法分：定時(shí)控制：交叉口信號(hào)控制機(jī)均按事先設(shè)定的配時(shí)方案運(yùn)行，稱定周期控制。(PretimedControl)有單段式定時(shí)控制和多段式定時(shí)控制有單個(gè)交叉口的定時(shí)控制、靜態(tài)線控系統(tǒng)和靜態(tài)面控系統(tǒng)。感應(yīng)控制：是在交叉口進(jìn)口道上設(shè)置車輛檢測(cè)器，信號(hào)燈配時(shí)方案可隨檢測(cè)器檢測(cè)到的車流信息而隨時(shí)改變的一種控制方式。(TrafficActuatedControl)可分為：半感應(yīng)控制和全感應(yīng)控制。(Actuated&Semi-ActuatedControl)用感應(yīng)控制方式的線控制、面控制也稱為動(dòng)態(tài)線控系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)面控系統(tǒng)。14a2022/11/21三、信號(hào)控制系統(tǒng)分類（續(xù)）按控制方法分：14a2022/11四、信號(hào)控制的基本參數(shù)用以給相互沖突的交通流以先后通過的通行權(quán)，即在時(shí)間上將相互沖突的交通流進(jìn)行分離，以便它們安全地通過交叉路口。相位：信號(hào)化的交叉路口，給予車輛及行人以通行權(quán)的時(shí)序叫信號(hào)的相位，簡(jiǎn)稱相。(Phase)通常用的是兩相控制信號(hào)，如圖。另外有三相、四相、八相的控制方式，如圖。信號(hào)的相位數(shù)根據(jù)路口的需要選擇，相位越多，交通越安全，但交叉路口的利用率就越小。15a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)用以給相互沖突的交通流以先后通過的通行兩相控制信號(hào)16a2022/11/21兩相控制信號(hào)16a2022/11/21三相控制信號(hào)17a2022/11/21三相控制信號(hào)17a2022/11/21四相控制信號(hào)18a2022/11/21四相控制信號(hào)18a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))三個(gè)基本控制參數(shù)：周期長(zhǎng)度綠信比相位差 信號(hào)控制系統(tǒng)的功能就是最佳地確定各路口在各車流方向上的這些控制參數(shù)，并付諸實(shí)施。19a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))三個(gè)基本控制參數(shù)：19a2022四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))周期長(zhǎng)度：(Cyclelength)信號(hào)燈運(yùn)行一個(gè)循環(huán)所需的時(shí)間，等于綠燈、黃燈、紅燈時(shí)間之和。Thesumofalltrafficphasesisequaltothecyclelength.一般信號(hào)燈最短周期不小于36s；最長(zhǎng)周期不超過2min。適當(dāng)?shù)闹芷陂L(zhǎng)度對(duì)路口處交通流的疏散和減少車輛等待時(shí)間具有重要意義。又具體分為：（英國(guó)運(yùn)輸與道路研究所TRRL的結(jié)果）最佳周期（Co）最小周期（Cm）實(shí)際應(yīng)用的周期（Cp）20a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))周期長(zhǎng)度：(Cycleleng四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))最佳周期（Co）：最小周期（Cm）：實(shí)際應(yīng)用的周期（Cp）：式中：L----一個(gè)周期內(nèi)的總損失時(shí)間；

Y----整個(gè)交叉路口中，各個(gè)相位的y值的總和，即Y=y，y是流量與飽和流量的比值。（即繁忙度）周期與延誤的關(guān)系如下圖：（Cp應(yīng)略大于Co，取90%的飽和量）21a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))最佳周期（Co）：21a202222a2022/11/2122a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))綠信比：(Split)一個(gè)周期中，綠燈時(shí)間與周期長(zhǎng)度之比稱為綠信比。綠信比：S=G/C；

G----綠燈時(shí)間，C----周期綠信比的大小對(duì)于疏通交通流和減少路口總等待時(shí)間有著舉足輕重的作用。通過合理地分配各車流方向的綠燈時(shí)間（綠信比），可使各方向上阻車次數(shù)、等待時(shí)間減至最少。應(yīng)該注意：?jiǎn)蝹€(gè)路口信號(hào)的最優(yōu)配時(shí)并不等于對(duì)于整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)（線控或面控系統(tǒng)）也是最優(yōu)的。對(duì)于多路口聯(lián)合控制，需統(tǒng)籌考慮各路口的周期、綠信比，而且要妥善地確定不同路口信號(hào)之間的相位差。23a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))綠信比：(Split)23a2車流通過信號(hào)路口的時(shí)間-距離圖24a2022/11/21車流通過信號(hào)路口的時(shí)間-距離圖24a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))相位差：(Offset)也稱時(shí)差，是應(yīng)用于信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)控制的一個(gè)參數(shù)。有絕對(duì)相位差和相對(duì)相位差之分。絕對(duì)相位差是指各個(gè)信號(hào)的綠燈或紅燈的起點(diǎn)或中點(diǎn)相對(duì)于某一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（相位差為零）的綠燈或紅燈的起點(diǎn)或中點(diǎn)的時(shí)間之差。相對(duì)相位差是指相鄰兩信號(hào)的綠燈或紅燈的起點(diǎn)或中點(diǎn)之間的時(shí)間之差。相對(duì)相位差等于兩個(gè)信號(hào)絕對(duì)相位差之差。在信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，選擇正確的相位差對(duì)車流的協(xié)調(diào)和“綠波”的形成具有重要意義。兩個(gè)相鄰路口的相位差：O=t+10(秒)t為平均旅行時(shí)間，10s為一路口清車隊(duì)時(shí)間。25a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))相位差：(Offset)25a其它參數(shù)綠燈間隔時(shí)間（R）：從失去通行權(quán)的相位的綠燈結(jié)束到得到通行權(quán)的相位的綠燈開始所用的時(shí)間。最小綠燈時(shí)間（gmin）：是對(duì)相位的綠燈顯示時(shí)間規(guī)定的最低限值。>5s飽和流量（S）在有車隊(duì)存在的某段綠燈時(shí)間內(nèi)，并且忽略車流釋放率在增大或減小的綠燈時(shí)間的前幾秒及后幾秒時(shí)間段，車輛通過停止線的平均流率。有效綠燈時(shí)間（ge）：即某一相位的綠燈時(shí)間與黃燈時(shí)間的和減去損失時(shí)間。>5s26a2022/11/21其它參數(shù)綠燈間隔時(shí)間（R）：26a2022/11/21其它參數(shù)（續(xù)）損失時(shí)間（l）即在周期時(shí)間內(nèi)，由于安全幾車流運(yùn)動(dòng)特性等原因，在某段時(shí)間內(nèi)沒有交通流運(yùn)動(dòng)或未被充分利用的時(shí)間。車流量系數(shù)（y）飽和度（X）延誤（D）27a2022/11/21其它參數(shù)（續(xù)）損失時(shí)間（l）27a2022/11/21車流通過信號(hào)路口的流量圖示

（信號(hào)燈交叉口車流運(yùn)動(dòng)特性）28a2022/11/21車流通過信號(hào)路口的流量圖示

（信號(hào)燈交叉口車流運(yùn)動(dòng)特性）28五、單個(gè)交叉路口的交通控制單個(gè)交叉路口的交通控制也稱“點(diǎn)控”控制方式：定時(shí)控制交通感應(yīng)控制優(yōu)化感應(yīng)控制定時(shí)控制與感應(yīng)控制的選擇29a2022/11/21五、單個(gè)交叉路口的交通控制單個(gè)交叉路口的交通控制也稱“點(diǎn)控”5.1定時(shí)控制全部控制參數(shù)（主要是周期、綠信比、相的數(shù)量和順序）都根據(jù)歷史交通數(shù)據(jù)預(yù)先確定，保持常數(shù)。必須對(duì)每相的時(shí)間（綠信號(hào)時(shí)間加上黃信號(hào)時(shí)間）和總的周期時(shí)間確定要求的數(shù)值。基本的考慮因素：車輛延誤交叉路口的容量有許多算法。如韋伯斯特法（Webster）、ARRB法、“沖突點(diǎn)”法等。30a2022/11/215.1定時(shí)控制全部控制參數(shù)（主要是周期、綠信比、相的數(shù)量和信號(hào)配時(shí)圖31a2022/11/21信號(hào)配時(shí)圖31a2022/11/215.2交通感應(yīng)控制目的是使綠燈時(shí)間長(zhǎng)度與實(shí)際交通狀況相適應(yīng)。有全感應(yīng)控制和半感應(yīng)控制兩類。常用的有兩種形式：基于到達(dá)車輛車頭距的控制基于排隊(duì)長(zhǎng)度的控制32a2022/11/215.2交通感應(yīng)控制目的是使綠燈時(shí)間長(zhǎng)度與實(shí)際交通狀況相適應(yīng)交通感應(yīng)控制的基本工作原理如圖所示，一相位起始綠燈，感應(yīng)信號(hào)控制器內(nèi)預(yù)設(shè)有一個(gè)“初期綠燈時(shí)間”(Gmin)，到初期綠燈結(jié)束時(shí)，如在一個(gè)預(yù)置的時(shí)間間隔內(nèi)，無(wú)后續(xù)車輛到達(dá)，則可更換相位；如檢測(cè)器檢測(cè)到有后續(xù)車輛到達(dá)，則每測(cè)得一輛車，綠燈延長(zhǎng)一預(yù)置的“單位綠燈延長(zhǎng)時(shí)間”(G0)。即只要在這個(gè)預(yù)置的時(shí)間間隔內(nèi)，車輛中斷，即換相；連續(xù)有車，則綠燈連續(xù)延長(zhǎng)，直到綠燈一個(gè)預(yù)置的“極限延長(zhǎng)時(shí)間”(Gmax)時(shí)，即使檢測(cè)到后面仍有來(lái)車，也中斷這個(gè)相位的通車權(quán)。33a2022/11/21交通感應(yīng)控制的基本工作原理如圖所示，一相位起始綠燈，感應(yīng)信號(hào)34a2022/11/2134a2022/11/215.3定時(shí)控制和感應(yīng)控制的選擇能降低延誤和減少停車的控制方式，既有較好的交通效益又有較高的經(jīng)濟(jì)效益。不同交通條件下最有效的控制方式的分塊圖。如圖所示。各類信號(hào)控制的優(yōu)點(diǎn)35a2022/11/215.3定時(shí)控制和感應(yīng)控制的選擇能降低延誤和減少停車的控制方36a2022/11/2136a2022/11/21六、干線交通控制系統(tǒng)(“線控”)為使車輛減少在城市道路網(wǎng)中各個(gè)交叉口上的停車時(shí)間，特別是使干道上的車輛能夠暢通，通常把一條干道上一批相鄰的交通信號(hào)連接起來(lái)，加以協(xié)調(diào)控制，就出現(xiàn)了干線交叉口交通信號(hào)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱線控制，也稱綠波系統(tǒng)）。研究把整個(gè)區(qū)域內(nèi)所有交通信號(hào)聯(lián)起來(lái)加以協(xié)調(diào)控制，就形成了區(qū)域交通信號(hào)控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱面控制）。一大片控制區(qū)劃分為若干控制子區(qū)；控制子區(qū)往往是若干條干線的交通控制系統(tǒng)。所以線控制是面控制的一種組成部分，或者說，線控制是面控制系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)化的特殊形式。37a2022/11/21六、干線交通控制系統(tǒng)(“線控”)為使車輛減少在城市道路網(wǎng)中各38a2022/11/2138a2022/11/216.1定時(shí)式線控制的協(xié)調(diào)方式雙向交通街道在各交叉口間距相等時(shí)，比較容易實(shí)現(xiàn)，且當(dāng)信號(hào)間車輛行駛時(shí)間正好是線控系統(tǒng)周期時(shí)長(zhǎng)一半的整數(shù)倍時(shí)，可獲得理想的結(jié)果。否則較難實(shí)現(xiàn)，必須試探和折中來(lái)求得信號(hào)協(xié)調(diào)。有四種：同步式協(xié)調(diào)控制（Simultaneous）交互式協(xié)調(diào)控制（Alternate）簡(jiǎn)單續(xù)進(jìn)式協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) （Limited(simple)progressive）多方案續(xù)進(jìn)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（Flexibleprogressive）39a2022/11/216.1定時(shí)式線控制的協(xié)調(diào)方式雙向交通街道39a2022/16.2感應(yīng)式線控系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)線控系統(tǒng)感應(yīng)式線控系統(tǒng)使用半感應(yīng)信號(hào)機(jī)的線控系統(tǒng)使用全感應(yīng)信號(hào)機(jī)的線控系統(tǒng)關(guān)鍵交叉口的感應(yīng)式線控系統(tǒng)40a2022/11/216.2感應(yīng)式線控系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)線控系統(tǒng)感應(yīng)式線控系統(tǒng)40a2七、區(qū)域交通控制系統(tǒng)(“面控”)定時(shí)式脫機(jī)操作系統(tǒng)響應(yīng)式聯(lián)機(jī)操作系統(tǒng)41a2022/11/21七、區(qū)域交通控制系統(tǒng)(“面控”)定時(shí)式脫機(jī)操作系統(tǒng)41a207.1定時(shí)式脫機(jī)操作系統(tǒng)TRANSYT（TrafficNetworkStudyTooL）“交通網(wǎng)絡(luò)研究工具”，是英國(guó)交通與道路研究所（TRRL，現(xiàn)為TRL）于1966年提出的脫機(jī)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)信號(hào)配時(shí)的一套程序?，F(xiàn)在的版本為TRANSYT10。TRANSYT是一種脫機(jī)操作的定時(shí)控制系統(tǒng)，主要由仿真模型及優(yōu)化兩部分組成，其基本原理如圖。42a2022/11/217.1定時(shí)式脫機(jī)操作系統(tǒng)TRANSYT（TrafficNTRANSYT基本原理43a2022/11/21TRANSYT基本原理43a2022/11/217.2響應(yīng)式聯(lián)機(jī)操作系統(tǒng)能隨交通變化自動(dòng)優(yōu)選配時(shí)方案的控制系統(tǒng)。不同的自適應(yīng)控制系統(tǒng)歸納起來(lái)有方案選擇式與方案形成式兩類。方案選擇式控制原理同“線控”系統(tǒng)以方案選擇式優(yōu)選配時(shí)方案與單點(diǎn)感應(yīng)控制作調(diào)整相結(jié)合的控制系統(tǒng)。以SCATS為代表。方案形成式以SCOOT為代表44a2022/11/217.2響應(yīng)式聯(lián)機(jī)操作系統(tǒng)能隨交通變化自動(dòng)優(yōu)選配時(shí)方案的控制（1）SCATSSCATS（SydneyCo-ordinatedAdaptiveTrafficSystem）控制系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，由澳大利亞開發(fā)。70年代開始研究，80年代初投入使用SCATS的控制結(jié)構(gòu)為分層式三級(jí)控制：中央監(jiān)控中心-->地區(qū)控制中心-->信號(hào)控制機(jī)1--10個(gè)信號(hào)控制機(jī)組合為一個(gè)“子系統(tǒng)”，若干個(gè)子系統(tǒng)組合為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)；系統(tǒng)之間基本上互不相干，而系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)間存在一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。隨交通狀況的實(shí)時(shí)變化，子系統(tǒng)可合并和重新分開。三項(xiàng)基本配時(shí)參數(shù)的選擇都以子系統(tǒng)為核算單位。45a2022/11/21（1）SCATSSCATS（SydneyCo-ordina（1）SCATS（續(xù)）SCATS在實(shí)行對(duì)若干子系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)控制的同時(shí)，也允許每個(gè)交叉口“各自為政”地實(shí)行車輛感應(yīng)控制，從而大大提高了系統(tǒng)本身的控制效率。SCATS正是利用了設(shè)置在停車線附近的車輛檢測(cè)裝置，才能這樣有效、靈活。所以，實(shí)際上SCATS是一種用感應(yīng)控制對(duì)配時(shí)方案可作局部調(diào)整的方案選擇系統(tǒng)。SCATS的主要環(huán)節(jié)：子系統(tǒng)的劃分與合并“合并指數(shù)”：相鄰子系統(tǒng)各自要求的信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)相差<9s；則“合并指數(shù)”+1；否則-1?！昂喜⒅笖?shù)”達(dá)到4，兩子系統(tǒng)可合并；降為0，重新分開兩子系統(tǒng)。46a2022/11/21（1）SCATS（續(xù)）SCATS在實(shí)行對(duì)若干子系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)（1）SCATS（續(xù)）SCATS配時(shí)參數(shù)優(yōu)選“算法”簡(jiǎn)介把信號(hào)周期、綠信比及綠時(shí)差作為各自獨(dú)立的參數(shù)分別進(jìn)行優(yōu)選，優(yōu)選過程所用的“算法”以所謂“綜合流量”及“飽和度”為主要依據(jù)。飽和度飽和度（DS）是指被車流有效利用的綠燈時(shí)間與綠燈顯示時(shí)間之比：

DS=g’/g綜合流量綜合流量q’是指一次綠燈期間通過停車線的車輛折算當(dāng)量，由直接測(cè)定的飽和度DS及綠燈期間實(shí)際出現(xiàn)過的最大流率S來(lái)確定：

q’=(DS*g*S/3600)信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)的選擇信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)的選擇以子系統(tǒng)為基礎(chǔ)，即在一個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)其中飽和度最高的交叉口來(lái)確定整個(gè)子系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)采用的周期時(shí)長(zhǎng)。47a2022/11/21（1）SCATS（續(xù)）SCATS配時(shí)參數(shù)優(yōu)選“算法”簡(jiǎn)介47（1）SCATS（續(xù)）綠信比方案的選擇綠信比的選擇也以子系統(tǒng)為基礎(chǔ)。事先為每一交叉口準(zhǔn)備四個(gè)綠信比方案（針對(duì)可能的四種負(fù)荷情況）供實(shí)時(shí)選擇使用。每一信號(hào)周期選擇一次，連續(xù)三個(gè)周期內(nèi)某一方案兩次“中選”，則該方案即被選擇為下一周期的執(zhí)行方案。綠時(shí)差方案的選擇內(nèi)部、外部?jī)深悤r(shí)差方案分別有五種不同的方案，存儲(chǔ)在中央控制計(jì)算機(jī)中。每一信號(hào)周期實(shí)時(shí)選擇。48a2022/11/21（1）SCATS（續(xù)）綠信比方案的選擇48a2022/11/（2）SCOOTSCOOT（Split-Cycle-OffsetOptimisationTechnique）即“綠信比-信號(hào)周期-綠時(shí)差優(yōu)化技術(shù)”，是一種對(duì)交通信號(hào)網(wǎng)實(shí)行實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，有英國(guó)TRRL（運(yùn)輸與道路研究所，現(xiàn)為TRL，TransportResearchLaboratory）與1973年開始研究開發(fā)，1979年正式投入使用。現(xiàn)在由PeekTrafficLtd,TRLLtd和SiemensTrafficControlsLtd共同擁有。SCOOT是在TRANSYT的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其模型及優(yōu)化原理均與TRANSYT相仿。不同的是SCOOT是方案形成方式的控制系統(tǒng)。通過安裝在各交叉口每條進(jìn)口道最上游的車輛檢測(cè)器所采集的車輛到達(dá)信息，聯(lián)機(jī)處理，形成控制方案，連續(xù)地實(shí)時(shí)調(diào)整綠信比、周期時(shí)長(zhǎng)及綠時(shí)差三參數(shù)，使之同變化的交通流相適應(yīng)。已在世界上170多個(gè)城鎮(zhèn)使用。49a2022/11/21（2）SCOOTSCOOT（Split-Cycle-Offs50a2022/11/2150a2022/11/21（2）SCOOT（續(xù)）SCOOT優(yōu)選配時(shí)方案的主要環(huán)節(jié)檢測(cè)檢測(cè)器：環(huán)形感應(yīng)線圈傳感器的合適位置：SCOOT通過實(shí)時(shí)檢測(cè)達(dá)到能實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)停車線上的“到達(dá)”圖式，預(yù)測(cè)PI目的，所以傳感器的合適位置是設(shè)在離停車線相當(dāng)距離的地點(diǎn)，一般希望設(shè)在上游交叉口的出口，離下游停車線盡量遠(yuǎn)。車輛檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集交通量占用時(shí)間及占用率擁擠程度子區(qū)由交通工程師預(yù)先判定，不能合并、分拆，但可在子區(qū)中有雙周期交叉口。51a2022/11/21（2）SCOOT（續(xù)）SCOOT優(yōu)選配時(shí)方案的主要環(huán)節(jié)51a（2）SCOOT（續(xù)）模型周期流量圖--車隊(duì)預(yù)測(cè)圖式與TRANSYT一樣，但SCOOT是實(shí)時(shí)交通信息處理得到。排隊(duì)預(yù)測(cè)（如圖）擁擠預(yù)測(cè)為控制排隊(duì)延伸到上游交叉口，必須控制受阻排隊(duì)長(zhǎng)度?！皳頂D系數(shù)”可以反映車輛受阻程度，同時(shí)因SCOOT傳感器設(shè)在靠近上游交叉口的出口道上，因此當(dāng)檢測(cè)器測(cè)得有車停在傳感器上時(shí)，表明排隊(duì)即將延伸到上游交叉口。效能預(yù)測(cè)同TRANSYT一樣，SCOOT用延誤和停車數(shù)的加權(quán)值之和或油耗作為綜合效能指標(biāo)PI，但SCOOT有時(shí)也用“擁擠系數(shù)”作為效能指標(biāo)之一。優(yōu)化優(yōu)化策略：對(duì)優(yōu)化配時(shí)參數(shù)隨交通需求的改變而作頻繁的適量調(diào)整。適量的調(diào)整量雖小，但由于調(diào)整次數(shù)頻繁，就可由這些頻繁調(diào)整的連續(xù)累計(jì)來(lái)適應(yīng)一個(gè)時(shí)段內(nèi)的交通變化趨勢(shì)。這是SCOOT成功的主要原因之一。52a2022/11/21（2）SCOOT（續(xù)）模型52a2022/11/2153a2022/11/2153a2022/11/21八、高速公路交通控制系統(tǒng)高速公路的交通擁擠及其影響匝道控制入口匝道控制出口匝道控制主線控制、通道控制和收費(fèi)控制控制與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介54a2022/11/21八、高速公路交通控制系統(tǒng)高速公路的交通擁擠及其影響54a208.1高速公路的交通擁擠是指交通需求（一定時(shí)間內(nèi)想要通過道路的車輛數(shù)）超過某道路的交通容量時(shí)，超過部分的交通滯留在道路上的交通現(xiàn)象。交通擁擠的根本原因是交通供求關(guān)系的不平衡。因素可歸納為：常發(fā)性的過大交通需求；幾何因素（Geometricdesignfactors）運(yùn)行因素（Trafficoperationsfactors）偶發(fā)性暫時(shí)通過能力降低。如交通事故、公路養(yǎng)護(hù)等（Randomfactors）55a2022/11/218.1高速公路的交通擁擠是指交通需求（一定時(shí)間內(nèi)想要通過道8.1高速公路的交通擁擠（續(xù)）幾何因素（Geometricdesignfactors）車道減少交織路段短道路縱斷面過陡橫斷面過窄車道數(shù)太少等運(yùn)行因素（Trafficoperationsfactors）交通需求超過容量（Volume/capacityrelationship）不受限制的入口匝道（Unrestrainedrampaccess）出口匝道排隊(duì)（Exitrampqueues）收費(fèi)站收費(fèi)（Tolling）交織運(yùn)行（Weavingmaneuvers）56a2022/11/218.1高速公路的交通擁擠（續(xù)）幾何因素（Geometric8.2高速公路匝道控制匝道控制是應(yīng)用最廣的、效果最好的一種控制方式。包括：?jiǎn)蝹€(gè)入口匝道或出口匝道的定時(shí)控制動(dòng)態(tài)控制多個(gè)匝道的協(xié)調(diào)控制（定時(shí)、動(dòng)態(tài)）57a2022/11/218.2高速公路匝道控制匝道控制是應(yīng)用最廣的、效果最好的一種(1)入口匝道控制入口匝道控制的基本目標(biāo)是控制高速公路的交通需求。它以高速公路主線交通流為控制對(duì)象，以匝道入口流量為系統(tǒng)的輸入控制量，通過計(jì)算匝道上游交通需求與下游道路容量差額來(lái)尋求最佳入口匝道流量控制，從而使高速公路本身的交通需求不超過它的容量，使高速公路主線交通流處于最佳狀態(tài)。58a2022/11/21(1)入口匝道控制入口匝道控制的基本目標(biāo)是控制高速公路的交(1)入口匝道控制（續(xù)）入口匝道控制方法：匝道調(diào)節(jié)*（rampmetering）入口匝道定時(shí)調(diào)節(jié)；入口匝道感應(yīng)（動(dòng)態(tài)）調(diào)節(jié)；入口匝道匯合控制；入口匝道整體定時(shí)控制；高速公路入口全局最優(yōu)控制。匝道關(guān)閉（rampclosure）人工設(shè)置路欄（Manuallyplacedbarriers）自動(dòng)路欄（Automatedbarriers）標(biāo)志（Signing）59a2022/11/21(1)入口匝道控制（續(xù)）入口匝道控制方法：59a2022/1(2)出口匝道控制在高速公路的交通控制中，很少對(duì)出口匝道進(jìn)行控制。兩種方法：調(diào)節(jié)離開高速公路的交通量的方式和完全關(guān)閉出口匝道的方式。60a2022/11/21(2)出口匝道控制在高速公路的交通控制中，很少對(duì)出口匝道進(jìn)8.3主線控制、通道控制和收費(fèi)控制主線控制（mainlinecontrol）的對(duì)象是高速公路本身即路段上的交通流，而通道控制（corridorcontrol）的對(duì)象是由高速公路、側(cè)道和其它平行干道所組成的通道系統(tǒng)上的交通流。兩者是互相聯(lián)系的。公共汽車/合用車（HOV）優(yōu)先控制61a2022/11/218.3主線控制、通道控制和收費(fèi)控制主線控制（mainlin(1)主線控制通常采用的幾種主線控制方法有：可變速度控制；車道關(guān)閉；主線調(diào)節(jié)；可逆車道控制；公共汽車、合用車優(yōu)先控制；駕駛員信息系統(tǒng)。62a2022/11/21(1)主線控制通常采用的幾種主線控制方法有：62a2022(2)通道控制高速公路通道系統(tǒng)由高速公路、匝道以及與高速公路相關(guān)的側(cè)道、干道、城市街道等組成。它是一個(gè)以高速公路為核心的、溝通兩個(gè)或兩個(gè)以上地區(qū)之間交通的道路網(wǎng)絡(luò)。高速公路通道控制就是對(duì)通道系統(tǒng)交通流進(jìn)行協(xié)調(diào)、管理、誘導(dǎo)和警告。通道控制的基本原理：監(jiān)測(cè)通道系統(tǒng)中所有道路及交叉口，將超載道路上的交通轉(zhuǎn)移到通行能力尚有剩余的道路上去。63a2022/11/21(2)通道控制高速公路通道系統(tǒng)由高速公路、匝道以及與高速公(3)收費(fèi)控制收費(fèi)控制：除可籌促新的公路建設(shè)資金外，還可以實(shí)現(xiàn)交通需求控制，以期能有效解決公路的擁擠、安全、污染等問題。擁擠收費(fèi)是解決高速公路或通道內(nèi)擁擠問題的一種最有前途的方法。傳統(tǒng)的收費(fèi)方式需車輛在收費(fèi)站停下來(lái)交費(fèi)，容易造成收費(fèi)站擁擠，給環(huán)境帶來(lái)污染。64a2022/11/21(3)收費(fèi)控制收費(fèi)控制：除可籌促新的公路建設(shè)資金外，還可以(3)收費(fèi)控制（續(xù)）收費(fèi)制式：通常有三種均一式：是最簡(jiǎn)單的一種收費(fèi)制式，收費(fèi)站設(shè)在每個(gè)入口，而主線和出口都不再設(shè)站。開放式：收費(fèi)站建在高速公路的主線上，距離較長(zhǎng)的高速公路可以建多個(gè)收費(fèi)站，各個(gè)出入口不再設(shè)站，高速公路對(duì)外呈“開放”狀態(tài)。封閉式：收費(fèi)站建在高速公路的所有出入口處，車輛在高速公路內(nèi)部則可以自由行駛。這是目前應(yīng)用最多的一種收費(fèi)制式。65a2022/11/21(3)收費(fèi)控制（續(xù)）收費(fèi)制式：通常有三種65a2022/1(3)收費(fèi)控制（續(xù)）收費(fèi)方法：人工收費(fèi)：由人工將車輛分類，套用收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算應(yīng)收取費(fèi)用，收錢、開票、找零。我國(guó)絕大部分采用這種收費(fèi)方法。半自動(dòng)收費(fèi)：指在車輛分類、計(jì)算費(fèi)用、交費(fèi)、收費(fèi)、核準(zhǔn)放行幾個(gè)收費(fèi)環(huán)節(jié)中有一個(gè)或幾個(gè)環(huán)節(jié)采用自動(dòng)裝置，但仍需駕駛員停車交費(fèi)的收費(fèi)系統(tǒng)。全自動(dòng)收費(fèi)：全部收費(fèi)過程都由自動(dòng)化裝置完成，汽車可實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)，完全達(dá)到無(wú)人操作。66a2022/11/21(3)收費(fèi)控制（續(xù)）收費(fèi)方法：66a2022/11/21(4)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控中心功能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)和協(xié)調(diào)高速公路管理策略和控制；事件管理和維護(hù)的調(diào)度中心維護(hù)和修理?yè)p壞或工作不正常的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備給出行者、決策者、媒體發(fā)布高速公路交通旅行信息的中心；緊急救援反應(yīng)的協(xié)調(diào)指揮中心。定義功能關(guān)系、數(shù)據(jù)需求和信息流程67a2022/11/21(4)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控中心67a2022/11/21(4)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)（續(xù)）需考慮的技術(shù)物理環(huán)境（PhysicalEnvironment）：如圖工作站（Workstations）控制和顯示（ControlsandDisplays）：如圖用戶接口（UserInterfaces）通信（話音、數(shù)據(jù)）68a2022/11/21(4)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)（續(xù)）需考慮的技術(shù)68a2022/169a2022/11/2169a2022/11/21九、交通控制的基本評(píng)價(jià)指標(biāo)交通控制的基本評(píng)價(jià)指標(biāo)（與信號(hào)配時(shí)直接相關(guān)）通行能力飽和度行程時(shí)間延誤停車次數(shù)停車率燃油消耗廢氣排放交通噪音等70a2022/11/21九、交通控制的基本評(píng)價(jià)指標(biāo)交通控制的基本評(píng)價(jià)指標(biāo)（與信號(hào)配時(shí)9.1主要評(píng)價(jià)指標(biāo)通行能力道路通行能力是指在一定的道路、交通和環(huán)境條件下，道路上某一斷面在單位時(shí)間內(nèi)通過的最大車輛數(shù)。輛/時(shí)，Veh/h美國(guó)的通路通行能力手冊(cè)HCM（highwaycapacitymanual）分為：路段通行能力和交叉口通行能力道路通行能力的大小與道路條件、交通條件及交通管制條件等直接相關(guān)71a2022/11/219.1主要評(píng)價(jià)指標(biāo)通行能力71a2022/11/219.1主要評(píng)價(jià)指標(biāo)（續(xù)）飽和度指交通量與通行能力之比。用來(lái)描述交叉口交通需求與供給之間平衡的程度分為相位飽和度和交叉口飽和度交叉口信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)，飽和度的實(shí)用范圍通常為0.75—0.90，個(gè)別情況可達(dá)0.9572a2022/11/219.1主要評(píng)價(jià)指標(biāo)（續(xù)）飽和度72a2022/11/219.1主要評(píng)價(jià)指標(biāo)（續(xù)）飽和度的影響因素道路條件車道寬度（直接相關(guān)）、車道坡度、轉(zhuǎn)彎半徑、視距等交通條件車輛組成、車流分布、行人與自行車交通量等渠化條件機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車的隔離、專用車道的設(shè)置等信號(hào)條件相位組成環(huán)境條件交叉口所處的地區(qū)是市區(qū)中心或非市區(qū)中心等73a2022/11/219.1主要評(píng)價(jià)指標(biāo)（續(xù)）飽和度的影響因素73a2022/19.1主要評(píng)價(jià)指標(biāo)（續(xù)）車輛延誤是指由于道路與環(huán)境條件、交通干擾以及交通管理與控制設(shè)施等駕駛員無(wú)法控制的因素而引起的行程時(shí)間損失。包括路段行車延誤和交叉口延誤兩部分度量方法：秒/輛（平均延誤）、輛－秒（總延誤）、輛－時(shí)/時(shí)（單位小時(shí)總延誤）有不同的模型：Webster模型、Akcelik模型等74a2022/11/219.1主要評(píng)價(jià)指標(biāo)（續(xù)）車輛延誤74a2022/11/219.1主要評(píng)價(jià)指標(biāo)（續(xù)）停車次數(shù)完全停車、不完全停車停車次數(shù)就是一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)完全停車次數(shù)的總和分為交叉口停車次數(shù)和相位停車次數(shù)停車率指一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，停車車輛數(shù)占通過停車線（交叉口）車輛總數(shù)的比率。分為交叉口停車率和相位停車率75a2022/11/219.1主要評(píng)價(jià)指標(biāo)（續(xù)）停車次數(shù)75a2022/11/219.2服務(wù)水平（LOS）服務(wù)水平（LOS：LevelOfService）是道路使用者從所使用的交通設(shè)施中獲得的有關(guān)速度、舒適、方便、經(jīng)濟(jì)、安全等方面的一種服務(wù)程度。它不僅與交通設(shè)施有關(guān)，還與交通需求大小等有直接的關(guān)系。多以HCM的劃分標(biāo)準(zhǔn)：ABCDEF平均車輛延誤<5s,5.1-15.0,15.1—25.0,25.1—40.0,40.1—60.0,>60.076a2022/11/219.2服務(wù)水平（LOS）服務(wù)水平（LOS：LevelOf謝謝77a2022/11/21謝謝77a2022/11/21智能交通系統(tǒng)

78a2022/11/21智能交通系統(tǒng)1a2022/11/21第二章交通控制系統(tǒng)基礎(chǔ)交通系統(tǒng)主要組成交通流的特性信號(hào)控制系統(tǒng)的分類信號(hào)控制的基本參數(shù)點(diǎn)、線、面控制系統(tǒng)高速公路交通控制系統(tǒng)交通控制系統(tǒng)的基本評(píng)價(jià)指標(biāo)79a2022/11/21第二章交通控制系統(tǒng)基礎(chǔ)交通系統(tǒng)主要組成2a2022/11/一、交通系統(tǒng)主要組成交通系統(tǒng)主要組成部分：（要素）人：駕駛員、乘務(wù)員、維修人員、管理人員、乘客、行人、其他有關(guān)人員。車輛：公共汽車、電車、出租車、貨車、摩托車、自行車、地鐵、其它車輛。路：快速干道、主干道、次干道、支路。管理與控制系統(tǒng)：車輛檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)、交通信號(hào)燈、路旁顯示板、廣播、閉路電視等。80a2022/11/21一、交通系統(tǒng)主要組成交通系統(tǒng)主要組成部分：（要素）3a20281a2022/11/214a2022/11/2182a2022/11/215a2022/11/21二、交通流的特性(交通流參數(shù))宏觀：將交通流作為一個(gè)整體。交通量(TrafficFlow,TrafficVolume)在一定時(shí)間間隔內(nèi)，通過一條公路或一條給定車道或方向的某一點(diǎn)的車輛總數(shù)。單位為輛數(shù)或輛/單位時(shí)間。可分為：到達(dá)率、離開率車速Speed(andTraveltime)車流密度Density：D=F/S占用一個(gè)給定公路或車道的車輛總數(shù)。單位為車輛數(shù)/公里或車輛數(shù)/公里/車道。常用時(shí)間占有率Occupancy來(lái)表示。83a2022/11/21二、交通流的特性(交通流參數(shù))宏觀：將交通流作為一個(gè)整體。6交通量(TrafficFlow,TrafficVolume)最重要、最容易測(cè)量。

流量：q＝N／TN:通過斷面AA’的車輛數(shù);T:測(cè)量時(shí)間設(shè)hi為第i輛車的車頭時(shí)距，有：平均車頭時(shí)距84a2022/11/21交通量(TrafficFlow,TrafficVolu車速Speed(andTraveltime)在特定的觀測(cè)地點(diǎn)、沿特定路線上的，交通運(yùn)行狀況的重要計(jì)量。時(shí)間平均速度（地點(diǎn)速度）區(qū)間平均速度85a2022/11/21車速Speed(andTraveltime)在特定的觀車道占有率(Occupancy)車道上，車輛占用時(shí)間與總觀測(cè)時(shí)間之比。：車道占有率%；：第i輛車的檢測(cè)器占用時(shí)間；：觀測(cè)時(shí)間；86a2022/11/21車道占有率(Occupancy)車道上，車輛占用時(shí)間與總觀測(cè)87a2022/11/2110a2022/11/21二、交通流的特性（續(xù)）微觀：交通流中的單個(gè)車輛的行為間距和間隔(SpacingandHeadway)間距：車道上連續(xù)車輛間的距離。間隔：連續(xù)車輛通過車道上某點(diǎn)的時(shí)間88a2022/11/21二、交通流的特性（續(xù)）微觀：交通流中的單個(gè)車輛的行為11a289a2022/11/2112a2022/11/21三、信號(hào)控制系統(tǒng)分類按控制范圍分：?jiǎn)蝹€(gè)交叉口的交通控制也稱單點(diǎn)信號(hào)控制，“點(diǎn)控制”。干道交叉口信號(hào)協(xié)調(diào)控制也稱“綠波”信號(hào)控制，“線控制”。區(qū)域交通信號(hào)控制系統(tǒng)“面控制”。90a2022/11/21三、信號(hào)控制系統(tǒng)分類按控制范圍分：13a2022/11/21三、信號(hào)控制系統(tǒng)分類（續(xù)）按控制方法分：定時(shí)控制：交叉口信號(hào)控制機(jī)均按事先設(shè)定的配時(shí)方案運(yùn)行，稱定周期控制。(PretimedControl)有單段式定時(shí)控制和多段式定時(shí)控制有單個(gè)交叉口的定時(shí)控制、靜態(tài)線控系統(tǒng)和靜態(tài)面控系統(tǒng)。感應(yīng)控制：是在交叉口進(jìn)口道上設(shè)置車輛檢測(cè)器，信號(hào)燈配時(shí)方案可隨檢測(cè)器檢測(cè)到的車流信息而隨時(shí)改變的一種控制方式。(TrafficActuatedControl)可分為：半感應(yīng)控制和全感應(yīng)控制。(Actuated&Semi-ActuatedControl)用感應(yīng)控制方式的線控制、面控制也稱為動(dòng)態(tài)線控系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)面控系統(tǒng)。91a2022/11/21三、信號(hào)控制系統(tǒng)分類（續(xù)）按控制方法分：14a2022/11四、信號(hào)控制的基本參數(shù)用以給相互沖突的交通流以先后通過的通行權(quán)，即在時(shí)間上將相互沖突的交通流進(jìn)行分離，以便它們安全地通過交叉路口。相位：信號(hào)化的交叉路口，給予車輛及行人以通行權(quán)的時(shí)序叫信號(hào)的相位，簡(jiǎn)稱相。(Phase)通常用的是兩相控制信號(hào)，如圖。另外有三相、四相、八相的控制方式，如圖。信號(hào)的相位數(shù)根據(jù)路口的需要選擇，相位越多，交通越安全，但交叉路口的利用率就越小。92a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)用以給相互沖突的交通流以先后通過的通行兩相控制信號(hào)93a2022/11/21兩相控制信號(hào)16a2022/11/21三相控制信號(hào)94a2022/11/21三相控制信號(hào)17a2022/11/21四相控制信號(hào)95a2022/11/21四相控制信號(hào)18a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))三個(gè)基本控制參數(shù)：周期長(zhǎng)度綠信比相位差 信號(hào)控制系統(tǒng)的功能就是最佳地確定各路口在各車流方向上的這些控制參數(shù)，并付諸實(shí)施。96a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))三個(gè)基本控制參數(shù)：19a2022四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))周期長(zhǎng)度：(Cyclelength)信號(hào)燈運(yùn)行一個(gè)循環(huán)所需的時(shí)間，等于綠燈、黃燈、紅燈時(shí)間之和。Thesumofalltrafficphasesisequaltothecyclelength.一般信號(hào)燈最短周期不小于36s；最長(zhǎng)周期不超過2min。適當(dāng)?shù)闹芷陂L(zhǎng)度對(duì)路口處交通流的疏散和減少車輛等待時(shí)間具有重要意義。又具體分為：（英國(guó)運(yùn)輸與道路研究所TRRL的結(jié)果）最佳周期（Co）最小周期（Cm）實(shí)際應(yīng)用的周期（Cp）97a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))周期長(zhǎng)度：(Cycleleng四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))最佳周期（Co）：最小周期（Cm）：實(shí)際應(yīng)用的周期（Cp）：式中：L----一個(gè)周期內(nèi)的總損失時(shí)間；

Y----整個(gè)交叉路口中，各個(gè)相位的y值的總和，即Y=y，y是流量與飽和流量的比值。（即繁忙度）周期與延誤的關(guān)系如下圖：（Cp應(yīng)略大于Co，取90%的飽和量）98a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))最佳周期（Co）：21a202299a2022/11/2122a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))綠信比：(Split)一個(gè)周期中，綠燈時(shí)間與周期長(zhǎng)度之比稱為綠信比。綠信比：S=G/C；

G----綠燈時(shí)間，C----周期綠信比的大小對(duì)于疏通交通流和減少路口總等待時(shí)間有著舉足輕重的作用。通過合理地分配各車流方向的綠燈時(shí)間（綠信比），可使各方向上阻車次數(shù)、等待時(shí)間減至最少。應(yīng)該注意：?jiǎn)蝹€(gè)路口信號(hào)的最優(yōu)配時(shí)并不等于對(duì)于整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)（線控或面控系統(tǒng)）也是最優(yōu)的。對(duì)于多路口聯(lián)合控制，需統(tǒng)籌考慮各路口的周期、綠信比，而且要妥善地確定不同路口信號(hào)之間的相位差。100a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))綠信比：(Split)23a2車流通過信號(hào)路口的時(shí)間-距離圖101a2022/11/21車流通過信號(hào)路口的時(shí)間-距離圖24a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))相位差：(Offset)也稱時(shí)差，是應(yīng)用于信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)控制的一個(gè)參數(shù)。有絕對(duì)相位差和相對(duì)相位差之分。絕對(duì)相位差是指各個(gè)信號(hào)的綠燈或紅燈的起點(diǎn)或中點(diǎn)相對(duì)于某一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（相位差為零）的綠燈或紅燈的起點(diǎn)或中點(diǎn)的時(shí)間之差。相對(duì)相位差是指相鄰兩信號(hào)的綠燈或紅燈的起點(diǎn)或中點(diǎn)之間的時(shí)間之差。相對(duì)相位差等于兩個(gè)信號(hào)絕對(duì)相位差之差。在信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，選擇正確的相位差對(duì)車流的協(xié)調(diào)和“綠波”的形成具有重要意義。兩個(gè)相鄰路口的相位差：O=t+10(秒)t為平均旅行時(shí)間，10s為一路口清車隊(duì)時(shí)間。102a2022/11/21四、信號(hào)控制的基本參數(shù)(續(xù))相位差：(Offset)25a其它參數(shù)綠燈間隔時(shí)間（R）：從失去通行權(quán)的相位的綠燈結(jié)束到得到通行權(quán)的相位的綠燈開始所用的時(shí)間。最小綠燈時(shí)間（gmin）：是對(duì)相位的綠燈顯示時(shí)間規(guī)定的最低限值。>5s飽和流量（S）在有車隊(duì)存在的某段綠燈時(shí)間內(nèi)，并且忽略車流釋放率在增大或減小的綠燈時(shí)間的前幾秒及后幾秒時(shí)間段，車輛通過停止線的平均流率。有效綠燈時(shí)間（ge）：即某一相位的綠燈時(shí)間與黃燈時(shí)間的和減去損失時(shí)間。>5s103a2022/11/21其它參數(shù)綠燈間隔時(shí)間（R）：26a2022/11/21其它參數(shù)（續(xù)）損失時(shí)間（l）即在周期時(shí)間內(nèi)，由于安全幾車流運(yùn)動(dòng)特性等原因，在某段時(shí)間內(nèi)沒有交通流運(yùn)動(dòng)或未被充分利用的時(shí)間。車流量系數(shù)（y）飽和度（X）延誤（D）104a2022/11/21其它參數(shù)（續(xù)）損失時(shí)間（l）27a2022/11/21車流通過信號(hào)路口的流量圖示

（信號(hào)燈交叉口車流運(yùn)動(dòng)特性）105a2022/11/21車流通過信號(hào)路口的流量圖示

（信號(hào)燈交叉口車流運(yùn)動(dòng)特性）28五、單個(gè)交叉路口的交通控制單個(gè)交叉路口的交通控制也稱“點(diǎn)控”控制方式：定時(shí)控制交通感應(yīng)控制優(yōu)化感應(yīng)控制定時(shí)控制與感應(yīng)控制的選擇106a2022/11/21五、單個(gè)交叉路口的交通控制單個(gè)交叉路口的交通控制也稱“點(diǎn)控”5.1定時(shí)控制全部控制參數(shù)（主要是周期、綠信比、相的數(shù)量和順序）都根據(jù)歷史交通數(shù)據(jù)預(yù)先確定，保持常數(shù)。必須對(duì)每相的時(shí)間（綠信號(hào)時(shí)間加上黃信號(hào)時(shí)間）和總的周期時(shí)間確定要求的數(shù)值?；镜目紤]因素：車輛延誤交叉路口的容量有許多算法。如韋伯斯特法（Webster）、ARRB法、“沖突點(diǎn)”法等。107a2022/11/215.1定時(shí)控制全部控制參數(shù)（主要是周期、綠信比、相的數(shù)量和信號(hào)配時(shí)圖108a2022/11/21信號(hào)配時(shí)圖31a2022/11/215.2交通感應(yīng)控制目的是使綠燈時(shí)間長(zhǎng)度與實(shí)際交通狀況相適應(yīng)。有全感應(yīng)控制和半感應(yīng)控制兩類。常用的有兩種形式：基于到達(dá)車輛車頭距的控制基于排隊(duì)長(zhǎng)度的控制109a2022/11/215.2交通感應(yīng)控制目的是使綠燈時(shí)間長(zhǎng)度與實(shí)際交通狀況相適應(yīng)交通感應(yīng)控制的基本工作原理如圖所示，一相位起始綠燈，感應(yīng)信號(hào)控制器內(nèi)預(yù)設(shè)有一個(gè)“初期綠燈時(shí)間”(Gmin)，到初期綠燈結(jié)束時(shí)，如在一個(gè)預(yù)置的時(shí)間間隔內(nèi)，無(wú)后續(xù)車輛到達(dá)，則可更換相位；如檢測(cè)器檢測(cè)到有后續(xù)車輛到達(dá)，則每測(cè)得一輛車，綠燈延長(zhǎng)一預(yù)置的“單位綠燈延長(zhǎng)時(shí)間”(G0)。即只要在這個(gè)預(yù)置的時(shí)間間隔內(nèi)，車輛中斷，即換相；連續(xù)有車，則綠燈連續(xù)延長(zhǎng)，直到綠燈一個(gè)預(yù)置的“極限延長(zhǎng)時(shí)間”(Gmax)時(shí)，即使檢測(cè)到后面仍有來(lái)車，也中斷這個(gè)相位的通車權(quán)。110a2022/11/21交通感應(yīng)控制的基本工作原理如圖所示，一相位起始綠燈，感應(yīng)信號(hào)111a2022/11/2134a2022/11/215.3定時(shí)控制和感應(yīng)控制的選擇能降低延誤和減少停車的控制方式，既有較好的交通效益又有較高的經(jīng)濟(jì)效益。不同交通條件下最有效的控制方式的分塊圖。如圖所示。各類信號(hào)控制的優(yōu)點(diǎn)112a2022/11/215.3定時(shí)控制和感應(yīng)控制的選擇能降低延誤和減少停車的控制方113a2022/11/2136a2022/11/21六、干線交通控制系統(tǒng)(“線控”)為使車輛減少在城市道路網(wǎng)中各個(gè)交叉口上的停車時(shí)間，特別是使干道上的車輛能夠暢通，通常把一條干道上一批相鄰的交通信號(hào)連接起來(lái)，加以協(xié)調(diào)控制，就出現(xiàn)了干線交叉口交通信號(hào)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱線控制，也稱綠波系統(tǒng)）。研究把整個(gè)區(qū)域內(nèi)所有交通信號(hào)聯(lián)起來(lái)加以協(xié)調(diào)控制，就形成了區(qū)域交通信號(hào)控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱面控制）。一大片控制區(qū)劃分為若干控制子區(qū)；控制子區(qū)往往是若干條干線的交通控制系統(tǒng)。所以線控制是面控制的一種組成部分，或者說，線控制是面控制系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)化的特殊形式。114a2022/11/21六、干線交通控制系統(tǒng)(“線控”)為使車輛減少在城市道路網(wǎng)中各115a2022/11/2138a2022/11/216.1定時(shí)式線控制的協(xié)調(diào)方式雙向交通街道在各交叉口間距相等時(shí)，比較容易實(shí)現(xiàn)，且當(dāng)信號(hào)間車輛行駛時(shí)間正好是線控系統(tǒng)周期時(shí)長(zhǎng)一半的整數(shù)倍時(shí)，可獲得理想的結(jié)果。否則較難實(shí)現(xiàn)，必須試探和折中來(lái)求得信號(hào)協(xié)調(diào)。有四種：同步式協(xié)調(diào)控制（Simultaneous）交互式協(xié)調(diào)控制（Alternate）簡(jiǎn)單續(xù)進(jìn)式協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) （Limited(simple)progressive）多方案續(xù)進(jìn)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（Flexibleprogressive）116a2022/11/216.1定時(shí)式線控制的協(xié)調(diào)方式雙向交通街道39a2022/16.2感應(yīng)式線控系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)線控系統(tǒng)感應(yīng)式線控系統(tǒng)使用半感應(yīng)信號(hào)機(jī)的線控系統(tǒng)使用全感應(yīng)信號(hào)機(jī)的線控系統(tǒng)關(guān)鍵交叉口的感應(yīng)式線控系統(tǒng)117a2022/11/216.2感應(yīng)式線控系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)線控系統(tǒng)感應(yīng)式線控系統(tǒng)40a2七、區(qū)域交通控制系統(tǒng)(“面控”)定時(shí)式脫機(jī)操作系統(tǒng)響應(yīng)式聯(lián)機(jī)操作系統(tǒng)118a2022/11/21七、區(qū)域交通控制系統(tǒng)(“面控”)定時(shí)式脫機(jī)操作系統(tǒng)41a207.1定時(shí)式脫機(jī)操作系統(tǒng)TRANSYT（TrafficNetworkStudyTooL）“交通網(wǎng)絡(luò)研究工具”，是英國(guó)交通與道路研究所（TRRL，現(xiàn)為TRL）于1966年提出的脫機(jī)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)信號(hào)配時(shí)的一套程序?，F(xiàn)在的版本為TRANSYT10。TRANSYT是一種脫機(jī)操作的定時(shí)控制系統(tǒng)，主要由仿真模型及優(yōu)化兩部分組成，其基本原理如圖。119a2022/11/217.1定時(shí)式脫機(jī)操作系統(tǒng)TRANSYT（TrafficNTRANSYT基本原理120a2022/11/21TRANSYT基本原理43a2022/11/217.2響應(yīng)式聯(lián)機(jī)操作系統(tǒng)能隨交通變化自動(dòng)優(yōu)選配時(shí)方案的控制系統(tǒng)。不同的自適應(yīng)控制系統(tǒng)歸納起來(lái)有方案選擇式與方案形成式兩類。方案選擇式控制原理同“線控”系統(tǒng)以方案選擇式優(yōu)選配時(shí)方案與單點(diǎn)感應(yīng)控制作調(diào)整相結(jié)合的控制系統(tǒng)。以SCATS為代表。方案形成式以SCOOT為代表121a2022/11/217.2響應(yīng)式聯(lián)機(jī)操作系統(tǒng)能隨交通變化自動(dòng)優(yōu)選配時(shí)方案的控制（1）SCATSSCATS（SydneyCo-ordinatedAdaptiveTrafficSystem）控制系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，由澳大利亞開發(fā)。70年代開始研究，80年代初投入使用SCATS的控制結(jié)構(gòu)為分層式三級(jí)控制：中央監(jiān)控中心-->地區(qū)控制中心-->信號(hào)控制機(jī)1--10個(gè)信號(hào)控制機(jī)組合為一個(gè)“子系統(tǒng)”，若干個(gè)子系統(tǒng)組合為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)；系統(tǒng)之間基本上互不相干，而系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)間存在一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。隨交通狀況的實(shí)時(shí)變化，子系統(tǒng)可合并和重新分開。三項(xiàng)基本配時(shí)參數(shù)的選擇都以子系統(tǒng)為核算單位。122a2022/11/21（1）SCATSSCATS（SydneyCo-ordina（1）SCATS（續(xù)）SCATS在實(shí)行對(duì)若干子系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)控制的同時(shí)，也允許每個(gè)交叉口“各自為政”地實(shí)行車輛感應(yīng)控制，從而大大提高了系統(tǒng)本身的控制效率。SCATS正是利用了設(shè)置在停車線附近的車輛檢測(cè)裝置，才能這樣有效、靈活。所以，實(shí)際上SCATS是一種用感應(yīng)控制對(duì)配時(shí)方案可作局部調(diào)整的方案選擇系統(tǒng)。SCATS的主要環(huán)節(jié)：子系統(tǒng)的劃分與合并“合并指數(shù)”：相鄰子系統(tǒng)各自要求的信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)相差<9s；則“合并指數(shù)”+1；否則-1?！昂喜⒅笖?shù)”達(dá)到4，兩子系統(tǒng)可合并；降為0，重新分開兩子系統(tǒng)。123a2022/11/21（1）SCATS（續(xù)）SCATS在實(shí)行對(duì)若干子系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)（1）SCATS（續(xù)）SCATS配時(shí)參數(shù)優(yōu)選“算法”簡(jiǎn)介把信號(hào)周期、綠信比及綠時(shí)差作為各自獨(dú)立的參數(shù)分別進(jìn)行優(yōu)選，優(yōu)選過程所用的“算法”以所謂“綜合流量”及“飽和度”為主要依據(jù)。飽和度飽和度（DS）是指被車流有效利用的綠燈時(shí)間與綠燈顯示時(shí)間之比：

DS=g’/g綜合流量綜合流量q’是指一次綠燈期間通過停車線的車輛折算當(dāng)量，由直接測(cè)定的飽和度DS及綠燈期間實(shí)際出現(xiàn)過的最大流率S來(lái)確定：

q’=(DS*g*S/3600)信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)的選擇信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)的選擇以子系統(tǒng)為基礎(chǔ)，即在一個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)其中飽和度最高的交叉口來(lái)確定整個(gè)子系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)采用的周期時(shí)長(zhǎng)。124a2022/11/21（1）SCATS（續(xù)）SCATS配時(shí)參數(shù)優(yōu)選“算法”簡(jiǎn)介47（1）SCATS（續(xù)）綠信比方案的選擇綠信比的選擇也以子系統(tǒng)為基礎(chǔ)。事先為每一交叉口準(zhǔn)備四個(gè)綠信比方案（針對(duì)可能的四種負(fù)荷情況）供實(shí)時(shí)選擇使用。每一信號(hào)周期選擇一次，連續(xù)三個(gè)周期內(nèi)某一方案兩次“中選”，則該方案即被選擇為下一周期的執(zhí)行方案。綠時(shí)差方案的選擇內(nèi)部、外部?jī)深悤r(shí)差方案分別有五種不同的方案，存儲(chǔ)在中央控制計(jì)算機(jī)中。每一信號(hào)周期實(shí)時(shí)選擇。125a2022/11/21（1）SCATS（續(xù)）綠信比方案的選擇48a2022/11/（2）SCOOTSCOOT（Split-Cycle-OffsetOptimisationTechnique）即“綠信比-信號(hào)周期-綠時(shí)差優(yōu)化技術(shù)”，是一種對(duì)交通信號(hào)網(wǎng)實(shí)行實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，有英國(guó)TRRL（運(yùn)輸與道路研究所，現(xiàn)為TRL，TransportResearchLaboratory）與1973年開始研究開發(fā)，1979年正式投入使用。現(xiàn)在由PeekTrafficLtd,TRLLtd和SiemensTrafficControlsLtd共同擁有。SCOOT是在TRANSYT的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其模型及優(yōu)化原理均與TRANSYT相仿。不同的是SCOOT是方案形成方式的控制系統(tǒng)。通過安裝在各交叉口每條進(jìn)口道最上游的車輛檢測(cè)器所采集的車輛到達(dá)信息，聯(lián)機(jī)處理，形成控制方案，連續(xù)地實(shí)時(shí)調(diào)整綠信比、周期時(shí)長(zhǎng)及綠時(shí)差三參數(shù)，使之同變化的交通流相適應(yīng)。已在世界上170多個(gè)城鎮(zhèn)使用。126a2022/11/21（2）SCOOTSCOOT（Split-Cycle-Offs127a2022/11/2150a2022/11/21（2）SCOOT（續(xù)）SCOOT優(yōu)選配時(shí)方案的主要環(huán)節(jié)檢測(cè)檢測(cè)器：環(huán)形感應(yīng)線圈傳感器的合適位置：SCOOT通過實(shí)時(shí)檢測(cè)達(dá)到能實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)停車線上的“到達(dá)”圖式，預(yù)測(cè)PI目的，所以傳感器的合適位置是設(shè)在離停車線相當(dāng)距離的地點(diǎn)，一般希望設(shè)在上游交叉口的出口，離下游停車線盡量遠(yuǎn)。車輛檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集交通量占用時(shí)間及占用率擁擠程度子區(qū)由交通工程師預(yù)先判定，不能合并、分拆，但可在子區(qū)中有雙周期交叉口。128a2022/11/21（2）SCOOT（續(xù)）SCOOT優(yōu)選配時(shí)方案的主要環(huán)節(jié)51a（2）SCOOT（續(xù)）模型周期流量圖--車隊(duì)預(yù)測(cè)圖式與TRANSYT一樣，但SCOOT是實(shí)時(shí)交通信息處理得到。排隊(duì)預(yù)測(cè)（如圖）擁擠預(yù)測(cè)為控制排隊(duì)延伸到上游交叉口，必須控制受阻排隊(duì)長(zhǎng)度。“擁擠系數(shù)”可以反映車輛受阻程度，同時(shí)因SCOOT傳感器設(shè)在靠近上游交叉口的出口道上，因此當(dāng)檢測(cè)器測(cè)得有車停在傳感器上時(shí)，表明排隊(duì)即將延伸到上游交叉口。效能預(yù)測(cè)同TRANSYT一樣，SCOOT用延誤和停車數(shù)的加權(quán)值之和或油耗作為綜合效能指標(biāo)PI，但SCOOT有時(shí)也用“擁擠系數(shù)”作為效能指標(biāo)之一。優(yōu)化優(yōu)化策略：對(duì)優(yōu)化配時(shí)參數(shù)隨交通需求的改變而作頻繁的適量調(diào)整。適量的調(diào)整量雖小，但由于調(diào)整次數(shù)頻繁，就可由這些頻繁調(diào)整的連續(xù)累計(jì)來(lái)適應(yīng)一個(gè)時(shí)段內(nèi)的交通變化趨勢(shì)。這是SCOOT成功的主要原因之一。129a2022/11/21（2）SCOOT（續(xù)）模型52a2022/11/21130a2022/11/2153a2022/11/21八、高速公路交通控制系統(tǒng)高速公路的交通擁擠及其影響匝道控制入口匝道控制出口匝道控制主線控制、通道控制和收費(fèi)控制控制與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介131a2022/11/21八、高速公路交通控制系統(tǒng)高速公路的交通擁擠及其影響54a208.1高速公路的交通擁擠是指交通需求（一定時(shí)間內(nèi)想要通過道路的車輛數(shù)）超過某道路的交通容量時(shí)，超過部分的交通滯留在道路上的交通現(xiàn)象。交通擁擠的根本原因是交通供求關(guān)系的不平衡。因素可歸納為：常發(fā)性的過大交通需求；幾何因素（Geometricdesignfactors）運(yùn)行因素（Trafficoperationsfactors）偶發(fā)性暫時(shí)通過能力降低。如交通事故、公路養(yǎng)護(hù)等（Randomfactors）132a2022/11/218.1高速公路的交通擁擠是指交通需求（一定時(shí)間內(nèi)想要通過道8.1高速公路的交通擁擠（續(xù)）幾何因素（Geometricdesignfactors）車道減少交織路段短道路縱斷面過陡橫斷面過窄車道數(shù)太少等運(yùn)行因素（Trafficoperationsfactors）交通需求超過容量（Volume/capacityrelationship）不受限制的入口匝道（Unrestrainedrampaccess）出口匝道排隊(duì)（Exitrampqueues）收費(fèi)站收費(fèi)（Tolling）交織運(yùn)行（Weavingmaneuvers）133a2022/11/218.1高速公路的交通擁擠（續(xù)）幾何因素（Geometric8.2高速公路匝道控制匝道控制是應(yīng)用最廣的、效果最好的一種控制方式。包括：?jiǎn)蝹€(gè)入口匝道或出口匝道的定時(shí)控制動(dòng)態(tài)控制多個(gè)匝道的協(xié)調(diào)控制（定時(shí)、動(dòng)態(tài)）134a2022/11/218.2高速公路匝道控制匝道控制是應(yīng)用最廣的、效果最好的一種(1)入口匝道控制入口匝道控制的基本目標(biāo)是控制高速公路的交通需求。它以高速公路主線交通流為控制對(duì)象，以匝道入口流量為系統(tǒng)的輸入控制量，通過計(jì)算匝道上游交通需求與下游道路容量差額來(lái)尋求最佳入口匝道流量控制，從而使高速公路本身的交通需求不超過它的容量，使高速公路主線交通流處于最佳狀態(tài)。135a2022/11/21(1)入口匝道控制入口匝道控制的基本目標(biāo)是控制高速公路的交(1)入口匝道控制（續(xù)）入口匝道控制方法：匝道調(diào)節(jié)*（rampmetering）入口匝道定時(shí)調(diào)節(jié)；入口匝道感應(yīng)（動(dòng)態(tài)）調(diào)節(jié)；入口匝道匯合控制；入口匝道整體定時(shí)控制；高速公路入口全局最優(yōu)控制。匝道關(guān)閉（rampclosure）人工設(shè)置路欄（Manuallyplacedbarriers）自動(dòng)路欄（Automatedbarriers）標(biāo)志（Signing）136a2022/11/21(1)入口匝道控制（續(xù)）入口匝道控制方法：59a2022/1(2)出口匝道控制在高速公路的交通控制中，很少對(duì)出口匝道進(jìn)行控制。兩種方法：調(diào)節(jié)離開高速公路的交通量的方式和完全關(guān)閉出口匝道的方式。137a2022/11/21(2)出口匝道控制在高速公路的交通控制中，很少對(duì)出口匝道進(jìn)8.3主線控制、通道控制和收費(fèi)控制主線控制（mainlinecontrol）的對(duì)象是高速公路本身即路段上的交通流，而通道控制（corridorcontrol）的對(duì)象是由高速公路、側(cè)道和其它平行干道所組成的通道系統(tǒng)上的交通流。兩者是互相聯(lián)系的。公共汽車/合用車（HOV）優(yōu)先控制138a2022/11/218.3主線控制、通道控制和收費(fèi)控制主線控制（mainlin(1)主線控制通常采用的幾種主線控制方法有：可變速度控制；車道關(guān)閉；主線調(diào)節(jié)；可逆車道控制；公共汽車、合用車優(yōu)先控制；駕駛員信息系統(tǒng)。139a2022/11/21(1)主線控制通常采用的幾種主線控制方法有：62a2022(2)通道控