典型系統(tǒng)控制系統(tǒng)1-國外

國外典型交通信號控制系統(tǒng)美國ACTRA系統(tǒng)澳大利亞SCATS系統(tǒng)英國SCOOT系統(tǒng)英國TRANSYT系統(tǒng)美國RHODES系統(tǒng)美國OPAC系統(tǒng)意大利SPOT/UTOPIA系統(tǒng)西班牙ITACA系統(tǒng)日本KYOSAN(京三)系統(tǒng)第一節(jié)國外主流交通信號控制系統(tǒng)TRANSYT系統(tǒng)主要由兩大部分構成宏觀模型：仿真在信號控制網(wǎng)絡上的車隊模型優(yōu)化算法：信號配時方案優(yōu)化設計——TRANSYT(TrafficNetworkStudyTool)是一種脫機配時優(yōu)化的定時控制系統(tǒng)?！畛跤捎缆方煌ㄑ芯克?TRL)于1966提出?！畛晒Φ撵o態(tài)系統(tǒng)，己被世界上400多個城市所采用。TRANSYT基本原理圖/第二節(jié)TRANSYT系統(tǒng)1）路網(wǎng)上所有主要交叉口均有信號控制；2）模擬路網(wǎng)內(nèi)，所有信號交叉口均采用一個共用信號周期長度（或一半），每個信號階段劃分情況及最短時間已知；3）每一股車流，不論是直行還是轉(zhuǎn)彎，其流率均為已知，且假定為常量；4）每一交叉口的轉(zhuǎn)彎車輛所占百分數(shù)為已知，且在某一確定時間段內(nèi)維持恒定。1、系統(tǒng)基本假設第二節(jié)TRANSYT系統(tǒng)節(jié)點：信號交叉口、無控制交叉口、環(huán)形交叉口、立體交叉口、進口拓寬交叉口、主路優(yōu)先權交叉口路段：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；郊區(qū)公路；高速公路交通管理信息：中央（物體）分隔帶；單行線；公交專用道等1）交通網(wǎng)絡結構圖示第二節(jié)TRANSYT系統(tǒng)2、系統(tǒng)交通模型將平均交通流的概念轉(zhuǎn)化為交通流隨時間變化的函數(shù)。將周期劃分為若干時段，每個時段1~3s。配時優(yōu)選以1s為單位。第二節(jié)TRANSYT系統(tǒng)2）周期流量變化圖示第二節(jié)TRANSYT系統(tǒng)3）車流在連線上運行狀況模擬到達流量圖示（簡稱”到達“圖示）：這一圖示表示車流在不受阻滯的情況下，到達下游停車線的到達率變化情況。駛出流量圖示（簡稱＂駛出“圖示）：這一圖示描述了車流離開下游交叉口時的實際流量的變化情況。飽和駛出圖示（簡稱“滿流”圖示）：“滿流”圖示實際上是一種以飽和流率駛離停車線的流量圖示。只有在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)。第二節(jié)TRANSYT系統(tǒng)4）車輛延誤時間和停車次數(shù)的計算TRANSIT計算的車輛延誤時間是均勻到達延誤、隨機延和誤超飽和延誤之和。平均到達延誤是當某一連線上平均駛?cè)氲慕煌康陀谠撨B線的設計通行能力時，車流受紅燈阻滯而延遲的時間。隨機延誤是由于到達停車線的車流不均衡造成的附加延遲時間。超飽和延誤是在交通網(wǎng)絡中某些連線上，由于車輛到達數(shù)超過交叉口的通行能力，在停車線后面的車輛排隊隨時間增長造成的延誤時間。TRANSIT計算的停車次數(shù)，也是分成均勻到達停車次數(shù)、隨機停車次數(shù)和超飽和停車次數(shù)三部分。均勻到達延誤和均勻到達停車次數(shù)可由流量周期變化圖式分別求出。隨機延誤與超飽和延誤、隨機延誤與超飽和停車次數(shù)則利用相應的計算公式獲取。第二節(jié)TRANSYT系統(tǒng)5）優(yōu)化目標函數(shù)（PI）的建立”爬山法”計算流程圖將交通信息和初始配時參數(shù)作為原始數(shù)據(jù)，TRANSYT將仿真所得到的性能指標（PI）送入優(yōu)化程序，作為優(yōu)化的目標函數(shù)；用＂爬山法“優(yōu)化，產(chǎn)生較之初始配時更為優(yōu)越的新的信號配時；把新信號配時再送人仿真部分，反復迭代，最后取得PI值達到最小標準時的系統(tǒng)最佳配時。第二節(jié)TRANSYT系統(tǒng)3、系統(tǒng)優(yōu)化原理1）所需已知數(shù)據(jù)：使用TRANSIT方法進行優(yōu)化設計時，輸入數(shù)據(jù)：路網(wǎng)幾何尺寸、交通流量數(shù)據(jù)與經(jīng)濟損失折算當量。2）綠時差（相位差）的優(yōu)化：在初始配時方案的綠時差（相位差）的基礎上，調(diào)整交通網(wǎng)上某一個交叉口的綠時差（相位差），計算性能指標PI，使PI最小。3）綠燈時間的優(yōu)選：不等量地更改一個或幾個乃至全體信號相位的綠燈長度，以期降低整個交通網(wǎng)的性能指標PI值。不允許任何一個信號相位調(diào)整后的綠燈時間短于規(guī)定的最短綠燈時間。4）控制子區(qū)的劃分：針對范圍較大交通網(wǎng)絡；劃分為若干控制子區(qū)－控制策略相對獨立。5）信號周期時間的選擇：計算不同信號周期長度取值下性能指標PI，從這一組信號周期長度取值選取出最佳信號周期時長。第二節(jié)TRANSYT系統(tǒng)優(yōu)點缺點一種脫機操作的定時控制系統(tǒng)，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)的性能指標作為配時的優(yōu)化目標函數(shù)，用“爬山法”進行優(yōu)化，產(chǎn)生比初始配時更優(yōu)越的新配時方案，再把新的信號配時輸入到仿真部分，反復疊代，最后得到性能指標值達到最小的系統(tǒng)配時方案。計算量太大，路網(wǎng)較大時問題則更加突出。脫機優(yōu)化要求花費大量人力物力預先采集路網(wǎng)信息和交通流信息，同時也不能適應交通狀況的實時變化。瞎子爬山法有可能使無法獲得真正的全局最優(yōu)解。第二節(jié)TRANSYT系統(tǒng)4、系統(tǒng)的優(yōu)缺點SYDNEY 悉尼COORDINATED協(xié)調(diào)ADAPTIVE 自適應TRAFFIC 交通SYSTEM系統(tǒng)澳大利亞新南威爾士州公路局（RTA）開發(fā)；世界最成功最先進的城市智能交通控制系統(tǒng)之一；SCATS目前唯一由使用者開發(fā)的成熟先進的系統(tǒng)，集硬件、軟件、控制理念于一體；美國的第一個智能運輸系統(tǒng)示范工程采用SCATS系統(tǒng)取得輝煌成績，增強美國對智能運輸系統(tǒng)的興趣，確保ITS技術繼續(xù)開發(fā)與應用。中國應用最廣：香港、上海、廣州、天津、杭州、重慶、沈陽、蘇州、石家莊、合肥、溫州、寧波、東莞、?？诘鹊?。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)是自適應交通控制技術靈活采用控制方案。對每個周期調(diào)整周期長度、綠信比及相位差，以適應主體交通情況。是一個交通管理系統(tǒng)設備管理及故障報告。數(shù)據(jù)采集及分析。SCATS適用環(huán)境廣泛對不同的道路系統(tǒng)做不同的配置。采用PC機，操作與維護方便。超過30年(1982年)歷史及悉尼奧運會的實踐檢驗。是智能交通系統(tǒng)（ITS）平臺可集成公交優(yōu)先和車輛行駛時間系統(tǒng)。與其他ITS系統(tǒng)集成。SCATS？第三節(jié)SCATS系統(tǒng)SCATSPC區(qū)域2SCATSPC區(qū)域3SCATS中央管理PCSCATSPC區(qū)域1指揮中心大屏LANorWAN解調(diào)器&RASconnectionSCATS操作臺(PC’s)遙遠終端其它ITS設備PSCPSC第三節(jié)SCATS系統(tǒng)路口控制器l路口控制器n路口控制器l路口控制器m路口控制器l路口控制器m區(qū)域信號控制中心區(qū)域信號控制中心區(qū)域信號控制中心區(qū)域控制中心

新增區(qū)控中心1SCATS中央/管理系統(tǒng)ITSport第三節(jié)SCATS系統(tǒng)信號機EclipseRTA授權認證產(chǎn)品針對路口特征的軟件定義多相位控制特殊控制高可靠性高可維護性第三節(jié)SCATS系統(tǒng)信號機特征數(shù)據(jù)行人按鈕檢測輸入車輛檢測器行人信號燈組通訊SCATS區(qū)域控制器邏輯模塊車輛信號燈組輸出主要特點：最大設計：32燈組輸出＋48通道檢測器輸入+48路干觸點輸入。沖突監(jiān)視。特殊用途輸入、輸出：12路。通訊：FSK、RS232?？刂颇Ｊ剑菏謩?、定時、感應控制。降級無線纜協(xié)調(diào)。黃閃。緊急呼叫優(yōu)先。公交優(yōu)先。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)第三節(jié)SCATS系統(tǒng)SCATS交通流量檢測器：檢測器的長度為3.5到4.5米?？梢允菣z測線圈，也可以是視頻模擬檢測或其他檢測器。將檢測器設置在所有重要進口車道的停車線的后面或附近位置；通常設在停車線后1.5米，但為避免壞的路況，最遠可設在5米遠的地方。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)SCATS監(jiān)控程序：系統(tǒng)管理監(jiān)視路口運行狀況記錄日志采集數(shù)據(jù)報警管理交通報告事件報告特別“綠波”設置遙控公交優(yōu)先第三節(jié)SCATS系統(tǒng)通過系統(tǒng)的合理配時“均衡”路網(wǎng)交通流量，達到對車輛、路網(wǎng)的“平衡”控制，提高整體效率。在系統(tǒng)控制時綜合考慮路網(wǎng)交通，如“綠波”設置也是有條件的，如考慮到綠波的下游是否有“消化”能力。飽和流量時的協(xié)調(diào)控制更偏重疏導路口排隊堵塞等。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)1、控制核心理念SCATS控制的基本原理是采用有效的負反饋。+F控制視頻與其他

車輛檢測器線圈車輛檢測器最佳效果時間有效的反饋參數(shù)-DS第三節(jié)SCATS系統(tǒng)2、控制原理1）高效的“集裝箱運輸”原理：交通信號最佳工作條件是把交通車流分配為一個個車隊(集裝箱式）的通行；“紅燈”可以起到“整理車流”的作用；“車間距”控制原理，與車型無關；協(xié)調(diào)功能。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)第三節(jié)SCATS系統(tǒng)2）“飽和度”控制原理：綠燈時間的使用效率：充分對路口綠燈時間的利用，來提高路口交通通過效率；停車線檢測器的使用。飽和度DSDS=[green-(unusedgreen)]/greenGreen：可用綠燈時間Unusedgreen：大于或小于每條車道

標準車間距的時間H－標準車間距W－浪費時間=unusedgreen=T-HT－實際車頭時距HWT第三節(jié)SCATS系統(tǒng)SCATS所使用的“飽和度”（DS），是指被車流有效利用的綠燈時間與綠燈顯示時間之比。

式中：DS——飽和度；g——可供車輛通行的顯示綠燈時間總和（s）；g’——被車輛有效利用的綠燈時間（s）；T——綠燈期間，停止線上無車通過（即出現(xiàn)空當）的時間（s）；t——車流正常駛過停止線斷面時，前后兩輛車之間不可少的一個空當時間（s）；h——必不可少的空當個數(shù)。

參數(shù)g、T及h可以直接由系統(tǒng)、路口信號機、檢測器提供一定程度上擺脫了車輛尺寸折算為標準車的繁瑣過程。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)第三節(jié)SCATS系統(tǒng)3）時距控制原理：用時間表示車間距，與車型無關；間隙計時器是用來偵查車隊通過；車頭時距和浪費時間計時可用來看車隊的通行效率；判斷連續(xù)車隊的指標：

Headway：2.5s

GAP:3.5s

Wast:7s

（累計）戰(zhàn)略控制+

戰(zhàn)術控制SCATS交通整體協(xié)調(diào)控制是根據(jù)區(qū)域交通數(shù)據(jù)實時響應交通需求和系統(tǒng)容量的變化，調(diào)整整個區(qū)域的信號時間以提供最佳的交通流，并確定每個交叉路口的最合適的綠燈定時以使相鄰的交叉路口綠燈能連續(xù)，使車輛通過交叉路口時的延遲最小。稱之為“戰(zhàn)略控制”。系統(tǒng)進行整體協(xié)調(diào)控制，同時系統(tǒng)允許每個路口“各自為政”，實行車輛感應控制，稱之為“戰(zhàn)術控制”。戰(zhàn)略控制決定綠信比、周期和相位差，從而得到適應相對緩慢變化的交通流趨勢，戰(zhàn)術控制處理各路口每個周期中快速但小幅度的變化。二者的結合，使得道路交通得到最有效的控制。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)3、基本控制策略聯(lián)機模式：完全自適應控制，實現(xiàn)完全實時的交通響應運行。離線模式：如果區(qū)域計算機出現(xiàn)故障或通訊中斷，本地控制器則實施以時間為基礎的協(xié)調(diào)運行，該模式稱為離線模式。在該模式中，相鄰的路口信號依時鐘協(xié)調(diào)運行，控制方案按時段選擇。同時，本地車感控制功能參與運行。時鐘是由電源頻率或晶振實現(xiàn)的。獨立模式：系統(tǒng)也可以獨立模式運行，此時車感控制是唯一的控制戰(zhàn)略。黃閃模式：所有信號燈均為黃閃或不同方向采用黃閃或紅閃控制。只要通訊正常，離線模式、孤立模式和黃閃模式均可由中心監(jiān)視運行。操作員可以在SCATS中心控制終端上，將系統(tǒng)中的控制路口設置為四種模式中的任意一種運行模式。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)4、系統(tǒng)運行模式SCATS系統(tǒng)實際是一種實時配時方案選擇系統(tǒng)，以1—10個交叉口組成的子系統(tǒng)作為基本控制單元，其檢測器設于每條車道停車線后面，檢測實時交通量數(shù)據(jù)和停車線斷面在綠燈期間的實際通過量。SCATS要求事先利用脫機方式為每個交叉口設置4個綠信比方案，5個內(nèi)部綠時差方案，5個外部綠時差方案。在同一子系統(tǒng)內(nèi)，所有交叉口在任何時候都執(zhí)行完全相同的信號周期。SCATS系統(tǒng)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)，方案選擇主要以SCATS定義的“飽和度”和“綜合流量”為依據(jù)。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)5、方案選擇原理M

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O第三節(jié)SCATS系統(tǒng)1）控制參數(shù)的選擇依據(jù)根據(jù)車輛檢測器測量得到的交通狀態(tài)。交通要求（交通狀態(tài)）：用車輛檢測器測量得到的交通流量和占有率這兩個參數(shù)的加權和來表示。式中：M—交通要求；q—交通流量；O—占有率；α,β—加權系數(shù)。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)2）方案參數(shù)的選擇方法以交通要求為主要依據(jù)，可對信號周期、綠信比、相位差（或其中某個參數(shù)）進行控制參數(shù)的選擇。基本原理：為每個子區(qū)單元先選擇一個信號周期：預先將交通要求分成若干等級、每個等級對應一個信號周期。為每個子區(qū)單元選擇一個綠信比參數(shù)：按照車流是否阻滯分為兩種選擇方案。為每個子區(qū)單元選擇一個相對相位參數(shù)：相位差圖形選擇邏輯。綠信比圖形選擇邏輯圖第三節(jié)SCATS系統(tǒng)第三節(jié)SCATS系統(tǒng)相位差圖形選擇邏輯圖SCATS對子系統(tǒng)的劃分：由交通工程師根據(jù)交通流量的歷史及現(xiàn)狀數(shù)據(jù)與交通網(wǎng)的環(huán)境、幾何條件予以判定，所定的子系統(tǒng)就作為控制系統(tǒng)的基本單位。SCATS對子系統(tǒng)的合并：在優(yōu)選配時參數(shù)的過程中，SCATS用“合并指數(shù)”來判斷相鄰子系統(tǒng)是否需要合并。在每一信號周期內(nèi)，若“合并指數(shù)”的累積值達到“4”，則認為這兩個子系統(tǒng)已經(jīng)達到合并的“標準”。合并后的子系統(tǒng)，在必要時還可以自動重新分開為原先的兩個子系統(tǒng)，只要“合并指數(shù)”累積值下降至零。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)6、“子系統(tǒng)”控制策略1）子系統(tǒng)的劃分與合并子系統(tǒng)是SCATS戰(zhàn)略控制的基本單位，每個子系統(tǒng)包含一個或多個路口，但只有一個關鍵路口。關鍵路口需要可變但準確的綠信比，以適應交通流的變化。同一子系統(tǒng)中的路口總是協(xié)調(diào)一致的，使用同一周期及相同的綠信比方案號。為適應關鍵路口的綠信比變化，非關鍵路口的綠信比值可以與關鍵路口有所差異。由路網(wǎng)、流量條件劃分。通過周期、流量、時間、手動、強制等連接、或分開。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)第三節(jié)SCATS系統(tǒng)第三節(jié)SCATS系統(tǒng)周期,綠信比和時差計算方案的選擇需考慮整個子系統(tǒng)。子系統(tǒng)內(nèi)所有路口都使用同一：綠信比計算方案號周期時間相位差計算方案號第三節(jié)SCATS系統(tǒng)2）子系統(tǒng)的自動連接為了實現(xiàn)更多路口的協(xié)調(diào)，相鄰子系統(tǒng)可以連接在一起，構成更大的協(xié)調(diào)系統(tǒng)，且共用一個周期時間。該連接決定各子系統(tǒng)之間的相位差，連接可以是永久的，也以可以是臨時的。當子系統(tǒng)之間需要協(xié)調(diào)運行時，子系統(tǒng)就可以連接在一起，構成大范圍系統(tǒng)協(xié)調(diào)。當一個或多個子系統(tǒng)以低周期各自運行才有效率時，其連接就會斷開。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)第三節(jié)SCATS系統(tǒng)第三節(jié)SCATS系統(tǒng)綜合流量（q’）：綜合流量q’是指一次綠燈期間通過停止線的車輛折算當量。式中：q’——綜合流量，輛；S——最大流率，輛/h。信號周期時長的選擇：考慮占優(yōu)勢的交通要求、現(xiàn)狀周期長、周期長優(yōu)化的極限值。以子系統(tǒng)為基礎，以類飽和度最高的交叉口計算子系統(tǒng)的新周期長。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)7、參數(shù)計算每個交叉口預設4個綠信比方案。通過車輛感應控制，隨各相位交通要求變化，改變各相位的綠信比。對于不同綠信比方案，相位順序可調(diào)節(jié)。對于預設綠信比方案可隨動態(tài)交通流變化，實現(xiàn)各相位之間綠燈時間的調(diào)劑。各相位綠信比方案隨周期長的變化可被修正，當C>Cx時，多余的時間全部加到“延長相位”上。綠信比方案的選擇采用投票法。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)8、綠信比方案選擇第三節(jié)SCATS系統(tǒng)包含內(nèi)部相位差、外部相位差。每個相位差均預設5個方案。五種方案中的第一方案，僅僅用于信號周期時長恰好等于Cmin的情況；第二方案，則僅用于信號周期滿足Cs<C<Cs+10的情況；余下的三個方案，則根據(jù)實時檢測到的“綜合流量”值進行選擇。若連續(xù)五個周期內(nèi)，有四次當選的方案，即被付諸實施。9、綠時差方案的選擇優(yōu)點缺點把信號周期、綠信比和相位差作為各自獨立的參數(shù)分別進行優(yōu)選，優(yōu)選過程所使用的“算法”以飽和度和綜合流量為主要依據(jù)。它的優(yōu)化過程并沒有利用數(shù)學模型，而是在各種預定的方案中進行優(yōu)選，方法簡單。作為一種方案選擇系統(tǒng)，沒有使用交通流模型，限制了配時方案的優(yōu)化程度。檢測器安裝在停車線處，難以監(jiān)測車隊的行進，沒有車流實時信息反饋，這使得相位差優(yōu)選可靠性較差。系統(tǒng)只能實施在PDP系列數(shù)字計算機上，限制了推廣應用。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)10、系統(tǒng)優(yōu)缺點SCOOT（split，cycleandoffsetoptimizationtechnique）即綠信比——周期——相位差優(yōu)化技術1973年由英國運輸研究所(TRL)在TRANSYT基礎上研制的自適應控制系統(tǒng)，1977年在哥拉斯格現(xiàn)場實驗，1979年英國推廣。SCOOT是方案生成式控制系統(tǒng)，通過安裝與各交叉口每條進口道最上游的車輛檢測器所采集的車輛到達信息，聯(lián)機處理，形成控制方案，連續(xù)的實時調(diào)整綠信比、周期時長及相位差這三個參數(shù)，使之同變化的交通流相適應。二十世紀80年代初引入中國，在北京、成都、大連、珠海等城市應用。以延誤和停車次數(shù)最小為優(yōu)化目標進行周期長、綠信比、相位差的小步距調(diào)整第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)交通數(shù)據(jù)階段綠信比相位差優(yōu)化當前SCOOT配時轉(zhuǎn)換方案需求截面圖排隊模型施加人為因素所有可能的設置觀察控制效果加權偏置周期優(yōu)化交通工程師第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)1、控制原理第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)1）精確的交通檢測在SCOOT控制區(qū)域內(nèi)，每個需要控制的交通流方向稱之為連線，通過在每條連線上設置的SCOOT檢測器，檢測器每秒鐘取樣4次，每一秒向中心計算機發(fā)回所檢測的數(shù)據(jù)，使中心計算機能夠?qū)崟r采集各節(jié)點每個到達方向的交通需求。對交通需求的評價單位為LPU，其檢測精度比常用的小客車當量（PCU）要高得多，根據(jù)各連線的交通特性差異，通常1PCU約等于12-17LPU，由SCOOT所建立的各連線實時在線模型自動確定其相應的轉(zhuǎn)換系數(shù)。第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)2、技術支撐第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)2）真實的交通模型SCOOT的核心是在中心計算機中準確地建立所控區(qū)域內(nèi)各節(jié)點到達方向的交通模型。交通模型是“在線”的，根據(jù)從車輛檢測器得到的最新交通數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算，建立本信號周期內(nèi)的排隊和離散模型，預測到達停車線的延誤和停車，并分析改變當前的信號配時對交通態(tài)勢的影響。同時，通過大量信息的輸出，為交通管理者作出長期和短期的交通管理決策提供真實依據(jù)。第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)3）有效地實時自適應優(yōu)化SCOOT系統(tǒng)包括綠信比，相信差和周期等3個優(yōu)化過程。正常情況下，SCOOT控制區(qū)域內(nèi)的所有路口均受這三個優(yōu)化過程的決策控制。在有的情況下，可以在一個或多個路口限制優(yōu)化過程的工作，即通過禁止周期，相位差或綠信比優(yōu)化命令，可使某連線不受某種或所有優(yōu)化過程的控制。交通均衡－綠信比優(yōu)化過程對于路口的交通信號控制，最容易體現(xiàn)不合理的配時結果就是在其它方向有車等待的情況下，依然對某綠燈方向?qū)嵤翱辗拧保纯刂破飨蚰撤较蛱峁┝硕嘤嗟木G燈時間，使該方向的“飽和度”太低，從而導致路口交通放行的不均衡。在SCOOT控制下，每次綠燈（階段）結束前5秒鐘，SCOOT綠信比優(yōu)化過程將針對所檢測的飽和度，從交通均衡的角度，在提前結束綠燈、保持與上次綠燈時間相同和延長綠燈時間之間做出優(yōu)化決策。其臨變幅度為4秒；漸變幅度為1秒。在計算過程中，還包括對排隊長度和是否阻塞的估算。通過對各信號階段的綠信比優(yōu)化，可使各方向綠燈時間的長短符合所期望的飽和度比例，避免一方面等待，另一方面空放的現(xiàn)象，在客觀上使人感到各方向的綠燈時間“恰到好處”。第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)交通相關－相位差優(yōu)化過程相鄰路口間的交通運行往往有著密切的相關性，“暢行”意味著少停車、小延誤。利用排隊模型的信息，SCOOT模型計算出所有延誤總和的平均值，這個值稱為PI值。SCOOT相位差優(yōu)化過程不斷地尋求盡量把PI值保持在最小(PI值可被顯示出)的相位差調(diào)整。相位差優(yōu)化過程針對SCOOT所控制節(jié)點上的所有連線，從而形成了與該節(jié)點所有相鄰節(jié)點的相關協(xié)調(diào)，并通過逐個節(jié)點的遞推，形成區(qū)域性動態(tài)相關協(xié)調(diào)控制。每次相位差調(diào)整的幅度為4秒，形成小步長精確逼近。綠信比優(yōu)化過程針對連線的“飽和度”，相位差優(yōu)化過程針對節(jié)點的“平均延誤”，二者在優(yōu)化過程中相輔相成，能充分體現(xiàn)動態(tài)自適應的敏感性和靈活性。第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)交通連續(xù)－周期時間優(yōu)化過程SCOOT信號控制路口按相互之間的相關性劃分子區(qū)，同一子區(qū)內(nèi)的各路口運行相同的參考周期時間，周期時間優(yōu)化過程增減周期時間的目標在于使子區(qū)內(nèi)最大交通量路口（關鍵路口）的飽和度達到90%－95％左右，以便最大限度地提高信號控制效率。一般來講，交通需求上升，周期時間增長；交通需求下降，周期時間縮短。SCOOT周期時間優(yōu)化過程以每2.5-10分鐘為間隔進行一次子區(qū)周期優(yōu)化，交通需求變化梯度大的時段，間隔時間可設短；交通需求變化梯度小的時段，間隔時間可設長。周期調(diào)整的梯度在4、8、16、32秒之間，周期短，梯度?。恢芷陂L，梯度大。每間隔時間內(nèi)，SCOOT對整個子區(qū)內(nèi)所有路口的最佳實用周期時間計算2次，并且由優(yōu)化過程自動動態(tài)分配關鍵節(jié)點。第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)大量的信息處理與輸出SCOOT在研發(fā)過程中預留了標準的信息接口并包括了大量的信息交換內(nèi)容，如M類信息（模型信息）、S類信息（綠信比優(yōu)化信息）、O類信息（相位差優(yōu)化信息）、C類信息（周期優(yōu)化信息）、W類信息（檢測報警信息）、U類信息（UTC信息）、F類信息（特種監(jiān)控設備信息）、B類信息（公交優(yōu)先信息）及P類信息（環(huán)境評價信息）等。在系統(tǒng)運行過程中，這些信息除用于UTC/SCOOT系統(tǒng)內(nèi)部各進程的交換和作為系統(tǒng)監(jiān)視與調(diào)試的參照以外，還可以通過標準的網(wǎng)絡協(xié)議、串/并接口對外輸出?？刂品绞絻?yōu)化控制自動方案選擇控制中心計算機時間表控制緊急優(yōu)先控制本地無電纜協(xié)調(diào)控制本地人工控制本地感應控制本地定周期控制備用控制第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)3、交通控制戰(zhàn)略SCOOT系統(tǒng)是一種兩級結構，上一級為中央計算機，下一級為路口信號機。通過車輛檢測器獲得交通量數(shù)據(jù)以此為依據(jù)建立交通模型。由于車輛檢測器安裝在本路口上游的出口處，是一個短期預測模型，具有較高的準確性。為了避免信號參數(shù)突變對交通流產(chǎn)生的不利影響，優(yōu)化調(diào)整過程中均采用小增量方式。第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)4、主要特點第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)5、系統(tǒng)結構第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)6、系統(tǒng)主要設備ST800可運行以下交通信號控制方式:車輛感應（V.A.）；SDE/SA快速車輛綠時間延長功能；固定配時；UTC系統(tǒng)計算機控制；C.L.F.時間表無電纜方案協(xié)調(diào)控制；主時鐘－通過實時鐘調(diào)用和刪除所選功能或CLF方案；緊急調(diào)用；手動功能；公交、輕軌、緊急車輛優(yōu)先；部分時間方式（信號開、關或黃閃）；并行階段流（最多8個并行階段流，相當于8臺獨立的控制器）；根據(jù)用戶的要求，還可對控制器進行某些特殊配置。第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)配時軟件(IC4)：參數(shù)與綠燈沖突監(jiān)視配置控制器運行規(guī)范控制器運行所需的方式/配時/時間表等特征參數(shù)特殊控制條件及配線表等第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)環(huán)形線圈檢測器：檢測器板的高度為3U，插在隨機供貨的背板上，檢測器背板和機架裝在ST800機箱之中，每塊檢測器板可提供4路檢測通道，并具有自調(diào)整功能。每路檢測通道的線圈激勵信號頻率可由板上的DIP開關進行選擇，以減少同一方向不同車道所設檢測器線圈之間的干擾。檢測器前面板上設有LED顯示燈和撥動開關，LED顯示檢測器工作狀態(tài)，撥動開關設置每路檢測器的檢測靈敏度。作為占有型檢測器，以微型繼電器觸點接口與交通信號控制器或OCU連接，以觸點閉合（或開啟）的方式輸出通過檢測域車輛的數(shù)量（脈沖個數(shù)）和每輛車占有檢測域的時間（脈沖寬度）。由于采用觸點接口，在與其它設備連接過程中會形成完全獨立的絕緣隔離。第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)系統(tǒng)管理軟件第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集與分析信號控制與協(xié)調(diào)路口和路段行人過街控制故障監(jiān)測綠波路線綜合系統(tǒng)記錄在線仿真其他功能軟件功能第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)優(yōu)點缺點通過檢測器定時采集和分析交通信息，交通模型和優(yōu)化程序配合生成最佳配時方案，最后送入路口信號機予以實施；其優(yōu)化程序采用小步長漸近尋優(yōu)方法，連續(xù)實時地調(diào)整綠信比、周期和時差三個參數(shù)，降低了計算量，且也很容易跟蹤和把握當前的交通趨勢；系統(tǒng)檢測器信息的敏感度低，所以優(yōu)化器的個別錯誤不會導致整體的關鍵錯誤。采用集中式控制結構，難以實現(xiàn)較大區(qū)域的控制。建立交通模型需要采集大量路網(wǎng)信息和交通流信息，耗時費力。綠信比優(yōu)化依賴于對飽和度的估算和小步長的變化幅度，有可能不足以及時響應每個周期的交通要求。信號相位和相序事先制定，不能參與自動變化?？刂谱訁^(qū)的自動劃分問題尚未解決。第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)7、系統(tǒng)優(yōu)缺點ACTRA(AdvancedControl&TrafficResponsiveAlgorithm)是由美國西門子公司開發(fā)的一個交通信號控制系統(tǒng)軟件，是世界上技術比較領先的交通信號控制系統(tǒng)軟件之一。符合美國ITS框架的NTCIP協(xié)議及其他標準，其設備的通信協(xié)議采用了當前主流的協(xié)議，如TCP/IP等。集方案生成和方案選擇于一體的區(qū)域協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，應用了許多新的技術和方法，并為一些奧運城市提供了交通控制服務，如漢城(1998)、亞特蘭大（1996）、鹽湖城（2002），國內(nèi)北京、中山等地采用了這套系統(tǒng)。第五節(jié)ACTRA系統(tǒng)符合美國ITS框架的NTCIP協(xié)議（美國國家智能運輸系統(tǒng)通信協(xié)議標準）及其他標準，其設備的通信協(xié)議