典型系統(tǒng)控制系統(tǒng)1-國(guó)外

國(guó)外典型交通信號(hào)控制系統(tǒng)美國(guó)ACTRA系統(tǒng)澳大利亞SCATS系統(tǒng)英國(guó)SCOOT系統(tǒng)英國(guó)TRANSYT系統(tǒng)美國(guó)RHODES系統(tǒng)美國(guó)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(guó)外主流交通信號(hào)控制系統(tǒng)TRANSYT系統(tǒng)主要由兩大部分構(gòu)成宏觀模型：仿真在信號(hào)控制網(wǎng)絡(luò)上的車隊(duì)模型優(yōu)化算法：信號(hào)配時(shí)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)——TRANSYT(TrafficNetworkStudyTool)是一種脫機(jī)配時(shí)優(yōu)化的定時(shí)控制系統(tǒng)。——最初由英國(guó)道路交通研究所(TRL)于1966提出。——最成功的靜態(tài)系統(tǒng)，己被世界上400多個(gè)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(hào)控制；2）模擬路網(wǎng)內(nèi)，所有信號(hào)交叉口均采用一個(gè)共用信號(hào)周期長(zhǎng)度（或一半），每個(gè)信號(hào)階段劃分情況及最短時(shí)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?jǐn)?shù)為已知，且在某一確定時(shí)間段內(nèi)維持恒定。1、系統(tǒng)基本假設(shè)第二節(jié)TRANSYT系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)：信號(hào)交叉口、無控制交叉口、環(huán)形交叉口、立體交叉口、進(jìn)口拓寬交叉口、主路優(yōu)先權(quán)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(luò)結(jié)構(gòu)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(shí)間變化的函數(shù)。將周期劃分為若干時(shí)段，每個(gè)時(shí)段1~3s。配時(shí)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(yùn)行狀況模擬到達(dá)流量圖示（簡(jiǎn)稱”到達(dá)“圖示）：這一圖示表示車流在不受阻滯的情況下，到達(dá)下游停車線的到達(dá)率變化情況。駛出流量圖示（簡(jiǎn)稱＂駛出“圖示）：這一圖示描述了車流離開下游交叉口時(shí)的實(shí)際流量的變化情況。飽和駛出圖示（簡(jiǎn)稱“滿流”圖示）：“滿流”圖示實(shí)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(shí)才會(huì)有這種圖示出現(xiàn)。第二節(jié)TRANSYT系統(tǒng)4）車輛延誤時(shí)間和停車次數(shù)的計(jì)算TRANSIT計(jì)算的車輛延誤時(shí)間是均勻到達(dá)延誤、隨機(jī)延和誤超飽和延誤之和。平均到達(dá)延誤是當(dāng)某一連線上平均駛?cè)氲慕煌康陀谠撨B線的設(shè)計(jì)通行能力時(shí)，車流受紅燈阻滯而延遲的時(shí)間。隨機(jī)延誤是由于到達(dá)停車線的車流不均衡造成的附加延遲時(shí)間。超飽和延誤是在交通網(wǎng)絡(luò)中某些連線上，由于車輛到達(dá)數(shù)超過交叉口的通行能力，在停車線后面的車輛排隊(duì)隨時(shí)間增長(zhǎng)造成的延誤時(shí)間。TRANSIT計(jì)算的停車次數(shù)，也是分成均勻到達(dá)停車次數(shù)、隨機(jī)停車次數(shù)和超飽和停車次數(shù)三部分。均勻到達(dá)延誤和均勻到達(dá)停車次數(shù)可由流量周期變化圖式分別求出。隨機(jī)延誤與超飽和延誤、隨機(jī)延誤與超飽和停車次數(shù)則利用相應(yīng)的計(jì)算公式獲取。第二節(jié)TRANSYT系統(tǒng)5）優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)（PI）的建立”爬山法”計(jì)算流程圖將交通信息和初始配時(shí)參數(shù)作為原始數(shù)據(jù)，TRANSYT將仿真所得到的性能指標(biāo)（PI）送入優(yōu)化程序，作為優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)；用＂爬山法“優(yōu)化，產(chǎn)生較之初始配時(shí)更為優(yōu)越的新的信號(hào)配時(shí)；把新信號(hào)配時(shí)再送人仿真部分，反復(fù)迭代，最后取得PI值達(dá)到最小標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的系統(tǒng)最佳配時(shí)。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(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)損失折算當(dāng)量。2）綠時(shí)差（相位差）的優(yōu)化：在初始配時(shí)方案的綠時(shí)差（相位差）的基礎(chǔ)上，調(diào)整交通網(wǎng)上某一個(gè)交叉口的綠時(shí)差（相位差），計(jì)算性能指標(biāo)PI，使PI最小。3）綠燈時(shí)間的優(yōu)選：不等量地更改一個(gè)或幾個(gè)乃至全體信號(hào)相位的綠燈長(zhǎng)度，以期降低整個(gè)交通網(wǎng)的性能指標(biāo)PI值。不允許任何一個(gè)信號(hào)相位調(diào)整后的綠燈時(shí)間短于規(guī)定的最短綠燈時(shí)間。4）控制子區(qū)的劃分：針對(duì)范圍較大交通網(wǎng)絡(luò)；劃分為若干控制子區(qū)－控制策略相對(duì)獨(dú)立。5）信號(hào)周期時(shí)間的選擇：計(jì)算不同信號(hào)周期長(zhǎng)度取值下性能指標(biāo)PI，從這一組信號(hào)周期長(zhǎng)度取值選取出最佳信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)。第二節(jié)TRANSYT系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)一種脫機(jī)操作的定時(shí)控制系統(tǒng)，將交通流信息和初始配時(shí)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(biāo)作為配時(shí)的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，用“爬山法”進(jìn)行優(yōu)化，產(chǎn)生比初始配時(shí)更優(yōu)越的新配時(shí)方案，再把新的信號(hào)配時(shí)輸入到仿真部分，反復(fù)疊代，最后得到性能指標(biāo)值達(dá)到最小的系統(tǒng)配時(shí)方案。計(jì)算量太大，路網(wǎng)較大時(shí)問題則更加突出。脫機(jī)優(yōu)化要求花費(fèi)大量人力物力預(yù)先采集路網(wǎng)信息和交通流信息，同時(shí)也不能適應(yīng)交通狀況的實(shí)時(shí)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(diǎn)SYDNEY 悉尼COORDINATED協(xié)調(diào)ADAPTIVE 自適應(yīng)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(jìn)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(jìn)的系統(tǒng)，集硬件、軟件、控制理念于一體；美國(guó)的第一個(gè)智能運(yùn)輸系統(tǒng)示范工程采用SCATS系統(tǒng)取得輝煌成績(jī)，增強(qiáng)美國(guó)對(duì)智能運(yùn)輸系統(tǒng)的興趣，確保ITS技術(shù)繼續(xù)開發(fā)與應(yīng)用。中國(guó)應(yīng)用最廣：香港、上海、廣州、天津、杭州、重慶、沈陽(yáng)、蘇州、石家莊、合肥、溫州、寧波、東莞、?？诘鹊亍５谌?jié)SCATS系統(tǒng)是自適應(yīng)交通控制技術(shù)靈活采用控制方案。對(duì)每個(gè)周期調(diào)整周期長(zhǎng)度、綠信比及相位差，以適應(yīng)主體交通情況。是一個(gè)交通管理系統(tǒng)設(shè)備管理及故障報(bào)告。數(shù)據(jù)采集及分析。SCATS適用環(huán)境廣泛對(duì)不同的道路系統(tǒng)做不同的配置。采用PC機(jī)，操作與維護(hù)方便。超過30年(1982年)歷史及悉尼奧運(yùn)會(huì)的實(shí)踐檢驗(yàn)。是智能交通系統(tǒng)（ITS）平臺(tái)可集成公交優(yōu)先和車輛行駛時(shí)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(tái)(PC’s)遙遠(yuǎn)終端其它ITS設(shè)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(hào)控制中心區(qū)域信號(hào)控制中心區(qū)域信號(hào)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(hào)機(jī)EclipseRTA授權(quán)認(rèn)證產(chǎn)品針對(duì)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(hù)性第三節(jié)SCATS系統(tǒng)信號(hào)機(jī)特征數(shù)據(jù)行人按鈕檢測(cè)輸入車輛檢測(cè)器行人信號(hào)燈組通訊SCATS區(qū)域控制器邏輯模塊車輛信號(hào)燈組輸出主要特點(diǎn)：最大設(shè)計(jì)：32燈組輸出＋48通道檢測(cè)器輸入+48路干觸點(diǎn)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?dòng)、定時(shí)、感應(yīng)控制。降級(jí)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(cè)器：檢測(cè)器的長(zhǎng)度為3.5到4.5米。可以是檢測(cè)線圈，也可以是視頻模擬檢測(cè)或其他檢測(cè)器。將檢測(cè)器設(shè)置在所有重要進(jìn)口車道的停車線的后面或附近位置；通常設(shè)在停車線后1.5米，但為避免壞的路況，最遠(yuǎn)可設(shè)在5米遠(yuǎn)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(yùn)行狀況記錄日志采集數(shù)據(jù)報(bào)警管理交通報(bào)告事件報(bào)告特別“綠波”設(shè)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(shí)“均衡”路網(wǎng)交通流量，達(dá)到對(duì)車輛、路網(wǎng)的“平衡”控制，提高整體效率。在系統(tǒng)控制時(shí)綜合考慮路網(wǎng)交通，如“綠波”設(shè)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(shí)的協(xié)調(diào)控制更偏重疏導(dǎo)路口排隊(duì)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(fù)反饋。+F控制視頻與其他

車輛檢測(cè)器線圈車輛檢測(cè)器最佳效果時(shí)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(yùn)輸”原理：交通信號(hào)最佳工作條件是把交通車流分配為一個(gè)個(gè)車隊(duì)(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(guān)；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(shí)間的使用效率：充分對(duì)路口綠燈時(shí)間的利用，來提高路口交通通過效率；停車線檢測(cè)器的使用。飽和度DSDS=[green-(unusedgreen)]/greenGreen：可用綠燈時(shí)間Unusedgreen：大于或小于每條車道

標(biāo)準(zhǔn)車間距的時(shí)間H－標(biāo)準(zhǔn)車間距W－浪費(fèi)時(shí)間=unusedgreen=T-HT－實(shí)際車頭時(shí)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(shí)間與綠燈顯示時(shí)間之比。

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

參數(shù)g、T及h可以直接由系統(tǒng)、路口信號(hào)機(jī)、檢測(cè)器提供一定程度上擺脫了車輛尺寸折算為標(biāo)準(zhǔn)車的繁瑣過程。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)第三節(jié)SCATS系統(tǒng)3）時(shí)距控制原理：用時(shí)間表示車間距，與車型無關(guān)；間隙計(jì)時(shí)器是用來偵查車隊(duì)通過；車頭時(shí)距和浪費(fèi)時(shí)間計(jì)時(shí)可用來看車隊(duì)的通行效率；判斷連續(xù)車隊(duì)的指標(biāo)：

Headway：2.5s

GAP:3.5s

Wast:7s

（累計(jì)）戰(zhàn)略控制+

戰(zhàn)術(shù)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(shí)時(shí)響應(yīng)交通需求和系統(tǒng)容量的變化，調(diào)整整個(gè)區(qū)域的信號(hào)時(shí)間以提供最佳的交通流，并確定每個(gè)交叉路口的最合適的綠燈定時(shí)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(shí)的延遲最小。稱之為“戰(zhàn)略控制”。系統(tǒng)進(jìn)行整體協(xié)調(diào)控制，同時(shí)系統(tǒng)允許每個(gè)路口“各自為政”，實(shí)行車輛感應(yīng)控制，稱之為“戰(zhàn)術(shù)控制”。戰(zhàn)略控制決定綠信比、周期和相位差，從而得到適應(yīng)相對(duì)緩慢變化的交通流趨勢(shì)，戰(zhàn)術(shù)控制處理各路口每個(gè)周期中快速但小幅度的變化。二者的結(jié)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(jī)模式：完全自適應(yīng)控制，實(shí)現(xiàn)完全實(shí)時(shí)的交通響應(yīng)運(yùn)行。離線模式：如果區(qū)域計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障或通訊中斷，本地控制器則實(shí)施以時(shí)間為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)運(yùn)行，該模式稱為離線模式。在該模式中，相鄰的路口信號(hào)依時(shí)鐘協(xié)調(diào)運(yùn)行，控制方案按時(shí)段選擇。同時(shí)，本地車感控制功能參與運(yùn)行。時(shí)鐘是由電源頻率或晶振實(shí)現(xiàn)的。獨(dú)立模式：系統(tǒng)也可以獨(dú)立模式運(yùn)行，此時(shí)車感控制是唯一的控制戰(zhàn)略。黃閃模式：所有信號(hào)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(yùn)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(shè)置為四種模式中的任意一種運(yùn)行模式。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)4、系統(tǒng)運(yùn)行模式SCATS系統(tǒng)實(shí)際是一種實(shí)時(shí)配時(shí)方案選擇系統(tǒng)，以1—10個(gè)交叉口組成的子系統(tǒng)作為基本控制單元，其檢測(cè)器設(shè)于每條車道停車線后面，檢測(cè)實(shí)時(shí)交通量數(shù)據(jù)和停車線斷面在綠燈期間的實(shí)際通過量。SCATS要求事先利用脫機(jī)方式為每個(gè)交叉口設(shè)置4個(gè)綠信比方案，5個(gè)內(nèi)部綠時(shí)差方案，5個(gè)外部綠時(shí)差方案。在同一子系統(tǒng)內(nèi)，所有交叉口在任何時(shí)候都執(zhí)行完全相同的信號(hào)周期。SCATS系統(tǒng)不用延誤時(shí)間和停車次數(shù)作為直接的優(yōu)選目標(biāo)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(cè)器測(cè)量得到的交通狀態(tài)。交通要求（交通狀態(tài)）：用車輛檢測(cè)器測(cè)量得到的交通流量和占有率這兩個(gè)參數(shù)的加權(quán)和來表示。式中：M—交通要求；q—交通流量；O—占有率；α,β—加權(quán)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(duì)信號(hào)周期、綠信比、相位差（或其中某個(gè)參數(shù)）進(jìn)行控制參數(shù)的選擇?；驹恚簽槊總€(gè)子區(qū)單元先選擇一個(gè)信號(hào)周期：預(yù)先將交通要求分成若干等級(jí)、每個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)一個(gè)信號(hào)周期。為每個(gè)子區(qū)單元選擇一個(gè)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(gè)子區(qū)單元選擇一個(gè)相對(duì)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(duì)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(duì)子系統(tǒng)的合并：在優(yōu)選配時(shí)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(hào)周期內(nèi)，若“合并指數(shù)”的累積值達(dá)到“4”，則認(rèn)為這兩個(gè)子系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到合并的“標(biāo)準(zhǔn)”。合并后的子系統(tǒng)，在必要時(shí)還可以自動(dòng)重新分開為原先的兩個(gè)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(gè)子系統(tǒng)包含一個(gè)或多個(gè)路口，但只有一個(gè)關(guān)鍵路口。關(guān)鍵路口需要可變但準(zhǔn)確的綠信比，以適應(yīng)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(hào)。為適應(yīng)關(guān)鍵路口的綠信比變化，非關(guān)鍵路口的綠信比值可以與關(guān)鍵路口有所差異。由路網(wǎng)、流量條件劃分。通過周期、流量、時(shí)間、手動(dòng)、強(qiáng)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(shí)差計(jì)算方案的選擇需考慮整個(gè)子系統(tǒng)。子系統(tǒng)內(nèi)所有路口都使用同一：綠信比計(jì)算方案號(hào)周期時(shí)間相位差計(jì)算方案號(hào)第三節(jié)SCATS系統(tǒng)2）子系統(tǒng)的自動(dòng)連接為了實(shí)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(gòu)成更大的協(xié)調(diào)系統(tǒng)，且共用一個(gè)周期時(shí)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(shí)的。當(dāng)子系統(tǒng)之間需要協(xié)調(diào)運(yùn)行時(shí)，子系統(tǒng)就可以連接在一起，構(gòu)成大范圍系統(tǒng)協(xié)調(diào)。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)以低周期各自運(yùn)行才有效率時(shí)，其連接就會(huì)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(dāng)量。式中：q’——綜合流量，輛；S——最大流率，輛/h。信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)的選擇：考慮占優(yōu)勢(shì)的交通要求、現(xiàn)狀周期長(zhǎng)、周期長(zhǎng)優(yōu)化的極限值。以子系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以類飽和度最高的交叉口計(jì)算子系統(tǒng)的新周期長(zhǎng)。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)7、參數(shù)計(jì)算每個(gè)交叉口預(yù)設(shè)4個(gè)綠信比方案。通過車輛感應(yīng)控制，隨各相位交通要求變化，改變各相位的綠信比。對(duì)于不同綠信比方案，相位順序可調(diào)節(jié)。對(duì)于預(yù)設(shè)綠信比方案可隨動(dòng)態(tài)交通流變化，實(shí)現(xiàn)各相位之間綠燈時(shí)間的調(diào)劑。各相位綠信比方案隨周期長(zhǎng)的變化可被修正，當(dāng)C>Cx時(shí)，多余的時(shí)間全部加到“延長(zhǎng)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(gè)相位差均預(yù)設(shè)5個(gè)方案。五種方案中的第一方案，僅僅用于信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)恰好等于Cmin的情況；第二方案，則僅用于信號(hào)周期滿足Cs<C<Cs+10的情況；余下的三個(gè)方案，則根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)到的“綜合流量”值進(jìn)行選擇。若連續(xù)五個(gè)周期內(nèi)，有四次當(dāng)選的方案，即被付諸實(shí)施。9、綠時(shí)差方案的選擇優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)把信號(hào)周期、綠信比和相位差作為各自獨(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(xué)模型，而是在各種預(yù)定的方案中進(jìn)行優(yōu)選，方法簡(jiǎn)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(shí)方案的優(yōu)化程度。檢測(cè)器安裝在停車線處，難以監(jiān)測(cè)車隊(duì)的行進(jìn)，沒有車流實(shí)時(shí)信息反饋，這使得相位差優(yōu)選可靠性較差。系統(tǒng)只能實(shí)施在PDP系列數(shù)字計(jì)算機(jī)上，限制了推廣應(yīng)用。第三節(jié)SCATS系統(tǒng)10、系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)SCOOT（split，cycleandoffsetoptimizationtechnique）即綠信比——周期——相位差優(yōu)化技術(shù)1973年由英國(guó)運(yùn)輸研究所(TRL)在TRANSYT基礎(chǔ)上研制的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，1977年在哥拉斯格現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，1979年英國(guó)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(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)的實(shí)時(shí)調(diào)整綠信比、周期時(shí)長(zhǎng)及相位差這三個(gè)參數(shù)，使之同變化的交通流相適應(yīng)。二十世紀(jì)80年代初引入中國(guó)，在北京、成都、大連、珠海等城市應(yīng)用。以延誤和停車次數(shù)最小為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行周期長(zhǎng)、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(dāng)前SCOOT配時(shí)轉(zhuǎn)換方案需求截面圖排隊(duì)模型施加人為因素所有可能的設(shè)置觀察控制效果加權(quán)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(cè)在SCOOT控制區(qū)域內(nèi)，每個(gè)需要控制的交通流方向稱之為連線，通過在每條連線上設(shè)置的SCOOT檢測(cè)器，檢測(cè)器每秒鐘取樣4次，每一秒向中心計(jì)算機(jī)發(fā)回所檢測(cè)的數(shù)據(jù)，使中心計(jì)算機(jī)能夠?qū)崟r(shí)采集各節(jié)點(diǎn)每個(gè)到達(dá)方向的交通需求。對(duì)交通需求的評(píng)價(jià)單位為L(zhǎng)PU，其檢測(cè)精度比常用的小客車當(dāng)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(shí)時(shí)在線模型自動(dòng)確定其相應(yīng)的轉(zhuǎn)換系數(shù)。第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)2、技術(shù)支撐第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)2）真實(shí)的交通模型SCOOT的核心是在中心計(jì)算機(jī)中準(zhǔn)確地建立所控區(qū)域內(nèi)各節(jié)點(diǎn)到達(dá)方向的交通模型。交通模型是“在線”的，根據(jù)從車輛檢測(cè)器得到的最新交通數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算，建立本信號(hào)周期內(nèi)的排隊(duì)和離散模型，預(yù)測(cè)到達(dá)停車線的延誤和停車，并分析改變當(dāng)前的信號(hào)配時(shí)對(duì)交通態(tài)勢(shì)的影響。同時(shí)，通過大量信息的輸出，為交通管理者作出長(zhǎng)期和短期的交通管理決策提供真實(shí)依據(jù)。第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)3）有效地實(shí)時(shí)自適應(yīng)優(yōu)化SCOOT系統(tǒng)包括綠信比，相信差和周期等3個(gè)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(gè)優(yōu)化過程的決策控制。在有的情況下，可以在一個(gè)或多個(gè)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(duì)于路口的交通信號(hào)控制，最容易體現(xiàn)不合理的配時(shí)結(jié)果就是在其它方向有車等待的情況下，依然對(duì)某綠燈方向?qū)嵤翱辗拧?，即控制器向某方向提供了多余的綠燈時(shí)間，使該方向的“飽和度”太低，從而導(dǎo)致路口交通放行的不均衡。在SCOOT控制下，每次綠燈（階段）結(jié)束前5秒鐘，SCOOT綠信比優(yōu)化過程將針對(duì)所檢測(cè)的飽和度，從交通均衡的角度，在提前結(jié)束綠燈、保持與上次綠燈時(shí)間相同和延長(zhǎng)綠燈時(shí)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(jì)算過程中，還包括對(duì)排隊(duì)長(zhǎng)度和是否阻塞的估算。通過對(duì)各信號(hào)階段的綠信比優(yōu)化，可使各方向綠燈時(shí)間的長(zhǎng)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(shí)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(guān)－相位差優(yōu)化過程相鄰路口間的交通運(yùn)行往往有著密切的相關(guān)性，“暢行”意味著少停車、小延誤。利用排隊(duì)模型的信息，SCOOT模型計(jì)算出所有延誤總和的平均值，這個(gè)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(duì)SCOOT所控制節(jié)點(diǎn)上的所有連線，從而形成了與該節(jié)點(diǎn)所有相鄰節(jié)點(diǎn)的相關(guān)協(xié)調(diào)，并通過逐個(gè)節(jié)點(diǎn)的遞推，形成區(qū)域性動(dòng)態(tài)相關(guān)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(zhǎng)精確逼近。綠信比優(yōu)化過程針對(duì)連線的“飽和度”，相位差優(yōu)化過程針對(duì)節(jié)點(diǎn)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(dòng)態(tài)自適應(yīng)的敏感性和靈活性。第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)交通連續(xù)－周期時(shí)間優(yōu)化過程SCOOT信號(hào)控制路口按相互之間的相關(guān)性劃分子區(qū)，同一子區(qū)內(nèi)的各路口運(yùn)行相同的參考周期時(shí)間，周期時(shí)間優(yōu)化過程增減周期時(shí)間的目標(biāo)在于使子區(qū)內(nèi)最大交通量路口（關(guān)鍵路口）的飽和度達(dá)到90%－95％左右，以便最大限度地提高信號(hào)控制效率。一般來講，交通需求上升，周期時(shí)間增長(zhǎng)；交通需求下降，周期時(shí)間縮短。SCOOT周期時(shí)間優(yōu)化過程以每2.5-10分鐘為間隔進(jìn)行一次子區(qū)周期優(yōu)化，交通需求變化梯度大的時(shí)段，間隔時(shí)間可設(shè)短；交通需求變化梯度小的時(shí)段，間隔時(shí)間可設(shè)長(zhǎng)。周期調(diào)整的梯度在4、8、16、32秒之間，周期短，梯度??；周期長(zhǎng)，梯度大。每間隔時(shí)間內(nèi)，SCOOT對(duì)整個(gè)子區(qū)內(nèi)所有路口的最佳實(shí)用周期時(shí)間計(jì)算2次，并且由優(yōu)化過程自動(dòng)動(dòng)態(tài)分配關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。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(yù)留了標(biāo)準(zhǔn)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(cè)報(bào)警信息）、U類信息（UTC信息）、F類信息（特種監(jiān)控設(shè)備信息）、B類信息（公交優(yōu)先信息）及P類信息（環(huán)境評(píng)價(jià)信息）等。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，這些信息除用于UTC/SCOOT系統(tǒng)內(nèi)部各進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、串/并接口對(duì)外輸出。控制方式優(yōu)化控制自動(dòng)方案選擇控制中心計(jì)算機(jī)時(shí)間表控制緊急優(yōu)先控制本地?zé)o電纜協(xié)調(diào)控制本地人工控制本地感應(yīng)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(jí)結(jié)構(gòu)，上一級(jí)為中央計(jì)算機(jī)，下一級(jí)為路口信號(hào)機(jī)。通過車輛檢測(cè)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(cè)器安裝在本路口上游的出口處，是一個(gè)短期預(yù)測(cè)模型，具有較高的準(zhǔn)確性。為了避免信號(hào)參數(shù)突變對(duì)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(diǎn)第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)5、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)6、系統(tǒng)主要設(shè)備ST800可運(yùn)行以下交通信號(hào)控制方式:車輛感應(yīng)（V.A.）；SDE/SA快速車輛綠時(shí)間延長(zhǎng)功能；固定配時(shí)；UTC系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制；C.L.F.時(shí)間表無電纜方案協(xié)調(diào)控制；主時(shí)鐘－通過實(shí)時(shí)鐘調(diào)用和刪除所選功能或CLF方案；緊急調(diào)用；手動(dòng)功能；公交、輕軌、緊急車輛優(yōu)先；部分時(shí)間方式（信號(hào)開、關(guān)或黃閃）；并行階段流（最多8個(gè)并行階段流，相當(dāng)于8臺(tái)獨(dú)立的控制器）；根據(jù)用戶的要求，還可對(duì)控制器進(jìn)行某些特殊配置。第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)配時(shí)軟件(IC4)：參數(shù)與綠燈沖突監(jiān)視配置控制器運(yùn)行規(guī)范控制器運(yùn)行所需的方式/配時(shí)/時(shí)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(cè)器：檢測(cè)器板的高度為3U，插在隨機(jī)供貨的背板上，檢測(cè)器背板和機(jī)架裝在ST800機(jī)箱之中，每塊檢測(cè)器板可提供4路檢測(cè)通道，并具有自調(diào)整功能。每路檢測(cè)通道的線圈激勵(lì)信號(hào)頻率可由板上的DIP開關(guān)進(jìn)行選擇，以減少同一方向不同車道所設(shè)檢測(cè)器線圈之間的干擾。檢測(cè)器前面板上設(shè)有LED顯示燈和撥動(dòng)開關(guān)，LED顯示檢測(cè)器工作狀態(tài)，撥動(dòng)開關(guān)設(shè)置每路檢測(cè)器的檢測(cè)靈敏度。作為占有型檢測(cè)器，以微型繼電器觸點(diǎn)接口與交通信號(hào)控制器或OCU連接，以觸點(diǎn)閉合（或開啟）的方式輸出通過檢測(cè)域車輛的數(shù)量（脈沖個(gè)數(shù)）和每輛車占有檢測(cè)域的時(shí)間（脈沖寬度）。由于采用觸點(diǎn)接口，在與其它設(shè)備連接過程中會(huì)形成完全獨(dú)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(hào)控制與協(xié)調(diào)路口和路段行人過街控制故障監(jiān)測(cè)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(diǎn)缺點(diǎn)通過檢測(cè)器定時(shí)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(shí)方案，最后送入路口信號(hào)機(jī)予以實(shí)施；其優(yōu)化程序采用小步長(zhǎng)漸近尋優(yōu)方法，連續(xù)實(shí)時(shí)地調(diào)整綠信比、周期和時(shí)差三個(gè)參數(shù)，降低了計(jì)算量，且也很容易跟蹤和把握當(dāng)前的交通趨勢(shì)；系統(tǒng)檢測(cè)器信息的敏感度低，所以優(yōu)化器的個(gè)別錯(cuò)誤不會(huì)導(dǎo)致整體的關(guān)鍵錯(cuò)誤。采用集中式控制結(jié)構(gòu)，難以實(shí)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(shí)費(fèi)力。綠信比優(yōu)化依賴于對(duì)飽和度的估算和小步長(zhǎng)的變化幅度，有可能不足以及時(shí)響應(yīng)每個(gè)周期的交通要求。信號(hào)相位和相序事先制定，不能參與自動(dòng)變化?？刂谱訁^(qū)的自動(dòng)劃分問題尚未解決。第四節(jié)SCOOT系統(tǒng)7、系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)ACTRA(AdvancedControl&TrafficResponsiveAlgorithm)是由美國(guó)西門子公司開發(fā)的一個(gè)交通信號(hào)控制系統(tǒng)軟件，是世界上技術(shù)比較領(lǐng)先的交通信號(hào)控制系統(tǒng)軟件之一。符合美國(guó)ITS框架的NTCIP協(xié)議及其他標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)備的通信協(xié)議采用了當(dāng)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(yīng)用了許多新的技術(shù)和方法，并為一些奧運(yùn)城市提供了交通控制服務(wù)，如漢城(1998)、亞特蘭大（1996）、鹽湖城（2002），國(guó)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(guó)ITS框架的NTCIP協(xié)議（美國(guó)國(guó)家智能運(yùn)輸系統(tǒng)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)）及其他標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)備的通信協(xié)議