区域信号协调控制-徐良杰分析优秀PPT.ppt

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1、第十一章第十一章 区域信号协调限制区域信号协调限制 PPT制作：徐良杰 武汉理工高校主要内容主要内容11.1 11.1 区域信号限制基本原理区域信号限制基本原理11.2 TRANSYT11.2 TRANSYT限制系统限制系统11.3 SCATS11.3 SCATS系统系统11.4 SCOOT11.4 SCOOT系统系统11.5 ACTRA11.5 ACTRA限制系统限制系统n原有：线控系统并不适用于全部区位原有：线控系统并不适用于全部区位n 1.1.支路负荷大（利益的协调）支路负荷大（利益的协调）n 2.2.距离较远路口的协调距离较远路口的协调n引入：交通协调限制系统引入：交通协调限制系统11

2、.1 11.1 区域信号限制基本原理区域信号限制基本原理11.1.1 11.1.1 基本概念基本概念n概念：把城区内的全部交通信号的监控，作为一个指挥概念：把城区内的全部交通信号的监控，作为一个指挥限制中心管理下的一个整体的限制系统，是单点信号、限制中心管理下的一个整体的限制系统，是单点信号、干线信号系统和网络信号系统的综合限制系统。干线信号系统和网络信号系统的综合限制系统。n对象：城市或某个区域中全部交叉口的交通信号。对象：城市或某个区域中全部交叉口的交通信号。n类型：单点、干线和区域限制三种。类型：单点、干线和区域限制三种。信号限制系统的类型示意图信号限制系统的类型示意图 11.1.1 1

3、1.1.1 基本概念基本概念n现代的交通限制系统是多种技术的综合体，主要有以现代的交通限制系统是多种技术的综合体，主要有以下优点：下优点：n（1 1）整体监视和限制）整体监视和限制n（2 2）可因地制宜地选用合适的限制方法）可因地制宜地选用合适的限制方法n点、线、面限制敏捷运用点、线、面限制敏捷运用n（3 3）可有效、经济地运用设备）可有效、经济地运用设备n显示、检测、采集、传输数据显示、检测、采集、传输数据11.1.1 11.1.1 基本概念基本概念11.1.2 11.1.2 区域限制分类区域限制分类n按限制策略分为：按限制策略分为：n（1 1）定时式脱机限制）定时式脱机限制n依据交通流历史

4、统计数据，脱机优化处理依据交通流历史统计数据，脱机优化处理n（2 2）适应式联机限制）适应式联机限制n设置检测器，适时采集交通数据，实施最优限制设置检测器，适时采集交通数据，实施最优限制n按限制方式分为：按限制方式分为：n（1 1）方案选择式）方案选择式n对应不同交通流，存储不同模型和限制参数，依据采对应不同交通流，存储不同模型和限制参数，依据采集的实时交通数据，选取限制参数集的实时交通数据，选取限制参数n（2 2）方案生成式）方案生成式n依据采集的交通数据，实时计算最佳限制参数，进行依据采集的交通数据，实时计算最佳限制参数，进行限制限制11.1.2 11.1.2 区域限制分类区域限制分类n按

5、限制结构分为：按限制结构分为：n（1 1）集中式限制）集中式限制n一台计算机对整个系统集中限制一台计算机对整个系统集中限制n通讯系统浩大，数据存储和计算海量，限制实时性通讯系统浩大，数据存储和计算海量，限制实时性n较差范围不能太大。较差范围不能太大。11.1.2 11.1.2 区域限制分类区域限制分类集中式区域信号限制系统示意图集中式区域信号限制系统示意图11.1.2 11.1.2 区域限制分类区域限制分类（2 2）分层式限制）分层式限制上层接受决策信息对信息进行协调，从系统角度修上层接受决策信息对信息进行协调，从系统角度修改下层的决策限制改下层的决策限制下层依据修改后的方案，执行交叉口限制配

6、时方案下层依据修改后的方案，执行交叉口限制配时方案11.1.2 11.1.2 区域限制分类区域限制分类分层式区域信号限制系统示意图分层式区域信号限制系统示意图11.1.2 11.1.2 区域限制分类区域限制分类11.1.3 11.1.3 区域限制系统建立条件区域限制系统建立条件n道路交通条件：道路交通条件：n（1 1）交叉口间几何关系）交叉口间几何关系n距离、规则性距离、规则性n（2 2）交通流特性）交通流特性n车种、车队离散性车种、车队离散性n（3 3）交通流大小）交通流大小n相邻交叉口流量很小或很大时均不易进行区域限制相邻交叉口流量很小或很大时均不易进行区域限制I I：互联指数（：互联指数

7、（0101）；）；t t：车辆在相邻交叉口之间的运行时间；：车辆在相邻交叉口之间的运行时间；q qmax max：来自上游交叉口的直行交通量或：来自上游交叉口的直行交通量或q qi i中最大的交通；中最大的交通；：到达下游交叉口的交通流总和；：到达下游交叉口的交通流总和；x x：交叉口个数。：交叉口个数。11.1.3 11.1.3 区域限制系统建立条件区域限制系统建立条件I I越接近越接近1 1，互联效果越好；，互联效果越好；I I=0=0时，互联最不合理；时，互联最不合理；I I0.30.4I 0.4可互联；可互联；t t小（间距小），直行车多（流量单一），则小（间距小），直行车多（流量单一

8、），则I I大。大。11.1.3 11.1.3 区域限制系统建立条件区域限制系统建立条件n技术条件技术条件n软件、硬件、人才软件、硬件、人才n经济条件经济条件n分期、分批，项目建设实施序列分期、分批，项目建设实施序列n社会条件社会条件n交通参与者的素养（给定的限制须要时间适应）交通参与者的素养（给定的限制须要时间适应）11.1.3 11.1.3 区域限制系统建立条件区域限制系统建立条件11.2 TRANSYT11.2 TRANSYT限制系统限制系统19661966年英国道路交通探讨所年英国道路交通探讨所（TRRLTRRL）基于交通模型计算机仿真优化的基于交通模型计算机仿真优化的离线脱机限制系统

9、离线脱机限制系统11.2.1 TRANSYT11.2.1 TRANSYT系统简介系统简介nTRANSYTTRANSYT系统主要由两大部分构成：系统主要由两大部分构成：n（1 1）交通仿真模型：仿真在信号限制网络上的车队模）交通仿真模型：仿真在信号限制网络上的车队模型型n（2 2）优化算法：信号配时方案优化设计）优化算法：信号配时方案优化设计TRANSYTTRANSYT基本原理图基本原理图 11.2.1 TRANSYT11.2.1 TRANSYT系统简介系统简介网络几何尺寸及网络几何尺寸及网络交通流信息网络交通流信息新的信号配时新的信号配时优化数据优化数据优化优化过程过程最佳最佳信号配时信号配时

10、仿真仿真模型模型初始初始信号配时信号配时周期周期流量图流量图网络内的延误网络内的延误及停车次数及停车次数性能指标性能指标PI11.11.2 2.2.2 交通仿真模型交通仿真模型nTRANSYTTRANSYT所接受的交通仿真模型有四个假定条件。所接受的交通仿真模型有四个假定条件。n（1 1）模模拟拟路路网网内内，全全部部信信号号交交叉叉口口均均接接受受一一个个共共用用信信号号周周期期长长度度（或或一一半半），每每个个信信号号阶阶段段划划分分状状况况及及最最短短时间已知。时间已知。n（2 2）路路网网中中全全部部主主要要交交叉叉口口都都有有交交通通信信号号灯灯或或让让路路规规则限制。则限制。n（3

11、 3）路路网网中中各各车车流流在在某某一一确确定定时时间间段段内内的的平平均均车车流流量量为已知，且维持恒定。为已知，且维持恒定。n（4 4）每每一一交交叉叉口口的的转转弯弯车车辆辆所所占占的的百百分分数数为为已已知知，并并且在某一确定时间段内维持恒定。且在某一确定时间段内维持恒定。（1 1）交通网络结构图示）交通网络结构图示nTRANSYTTRANSYT把一个困难的交通网简化成适用于数学计算的把一个困难的交通网简化成适用于数学计算的图示。这个图示由图示。这个图示由“节点节点”和和“连线连线”组成。组成。n节点：信号灯限制的交叉口。节点：信号灯限制的交叉口。n连线：一股驶向下游连线：一股驶向下

12、游“节点节点”的单向车流。的单向车流。11.11.2 2.2.2 交通仿真模型交通仿真模型路网结构计算简图实路网结构计算简图实例例11.11.2 2.2.2 交通仿真模型交通仿真模型路网结构计算简图实路网结构计算简图实例例11.11.2 2.2.2 交通仿真模型交通仿真模型（2 2）周期流量变更图示）周期流量变更图示n周期流量变更图示是一种描述交通量在一个周期内随周期流量变更图示是一种描述交通量在一个周期内随时间变更的图示。时间变更的图示。11.11.2 2.2.2 交通仿真模型交通仿真模型周期流量变更图式周期流量变更图式（3 3）车流在连线上运行模拟）车流在连线上运行模拟n为描述车流在一条连

13、线上运行的全过程，为描述车流在一条连线上运行的全过程，TRANSYTTRANSYT运用运用了如下三种周期流量图示：了如下三种周期流量图示：n到达流量图示到达流量图示n驶出流量图示驶出流量图示n饱和驶出图示饱和驶出图示n上游驶出周期流确定了下游驶入周期流上游驶出周期流确定了下游驶入周期流11.11.2 2.2.2 交通仿真模型交通仿真模型 F F：离散系数：离散系数 T T：车队平均行驶时间（秒）：车队平均行驶时间（秒）a,b a,b：曲线拟和参数。：曲线拟和参数。11.11.2 2.2.2 交通仿真模型交通仿真模型n 车流运行中的车队离散特性用离散平滑系数表示：车流运行中的车队离散特性用离散平

14、滑系数表示：mi mi：第：第i i时段内时段内被阻被阻车辆数；车辆数；qi qi：第：第i i时段内时段内到达到达车辆数；车辆数；si si：第：第i i时段内时段内放行放行车辆数；车辆数；mi-1 mi-1：第：第i-1i-1时段内被阻于停车线的车辆数。时段内被阻于停车线的车辆数。11.11.2 2.2.2 交通仿真模型交通仿真模型n 上游驶出图式坐标值乘以上游驶出图式坐标值乘以F F，得到下游到达图式。第，得到下游到达图式。第i i时段内，被阻于停车线的车辆数：时段内，被阻于停车线的车辆数：nini在第个时段内驶离连线的车辆数（辆）在第个时段内驶离连线的车辆数（辆）。由由nini值值便可

15、建立起连线的便可建立起连线的“驶出驶出”图示图示，并由此推算下并由此推算下游连线的游连线的“到达到达”、“满流满流”和和“驶出驶出”图示，以此类图示，以此类推。推。11.11.2 2.2.2 交通仿真模型交通仿真模型n 由此可求得在第个时段内驶离连线的车辆数由此可求得在第个时段内驶离连线的车辆数：（4 4）车辆延误时间和停车次数）车辆延误时间和停车次数n车辆延误时间：匀整到达延误、随机延误、超饱和延车辆延误时间：匀整到达延误、随机延误、超饱和延误之和。误之和。n匀整到达延误是当某一连线上平均驶入的交通量低于匀整到达延误是当某一连线上平均驶入的交通量低于该连线的设计通行实力时，车流受红灯阻滞而延

16、迟的该连线的设计通行实力时，车流受红灯阻滞而延迟的时间。时间。n随机延误是由于到达停车线的车流不均衡造成的附加随机延误是由于到达停车线的车流不均衡造成的附加延迟时间。延迟时间。11.11.2 2.2.2 交通仿真模型交通仿真模型n车辆延误时间：匀整到达延误、随机延误、超饱和延车辆延误时间：匀整到达延误、随机延误、超饱和延误之和。误之和。n超饱和延误是在交通网络中某些连线上，由于车辆到超饱和延误是在交通网络中某些连线上，由于车辆到达数超过交叉口的通行实力，在停车线后面的车辆排达数超过交叉口的通行实力，在停车线后面的车辆排队随时间增长造成的延迟时间。队随时间增长造成的延迟时间。n停车次数：匀整到达

17、停车次数、随机停车次数、超饱停车次数：匀整到达停车次数、随机停车次数、超饱和停车次数。和停车次数。11.11.2 2.2.2 交通仿真模型交通仿真模型（5 5）优化目标函数优化目标函数PIPI的建立的建立PIPI综合目标函数；综合目标函数；W W每辆车延误一小时所相当的经济损失值；每辆车延误一小时所相当的经济损失值；didi第第i i条连线上车辆总延误时间；条连线上车辆总延误时间；K K每每100100次停车所相当的经济损失值；次停车所相当的经济损失值；kiki第第i i条连线上车辆停车次数的加权系数；条连线上车辆停车次数的加权系数；s si i第第i i条连线上全部车辆完全停车次数总和；条连

18、线上全部车辆完全停车次数总和；N N“连线连线”总数目。总数目。第第i i条连线上车辆延误时间的加权系数；条连线上车辆延误时间的加权系数；11.11.2 2.2.2 交通仿真模型交通仿真模型11.2.3 11.2.3 优化的原理和方法优化的原理和方法n优化原理：优化原理：n第一步，将交通信息和初始配时参数作为原始数据，将第一步，将交通信息和初始配时参数作为原始数据，将（PIPI）送入优化程序，作为优化的目标函数；）送入优化程序，作为优化的目标函数；n其次步，用其次步，用“爬山法爬山法”优化，产生较之初始配时更为优优化，产生较之初始配时更为优越的新的信号配时；越的新的信号配时；n第三步，把新信号

19、配时再送入仿真部分，反复迭代，最第三步，把新信号配时再送入仿真部分，反复迭代，最终取得终取得PIPI值达到最小标准是的系统最佳配时。值达到最小标准是的系统最佳配时。“爬山法爬山法”计算流程图计算流程图 初始配对方案初始配对方案向向“+”方向方向试调一个步长试调一个步长PI值值上上升升再向再向“+”方向方向调整一个步长调整一个步长向向“”方向方向调整一个步长调整一个步长再向再向“”方向方向调整一个步长调整一个步长向向“+”方向方向调整成功调整成功维持初始配时维持初始配时不作调整不作调整向向“”方向方向调整成功调整成功PI值值下下降降PI值值下下降降PI值值上上升升PI值上升值上升PI值上升值上升

20、n TRANSYT TRANSYT优化过程的主要环节包括：绿时差的优选、优化过程的主要环节包括：绿时差的优选、绿灯时间的优选、限制子区的划分、信号周期时间绿灯时间的优选、限制子区的划分、信号周期时间的选择。的选择。（1 1）所需已知数据：路网几何尺寸、交通流量数据）所需已知数据：路网几何尺寸、交通流量数据与经济损失折算当量。与经济损失折算当量。（2 2）绿时差（相位差）的优化：在初始配时方案的）绿时差（相位差）的优化：在初始配时方案的绿时差（相位差）的基础上，调整交通网上某一个交绿时差（相位差）的基础上，调整交通网上某一个交叉口的绿时差（相位差），计算性能指标叉口的绿时差（相位差），计算性能指

21、标PIPI，使，使PIPI最最小。小。11.2.3 11.2.3 优化的原理和方法优化的原理和方法（3 3）绿灯时间的优选：不等量地更改一个或几个乃至全）绿灯时间的优选：不等量地更改一个或几个乃至全体信号相位的绿灯长度，以期降低整个交通网的性能指体信号相位的绿灯长度，以期降低整个交通网的性能指标标PIPI值。值。（4 4）限制子区的划分：针对范围较大交通网络；划分为）限制子区的划分：针对范围较大交通网络；划分为若干限制子区限制策略相对独立。若干限制子区限制策略相对独立。（5 5）信号周期时间的选择：）信号周期时间的选择：TRANSYTTRANSYT计算不同信号周期长计算不同信号周期长度取值下的

22、性能指标度取值下的性能指标PIPI，从这一组信号周期长度取值选，从这一组信号周期长度取值选取出最佳信号周期时长。取出最佳信号周期时长。11.2.3 11.2.3 优化的原理和方法优化的原理和方法n TRANSYT TRANSYT缺点缺点p计算量很大，在大城市中这一问题尤为突出；计算量很大，在大城市中这一问题尤为突出；p周期长度不进行优化，事实上很难获得整体最优的周期长度不进行优化，事实上很难获得整体最优的配时方案；配时方案；p因其离线优化，需大量的路网几何尺寸和交通流数因其离线优化，需大量的路网几何尺寸和交通流数据，据，数据更新费用大。数据更新费用大。11.2.3 11.2.3 优化的原理和方

23、法优化的原理和方法n TRANSYT TRANSYT优点优点不需大量设备、投资低、简洁实施不需大量设备、投资低、简洁实施 。11.3 SCATS11.3 SCATS系统系统 联机的自适应限制系统联机的自适应限制系统 方案选择式区域协调限制系统方案选择式区域协调限制系统 80 80年头悉尼年头悉尼11.3.1 11.3.1 工作原理工作原理（1 1）限制参数的选择依据：依据车辆检测器测量得到的）限制参数的选择依据：依据车辆检测器测量得到的交通状态。交通状态。交通要求（交通状态）：交通要求（交通状态）：用车辆检测器测量得到的用车辆检测器测量得到的交交通流量通流量和和占有率占有率这两个参数的加权和来

24、表示。这两个参数的加权和来表示。式中：式中：M M交通要求；交通要求；q q交通流量；交通流量；O O占有率；占有率；,加权系数。加权系数。（2 2）方案参数的选择方法：以交通要求为主要依据，可对）方案参数的选择方法：以交通要求为主要依据，可对信号周期、绿信比、相位差（或其中某个参数）进行限制信号周期、绿信比、相位差（或其中某个参数）进行限制参数的选择。参数的选择。11.3.1 11.3.1 工作原理工作原理 基本原理：基本原理：（1 1）为每个子区单元先选择一个信号周期）为每个子区单元先选择一个信号周期（2 2）为每个子区单元选择一个绿信比参数）为每个子区单元选择一个绿信比参数（3 3）为每

25、个子区单元选择一个相对相位参数）为每个子区单元选择一个相对相位参数 绿信比图形选择逻辑图绿信比图形选择逻辑图 注：注：11轻交通的绿信比图形；轻交通的绿信比图形；22典型的绿信比图形；典型的绿信比图形；4 4，55具有轻度优具有轻度优先的绿信比图形；先的绿信比图形；3 3，66具有显著优先的绿信比图形；具有显著优先的绿信比图形；7 7，88具有特别显具有特别显著优化的绿信比图形著优化的绿信比图形11.3.1 11.3.1 工作原理工作原理 相位差图形选择逻辑图相位差图形选择逻辑图 注：注：11轻交通的相位图形；轻交通的相位图形；2 2，66均衡相位差图形；均衡相位差图形；3 3，55赐予入境交

26、通赐予入境交通以优先的相位差图形；以优先的相位差图形；4 4，77赐予出境交通以优先的相位差图形；赐予出境交通以优先的相位差图形；2 2，3 3，44当周期大于当周期大于CT1CT1，而小于，而小于CT2CT2时，应选的相位差图形；时，应选的相位差图形；5 5，6 6，77当周期当周期大于大于CT2CT2时应选的相位差图形。时应选的相位差图形。11.3.1 11.3.1 工作原理工作原理 11.3.2 SCAT11.3.2 SCAT系统简介系统简介 n 无仿真实时交通状况的数学模型，以简洁的代数式描无仿真实时交通状况的数学模型，以简洁的代数式描述交通特征，用于计算信号周期长。述交通特征，用于计

27、算信号周期长。n 绿信比和相位差依据信号周期调整。绿信比和相位差依据信号周期调整。（1 1）SCATSCAT系统特点系统特点（2 2）SCATSCAT系统组成系统组成n 实时交通数据计算部分：实时交通数据计算部分：主要包括主要包括“类饱和度类饱和度”与与“综综合流量合流量”的计算。的计算。n 优化选择部分：主要包括公共信号周期的计算、优化选择部分：主要包括公共信号周期的计算、绿信比方案的选择、相位差方案的选择与限制子区绿信比方案的选择、相位差方案的选择与限制子区的合并问题。的合并问题。11.3.2 SCAT11.3.2 SCAT系统简介系统简介（3 3）SCATSCAT系统的限制结构系统的限制

28、结构n SCATS SCATS的限制结构为分层式三级限制，三级限的限制结构为分层式三级限制，三级限制为中心监制为中心监n控中心控中心地区限制中心地区限制中心信号限制机。信号限制机。SCATSSCATS系统的限制结构层次示意图系统的限制结构层次示意图11.3.2 SCAT11.3.2 SCAT系统简介系统简介 中心监控中心中心监控中心子限制区子限制区区域限制中心区域限制中心交通管理数据库交通管理数据库区域限制中心区域限制中心区域限制中心区域限制中心子限制区子限制区子限制区子限制区子限制区子限制区子限制区子限制区子限制区子限制区（110110个信号限制器）个信号限制器）（110110个信号限制器）

29、个信号限制器）n SCATS SCATS对子系统的划分：由交通工程师依据交通对子系统的划分：由交通工程师依据交通流量的历史及现状数据与交通网的环境、几何条件流量的历史及现状数据与交通网的环境、几何条件予以判定，所定的子系统就作为限制系统的基本单予以判定，所定的子系统就作为限制系统的基本单位。位。n SCATS SCATS对子系统的合并：在优选配时参数的过程对子系统的合并：在优选配时参数的过程中，中，SCATSSCATS用用“合并指数合并指数”来推断相邻子系统是否须来推断相邻子系统是否须要合并。要合并。11.3.3 SCAT11.3.3 SCAT系统优化方法系统优化方法（1 1）子系统的划分与合

30、并子系统的划分与合并 在每一信号周期内，若在每一信号周期内，若“合并指数合并指数”的累积值达到的累积值达到“4 4”，则认为这两个子系统已经达到合并的，则认为这两个子系统已经达到合并的“标准标准”。合并后的子系统，在必要时还可以自动重新分开为原先合并后的子系统，在必要时还可以自动重新分开为原先的两个子系统，只要的两个子系统，只要“合并指数合并指数”累积值下降至零。累积值下降至零。11.3.3 SCAT11.3.3 SCAT系统优化方法系统优化方法（2 2）SCATSSCATS配时参数优选算法配时参数优选算法 1 1）类饱和度（）类饱和度（DSDS）：）：被车流有效利用的绿灯时间与绿灯显被车流有

31、效利用的绿灯时间与绿灯显示时间之比。示时间之比。式中：式中：DS DS 类饱和度；类饱和度；g g 可供车辆通行的显示绿灯时间总和，可供车辆通行的显示绿灯时间总和，s s；gg被车辆有效利用的绿灯时间，被车辆有效利用的绿灯时间，s s；T T 绿灯期间，停止线上无车通过绿灯期间，停止线上无车通过(即出现空档即出现空档)的时间，的时间，s s；t t 车流正常驶过停止线断面时，前后两辆车之间不行少车流正常驶过停止线断面时，前后两辆车之间不行少的一个空档时间，的一个空档时间，s s；h h 必不行少的空档个数。必不行少的空档个数。参数参数g g、T T及及h h可以干脆由系统供应。可以干脆由系统供

32、应。11.3.3 SCAT11.3.3 SCAT系统优化方法系统优化方法 2 2）综合流量（）综合流量（q q）：）：综合流量综合流量q q是指一次绿灯期间通是指一次绿灯期间通过停止线的车辆折算当量。过停止线的车辆折算当量。式中：式中：q q综合流量，辆；综合流量，辆；S S 最大流率，辆最大流率，辆/h/h。11.3.3 SCAT11.3.3 SCAT系统优化方法系统优化方法 3 3）信号周期时长的选择）信号周期时长的选择n 考虑占优势的交通要求、现状周期长、周期长优考虑占优势的交通要求、现状周期长、周期长优化的极限值。化的极限值。n 以子系统为基础，以以子系统为基础，以类饱和度最高的交叉口

33、类饱和度最高的交叉口计算计算子系统的新周期长。子系统的新周期长。11.3.3 SCAT11.3.3 SCAT系统优化方法系统优化方法 4 4）绿信比方案的选择）绿信比方案的选择n 每个交叉口预设每个交叉口预设4 4个绿信比方案。个绿信比方案。n 通过车辆感应限制，随各相位交通要求变更，变更各通过车辆感应限制，随各相位交通要求变更，变更各相位的绿信比。相位的绿信比。n对于不同绿信比方案，相位依次可调整。对于不同绿信比方案，相位依次可调整。n 对于预设绿信比方案可随动态交通流变更，实现各相对于预设绿信比方案可随动态交通流变更，实现各相位之间绿灯时间的调剂。位之间绿灯时间的调剂。n 各相位绿信比方案

34、随周期长的变更可被修正，当各相位绿信比方案随周期长的变更可被修正，当CCxCCx时，多余的时间全部加到时，多余的时间全部加到“延长相位延长相位”上。上。n 绿信比方案的选择接受投票法。绿信比方案的选择接受投票法。11.3.3 SCAT11.3.3 SCAT系统优化方法系统优化方法 5 5）绿时差方案的选择）绿时差方案的选择n 包含内部相位差、外部相位差；包含内部相位差、外部相位差；n 每个相位差均预设每个相位差均预设5 5个方案。个方案。n 五种方案中的第一方案，仅仅用于信号周期时长恰好五种方案中的第一方案，仅仅用于信号周期时长恰好等于等于CminCmin的状况；其次方案，则仅用于信号周期满足

35、的状况；其次方案，则仅用于信号周期满足CsCCs+10CsCCs+10的状况；余下的三个方案，则依据实时检测的状况；余下的三个方案，则依据实时检测到的到的“综合流量综合流量”值进行选择。值进行选择。11.3.3 SCAT11.3.3 SCAT系统优化方法系统优化方法 11.4 SCOOT11.4 SCOOT系统系统 SCOOT SCOOT系统于系统于19731973年起先探讨，年起先探讨，19771977年在年在 哥拉斯格现场试验，哥拉斯格现场试验，19791979年英国推广。年英国推广。方案生成式限制系统方案生成式限制系统11.4.1 SCOOT11.4.1 SCOOT限制系统简介限制系统简

36、介nSCOOT（split，cycle and offset optimization technique）即绿信比即绿信比周期周期相位差优化技术。相位差优化技术。nSCOOT是在是在TRANSYT的基础上发展起来的，不同的是的基础上发展起来的，不同的是SCOOT是方案生成式限制系统，通过安装与各交叉口每是方案生成式限制系统，通过安装与各交叉口每条进口道最上游的车辆检测器所采集的车辆到达信息，联条进口道最上游的车辆检测器所采集的车辆到达信息，联机处理，形成限制方案，连续的实时调整绿信比、周期时机处理，形成限制方案，连续的实时调整绿信比、周期时长及绿时差这三个参数，使之同变更的交通流相适应。长及

37、绿时差这三个参数，使之同变更的交通流相适应。SCOOTSCOOT系统的基本原理图系统的基本原理图11.4.1 SCOOT11.4.1 SCOOT限制系统简介限制系统简介路网上的实时交通状况路网上的实时交通状况车流检测及数据处理车流检测及数据处理下游停车线断面流量图示下游停车线断面流量图示现行限制方案的现行限制方案的PI值值现行配时参数现行配时参数各交叉口车辆排队各交叉口车辆排队故障监视故障监视系统检测系统检测交通模型交通模型现行配时参数方案现行配时参数方案调整配时后的调整配时后的PI值值配时参数数组存储单元配时参数数组存储单元对路网执行监控对路网执行监控最新优化配时参数最新优化配时参数对配时参

38、数作调整对配时参数作调整配时参数优选配时参数优选接着调整接着调整调调整整完完毕毕nSCOOTSCOOT系统的特点：系统的特点：n 1 1）SCOOTSCOOT系统是一种两级结构，上一级为中心计算机，系统是一种两级结构，上一级为中心计算机，下一级为路口信号机。下一级为路口信号机。n 2 2）通过车辆检测器获得交通量数据（每秒）通过车辆检测器获得交通量数据（每秒4 4次采样），次采样），以此为依据建立交通流模型。以此为依据建立交通流模型。n 3 3）绿信比、相位差和周期的优化均通过模型进行。）绿信比、相位差和周期的优化均通过模型进行。11.4.1 SCOOT11.4.1 SCOOT限制系统简介限制

39、系统简介11.4.2 11.4.2 系统优化配时的主要环节系统优化配时的主要环节（1）检测）检测 SCOOT运用环形线圈式电感检测器实时地检测交通运用环形线圈式电感检测器实时地检测交通数据。路边不允许停车的状况下，可埋在车道中间。数据。路边不允许停车的状况下，可埋在车道中间。全部车道都要埋设传感器，一个传感器检测一条或两全部车道都要埋设传感器，一个传感器检测一条或两条车道，两条车道合用一个传感器时，传感器可跨在条车道，两条车道合用一个传感器时，传感器可跨在分道线中间。分道线中间。4 4）为了避开信号参数突变对交通流产生不利的影响，）为了避开信号参数突变对交通流产生不利的影响，SCOOTSCOO

40、T在优化调整过程中均接受小增量方式。在优化调整过程中均接受小增量方式。5 5）具有公交车辆和紧急车辆优先功能。）具有公交车辆和紧急车辆优先功能。（2 2）子区）子区 SCOOT SCOOT系统划分子区也由交通工程师系统划分子区也由交通工程师预先判定预先判定，系，系统运行就以划定的子区为依据，运行中不能合并，也统运行就以划定的子区为依据，运行中不能合并，也不能分拆，但不能分拆，但SCOOTSCOOT可以在子区中存在双周期交叉口。可以在子区中存在双周期交叉口。11.4.2 11.4.2 系统优化配时的主要环节系统优化配时的主要环节（3 3）模型）模型周期流量图示周期流量图示车队预料车队预料排队预料

41、排队预料拥挤预料拥挤预料效能预料效能预料车辆排队预料车辆排队预料11.4.2 11.4.2 系统优化配时的主要环节系统优化配时的主要环节（4 4）优化）优化 1 1）优化策略：对优化配时参数随交通到达量的变更）优化策略：对优化配时参数随交通到达量的变更而作频繁和适量调整。调整量虽小，但由于调整次数而作频繁和适量调整。调整量虽小，但由于调整次数频繁，就可由这些频繁调整的连续累计来适应一个时频繁，就可由这些频繁调整的连续累计来适应一个时段内的交通变更趋势。这样的优化策略是段内的交通变更趋势。这样的优化策略是SCOOTSCOOT成功的成功的主要缘由之一。主要缘由之一。2 2）优化次序：）优化次序：S

42、COOTSCOOT在每次变更信号配时方案前，在每次变更信号配时方案前，频繁按此轮番优化周期时间、绿信比与绿时差。频繁按此轮番优化周期时间、绿信比与绿时差。11.4.2 11.4.2 系统优化配时的主要环节系统优化配时的主要环节nSCOOTSCOOT系统的主要优点：敏捷、准时，结果更加有效、系统的主要优点：敏捷、准时，结果更加有效、牢靠。牢靠。nSCOOTSCOOT系统的主要不足：相位不能自动增减，相序不能系统的主要不足：相位不能自动增减，相序不能自动变更；独立的限制子区的划分不能自行解决，需自动变更；独立的限制子区的划分不能自行解决，需人工确定；现场安装调试时相当繁琐。人工确定；现场安装调试时

43、相当繁琐。11.4.2 11.4.2 系统优化配时的主要环节系统优化配时的主要环节3 3）绿灯时长优选）绿灯时长优选 4 4）绿时差优选）绿时差优选5 5）周期时长优选）周期时长优选11.5 ACTRA11.5 ACTRA限制系统限制系统 集方案生成和方案选择于一体的区域协调集方案生成和方案选择于一体的区域协调 限制系统限制系统 美国西门子公司开发，是目前世界上技美国西门子公司开发，是目前世界上技 术比较先进的交通信号限制系统软件之一术比较先进的交通信号限制系统软件之一11.5.1 11.5.1 限制系统简介限制系统简介nACTRA限制系统限制系统(Advanced Control&Traff

44、ic Responsive Algorithm)是一种集方案生成和方案选择是一种集方案生成和方案选择于一体的区域协调限制系统。于一体的区域协调限制系统。nACTRA的限制结构由三大模块组成（如图所示）：中的限制结构由三大模块组成（如图所示）：中心限制模块、通信模块及路口信号限制模块。心限制模块、通信模块及路口信号限制模块。n 系统结构图如下图所示：系统结构图如下图所示：ACTRAACTRA系统的模块组成系统的模块组成11.5.1 11.5.1 限制系统简介限制系统简介ACTRAACTRA系统结构图系统结构图11.5.1 11.5.1 限制系统简介限制系统简介11.5.2 11.5.2 系统的限

45、制模式及优化系统的限制模式及优化（1 1）ACTRAACTRA系统限制模式：系统限制模式：ACTRAACTRA系统有多种限制模式，系统有多种限制模式，大体分为大体分为1414种。重点介绍有别于其他系统的种。重点介绍有别于其他系统的4 4种限制模种限制模式。式。1 1）系统时辰表限制：时辰表限制为一组路口设定）系统时辰表限制：时辰表限制为一组路口设定1 1天或天或1 1周的配时方案，该模式属于方案选择式限制模式，周的配时方案，该模式属于方案选择式限制模式，适用于交通流特性稳定的路口。适用于交通流特性稳定的路口。2 2）干线协调限制：协调限制可进行时辰表和感应）干线协调限制：协调限制可进行时辰表和

46、感应式线协调限制。感应式协调在保证干线协调限制时，式线协调限制。感应式协调在保证干线协调限制时，依据非协调相位或冲突方向的恳求，自行调整绿信比依据非协调相位或冲突方向的恳求，自行调整绿信比和相位差。和相位差。11.5.2 11.5.2 系统的限制模式及优化系统的限制模式及优化 3 3）交通响应限制：交通响应限制时）交通响应限制：交通响应限制时ACTRAACTRA系统依据系统依据路口检测的流量和占有率，动态调整系统的周期、绿路口检测的流量和占有率，动态调整系统的周期、绿信比和相位差等参数，然后再选择方案库里最为匹配信比和相位差等参数，然后再选择方案库里最为匹配的方案进行实施。的方案进行实施。4

47、4）区域协调自适应（）区域协调自适应（ACS-LiteACS-Lite）：）：ACTRAACTRA接受的是接受的是区域协调自适应算法区域协调自适应算法ACS-LACS-L（adaptive control adaptive control system litesystem lite）。该算法依据系统检测器的交通信息，）。该算法依据系统检测器的交通信息，对交通参数自动进行优化并执行优化配时方案，以提对交通参数自动进行优化并执行优化配时方案，以提高区域通行实力。高区域通行实力。（2 2）优化）优化 ACTRA ACTRA系统区分于系统区分于SCOOTSCOOT的最大优点是它所具有的感的最大优点是

48、它所具有的感应式线协调限制功能。应式线协调限制功能。ACTRA ACTRA系统接受区域协调自适应算法系统接受区域协调自适应算法ACS-ACS-L L（adaptive control system liteadaptive control system lite），该算法基于先），该算法基于先进的分布式系统，实时采集交通数据，实现区域优化。进的分布式系统，实时采集交通数据，实现区域优化。ACS-L ACS-L自适应流程：首先在交通响应或时辰表限制自适应流程：首先在交通响应或时辰表限制模式框架中利用当前战略限制周期、绿信比和相位差，模式框架中利用当前战略限制周期、绿信比和相位差，然后执行然后执行

49、ACS-L“ACS-L“在线优化在线优化”，即当前时刻相位差和绿，即当前时刻相位差和绿信比的优化，进行这两个参数微调的战术限制，最终信比的优化，进行这两个参数微调的战术限制，最终通过过渡执行器，平滑过渡转换的模式来执行优化方通过过渡执行器，平滑过渡转换的模式来执行优化方案。案。11.5.2 11.5.2 系统的限制模式及优化系统的限制模式及优化ACTRAACTRA自适应限制算法结构图自适应限制算法结构图11.5.2 11.5.2 系统的限制模式及优化系统的限制模式及优化时辰表或交通响应时辰表或交通响应确定一个战略方案确定一个战略方案相位差、绿信比优化相位差、绿信比优化模式转换平滑过渡模式转换平

50、滑过渡在线优化器在线优化器过渡执行器过渡执行器本地信号限制器本地信号限制器每天执行每天执行每周期执行每周期执行每秒执行每秒执行（1 1）绿信比优化）绿信比优化 首先设置合理饱和度值，然后通过小步长的增加和首先设置合理饱和度值，然后通过小步长的增加和削减比较全部相位的饱和度最大值，在满足相位约束条削减比较全部相位的饱和度最大值，在满足相位约束条件状况下，尽量使各相位处于较低的饱和度水平。在进件状况下，尽量使各相位处于较低的饱和度水平。在进行绿信比优化时须要利用检测器的检测流量数据。行绿信比优化时须要利用检测器的检测流量数据。（2 2）相位差优化）相位差优化 依据路口上游设置的检测器检测到的断面流