交通控制基本知識(shí)

交通控制發(fā)展歷史1868年，英國(guó)倫敦Westrninster地區(qū)安裝了世界上第一臺(tái)交通信號(hào)燈。1926年，英國(guó)人首次安裝和使用自動(dòng)化的控制器來(lái)控制交通信號(hào)燈，標(biāo)志著城市交通自動(dòng)控制的開(kāi)始。1964年，在加拿大的多倫多市完成世界上第一個(gè)具有電子計(jì)算機(jī)城市交通控制系統(tǒng)的城市。定周期信號(hào)機(jī)感應(yīng)式信號(hào)機(jī)多時(shí)段信號(hào)機(jī)無(wú)纜線協(xié)調(diào)有纜線協(xié)調(diào)自適應(yīng)線協(xié)調(diào)自適應(yīng)區(qū)域協(xié)調(diào)1967年英國(guó)運(yùn)輸與道路研究實(shí)驗(yàn)室（TRRL）成功地研究出交通網(wǎng)絡(luò)研究工具TRANSYT，用于脫機(jī)優(yōu)化配時(shí)方案。1975年TRRL在“TRANSYT”的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了SCOOTS系統(tǒng)，澳大利亞開(kāi)發(fā)了SCATS自適應(yīng)控制系統(tǒng)，成為世界上兩個(gè)著名的城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)。交通控制系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)十幾個(gè)大城市應(yīng)用了國(guó)外的交通控制系統(tǒng)城市系統(tǒng)名稱北京SCOOT、QuickNet4、南斯拉夫系統(tǒng)上海SCATS沈陽(yáng)SCATS廣州SCATS大連SCOOT長(zhǎng)春西班牙Sanco武漢西班牙Sanco深圳日本KyoSan太原意大利系統(tǒng)青島SCOOT成都SCOOT蘇州SCATS洛陽(yáng)美國(guó)QuickNet4但效果不理想！交通控制概念道路交通信號(hào)控制機(jī)能夠改變道路交通信號(hào)順序、調(diào)節(jié)配時(shí)并能控制道路交通信號(hào)燈運(yùn)行的裝置。自適應(yīng)控制根據(jù)交通流的狀況，在線實(shí)時(shí)地自動(dòng)調(diào)整信號(hào)控制參數(shù)以適應(yīng)交通流變化的控制方式。交叉口兩條或多條道路相交而形成的路口。在交叉口，不同道路上行駛的機(jī)動(dòng)車、自行車、行人之間會(huì)引起交通上的沖突。交通控制概念相位

在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，同時(shí)獲得通行權(quán)的一個(gè)或多個(gè)交通流的信號(hào)顯示狀態(tài)。交通控制概念周期長(zhǎng)Cycle信號(hào)燈燈色變化一個(gè)循環(huán)所經(jīng)歷的時(shí)間。綠信比split在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，相位有效綠燈時(shí)間與周期時(shí)間之比。相位差Offset相位差也叫偏移，分絕對(duì)相位差和相對(duì)相位差兩種定義方式。在一個(gè)協(xié)調(diào)控制信號(hào)系統(tǒng)中，以某一個(gè)信號(hào)為基準(zhǔn)信號(hào)，其它信號(hào)的協(xié)調(diào)相位綠燈起始時(shí)間滯后于基準(zhǔn)信號(hào)的綠燈起始時(shí)間的最小時(shí)間差，稱為絕對(duì)相位差。在一個(gè)協(xié)調(diào)控制信號(hào)系統(tǒng)中，沿車輛行駛方向任意兩相鄰信號(hào)的協(xié)調(diào)相位綠燈起始時(shí)間的最小差值，稱為相對(duì)相位差。

相位B相位A時(shí)間綠燈間隔時(shí)間黃燈全紅紅黃周期長(zhǎng)階段交通控制概念相位A相位B相位C相位D階段2階段1交通控制概念飽和流量某一信號(hào)相位某一車道的車流所能獲得的最大通行流率。飽和度某相位某車道的實(shí)際到達(dá)流量q與允許通過(guò)能力Q的比值稱為該相位該車道的飽和度（x）。流量比某相位某車道實(shí)際到達(dá)流量q與該相位該車道飽和流量S的比值稱為流量比率（Y）。交通控制概念排隊(duì)長(zhǎng)度某一相位某車道獲得放行時(shí)停車線后面排隊(duì)的車輛數(shù)。交叉口通行能力一個(gè)交叉口對(duì)于各個(gè)方向（或相位）全部車流單位時(shí)間內(nèi)所能提供的最大允許通過(guò)量。時(shí)間占有率在觀察時(shí)間內(nèi)，車輛占有（行駛或停止）檢測(cè)位置的時(shí)間與總觀察時(shí)間的比例。空間占有率某一瞬間，一定長(zhǎng)度的路段上車輛占有的長(zhǎng)度與考察路段長(zhǎng)度的比例。交通控制概念交叉口延誤車輛到達(dá)交叉路口因紅燈第一次停車與車輛經(jīng)過(guò)停車線的時(shí)間差。彈性相位某相位的車流到達(dá)不穩(wěn)定，在綠信比設(shè)置上有一彈性變化范圍，稱其為“彈性相位”。待定相位指并非在每一個(gè)周期內(nèi)都要出現(xiàn)的相位。當(dāng)車流到達(dá)一定數(shù)量才出現(xiàn)此相位，否則自動(dòng)跳過(guò)。關(guān)鍵車道交叉口某相位流量比最大的進(jìn)口道。關(guān)鍵相位交叉口相位設(shè)置中流量比最大的一個(gè)或幾個(gè)相位。

交通控制概念子區(qū) 將區(qū)域控制下的路口按照交通負(fù)荷、鄰近距離、交通流量流向之間的關(guān)系，把相鄰的幾個(gè)路口劃分為一個(gè)集合進(jìn)行控制，這些路口周期長(zhǎng)相等或成倍數(shù)關(guān)系，一個(gè)子區(qū)要設(shè)置一個(gè)關(guān)鍵路口。關(guān)鍵路口 在控制子區(qū)中交通負(fù)荷最大的路口，一般將其信號(hào)周期作為子區(qū)協(xié)調(diào)控制的公共周期。信號(hào)燈組信號(hào)燈組分邏輯信號(hào)燈組和物理信號(hào)燈組兩個(gè)概念。邏輯信號(hào)燈組是指構(gòu)成同一控制相位的各式信號(hào)燈，而物理燈組是指單個(gè)具體的物理燈組。特征參數(shù)特征參數(shù)是定義交通信號(hào)機(jī)的硬件配置和控制參數(shù)的一組特征數(shù)據(jù)。，包括一般參數(shù)、相位表、相位沖突表、時(shí)段方案表、檢測(cè)器表等的定義。交通控制概概念黃閃控制各相主燈組組黃燈以固固定頻率閃閃爍，只起起提示作用用的一種特特殊控制方方式，是閃閃光控制的的一種。紅黃閃控制制進(jìn)入紅黃閃閃控制方式式的信號(hào)機(jī)機(jī)控制時(shí)，，設(shè)定為主主干道的主主燈組將出出現(xiàn)黃燈閃閃爍，而次次干道的主主燈組將進(jìn)進(jìn)入紅燈閃閃爍，也是是閃光控制制的一種。。手動(dòng)控制按一次手動(dòng)動(dòng)按鈕切換換到下一個(gè)個(gè)階段，不不按手動(dòng)按按鈕則燈色色保持不變變。單點(diǎn)定周期期按照一個(gè)控控制機(jī)內(nèi)部部固定的信信號(hào)周期進(jìn)進(jìn)行信號(hào)控控制。交通控制概概念有纜線控有纜線控屬屬于線控的的一種，但但它不需要要專門的中中心協(xié)調(diào)控控制機(jī)，而而由信號(hào)機(jī)機(jī)之間通過(guò)過(guò)符合串口口標(biāo)準(zhǔn)的線線路相互協(xié)協(xié)調(diào)進(jìn)行干干線上的聯(lián)聯(lián)合控制。。根據(jù)信號(hào)號(hào)機(jī)所控制制路口在一一條干線上上的地位，，有一臺(tái)信信號(hào)機(jī)作為為線控發(fā)起起機(jī)，其它它的均為被被動(dòng)線控。。由線控發(fā)發(fā)起機(jī)發(fā)出出對(duì)時(shí)信號(hào)號(hào)。無(wú)纜線控?zé)o線線控通通過(guò)準(zhǔn)確的的時(shí)鐘進(jìn)行行同步，每每隔一定時(shí)時(shí)間，進(jìn)入入無(wú)線線控控的信號(hào)機(jī)機(jī)將根據(jù)對(duì)對(duì)時(shí)信號(hào)進(jìn)進(jìn)行準(zhǔn)確對(duì)對(duì)時(shí)。區(qū)域協(xié)調(diào)控控制路口信號(hào)機(jī)機(jī)與系統(tǒng)建建立通信連連接后，系系統(tǒng)根據(jù)檢檢測(cè)器采集集的交通信信息，由上上位系統(tǒng)和和信號(hào)機(jī)的的優(yōu)化控制制模塊對(duì)所所控區(qū)域的的交通信號(hào)號(hào)控制方式式及配時(shí)參參數(shù)進(jìn)行動(dòng)動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控控制。交通通工程師同同時(shí)可對(duì)系系統(tǒng)進(jìn)行干干預(yù)控制。。上載路口信號(hào)機(jī)機(jī)把特定信信息按約定定的格式發(fā)發(fā)送給上級(jí)級(jí)控制機(jī)。。下載上級(jí)級(jí)控控制制機(jī)機(jī)把把特特定定信信息息按按約約定定格格式式發(fā)發(fā)送送給給路路口口信信號(hào)號(hào)機(jī)機(jī)交通通控控制制概概念念單點(diǎn)點(diǎn)多多時(shí)時(shí)段段根據(jù)據(jù)預(yù)預(yù)先先設(shè)設(shè)定定的的時(shí)時(shí)段段表表，，按按時(shí)時(shí)間間的的推推移移自自動(dòng)動(dòng)選選擇擇預(yù)預(yù)定定的的控控制制方方案案進(jìn)進(jìn)行行信信號(hào)號(hào)控控制制。。單單點(diǎn)點(diǎn)多多時(shí)時(shí)段段控控制制實(shí)實(shí)際際上上是是時(shí)時(shí)段段之之內(nèi)內(nèi)的的定定周周期期控控制制。。單點(diǎn)點(diǎn)感感應(yīng)應(yīng)根據(jù)據(jù)車車輛輛檢檢測(cè)測(cè)器器測(cè)測(cè)得得進(jìn)進(jìn)口口道道實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)交交通通數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，及及預(yù)預(yù)先先設(shè)設(shè)定定的的最最短短綠綠燈燈時(shí)時(shí)間間、、最最長(zhǎng)長(zhǎng)綠綠燈燈時(shí)時(shí)間間、、單單位位延延長(zhǎng)長(zhǎng)綠綠燈燈時(shí)時(shí)間間等等參參數(shù)數(shù)，，實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)控控制制信信號(hào)號(hào)燈燈的的顯顯示示時(shí)時(shí)間間長(zhǎng)長(zhǎng)，，并并能能根根據(jù)據(jù)交交通通量量的的變變化化自自動(dòng)動(dòng)跳跳越越相相位位。。線控控或稱稱綠綠波波控控制制。。對(duì)對(duì)主主干干道道上上的的連連續(xù)續(xù)幾幾個(gè)個(gè)路路口口，，其其周周期期長(zhǎng)長(zhǎng)設(shè)設(shè)置置成成相相等等或或倍倍數(shù)數(shù)關(guān)關(guān)系系，，路路口口之之間間根根據(jù)據(jù)設(shè)設(shè)定定或或優(yōu)優(yōu)化化后后的的相相位位差差進(jìn)進(jìn)行行協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)。。國(guó)外外交交通通控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介SCOOT(Split,CycleandOffsetOptimizationTechnique:綠綠信信比比、、周周期期和和相相位位差差優(yōu)優(yōu)化化技技術(shù)術(shù))是是由由英英國(guó)國(guó)運(yùn)運(yùn)輸輸研研究究所所(TRL--TransportResearchLaboratory,90年年代代TRRL改改名名為為TRL)在在TRANSYT基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上研研制制的的自自適適應(yīng)應(yīng)控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)，，該該系系統(tǒng)統(tǒng)于于1975年年研研制制成成功功，，并并在在英英國(guó)國(guó)城城市市Glasgo進(jìn)進(jìn)行行現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)試試驗(yàn)驗(yàn)，，取取得得了了較較好好的的效效果果。。上上個(gè)個(gè)世世紀(jì)紀(jì)90年年代代SCOOT系系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行行了了多多次次升升級(jí)級(jí)，，其其最最新新版版本本為為4.4版版，，其其版版權(quán)權(quán)為為TRL擁?yè)碛杏小?。SCOOTPLITYCLEFFSETPTIMIZATIONECHNIQUE以延延誤誤和和停停車車次次數(shù)數(shù)最最小小為為優(yōu)優(yōu)化化目目標(biāo)標(biāo)進(jìn)行行周周期期長(zhǎng)長(zhǎng)、、綠綠信信比比、、相相位位差差的的小小步步距距調(diào)調(diào)整整SCOOT原原理理信號(hào)機(jī)車流流量圖示車輛排隊(duì)綠信比相位差優(yōu)化交通管理者權(quán)重系數(shù)信號(hào)周期優(yōu)化近似設(shè)置可選方案當(dāng)前信號(hào)配時(shí)方案

傳輸設(shè)備SCOOT技技術(shù)術(shù)特特征征SCOOT的的主主要要技技術(shù)術(shù)特特征征有有：：（l））控控制制模模式式：：聯(lián)聯(lián)機(jī)機(jī)（（OnLine））實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)控控制制，，即即動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)模模武武；；（2））系系統(tǒng)統(tǒng)目目標(biāo)標(biāo)：：PI最最小小為為優(yōu)優(yōu)化化目目標(biāo)標(biāo)；；（3））參參數(shù)數(shù)特特怔怔：：S、、O、、C均均通通過(guò)過(guò)建建立立優(yōu)優(yōu)化化數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)模模型型計(jì)計(jì)算算；；（4））尋尋優(yōu)優(yōu)方方法法：：小小步步長(zhǎng)長(zhǎng)漸漸近近尋尋優(yōu)優(yōu)法法；；（5））檢檢測(cè)測(cè)器器位位置置：：上上游游路路口口出出口口。。SCOOT原原理理SCOOT系系統(tǒng)統(tǒng)有有一一個(gè)個(gè)靈靈活活、、準(zhǔn)準(zhǔn)確確的的實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)交交通通模模型型，，不不僅僅用用于于制制訂訂配配時(shí)時(shí)方方案案，，還還可可以以提提供供各各種種交交通通信信息息；；系統(tǒng)軟件件包括五五大部分分：一、車流流檢測(cè)二、交通通預(yù)測(cè)三、配時(shí)時(shí)參數(shù)優(yōu)優(yōu)化四、信號(hào)號(hào)控制方方案執(zhí)行行五、系統(tǒng)統(tǒng)監(jiān)控SCOOT檢測(cè)測(cè)器埋設(shè)設(shè)位置SCOOT交通通預(yù)測(cè)StoplineDemandCyclicFlowattheDetectorJourneyTimeDispersionModelSCOOT排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)度預(yù)預(yù)測(cè)TimenowFlowRateStopLineSaturationflowrateFlowaddstobackofqueueTime‘now’Modelledqueueattime’now’ACTUALQUEUECruisespeedCyclicFlowProfileSCOOT參數(shù)數(shù)優(yōu)化綠信比每個(gè)信號(hào)階段-4,0,+4(實(shí)時(shí)時(shí)變化)相位差每個(gè)周期-4,0,+4信號(hào)周期期每隔2.5-5分鐘-1,0,+1(永久久變化)-4,0,+4(32到64)-8,0,+8(64到128)-16,0,+16(128到240)優(yōu)化頻率變化范圍圍（秒））SCOOT系統(tǒng)統(tǒng)的優(yōu)缺缺點(diǎn)SCOOT系統(tǒng)統(tǒng)有一個(gè)個(gè)靈活、、準(zhǔn)確的的實(shí)時(shí)交交通模型型優(yōu)點(diǎn)：，不僅用用于制訂訂配時(shí)方方案，還還可以提提供各種種交通信信息；SCOOT采用用對(duì)下一一周期的的交通進(jìn)進(jìn)行預(yù)測(cè)測(cè)的方法法，提高高了結(jié)果果的可靠靠性和有有效性；；SCOOT調(diào)調(diào)整參數(shù)數(shù)時(shí)采用用頻繁的的小增量量變化，，既避免免了信號(hào)號(hào)參數(shù)突突變給路路網(wǎng)上車車輛帶來(lái)來(lái)的損失失又可通通過(guò)頻繁繁的累加加變化來(lái)來(lái)適應(yīng)交交通條件件的變化化；SCOOT的車輛輛檢測(cè)器器埋設(shè)在在上游路路口的出出口處，，為下游游交叉口口信號(hào)配配時(shí)預(yù)留留了充足足的時(shí)間間，且有有足夠時(shí)時(shí)間做出出反應(yīng)以以預(yù)防車車隊(duì)阻塞塞到上游游交叉口口。缺點(diǎn)：一是相位位不能自自動(dòng)增減減，相序序不能自自動(dòng)改變變；二是獨(dú)立立的控制制子區(qū)的的劃分不不能自行行解決，，需人工工確定；；三是飽和和流率的的校核未未自動(dòng)化化，使現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)安裝裝調(diào)試時(shí)時(shí)相當(dāng)繁繁瑣SCATS系統(tǒng)統(tǒng)簡(jiǎn)介“悉尼自自適應(yīng)交交通控制制系統(tǒng)””(SydneyCoordinatedAdaptiveTrafficSystem，，SCATS系系統(tǒng))是由新新南威爾爾士州道道路交通通局（RTA））研究開(kāi)開(kāi)發(fā)，是是目前世世界上少少有的幾幾個(gè)先進(jìn)進(jìn)交通控控制系統(tǒng)統(tǒng)之一。。SCAT采用用先進(jìn)的的計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)技技術(shù),呈呈計(jì)算機(jī)機(jī)分層遞階階形式,結(jié)構(gòu)成成模塊形形式。如如右圖所所示。SCATS系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)示示意圖SCATS系統(tǒng)統(tǒng)原理SCAT的主要要技術(shù)特特征有：：（1）控控制模式式：地區(qū)區(qū)級(jí)聯(lián)機(jī)機(jī)優(yōu)化，，中央級(jí)級(jí)聯(lián)機(jī)和和脫機(jī)優(yōu)優(yōu)化同時(shí)時(shí)進(jìn)行；；（2）系系統(tǒng)目標(biāo)標(biāo)：飽和和度最大大及通過(guò)過(guò)帶寬度度最大；；（3）參參數(shù)特征征：在預(yù)預(yù)先確定定的多個(gè)個(gè)S、O、C中中選擇；；（4）尋尋優(yōu)方法法：無(wú)實(shí)實(shí)時(shí)交通通模型，，比較選選擇法；；（5）檢檢測(cè)器位位置：路路口入口口停車線線1米處處。SCATS方案案選擇原原理SCATS系統(tǒng)統(tǒng)實(shí)際是是一種實(shí)實(shí)時(shí)配時(shí)方案案選擇系系統(tǒng)。以1——10個(gè)個(gè)交叉口口組成的的子系統(tǒng)統(tǒng)作為基基本控制制單元。。其檢測(cè)測(cè)器設(shè)于于每條車車道停車車線后面面，檢測(cè)測(cè)實(shí)時(shí)交交通量數(shù)數(shù)據(jù)和停停車線斷斷面在綠綠燈期間間的實(shí)際際通過(guò)量量。SCATS要求求事先利利用脫機(jī)機(jī)方式為為每個(gè)交交叉口設(shè)設(shè)置4個(gè)個(gè)綠信比比方案，，5個(gè)內(nèi)內(nèi)部綠時(shí)時(shí)差方案案，5個(gè)個(gè)外部綠綠時(shí)差方方案。在在同一子子系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)，所有有交叉口口在任何何時(shí)候都都執(zhí)行完完全相同同的信號(hào)號(hào)周期。。SCATS系系統(tǒng)不用用延誤時(shí)時(shí)間和停停車次數(shù)數(shù)作為直直接的優(yōu)優(yōu)選目標(biāo)標(biāo)函數(shù)。。方案選選擇主要要以SCATS定義的的“飽和和度”和和“綜合合流量””為依據(jù)據(jù)。SCATS系統(tǒng)統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：SCAT系統(tǒng)充充分體現(xiàn)現(xiàn)了計(jì)算算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)的的突出優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，結(jié)結(jié)構(gòu)易于于更改、、改變，，控制方方案容易易修改。。在需要要的情況況下SCAT能能自動(dòng)進(jìn)進(jìn)行子區(qū)區(qū)的分離離與結(jié)合合，也可可允許各各路口自自主實(shí)行行車輛感感應(yīng)控制制。經(jīng)悉悉尼市的的對(duì)比實(shí)實(shí)驗(yàn)表明明：SCAT與與TIANSYT相比比，在總總旅行時(shí)時(shí)間相同同的情況況下停車車次數(shù)明明顯減少少。缺點(diǎn)：第一，SCAT實(shí)為一一種方案案選擇系系統(tǒng)，限限制了配配時(shí)參數(shù)數(shù)的優(yōu)化化程度；