智能交通系統(tǒng)概述_北京交通大學(xué)

1、2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,1,智能交通系統(tǒng),蔡 伯 根北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院Tel: 51687111Office: SY1105Email: cbg@telecom.njtu.edu.cnbgcai@center.njtu.edu.cn,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,2,課程內(nèi)容,概論交通控制系統(tǒng)基礎(chǔ)ITS的概念和核心技術(shù)體系結(jié)構(gòu)、研究領(lǐng)域

2、系統(tǒng)舉例、標(biāo)準(zhǔn)化綜合智能交通系統(tǒng)（鐵路、水運、航空）,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,3,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控制系統(tǒng)的分類信號控制的基本參數(shù)點、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)的基本評價指標(biāo),2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,4,一、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

3、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)：車輛檢測器、計算機(jī)、交通信號燈、路旁顯示板、廣播、閉路電視等。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,5,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,6,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,7,二、交通流的特性(交通流參數(shù)),宏

4、觀：將交通流作為一個整體。交通量(Traffic Flow, Traffic Volume)在一定時間間隔內(nèi)，通過一條公路或一條給定車道或方向的某一點的車輛總數(shù)。單位為輛數(shù)或輛/單位時間。可分為：到達(dá)率、離開率車速Speed (and Travel time)車流密度Density：D=F/S占用一個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。常用時間占有率Occupancy來表示。,2024/3/1

5、6,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,8,交通量(Traffic Flow, Traffic Volume),最重要、最容易測量。 流量：q ＝N／T N:通過斷面AA’的車輛數(shù); T:測量時間設(shè)hi為第i輛車的車頭時距，有,,：平均車頭時距,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,9,車速Speed (and Travel time),在特定的觀測地點、沿特定路線上的，交通運行狀況的

6、重要計量。時間平均速度（地點速度）區(qū)間平均速度,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,10,車道占有率(Occupancy),車道上，車輛占用時間與總觀測時間之比。,：車道占有率　%；,：第i輛車的檢測器占用時間；,：觀測時間；,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,11,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,12,二、交通流的特性（續(xù)）,微觀：交通流中的單個車輛的行為

7、間距和間隔 (Spacing and Headway)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的時間,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,13,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,14,三、信號控制系統(tǒng)分類,按控制范圍分：單個交叉口的交通控制也稱單點信號控制，“點控制”。干道交叉口信號協(xié)調(diào)控制也稱“綠波”信號控制，“線控制”。區(qū)域交通信號控制系統(tǒng)“面控制”。

8、,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,15,三、信號控制系統(tǒng)分類（續(xù)）,按控制方法分：定時控制：交叉口信號控制機(jī)均按事先設(shè)定的配時方案運行，稱定周期控制。(Pretimed Control)有單段式定時控制和多段式定時控制有單個交叉口的定時控制、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)置車輛檢測器，信號燈配時方案可隨檢測器檢測到的車流信息而隨時改變的一種控制方式。(Traffic Actu

9、ated Control)可分為：半感應(yīng)控制和全感應(yīng)控制。(Actuated & Semi-Actuated Control)用感應(yīng)控制方式的線控制、面控制也稱為動態(tài)線控系統(tǒng)和動態(tài)面控系統(tǒng)。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,16,四、信號控制的基本參數(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：信號化的交叉路口，給予車輛及行

10、人以通行權(quán)的時序叫信號的相位，簡稱相。(Phase)通常用的是兩相控制信號，如圖。另外有三相、四相、八相的控制方式，如圖。信號的相位數(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。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,17,兩相控制信號,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,18,三相控制信號,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,19,四相控制信

11、號,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,20,四、信號控制的基本參數(shù)(續(xù)),三個基本控制參數(shù)：周期長度綠信比相位差信號控制系統(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)，并付諸實施。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,21,四、信號控制的基本參數(shù)(續(xù)),周期長度：(Cycle length)信號燈運行一個循環(huán)所需的時間，等于綠燈、黃燈、紅燈時間之和。The su

12、m of all traffic phases is equal to the cycle length.一般信號燈最短周期不小于36s；最長周期不超過2min。適當(dāng)?shù)闹芷陂L度對路口處交通流的疏散和減少車輛等待時間具有重要意義。又具體分為：（英國運輸與道路研究所TRRL的結(jié)果）最佳周期（Co）最小周期（Cm）實際應(yīng)用的周期（Cp）,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,22,四、信號控制的基本參數(shù)(續(xù)),

13、最佳周期（Co）：最小周期（Cm）：實際應(yīng)用的周期（Cp）：式中：L ---- 一個周期內(nèi)的總損失時間； Y ---- 整個交叉路口中，各個相位的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）,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,23,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,24,四、信

14、號控制的基本參數(shù)(續(xù)),綠信比： (Split)一個周期中，綠燈時間與周期長度之比稱為綠信比。綠信比：S = G / C； G----綠燈時間，C----周期綠信比的大小對于疏通交通流和減少路口總等待時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間（綠信比），可使各方向上阻車次數(shù)、等待時間減至最少。應(yīng)該注意：單個路口信號的最優(yōu)配時并不等于對于整個交通網(wǎng)絡(luò)（線控或面控系統(tǒng)）也是最優(yōu)的。對于多路口聯(lián)合控制，需

15、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之間的相位差。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,25,車流通過信號路口的時間-距離圖,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,26,四、信號控制的基本參數(shù)(續(xù)),相位差： (Offset)也稱時差，是應(yīng)用于信號系統(tǒng)聯(lián)動協(xié)調(diào)控制的一個參數(shù)。有絕對相位差和相對相位差之分。絕對相位差是指各個信號的綠燈或紅燈的起點或中點相對于某一個標(biāo)準(zhǔn)信號

16、（相位差為零）的綠燈或紅燈的起點或中點的時間之差。相對相位差是指相鄰兩信號的綠燈或紅燈的起點或中點之間的時間之差。相對相位差等于兩個信號絕對相位差之差。在信號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，選擇正確的相位差對車流的協(xié)調(diào)和“綠波”的形成具有重要意義。兩個相鄰路口的相位差：O = t + 10 (秒)t 為平均旅行時間，10s為一路口清車隊時間。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,27,其它參數(shù),綠燈間隔時間（R）：從失去

17、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間。最小綠燈時間（gmin）：是對相位的綠燈顯示時間規(guī)定的最低限值。>5s飽和流量（S）在有車隊存在的某段綠燈時間內(nèi)，并且忽略車流釋放率在增大或減小的綠燈時間的前幾秒及后幾秒時間段，車輛通過停止線的平均流率。有效綠燈時間（ge）：即某一相位的綠燈時間與黃燈時間的和減去損失時間。>5s,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,28,其它參數(shù)

18、（續(xù)）,損失時間（l）即在周期時間內(nèi)，由于安全幾車流運動特性等原因，在某段時間內(nèi)沒有交通流運動或未被充分利用的時間。車流量系數(shù)（y）飽和度（X）延誤（D）,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,29,車流通過信號路口的流量圖示（信號燈交叉口車流運動特性）,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,30,五、單個交叉路口的交通控制,單個交叉路口的交通控制也稱“點控”控制方式：定時控制交通

19、感應(yīng)控制優(yōu)化感應(yīng)控制定時控制與感應(yīng)控制的選擇,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,31,5.1 定時控制,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)。必須對每相的時間（綠信號時間加上黃信號時間）和總的周期時間確定要求的數(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”法等。,2024/3/16,北京

20、交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,32,信號配時圖,,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,33,5.2 交通感應(yīng)控制,目的是使綠燈時間長度與實際交通狀況相適應(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長度的控制,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,34,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)信號控制器內(nèi)預(yù)設(shè)有一個“初期綠燈時間

21、” (Gmin) ，到初期綠燈結(jié)束時，如在一個預(yù)置的時間間隔內(nèi)，無后續(xù)車輛到達(dá)，則可更換相位；如檢測器檢測到有后續(xù)車輛到達(dá)，則每測得一輛車，綠燈延長一預(yù)置的“單位綠燈延長時間” (G0) 。即只要在這個預(yù)置的時間間隔內(nèi)，車輛中斷，即換相；連續(xù)有車，則綠燈連續(xù)延長，直到綠燈一個預(yù)置的“極限延長時間”(Gmax)時，即使檢測到后面仍有來車，也中斷這個相位的通車權(quán)。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,35,2024

22、/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,36,5.3 定時控制和感應(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。各類信號控制的優(yōu)點,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,37,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,38,六、干線交通控制系統(tǒng)(“線控”),為使車輛減少在城市道路網(wǎng)中各個交叉口上的停車

23、時間，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連接起來，加以協(xié)調(diào)控制，就出現(xiàn)了干線交叉口交通信號的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（簡稱線控制，也稱綠波系統(tǒng)）。研究把整個區(qū)域內(nèi)所有交通信號聯(lián)起來加以協(xié)調(diào)控制，就形成了區(qū)域交通信號控制系統(tǒng)（簡稱面控制）。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)的一種簡化的特殊形式。,2024/3/16,北

24、京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,39,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,40,6.1 定時式線控制的協(xié)調(diào)方式,雙向交通街道在各交叉口間距相等時，比較容易實現(xiàn)，且當(dāng)信號間車輛行駛時間正好是線控系統(tǒng)周期時長一半的整數(shù)倍時，可獲得理想的結(jié)果。否則較難實現(xiàn)，必須試探和折中來求得信號協(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）簡單續(xù)進(jìn)式協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（Limi

25、ted (simple) progressive）多方案續(xù)進(jìn)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（Flexible progressive）,,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,41,6.2 感應(yīng)式線控系統(tǒng)和計算機(jī)線控系統(tǒng),感應(yīng)式線控系統(tǒng)使用半感應(yīng)信號機(jī)的線控系統(tǒng)使用全感應(yīng)信號機(jī)的線控系統(tǒng)關(guān)鍵交叉口的感應(yīng)式線控系統(tǒng),,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,42,七、區(qū)域交通控制系統(tǒng)(“面控”),定時式脫機(jī)

26、操作系統(tǒng)響應(yīng)式聯(lián)機(jī)操作系統(tǒng),2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,43,7.1 定時式脫機(jī)操作系統(tǒng),TRANSYT（Traffic Network Study TooL）“交通網(wǎng)絡(luò)研究工具”，是英國交通與道路研究所（TRRL，現(xiàn)為TRL）于1966年提出的脫機(jī)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)信號配時的一套程序?，F(xiàn)在的版本為TRANSYT 10。TRANSYT是一種脫機(jī)操作的定時控制系統(tǒng)，主要由仿真模型及優(yōu)化兩部分組成，其基本原理如圖。,

27、,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,44,TRANSYT基本原理,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,45,7.2 響應(yīng)式聯(lián)機(jī)操作系統(tǒng),能隨交通變化自動優(yōu)選配時方案的控制系統(tǒng)。不同的自適應(yīng)控制系統(tǒng)歸納起來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)選配時方案與單點感應(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,,202

28、4/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,46,（1）SCATS,SCATS（Sydney Co-ordinated Adaptive Traffic System）控制系統(tǒng)是一種實時自適應(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)為分層式三級控制：中央監(jiān)控中心-->地區(qū)控制中心-->信號控制機(jī)1--10個信號控制機(jī)組合為一個“子系統(tǒng)”，若干個子系統(tǒng)組合為一個相對獨立的

29、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。隨交通狀況的實時變化，子系統(tǒng)可合并和重新分開。三項基本配時參數(shù)的選擇都以子系統(tǒng)為核算單位。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,47,（1）SCATS（續(xù)）,SCATS在實行對若干子系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)控制的同時，也允許每個交叉口“各自為政”地實行車輛感應(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裝置，才

30、能這樣有效、靈活。所以，實際上SCATS是一種用感應(yīng)控制對配時方案可作局部調(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)各自要求的信號周期時長相差<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)。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,48,（1）SCATS（續(xù)）,SCATS配時參數(shù)優(yōu)選“算法”簡介把信號周期、綠信

31、比及綠時差作為各自獨立的參數(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間與綠燈顯示時間之比：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，由直接測定的飽和度DS及綠燈期間實際出現(xiàn)過的最大流率S來確定：q’=(DS*g*S/3600)信號周期時長的選擇信號周期時長的選擇以子系統(tǒng)為基礎(chǔ)，即在一個子系統(tǒng)內(nèi)

32、，根據(jù)其中飽和度最高的交叉口來確定整個子系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)采用的周期時長。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,49,（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)備四個綠信比方案（針對可能的四種負(fù)荷情況）供實時選擇使用。每一信號周期選擇一次，連續(xù)三個周期內(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。綠時差方案的選擇內(nèi)部、外部兩類時差方案分別有五種不同的方案，

33、存儲在中央控制計算機(jī)中。每一信號周期實時選擇。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,50,（2）SCOOT,SCOOT（Split-Cycle-Offset Optimisation Technique）即“綠信比-信號周期-綠時差優(yōu)化技術(shù)”，是一種對交通信號網(wǎng)實行實時協(xié)調(diào)控制的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，有英國TRRL（運輸與道路研究所，現(xiàn)為TRL，Transport Research Laboratory）與1973年開

34、始研究開發(fā)，1979年正式投入使用?，F(xiàn)在由Peek Traffic Ltd, TRL Ltd 和Siemens Traffic Controls Ltd 共同擁有。SCOOT是在TRANSYT的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，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)地實時調(diào)整綠信比、周期時長及綠時差三參數(shù)，使之

35、同變化的交通流相適應(yīng)。已在世界上170多個城鎮(zhèn)使用。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,51,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,52,（2）SCOOT（續(xù)）,SCOOT優(yōu)選配時方案的主要環(huán)節(jié)檢測檢測器：環(huán)形感應(yīng)線圈傳感器的合適位置：SCOOT通過實時檢測達(dá)到能實時預(yù)測停車線上的“到達(dá)”圖式，預(yù)測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，一般希望設(shè)在上游交叉口的出口

36、，離下游停車線盡量遠(yuǎn)。車輛檢測數(shù)據(jù)的采集交通量占用時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。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,53,（2）SCOOT（續(xù)）,模型周期流量圖--車隊預(yù)測圖式與TRANSYT一樣，但SCOOT是實時交通信息處理得到。排隊預(yù)測（如圖）擁擠預(yù)測為控制排隊延伸到上游交叉口，必須控制受阻排隊長度?！皳頂D系數(shù)”可以反映車輛

37、受阻程度，同時因SCOOT傳感器設(shè)在靠近上游交叉口的出口道上，因此當(dāng)檢測器測得有車停在傳感器上時，表明排隊即將延伸到上游交叉口。效能預(yù)測同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：對優(yōu)化配時參數(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)累計來適應(yīng)一個時段內(nèi)的交通變化趨勢

38、。這是SCOOT成功的主要原因之一。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,54,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,55,八、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、通道控制和收費控制控制與監(jiān)測系統(tǒng)簡介,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,56,8.1 高速公路的交通擁擠,是指交通需求（一定時間內(nèi)想要通過道路的車

39、輛數(shù)）超過某道路的交通容量時，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（Geometric design factors）運行因素（Traffic operations factors）偶發(fā)性暫時通過能力降低。如交通事故、公路養(yǎng)護(hù)等（Random factors）,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,57,8.1 高速公

40、路的交通擁擠（續(xù)）,幾何因素（Geometric design factors）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)太少等運行因素（Traffic operations factors）交通需求超過容量（Volume/capacity relationship）不受限制的入口匝道（Unrestrained ramp access）出口匝道排隊（Exit ramp queues）收費站收費（Tolling）

41、交織運行（Weaving maneuvers）,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,58,8.2 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：單個入口匝道或出口匝道的定時控制動態(tài)控制多個匝道的協(xié)調(diào)控制（定時、動態(tài)）,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,59,(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象

42、，以匝道入口流量為系統(tǒng)的輸入控制量，通過計算匝道上游交通需求與下游道路容量差額來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)。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,60,(1)入口匝道控制（續(xù)）,入口匝道控制方法：匝道調(diào)節(jié)* （ramp metering）入口匝道定時調(diào)節(jié)；入口匝道感應(yīng)（動態(tài)）調(diào)節(jié)；入口匝道匯合控制；入口匝道整體定時控制；高速公路

43、入口全局最優(yōu)控制。匝道關(guān)閉（ramp closure）人工設(shè)置路欄（Manually placed barriers）自動路欄（Automated barriers）標(biāo)志（Signing）,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,61,(2) 出口匝道控制,在高速公路的交通控制中，很少對出口匝道進(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。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信

44、息工程學(xué)院 蔡伯根,62,8.3 主線控制、通道控制和收費控制,主線控制（mainline control）的對象是高速公路本身即路段上的交通流，而通道控制（corridor control）的對象是由高速公路、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,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,63,(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

45、；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)。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,64,(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。它是一個以高速公路為核心的、溝通兩個或兩個以上地區(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)測通道系統(tǒng)中所有道路及交叉口

46、，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。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,65,(3) 收費控制,收費控制：除可籌促新的公路建設(shè)資金外，還可以實現(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)的收費方式需車輛在收費站停下來交費，容易造成收費站擁擠，給環(huán)境帶來污染。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根

47、,66,(3) 收費控制（續(xù)）,收費制式：通常有三種均一式：是最簡單的一種收費制式，收費站設(shè)在每個入口，而主線和出口都不再設(shè)站。開放式：收費站建在高速公路的主線上，距離較長的高速公路可以建多個收費站，各個出入口不再設(shè)站，高速公路對外呈“開放”狀態(tài)。封閉式：收費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)用最多的一種收費制式。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,67,(3) 收費

48、控制（續(xù)）,收費方法：人工收費：由人工將車輛分類，套用收費標(biāo)準(zhǔn)計算應(yīng)收取費用，收錢、開票、找零。我國絕大部分采用這種收費方法。半自動收費：指在車輛分類、計算費用、交費、收費、核準(zhǔn)放行幾個收費環(huán)節(jié)中有一個或幾個環(huán)節(jié)采用自動裝置，但仍需駕駛員停車交費的收費系統(tǒng)。全自動收費：全部收費過程都由自動化裝置完成，汽車可實現(xiàn)不停車收費，完全達(dá)到無人操作。,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,68,(4) 高速公路監(jiān)控系統(tǒng),

49、監(jiān)控中心功能目標(biāo)實現(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)和修理損壞或工作不正常的現(xiàn)場設(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,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,69,(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（Physical Environment）：如圖工作站（Workstation

50、s）控制和顯示（Controls and Displays）：如圖用戶接口（User Interfaces）通信（話音、數(shù)據(jù)）,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,70,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,71,九、交通控制的基本評價指標(biāo),交通控制的基本評價指標(biāo)（與信號配時直接相關(guān)）通行能力飽和度行程時間延誤停車次數(shù)停車率燃油消耗廢氣排放交通噪音等,2024/3/16,

51、北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,72,9.1 主要評價指標(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間內(nèi)通過的最大車輛數(shù)。輛/時，Veh/h美國的通路通行能力手冊HCM（highway capacity manual）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),2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,73,9.1

52、主要評價指標(biāo)（續(xù)）,飽和度指交通量與通行能力之比。用來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配時設(shè)計時，飽和度的實用范圍通常為0.75—0.90，個別情況可達(dá)0.95,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,74,9.1 主要評價指標(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

53、條件機(jī)動車與非機(jī)動車的隔離、專用車道的設(shè)置等信號條件相位組成環(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,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,75,9.1 主要評價指標(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)施等駕駛員無法控制的因素而引起的行程時間損失。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/時（單位小時總延誤）有不

54、同的模型：Webster模型、Akcelik模型等,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,76,9.1 主要評價指標(biāo)（續(xù)）,停車次數(shù)完全停車、不完全停車停車次數(shù)就是一個信號周期內(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)停車率指一個信號周期內(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,2024/3/16,北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院 蔡伯根,77,9.2 服務(wù)水