交通信號配時(shí)基礎(chǔ)(1)

1、城市交通信號配時(shí)基礎(chǔ)（一）一.綜述我國已于1985年頒布了“中華人民共和國道路交通管理?xiàng)l例”，制定了對“人”、“車”、“路”、“環(huán)境”四者的管理規(guī)則。它以法制的形式和正確應(yīng)用法律的權(quán)威來維護(hù)基本的交通秩序，保障交通安全、舒適和暢通。城市道路增長的有限性與車輛增加近似無限這對矛盾，是導(dǎo)致城市交通擁擠的根本原因。為適應(yīng)交通量猛增的趨勢，緩解道路擁擠狀況，國內(nèi)許多城市采取延長道路、加寬路面、建高架路(立交橋)等措施，收效雖明顯，但卻是有限的。必須從供求兩個(gè)方面采取措施來解決城市交通問題，不僅要進(jìn)一步加強(qiáng)交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，而且要最大限度的提高現(xiàn)有路網(wǎng)的利用效率，同時(shí)加強(qiáng)對交通需求的管理，加強(qiáng)對城市道

2、路網(wǎng)的智能管理與優(yōu)化控制。城市交通信號控制的目的有:減少交通事故，增加交通安全:緩和交通擁擠，提高交通效益:提高公共效益，減少交通負(fù)荷；降低污染程度，節(jié)省能源消耗等。交通控制的主要任務(wù)是通過對交通流的調(diào)節(jié)、警告和引導(dǎo)以達(dá)到改善人和貨物的安全運(yùn)輸，防止或緩和交通擁擠、減少能源消耗，提高運(yùn)營效率。其目標(biāo)在于改善交通流的質(zhì)量，更好地利用現(xiàn)有運(yùn)輸能力，及時(shí)為車輛上的有關(guān)人員及行人提供交通狀況信息，實(shí)現(xiàn)交通流的安全性、快速性和舒適性。在城市道路中存在大量的平面交叉路口，成為交通流的匯集和分流點(diǎn)，正是這些交叉路口組成了城市交通網(wǎng)絡(luò)。為了使交通流安全地進(jìn)入和離開平面交叉路口，必須采用某種控制方法，合理地分配

3、通行權(quán)，使發(fā)生沖突的交通流在時(shí)間上和空間上分離，從而保證車輛和行人的安全通行。對平面交叉路口來說，根據(jù)相交道路條數(shù)不同，可分為三路交叉、四路交叉、多路交叉等；根據(jù)交叉口的形狀又可分為T形、Y形、十字形、X形、環(huán)形交叉、多路交叉形等。環(huán)形交叉口中央設(shè)置交通島，車輛沿交通島的周圍單向行駛的同時(shí)進(jìn)行交織分流，這種形式的交叉口需要大量的用地面積，當(dāng)交通量增大時(shí)不好管理，適合于城市郊區(qū)車流量不是很多的地方使用。由于多路口交叉交通組織復(fù)雜，應(yīng)盡量避免。各種平面交叉路口類型如圖：我國于1988年3月頒布了中華人民共和國道路交通管理?xiàng)l例規(guī)定如下：指揮燈信號:1) 綠燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛、行人通行，但轉(zhuǎn)彎的車輛不準(zhǔn)

4、妨礙直行的車輛和被放行的行人通行；2) 黃燈亮?xí)r，不準(zhǔn)車輛、行人通行，但己越過停止線的車輛和己進(jìn)入人行橫道的行人，可以繼續(xù)通行；3) 紅燈亮?xí)r，不準(zhǔn)車輛、行人通行；4) 綠色箭頭燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛按箭頭所示方向通行；5) 黃燈閃爍時(shí)，車輛、行人須在確保安全的原則下通行。右轉(zhuǎn)彎的車輛和T形路口右邊無橫道的直行車輛，遇有前款2)、3)項(xiàng)規(guī)定時(shí)，在不妨礙被放行的車輛和行人通行的情況下，可以通行。前兩款規(guī)定亦適用于列隊(duì)行走和趕、騎牲畜的人員。對人行橫道信號燈有如下規(guī)定:1) 綠燈亮?xí)r，準(zhǔn)許行人通過人行橫道；2) 綠燈閃爍時(shí)，不準(zhǔn)行人進(jìn)入人行橫道，但己進(jìn)入人行橫道的，可以繼續(xù)通行；3) 紅燈亮?xí)r，不準(zhǔn)行人

5、進(jìn)入人行橫道。各種信號燈的裝置次序也有統(tǒng)一的規(guī)定，便于駕駛員分辨。次序安排的原則是重要的燈色放在重要的位置，信號燈的次序安排分豎式和橫式兩種。1 豎式1) 普通信號燈的次序:國際規(guī)定，自上而下為紅、黃、綠燈。2) 帶有箭頭燈式，安排次序?yàn)?自上而下，一般為紅、黃、綠、直行箭頭、左轉(zhuǎn)箭頭、右轉(zhuǎn)箭頭燈，中間可省掉不必要的箭頭燈。當(dāng)同時(shí)裝有直、左、右三個(gè)箭頭燈時(shí)，可省掉普通綠燈。2. 橫式1) 普通信號燈的次序，國際規(guī)定，自外向里為紅、黃、綠燈。2) 帶有箭頭燈時(shí)，安排次序如下:自外向里，一般為紅、黃、左箭頭、直箭頭、右箭頭燈；或紅、黃、左箭頭、綠燈；或紅、黃、綠、右箭頭燈。二.交通信號控制參數(shù)讓我

6、們先了解幾個(gè)基本的參數(shù)，交通信號控制的基本參數(shù)包括周期時(shí)長、相位持續(xù)時(shí)間(或相位綠信比，或交通流綠信比)、相位差.1) 周期時(shí)長周期時(shí)長是指信號燈的各種燈色輪流顯示一次所需要的時(shí)間，也即各種顯示時(shí)間之總和。周期是決定單點(diǎn)控制定時(shí)信號交通效益的關(guān)鍵控制參數(shù)，用C表示。一般信號燈有個(gè)最短周期值，否則就不能保證幾個(gè)方向的車輛順利通過交叉口；還有個(gè)最長周期值，至多不超過200秒，否則可能引起等待司機(jī)的煩躁或誤認(rèn)為燈色控制己經(jīng)失靈。對紅燈時(shí)間的忍受力，經(jīng)過調(diào)查英國人是45秒，德國人是60秒，而國內(nèi)許多路口的紅燈時(shí)間都非常廠，有點(diǎn)地方甚至能達(dá)到120秒，急需優(yōu)化改進(jìn)。2)相位差相位是對于一個(gè)路口多方向交通

7、流而言，指在周期時(shí)間內(nèi)按需求人為設(shè)定的，同時(shí)取得通行權(quán)的一組互不沖突的交通流。相位信號是指一個(gè)信號周期內(nèi)的信號控制狀態(tài)，表示在道路交叉口給予某些方向的車輛或行人以通行權(quán)的時(shí)序。而相位差則是指相鄰路口同一相位綠燈(或紅燈)起始時(shí)間之差。3) 綠信比相位綠信比是一個(gè)相位信號有效綠燈時(shí)長與周期時(shí)長之比。交通流綠信比是一個(gè)交通流在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)所獲得的有效綠燈時(shí)長與周期時(shí)長之比。綠信比的大小對于疏通交通流和減少路口總等待時(shí)間有著舉足輕重的作用。通過合理的分配各車流方向的綠燈時(shí)間(綠信比)，可使各方向上阻車次數(shù)、等待時(shí)間減至最少。除了上述3個(gè)控制參數(shù)外，還有一些與交通信號控制有關(guān)的概念:1）交通流量交通

8、流量是單位時(shí)間內(nèi)通過某一位置的車輛數(shù)。2)交通密度交通密度為每車道單位長度道路上擁有的車輛數(shù)。3) 車流速度車流速度指區(qū)間平均速度，即在某一瞬間行駛于道路某一特定長度內(nèi)的全部車輛的車速分布的平均值。4) 自由行車速度自由行車速度是指車流密度趨于零時(shí)車輛可以暢行無阻的行駛的速度。5) 占有率(車輛占有率)占有率是指一路段車輛占用的道路長度的總和與路段長度之比。由于難以測量，通常用時(shí)間占有率代之，即在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)車輛通過車輛監(jiān)測器而得到的脈沖信號寬度的總和與周期時(shí)長之比。6)進(jìn)口道飽和流量進(jìn)口道飽和流量是指在一次連續(xù)的綠燈時(shí)間內(nèi)，交叉口進(jìn)口車道上車隊(duì)能夠連續(xù)通過停車線的折算為當(dāng)量的最多車輛數(shù)。7

9、) 流量比流量比又稱飽和度，是進(jìn)口道實(shí)際到達(dá)流量與飽和流量之比。8) 信號控制交叉口的通行能力一般來說 ，交通信號控制的目的是要使單個(gè)交叉口或交通網(wǎng)絡(luò)獲得良好的交通效益。評價(jià)交通效益的指標(biāo)有:通行能力、排隊(duì)長度、延誤時(shí)間、停車次數(shù)、停車率、油耗、行程時(shí)間等。目前，常用的交通效益指標(biāo)是延誤時(shí)間、排隊(duì)長度、通行能力等。交通信號控制的評價(jià)函數(shù)可以由設(shè)計(jì)者根據(jù)需要進(jìn)行選擇。三.基本的交通控制方法類別介紹1.單路口的交通信號控制單路口的交通信號控制是最基本的交通控制形式，也是線控和面控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其目的是通過合理的信號配時(shí)，消除或減少各向交通流的沖突點(diǎn)，同時(shí)使車輛和行人的總延誤最小。單路口的交通信號控制

10、主要分為定時(shí)控制、感應(yīng)控制、實(shí)時(shí)自適應(yīng)控制等，其中定時(shí)控制和感應(yīng)控制是基本的交通控制方法。交叉口交通信號控制機(jī)均按事先設(shè)定的配時(shí)方案運(yùn)行，稱為定時(shí)控制。一天只用一個(gè)配時(shí)方案的稱為單段式定時(shí)控制；一天按不同時(shí)段的交通量采用幾個(gè)配時(shí)方案的稱為多段式定時(shí)控制。定時(shí)信號控制方法是以歷史數(shù)據(jù)(車流量，飽和流量)為基礎(chǔ)的，這些數(shù)據(jù)是通過交通測量、車輛計(jì)數(shù)獲得的。根據(jù)交通流的變化設(shè)置交通信號，也就是對每個(gè)時(shí)間段尋找出能給出最好性能指標(biāo)的最佳信號設(shè)定。每個(gè)時(shí)間段末各個(gè)方向交通流的隨機(jī)、過飽和排隊(duì)長當(dāng)作下一個(gè)時(shí)間段該交通流的初始隨機(jī)、過飽和排隊(duì)長。對于 不 同 的交叉路口，由于道路上的交通車流呈現(xiàn)很大的隨機(jī)性，

11、車輛行駛過程又是一種隨機(jī)過程，因而實(shí)施相位控制也應(yīng)針對不同的車流情況采取不同的方案。對交叉路口交通信號優(yōu)化控制，一般有以下幾種方法：1) 針對信號周期進(jìn)行優(yōu)化；2) 針對相位信號配時(shí)(或綠信比)進(jìn)行優(yōu)化；3) 針對周期和相位信號配時(shí)(和綠信比)同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，甚至還包括相位信號順序的優(yōu)化；4) 綜合優(yōu)化(針對交通流高峰期整個(gè)時(shí)間段)。對單個(gè)路口的信號控制來說，評價(jià)其配時(shí)方案是否最佳的主要指標(biāo)有延誤時(shí)間、通行能力和交通事故次數(shù)等。顯然，延誤時(shí)間是駕駛員最關(guān)心的指標(biāo)，而且也容易折合成經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。定時(shí)控制方法因?yàn)楹唵我仔校悄壳笆褂米顝V的一種控制方法，其配時(shí)方案是根據(jù)交通調(diào)查所得的歷史數(shù)據(jù)制定的，一經(jīng)確

12、定則維持不變，直到下次重新進(jìn)行交通調(diào)查。顯然這種方式不能適應(yīng)交通流的隨機(jī)變化。經(jīng)常可以看到這種情況:亮綠燈的車道沒有車輛通行，而亮紅燈的車道卻有車輛等待。為了克服這種現(xiàn)象，就必須首先檢測是否有車輛到達(dá)，然后再?zèng)Q定是否給該車道開綠燈，這就是感應(yīng)控制的基本原理。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(shí)方案由計(jì)算機(jī)或智能化信號控制機(jī)計(jì)算，可根據(jù)檢測器檢測到的車流信息而隨時(shí)改變的一種控制方式。感應(yīng)控制隨檢測器設(shè)置方式不同可以分為兩種:一種是半感應(yīng)控制，即在交叉口處將檢測器安裝在次干道上，根據(jù)次干道的交通需求進(jìn)行信號控制；另一種是全感應(yīng)控制，即在交叉口所有入口道上均安裝檢測器，根據(jù)所有入口道

13、的交通需求進(jìn)行信號控制。單交叉口交通模型我們已經(jīng)介紹了幾種常見的單路口模型， 主要對最常見的十字形路口和T行路口交通信號控制進(jìn)行說明，主要是為交叉路口的交通信號燈確定信號燈周期及各個(gè)方向的信號燈紅綠燈起止時(shí)間及通行時(shí)間。城市單交叉路口的交通流模型如圖所示：東、南、西、北四個(gè)方向，每個(gè)方向均存在左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)三個(gè)車道車流。對路口各個(gè)車道車流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測而獲得車流量信息，為優(yōu)化決策提供必要的數(shù)據(jù)。由于各個(gè)車道在不同時(shí)刻具有不同的車流量，交通工程技術(shù)人員需經(jīng)過較長時(shí)間的摸索，總結(jié)出適合該路口車輛放行的規(guī)律，由此制定出相應(yīng)交叉路口的相位信號控制方案，并且根據(jù)一天之中交通流的高峰期時(shí)刻不同實(shí)施不同的

14、配時(shí)方案:常見的四相位處理方案2.城市干線交通的信號協(xié)調(diào)控制對主干線各個(gè)交叉口的協(xié)調(diào)控制是一種線控方式。在城市道路網(wǎng)中，交叉口相距很近，兩個(gè)相鄰的交叉口之間的距離通常不足以使一小隊(duì)車流完全疏散。各交叉口分別設(shè)置單點(diǎn)信號控制時(shí)，車輛經(jīng)常遇到紅燈，時(shí)停時(shí)開，通行不暢。為了減少車輛在各個(gè)交叉口的停車次數(shù)，使車輛在主干線上暢通行駛，人們研究了一種干線相鄰交叉口協(xié)調(diào)控制策略。協(xié)調(diào)信號計(jì)時(shí)的最初方法是基于綠波的概念:當(dāng)一列車隊(duì)在具有許多交叉口的一條主干道行駛時(shí)，協(xié)調(diào)控制使得車輛在通過干線交叉口時(shí)總是在綠燈開始時(shí)到達(dá)，因而無須停車地通過交叉口。實(shí)踐證明，通過協(xié)調(diào)各個(gè)交叉口之間的信號配時(shí)可獲得很大的效益。主干

15、線交通信號控制可分為離線方式和在線方式。離線方式下，主干線上設(shè)定一臺主信號機(jī)和多臺從信號機(jī)，由主信號機(jī)向各個(gè)從信號機(jī)發(fā)送同步信號，各個(gè)從信號機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的相位差和綠信比分配紅.、綠燈起始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)綠波控制。在線控制方式是由城市中心計(jì)算機(jī)對主干線各個(gè)交叉口的交通信號機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，各個(gè)交叉口的交通信號機(jī)將檢測到的交通流信息發(fā)送給中心計(jì)算機(jī)，后者根據(jù)采集到的干線上的交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，然后向各交叉口的交通信號機(jī)發(fā)送紅、綠燈起始信號實(shí)現(xiàn)綠波控制。在城市交通網(wǎng)絡(luò)中，綠波控制的觀點(diǎn)早在20世紀(jì)30年代就已經(jīng)為人們所認(rèn)識。然而，在復(fù)雜的城市網(wǎng)絡(luò)中，通常不可能同時(shí)將所有道路設(shè)置成綠波。1

16、969年由Robertson等人研制出了稱之為TRANSYT的軟件包，采用爬山搜索法，能優(yōu)化分配每一個(gè)交叉口各相位的綠燈時(shí)間(綠信比)、每一個(gè)交叉口周期的起始時(shí)間(相位差)和周期時(shí)間，該系統(tǒng)現(xiàn)今使用較廣。城市道路交通中，交通干線承擔(dān)了大量的交通負(fù)荷，干線的交通暢通對改善整個(gè)城市的交通狀況往往具有很大作用，一條主于道的交通運(yùn)行狀況，將直接影響到它所涉及的周邊大片區(qū)域的道路交通狀態(tài)。干線交通信號協(xié)調(diào)控制實(shí)際上就是把干線上一批相鄰交叉口的交通信號進(jìn)行協(xié)調(diào)配時(shí)，使得進(jìn)入干線的車隊(duì)按某一車速行駛時(shí)，能不遇或少遇紅燈線控的基本方法線控的手段就是調(diào)整相位差，相位差是相鄰路口間建立協(xié)調(diào)關(guān)系的關(guān)鍵參數(shù)。在線控系

17、統(tǒng)中，為了使各交叉口的交通信號能取得協(xié)調(diào)，各相關(guān)路口的交通信號周期長度必須統(tǒng)一。為此必須先按單路口信號控制的配時(shí)方法，計(jì)算出每個(gè)交叉口的周期長度，然后從中選出最大的周期長度作為這個(gè)系統(tǒng)的公用周期。對應(yīng)最大周期的路口也叫關(guān)鍵路口。在線控系統(tǒng)中，如果某些路口的交通量較小，可以公用周期的一半作為其周期。對于線控信號系統(tǒng)，起初人們認(rèn)為只要把信號連接成一個(gè)系統(tǒng)，總可以形成有效的續(xù)進(jìn)系統(tǒng)，但實(shí)踐證明到并不是所有情況都能形成有效的線控系統(tǒng)，因此有必要首先識別影響控制系統(tǒng)效益的各種因素，具體應(yīng)該考慮的因素有以下幾點(diǎn)。1) 流的到達(dá)特性:在一個(gè)信號交叉口，如果車輛脈沖式的到達(dá)，采用線控系統(tǒng)就可以得到良好的效果。

18、如果車輛的到達(dá)是均勻的，線控效果不會理想。產(chǎn)生車輛均勻到達(dá)的因素有:交叉口之間的距離太遠(yuǎn)，即使是成隊(duì)的車流，也因其間距而引起車輛離散，形不成車隊(duì)；在兩個(gè)信號交叉口之間，有大量的交通流從次要街道或路段中間的出入口轉(zhuǎn)入干線:在有信號的交叉口處，有大量的轉(zhuǎn)彎車輛從相交道路轉(zhuǎn)入干線。2) 號交叉口之間的距離:在干線道路上，信號交叉口之間的間距可在100-1000M以內(nèi)的范圍變化，信號交叉口之間的距離越遠(yuǎn)，線控效果越差，一般不宜超過600m，大量的實(shí)踐表明，當(dāng)相鄰交叉口之間的距離超過800m時(shí)，協(xié)調(diào)控制反而不如各自單獨(dú)控制。另外，對單向交通運(yùn)行的干道應(yīng)優(yōu)先考慮采用線控系統(tǒng)，因?yàn)閱蜗蚪煌ㄜ嚵飨騿我?，高峰?/p>

19、交通量大，容易形成車隊(duì)，用線控系統(tǒng)會有較好的結(jié)果。但在非高峰期施行線控效果不一定好。3.區(qū)域交通信號控制區(qū)域交通信號控制又稱為在線網(wǎng)絡(luò)控制，系統(tǒng)的控制對象是整個(gè)城市或某個(gè)區(qū)域中所有交叉口的交通信號。人們把其中所有的交通信號聯(lián)結(jié)起來加以協(xié)調(diào)控制，以使得區(qū)域內(nèi)的各個(gè)車輛在通過交叉口時(shí)所產(chǎn)生的總損失最小。區(qū)域交通信號控制也有兩種方式，一是離線優(yōu)化在線控制方式，另一種是在線優(yōu)化在線控制方式。目前 ，國外的典型城市交通控制系統(tǒng)有英國的TRANSYT系統(tǒng)和SCOOT系統(tǒng)、澳大利亞的SCAT系統(tǒng)、日本Kyosan電器制作有限公司的交通控制系統(tǒng)、德國的Siemens系統(tǒng)等。國內(nèi)有深圳的STC交通控制系統(tǒng)、南京

20、的交通控制系統(tǒng)以及天津的交通控制系統(tǒng)等?？刂品绞接蟹桨高x擇式和方案生成式，最初出現(xiàn)的系統(tǒng)是基于方案選擇式，針對經(jīng)常出現(xiàn)的情況(如早、晚、高峰期交通流的變化)設(shè)計(jì)相應(yīng)的交通信號控制方案。但實(shí)際中可能出現(xiàn)的情況太多，難以預(yù)先對每種情況設(shè)計(jì)出相應(yīng)的信號控制方案，交通需求的變化以及交通網(wǎng)絡(luò)的變化會使得已有的固定時(shí)間方案迅速失效。此外，在信號控制方案之間切換時(shí)，特別是在方案改變迅速時(shí)也會產(chǎn)生損失。因此，目前研究的興趣大多己集中于在線優(yōu)化方法。城市區(qū)域交通信號控制是將城市或城市的某個(gè)區(qū)域的所有交叉路口作為控制對象，用計(jì)算機(jī)對整個(gè)區(qū)域各交叉口的交通流進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制。區(qū)域控制適合于下面的情況:在某個(gè)范圍內(nèi)，

21、一個(gè)路口交通信號的調(diào)整將會影響相鄰路口的交通狀況；而相鄰路口交通信號的改變也會影響到本路口交通狀況。因此，應(yīng)該從整個(gè)系統(tǒng)的戰(zhàn)略目標(biāo)出發(fā)，根據(jù)交通流量檢測數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)區(qū)域內(nèi)各路口的信號燈配時(shí)，這樣能取得整體最優(yōu)的效果，這種效果是單點(diǎn)控制所不能獲得的。下一節(jié)我們將討論城市區(qū)域交通信號控制的一般方法，介紹幾個(gè)有代表性的區(qū)域交通控制系統(tǒng)，如TRANSYT, SCOOT, SCATS, RHODES等.在介紹了一些信號配時(shí)的基礎(chǔ)知識后，讓我們來看一看主流的信號配時(shí)控制系統(tǒng)軟件。一Transyt系統(tǒng)Transyt系統(tǒng)是由英國道路交通研究所的D.I.Robertson等人花費(fèi)近十年時(shí)間研制而成的，自從1968

22、年第一版問世以來，經(jīng)過不斷改進(jìn)，現(xiàn)以稱為當(dāng)今時(shí)間上最負(fù)盛名的信號配時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)程序.1.交通模型Transyt程序主要包括兩個(gè)組成部分，一是交通模型，用來模擬在信號燈控制下交通網(wǎng)上的車輛行駛狀況，以便計(jì)算在一組給定的信號配時(shí)方案作用下網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行指標(biāo)。二是優(yōu)化過程，改變信號配時(shí)方案并確定指標(biāo)是否減小，經(jīng)過反復(fù)試算求得最佳配時(shí)方案。Transyt方法一般有4項(xiàng)假定:一是路網(wǎng)中全部路口的交通信號均按照共同的周期長度運(yùn)行，或某些路口的交通信號采用共用周期長度的一半作為周期，并且已經(jīng)知道各信號燈交叉口的信號階段劃分情況以及最小綠燈時(shí)間等詳細(xì)數(shù)據(jù)；二是路網(wǎng)中所有主要交叉路口都由交通信號燈或讓路規(guī)則控制；三是

23、路網(wǎng)中各車流在某一確定時(shí)間段內(nèi)的平均車流量為已知，并且在某一確定時(shí)間段內(nèi)維持恒定:四是每一交叉口的轉(zhuǎn)彎車輛所占的百分?jǐn)?shù)為已知，并且在某一確定時(shí)間段內(nèi)維持恒定。Transyt系統(tǒng)交通模型所需要的數(shù)據(jù)和資料有:路網(wǎng)幾何數(shù)據(jù)、交通量數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。該系統(tǒng)的控制模式是脫機(jī)預(yù)測確定控制參數(shù)，再上機(jī)控制；系統(tǒng)目標(biāo)為平均延誤時(shí)間、停車次數(shù)、排隊(duì)長度最小等；參數(shù)特征為綠信比與相位差是優(yōu)化確定的，周期不進(jìn)行優(yōu)化，僅從事先確定的方案中通過比較各運(yùn)行指標(biāo)比較選出最佳的；尋優(yōu)方法用的是爬山法。2.系統(tǒng)運(yùn)行評價(jià)Transyt是一種用于定周期式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，在該系統(tǒng)中，信號周期是共用的，而且在一個(gè)確定的配時(shí)方案執(zhí)

24、行階段內(nèi)，每個(gè)交叉口上所有的各個(gè)信號階段相對起止時(shí)間是不變的。為了適應(yīng)交通量隨時(shí)間而變化的情況，就要擬定適合于不同交通狀況的配時(shí)方案，以供不同階段使用。對于己有控制方案的路口，Transyt利用自身的交通模型對其進(jìn)行優(yōu)化。Transyt方法對路網(wǎng)上車流運(yùn)動(dòng)的預(yù)測精度較高，在確定最優(yōu)配時(shí)方案過程中，采用“爬山法”，在優(yōu)選過程中交替使用長、短兩種步長，作正負(fù)兩個(gè)方向的試探，試算過程有較好的收斂性。Transyt系統(tǒng)也有它的不足之處。該系統(tǒng)計(jì)算量太大，在大城市網(wǎng)絡(luò)較大時(shí)，這一問題更加突出: Transyt的優(yōu)化問題本質(zhì)上是一個(gè)非凸的數(shù)學(xué)規(guī)劃問題，如何找出全局最優(yōu)解，仍是一個(gè)未解決的難題；周期長度不進(jìn)

25、行優(yōu)化，很難獲得整體最優(yōu)的配時(shí)方案；此系統(tǒng)需要大量的網(wǎng)絡(luò)幾何尺寸和交通流信息，隨著城市的發(fā)展，這些交通數(shù)據(jù)可能會過時(shí)，此時(shí)會降低系統(tǒng)的使用效果，這極大地限制了它的實(shí)際應(yīng)用。二.SCOOT系統(tǒng)SCOOT系統(tǒng)是在Transyt基礎(chǔ)上研制出的一種自適應(yīng)控制系統(tǒng)，全稱為:split, cycle and offset optimization technique:綠信比、周期和相位差優(yōu)化技術(shù)。該系統(tǒng)與1975年在英國哥拉斯哥市進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，取得了較好的效果。SCOOT吸收了Transyt各方面的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，獲得了明顯優(yōu)于靜態(tài)系統(tǒng)的效果，被很多國家采用。1.SCOOT的原理和交通模型與Trans

26、yt系統(tǒng)相同，SCOOT系統(tǒng)的核心也是由交通預(yù)測模型和配時(shí)參數(shù)優(yōu)化兩部分組成，不同之處在于前者是離線的而后者是在線的，即以實(shí)時(shí)測量的交通數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用交通模型進(jìn)行配時(shí)優(yōu)化.SCOOT系統(tǒng)主要由4個(gè)部分組成:車輛檢測數(shù)據(jù)的采集和分析；交通模型；交通信號配時(shí)參數(shù)的優(yōu)化及調(diào)整；信號系統(tǒng)方案的控制與執(zhí)行。SCOOT交通模型由交通環(huán)境、交通過程和交通預(yù)測這3部分構(gòu)成。在SCOOT系統(tǒng)運(yùn)行中，有兩條基本假定:一是要求控制范圍內(nèi)的路網(wǎng)處于相對“靜態(tài)”，所有各主要車流沖突點(diǎn)都是由交通信號燈來控制通行次序；二是把車輛和行人的實(shí)際動(dòng)態(tài)狀況作為考慮的對象，而不是把它們看成在一定時(shí)間內(nèi)處于靜止不變狀態(tài)。2.系統(tǒng)評價(jià)S

27、COOT 系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):1） SCOOT系統(tǒng)對配時(shí)參數(shù)的優(yōu)化采用連續(xù)微調(diào)的方式，即每個(gè)信號周期內(nèi)只對綠信比和相位差做正負(fù)(1一4s)的調(diào)整，采用頻繁小增量形式，避免了信號參數(shù)的突變帶來的延誤損失，可以最大限度地消除由于配時(shí)方案變化而引起車流運(yùn)動(dòng)連續(xù)性的干擾。2) 的車輛檢測器埋設(shè)在上游交叉口的出口處，為下游交叉口信號配時(shí)的優(yōu)化調(diào)整提供了較充足的時(shí)間。它具有鑒別檢測器運(yùn)行狀況的能力，一旦檢測器出現(xiàn)故障，它能及時(shí)做出相應(yīng)的決定，以減少檢測器故障對系統(tǒng)的影響。3) 實(shí)時(shí)交通狀況變化反應(yīng)靈敏。正因?yàn)镾COOT對路網(wǎng)上各交叉口信號配時(shí)方案的檢驗(yàn)和調(diào)整每秒鐘都在進(jìn)行，所以該系統(tǒng)能夠?qū)β肪W(wǎng)上交通狀況的任

28、何一種變化趨向做出最迅速的反應(yīng)，使它們執(zhí)行的控制方案能夠最大程度地適應(yīng)實(shí)時(shí)交通狀況的客觀需要。實(shí)踐表明 ，SCOOT系統(tǒng)具有一個(gè)靈活的、比較準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)交通模型，既可以用來制定信號配時(shí)方案，又可以提供各種信息，為交通管理和交通規(guī)劃服務(wù)。但它也有不足之處，它的交通模型的建立需要大量的路網(wǎng)幾何尺寸和交通流數(shù)據(jù)，因而費(fèi)時(shí)費(fèi)力；綠信比的優(yōu)化依賴于對飽和度的估算，進(jìn)行小步長變化調(diào)整，有可能不足以及時(shí)響應(yīng)每個(gè)周期的交通需求；它的信號相位不能自動(dòng)增減，相序不能自動(dòng)改變；控制子區(qū)的自動(dòng)劃分問題尚未解決，需人工確定，顯得比較麻煩。三. SCATS系統(tǒng)SCATS ( Sydney  coordinated

29、 adaptive  traffic  system:悉尼協(xié)調(diào)自適應(yīng)交通系統(tǒng))是由澳大利亞新南威爾士道路和交通局于20世紀(jì)70年代末研制成功的，最初應(yīng)用于悉尼市，故而得名。SCATS控制系統(tǒng)是一種以方案選擇式優(yōu)選配時(shí)方案與單點(diǎn)感應(yīng)控制作調(diào)整相結(jié)合的控制系統(tǒng)。目前，世界上大約有50多個(gè)城市正在運(yùn)行SCATS系統(tǒng).SCATS系統(tǒng)尋求一種能最大限度地減少路網(wǎng)上車輛地延誤時(shí)間和停車次數(shù)的配時(shí)參數(shù)優(yōu)化算法，用以對三項(xiàng)基本參數(shù) 信號周期、綠信比和相位差進(jìn)行優(yōu)選。1. SCATS的結(jié)構(gòu)與原理完整的SCATS系統(tǒng)是一種3級結(jié)構(gòu)，最上級為控制中心，完成管理系統(tǒng)的任務(wù):中間級為區(qū)域控制機(jī)，完成“戰(zhàn)略”任務(wù)；最下級