智能运输系统概论课件

智能运输系统概论智能运输系统概论（第三版）（第三版）普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材2121世纪交通版高等学校教材世纪交通版高等学校教材杨兆升杨兆升 于德新于德新 主编主编史其信史其信 高世廉高世廉 主审主审智能运输系统概论（第三版）普通高等教育“十一五”国家级规划智能运输系统概论智能运输系统概论目目 录录n第第1111章章 先进的公共交通系统先进的公共交通系统n第第1212章章 先进的交通管理系统先进的交通管理系统n第第1313章章 城市交通信号控制系统城市交通信号控制系统n第第1414章章 电子收费系统电子收费系统n第第1515章章 高速公路交通事件管理系统高速公路交通事件管理系统n第第1616章章 应急指挥调度系统应急指挥调度系统n第第1717章章 智能车辆与自动驾驶系统智能车辆与自动驾驶系统n第第1818章章 交通需求管理交通需求管理n第第1919章章 智能运输系统标准化智能运输系统标准化n第第2020章章 ITSITS评价评价目 录第11章 先进的公共交通系统智能运输系统概论智能运输系统概论第第1313章章 城市交通信号控制系统城市交通信号控制系统 概述概述13.1 TRANSYTTRANSYT系统系统13.2 SCATSSCATS系统系统13.3 SCOOTSCOOT系统系统13.4 新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统13.5 其他的交通信号控制系统其他的交通信号控制系统13.6第13章 城市交通信号控制系统 概述13.1 TRANSY智能运输系统概论智能运输系统概论13.1 概述概述用用信号方式信号方式控制控制交通流交通流的思想最早诞生于的思想最早诞生于1919世纪。世纪。根根 据据 英英 国国 学学 者者 韦韦 伯伯 思思（EVWebsterEVWebster）和和 柯柯 布布（B.M.CobberB.M.Cobber）的的著著作作记记述述，英英国国于于18681868年年在在伦伦敦敦威威斯斯脱脱敏敏斯斯特特（WestminsterWestminster）安安装装了了一一种种红红绿绿两两色色臂臂板板式式燃燃汽汽信信号号灯灯；19171917年年美国盐湖美国盐湖城出现了城出现了人工操作人工操作的信号灯；的信号灯；19261926年年，英英国国人人首首次次安安装装和和使使用用自自动动化化的的控控制制器器来来控控制制交通信号灯；交通信号灯；19281928年年，美美国国研研制制了了世世界界上上第第一一台台感感应应式式信信号号机机，首首次次实现了根据交通流而实现了根据交通流而自行调整自行调整交通信号时间。交通信号时间。加加拿拿大大多多伦伦多多市市于于19631963年年建建成成了了世世界界上上第第一一个个利利用用计计算算机机进行进行集中协调感应控制集中协调感应控制的交通的交通信号控制系统信号控制系统。13.1概述用信号方式控制交通流的思想最早诞生于19世纪。智能运输系统概论智能运输系统概论13.1 概述概述交交通通控控制制技技术术和和相相关关控控制制算算法法的的发发展展，逐逐渐渐改改善善了了控控制制的的安安全全性性、有有效效性性及及对对环环境境的的影影响响。交交通通信信号号机机由由手手动动到到自自动动，交交通通信信号号由由固固定定周周期期到到可可变变周周期期，系系统统控控制制方方式式由由点点控控到到线线控控和和面面控控，从从无无车车辆辆检检测测器器到到有有车车辆辆检检测器测器，交通信号控制经历了近百年发展历史。，交通信号控制经历了近百年发展历史。交交通通信信号号控控制制系系统统作作为为智智能能运运输输系系统统（ITSITS）重重要要的的子系统子系统，在，在城市交通管理城市交通管理建设中起着越来越重要的作用。建设中起着越来越重要的作用。目目前前比比较较有有代代表表性性的的城城市市交交通通控控制制系系统统有有英英国国的的TRANSYTTRANSYT系系统统、SCOOTSCOOT系系统统、澳澳大大利利亚亚的的SCATSSCATS系系统统、美美国国RHODESRHODES系统和系统和日本日本的的VICSVICS系统等。系统等。13.1概述交通控制技术和相关控制算法的发展，逐渐改善了控智能运输系统概论智能运输系统概论第第1313章章 城市交通信号控制系统城市交通信号控制系统 概述概述13.1 TRANSYTTRANSYT系统系统13.2 SCATSSCATS系统系统13.3 SCOOTSCOOT系统系统13.4 新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统13.5 其他的交通信号控制系统其他的交通信号控制系统13.6第13章 城市交通信号控制系统 概述13.1 TRANSY智能运输系统概论智能运输系统概论13.2 TRANSYT系统系统TRANSYTTRANSYT（Traffic Traffic Network Network Study Study ToolsTools）是是用用作作信信号号控控制制网网协协调调配配时时设设计计的的一一项项先先进进技技术术，是是英英国国道道路路研究所研究所花费近花费近1010年的时间研制成功的年的时间研制成功的控制系统控制系统。后后经经专专利利转转让让，各各国国对对TRANSYTTRANSYT进进行行了了不不断断改改进进，美美国国已已经经发发展展到到了了TRANSYT-7FTRANSYT-7F，英英国国也也已已发发展展到到TRANSYT-TRANSYT-8 8型。型。TRANSYTTRANSYT的的原原意意是是“交交通通网网研研究究方方法法”，是是目目前前世世界界各国流传最广，应用得最普遍的一种各国流传最广，应用得最普遍的一种协调配时协调配时方法。方法。TRANSYTTRANSYT是是一一种种脱脱机机操操作作的的定定时时控控制制系系统统，系系统统主主要要由由仿真模型仿真模型及及优化优化两部分组成，两部分组成，基本原理基本原理如图。如图。TRANSYTTRANSYT基本原基本原理图理图13.2TRANSYT系统TRANSYT（Traffic智能运输系统概论智能运输系统概论13.2 TRANSYT交通网络结构图示交通网络结构图示TRANSYTTRANSYT把把一一个个复复杂杂的的交交通通网网简简化化成成适适合合数数学学计计算算的的图图示示，这这个个图图示示由由“节节点点”和和“节节点点”之之间间的的“连连线线”组成。组成。在在网网络络结结构构上上，每每个个“节节点点”代代表表一一个个有有信信号号灯灯控控制制的的交交叉叉口口；每每一一条条“连连线线”表表示示一一股股驶驶向向下下游游一一个个“节点节点”的的单向车流单向车流。网网络络结结构构图图上上还还应应标标出出所所有有节节点点和和连连线线的的编编号号，以以折折算算小小客客车车为为单单位位标标出出平平均均小小时时交交通通量量以以及及转转弯弯交交通通量量的大小。的大小。仿真模型仿真模型13.2TRANSYT交通网络结构图示仿真模型智能运输系统概论智能运输系统概论13.2 TRANSYT系统系统交通网络结构图示交通网络结构图示1 1）周期流量变化图示）周期流量变化图示纵纵坐坐标标表表示示交交通通量量，横横坐坐标标表表示示时时间间的的交交通通量量在在一一个周期个周期内随内随时间时间变化的变化的柱状图柱状图。2 2）车辆在连线上运行状况的模拟）车辆在连线上运行状况的模拟为为描描述述车车流流在在一一条条连连线线上上运运行行的的全全过过程程，TRANSYTTRANSYT使使用如下用如下三种周期流量图示三种周期流量图示：到达到达流量图示流量图示驶出驶出流量图示流量图示饱和饱和驶出图示驶出图示仿真模型仿真模型13.2TRANSYT系统交通网络结构图示仿真模型智能运输系统概论智能运输系统概论13.2 TRANSYT系统系统交通网络结构图示交通网络结构图示罗罗宾宾逊逊方方法法建建立立了了下下游游某某一一段段面面上上的的车车辆辆到到达达率率与与上上游游断断面面上上的的车车辆辆驶驶出出率率之之间间的的数数学学关关系系，为为使使用用上上游游连连线线的的驶驶出出流流量量图图式式来来推推算算下下游游连连线线的的到到达达流流量量图图示示提提供了一个实用计算公式，如式供了一个实用计算公式，如式13-113-1所示：所示：式中：式中：第第 个个时时间间间间隔隔内内下下游游断断面面的的车车辆到达率辆到达率；第第 个个时间间隔时间间隔内内上游上游断面车辆断面车辆驶出率驶出率；仿真模型仿真模型13.2TRANSYT系统交通网络结构图示仿真模型智能运输系统概论智能运输系统概论13.2 TRANSYT系统系统交通网络结构图示交通网络结构图示 0.80.8倍车辆从倍车辆从上游上游断面行驶到断面行驶到下游下游断面的平均断面的平均 行驶时间所对应的行驶时间所对应的时间间隔数时间间隔数；车车流流在在运运动动过过程程中中的的车车流流离离散散系系数数，可可由由公公式式13-213-2给出。给出。可可推推算算，第第i i个个时时间间间间隔隔内内被被阻阻滞滞于于停停车车线线的的车车辆辆数数 应满足：应满足：式中：式中：仿真模型仿真模型13.2TRANSYT系统交通网络结构图示仿真模型智能运输系统概论智能运输系统概论13.2 TRANSYT系统系统交通网络结构图示交通网络结构图示 第第 个时间间隔内被阻滞于停车个时间间隔内被阻滞于停车 线的线的车辆数车辆数；第第 个时间间隔内到达停车线断面的车辆个时间间隔内到达停车线断面的车辆 平均到达率平均到达率，可由，可由到达流量图示到达流量图示求得；求得；第第 个时间间隔内车流通过停车线断面的个时间间隔内车流通过停车线断面的 最大车辆平均驶离率最大车辆平均驶离率；时间间隔时间间隔大小。大小。由由13-313-3式式可可以以推推知知，在在第第i i个个时时间间间间隔隔内内驶驶出出停停车车线线的车辆数的车辆数 与驶出率与驶出率 为：为：仿真模型仿真模型13.2TRANSYT系统交通网络结构图示仿真模型智能运输系统概论智能运输系统概论13.2 TRANSYT系统系统交通网络结构图示交通网络结构图示由由此此可可见见，根根据据上上游游交交叉叉口口相相关关连连线线的的到到达达流流量量图图示示与与饱饱和和驶驶出出流流量量图图示示，按按照照已已知知的的各各流流向向流流量量百百分分比比，便便可可以以得得到到下下游游交交叉叉口口上上游游断断面面的的驶驶出出流流量量图图，再再利利用用罗罗伯伯逊逊方方法法又又可可得得到到下下游游交交叉叉口口的的到到达达流流量量图图示示。以以此此类推，即可得到任一类推，即可得到任一下游连线下游连线上的上的流量周期变化流量周期变化图示。图示。仿真模型仿真模型13.2TRANSYT系统交通网络结构图示仿真模型智能运输系统概论智能运输系统概论13.2 TRANSYT系统系统车辆延误时间计算车辆延误时间计算TRANSYTTRANSYT计计算算的的车车辆辆延延误误时时间间是是均均匀匀到到达达延延误误、随随机机到达延误到达延误与与超饱和延误之和超饱和延误之和。在在低低饱饱和和交交通通状状态态下下时时，车车辆辆的的延延误误可可看看作作由由均均衡衡相位平均延误相位平均延误和和随机平均延误随机平均延误时间组成，见式（时间组成，见式（13-613-6）：）：式中：式中：均均衡衡相相位位平平均均延延误误，即即 ；周期长度；周期长度；仿真模型仿真模型13.2TRANSYT系统车辆延误时间计算仿真模型智能运输系统概论智能运输系统概论13.2 TRANSYT系统系统车辆延误时间计算车辆延误时间计算 绿信比；绿信比；流量比；流量比；随随机机平平均均延延误误时时间间，即即 ；饱和度；饱和度；流量。流量。在在过饱和交通状态过饱和交通状态下时，车辆的下时，车辆的平均延误平均延误为：为：仿真模型仿真模型13.2TRANSYT系统车辆延误时间计算仿真模型智能运输系统概论智能运输系统概论车辆延误时间计算车辆延误时间计算式中：式中：红灯时长；红灯时长；为平均过饱和滞留车队长度；为平均过饱和滞留车队长度；进口道通行能力。进口道通行能力。仿真模型仿真模型13.2 TRANSYT系统系统停车次数的计算停车次数的计算TRANSYTTRANSYT计计算算的的停停车车次次数数，也也是是分分成成均均匀匀到到达达停停车车次次数数、随机到达停车次数随机到达停车次数与与超饱和停车次数超饱和停车次数三部分。三部分。在在低低饱饱和和交交通通状状态态下下时时，车车辆辆的的停停车车次次数数可可看看作作由由均衡相位平均停车次数均衡相位平均停车次数和和随机平均停车次数随机平均停车次数组成：组成：车辆延误时间计算仿真模型13.2TRANSYT系统停车次数智能运输系统概论智能运输系统概论13.2 TRANSYT系统系统停车次数的计算停车次数的计算式中：式中：均衡相位均衡相位停车次数；停车次数；随机平均随机平均停车次数。停车次数。其余各项参数同公式其余各项参数同公式13-613-6在在过饱和交通状态过饱和交通状态下时，车辆的下时，车辆的平均停车次数平均停车次数为：为：仿真模型仿真模型13.2TRANSYT系统停车次数的计算仿真模型智能运输系统概论智能运输系统概论13.2 TRANSYT系统系统TRANSYTTRANSYT将将仿仿真真所所得得的的性性能能指指标标（PIPI）送送入入优优化化程程序序，作为优化的作为优化的目标函数目标函数；以以网网络络内内的的总总行行车车油油耗耗或或总总延延误误时时间间及及停停车车次次数数的的加权和加权和作作性能指标性能指标；用用“爬爬山山”优优化化，产产生生较较之之初初始始配配时时更更为为优优越越的的新新的信号配时；的信号配时；把把新新信信号号配配时时再再送送入入仿仿真真部部分分，反反复复迭迭代代，最最后后取取得得PIPI值最小值最小的系统最佳配时。的系统最佳配时。TRANSYTTRANSYT是一种用于是一种用于固定配时固定配时控制系统的设计方法。控制系统的设计方法。优化优化13.2TRANSYT系统TRANSYT将仿真所得的性能指智能运输系统概论智能运输系统概论13.2 TRANSYT系统系统对对于于任任何何已已知知的的信信号号控控制制的的道道路路网网，TRANSYTTRANSYT利利用用本本身的身的交通模型交通模型和和优选方法优选方法，都可建立上述配时方案。，都可建立上述配时方案。基基于于TRANSYTTRANSYT开开发发出出的的系系统统现现已已被被世世界界400400多多个个城城市市所采用，是最成功的所采用，是最成功的静态控制静态控制系统。主要系统。主要技术特征技术特征有：有：控制模式为控制模式为静态静态模式；模式；目标目标为为平均延误时间平均延误时间、停车次数停车次数、排队长度排队长度最小；最小；参参数数特特征征为为绿绿信信比比、相相位位差差是是通通过过建建立立优优化化数数学学模模型进行优化确定；但不对周期进行优化；型进行优化确定；但不对周期进行优化；利用利用爬山法爬山法对对配时参数配时参数进行进行寻优寻优确定。确定。优化优化13.2TRANSYT系统对于任何已知的信号控制的道路网，智能运输系统概论智能运输系统概论13.2 TRANSYT系统系统TRANSYTTRANSYT系统系统也存在许多也存在许多不足之处不足之处：第一，第一，计算量计算量大，在大城市中这一问题尤其突出；大，在大城市中这一问题尤其突出；第第二二，周周期期长长度度不不能能进进行行优优化化，事事实实上上很很难难获获得得整整体最优的配时方案；体最优的配时方案；第第三三，因因其其离离线线优优化化，需需大大量量的的路路网网几几何何尺尺寸寸和和交交通通流流数数据据，在在城城市市发发展展较较快快时时，为为保保证证可可信信度度不不得得不不花花费费大大量量时时间间、人人力力、财财力力重重新新采采集集数数据据再再优优化化，制制定定新新方案。方案。优化优化13.2TRANSYT系统TRANSYT系统也存在许多不足智能运输系统概论智能运输系统概论第第1313章章 城市交通信号控制系统城市交通信号控制系统 概述概述13.1 TRANSYTTRANSYT系统系统13.2 SCATSSCATS系统系统13.3 SCOOTSCOOT系统系统13.4 新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统13.5 其他的交通信号控制系统其他的交通信号控制系统13.6第13章 城市交通信号控制系统 概述13.1 TRANSY智能运输系统概论智能运输系统概论13.3 SCATS系统系统SCATSSCATS（Sydney Sydney Coordinated Coordinated Area Area Traffic Traffic SystemSystem）系系统统是是一一种种自自适适应应控控制制系系统统，该该系系统统因因最最初初应应用用于于澳澳大大利利亚亚悉悉尼尼市市而而得得名名，实实际际上上也也是是一一种种实实时时配配时时（参参数数）方方案案选择选择系统。系统。有有一一套套以以实实时时交交通通数数据据为为基基础础的的“算算法法”，属属于于响响应应式式联机操作联机操作系统，系统，7070年代开始研究，年代开始研究，8080年代投入使用。年代投入使用。把把信信号号周周期期、绿绿信信比比和和相相位位差差作作为为各各自自独独立立参参数数分分别别进进行行优优选选，优优选选过过程程以以饱饱和和度度和和综综合合流流量量为为主主要要依依据据。算算法法中中使使用用的的“饱饱和和度度”是是指指被被车车流流有有效效利利用用的的绿绿灯灯时时间间与与绿绿灯显示时间之比灯显示时间之比。SCATSSCATS系统的控制结构层次示意图系统的控制结构层次示意图13.3SCATS系统SCATS（SydneyCoor智能运输系统概论智能运输系统概论SCATSSCATS系统的系统的功能功能主要有以下几个方面：主要有以下几个方面：交通信息（数据）的交通信息（数据）的实时采集实时采集和和统计分析统计分析。实现对交通流的实现对交通流的自适应最佳控制自适应最佳控制。提供提供“绿波带绿波带”及及紧急车辆优先通行权紧急车辆优先通行权。提供提供公交车辆优先通行权公交车辆优先通行权。提供交通信号灯提供交通信号灯人工操作人工操作功能。功能。提供提供户外户外工作终端。工作终端。进行系统进行系统技术监察技术监察、故障诊断故障诊断和和记录记录。远程维护远程维护。13.3 SCATS系统系统SCATS系统的功能主要有以下几个方面：13.3SCAT智能运输系统概论智能运输系统概论在在优优选选配配时时参参数数的的过过程程中中，SCATSSCATS用用“合合并并指指数数”来来判判断断相相邻邻子子系系统统是是否否需需要要合合并并。在在每每一一信信号号周周期期内内，都都要要进进行行一一次次“合合并并指指数数”计计算算。相相邻邻两两子子系系统统各各自自要要求求的的信信号号周周期期时时长长相相差差不不超超过过9s9s时时，“合合并并指指数数”累累计计值值为为（+1+1），反反之之为为（-1-1）。若若“合合并并指指数数”的的累累计计值值达达到到“4 4”，则则认认为为这这两两个个子子系系统统已已经经达达到到合合并并的的标标准准。合合并并后后的的子子系系统统，在在必必要要时时还还可可以以自自动动重重新新分分开开为为原原先先的的两两个个子子系系统统，直直到到“合并指数合并指数”累计值下降至累计值下降至零零。1 1）子系统的合并与划分）子系统的合并与划分13.3 SCATS系统系统在优选配时参数的过程中，SCATS用“合并指数”来判断相邻子智能运输系统概论智能运输系统概论13.3 SCATS系统系统SCATSSCATS把把信信号号周周期期、绿绿信信比比及及绿绿时时差差作作为为各各自自独独立立的的参参数数分分别别进进行行优优选选，优优选选过过程程所所使使用用的的“算算法法”以以所所谓谓的的“综合流量综合流量”及及“饱和度饱和度”为主要依据。为主要依据。饱和度饱和度SCATSSCATS所所使使用用的的“饱饱和和度度”是是指指被被车车流流有有效效利利用用的的绿绿灯灯时间与绿灯显示时间之比时间与绿灯显示时间之比：2 2）配时参数优选）配时参数优选“算法算法”13.3SCATS系统SCATS把信号周期、绿信比及绿时智能运输系统概论智能运输系统概论13.3 SCATS系统系统式中：式中：饱和度饱和度；可供可供车辆通行车辆通行的的显示绿灯时间之和显示绿灯时间之和（s s）；）；被车辆被车辆有效利用有效利用的绿灯时间（的绿灯时间（s s）；）；绿灯期间，绿灯期间，停止线上无车辆的时间停止线上无车辆的时间（s s）；）；车车流流正正常常驶驶过过停停止止线线断断面面时时，前前后后车车辆辆间间不不可可少少的一个的一个空档时间空档时间（s s）；）；必不可少的必不可少的空挡个数空挡个数。综合流量综合流量2 2）配时参数优选）配时参数优选“算法算法”13.3SCATS系统式中：2）配时参数优选“算法”智能运输系统概论智能运输系统概论13.3 SCATS系统系统综综合合流流量量指指一一次次绿绿灯灯期期间间通通过过停停止止线线的的车车辆辆折折算算当当量量，它它由由直直接接测测定定的的饱饱和和度度及及绿绿灯灯期期间间实实际际出出现现过过的的最最大大流流率率s s来确定。来确定。信号周期时长的选择信号周期时长的选择以以子子系系统统为为基基础础，即即在在一一个个子子系系统统内内，根根据据其其中中饱饱和和度度最最高高的的交交叉叉口口来来确确定定整整个个子子系系统统应应当当采采用用的的周周期期时时长长。SCATSSCATS在在每每个个交交叉叉口口的的每每条条进进口口道道上上都都设设有有车车辆辆检检测测器器，由由前前一一周周期期内内，各各检检测测器器直直接接测测定定出出的的DSDS值值中中取取出出最最大大的的一一个，并据此定出下一周期内应该采用的个，并据此定出下一周期内应该采用的周期长度周期长度。2 2）配时参数优选）配时参数优选“算法算法”13.3SCATS系统综合流量指一次绿灯期间通过停止线的智能运输系统概论智能运输系统概论13.3 SCATS系统系统绿信比方案的选择绿信比方案的选择在在每每一一信信号号周周期期内内都都要要进进行行一一次次，其其大大致致过过程程如如下下：在在每每一一信信号号周周期期内内，对对四四种种绿绿信信比比方方案案进进行行对对比比，对对它它们们的的“入入选选”进进行行“投投票票”。若若连连续续三三个个周周期期内内，某某个个方方案案两两次次“中选中选”，则该方案即被选择作为，则该方案即被选择作为下一周下一周的执行方案。的执行方案。绿时差方案的选择绿时差方案的选择在在SCATSSCATS系系统统中中，内内部部、外外部部两两类类时时差差方方案案都都要要事事先先确确定定，并存储于，并存储于中央控制机内中央控制机内。SCATSSCATS系系统统的的结结构构层层次次大大体体上上可可分分为为：中中央央监监控控中中心心、区域控制中心区域控制中心和和信号控制器信号控制器。2 2）配时参数优选）配时参数优选“算法算法”13.3SCATS系统绿信比方案的选择2）配时参数优选“智能运输系统概论智能运输系统概论SCATSSCATS系统有其自己的优势：系统有其自己的优势：检检测测器器安安装装在在停停车车线线上上，不不需需要要建建立立交交通通模模型型，因因此此其其控制方案控制方案不是基于交通模型的；不是基于交通模型的；周周期期、绿绿信信比比和和相相位位差差的的优优化化是是预预先先确确定定的的多多个个方方案案中，根据实测的中，根据实测的类饱和度值类饱和度值进行选择；进行选择；系系统统可可根根据据交交通通需需求求改改变变相相序序或或跳跳过过下下一一个个相相位位，因因而能而能及时响应及时响应每一个周期的交通需求；每一个周期的交通需求；可以可以自动划分自动划分控制子区，具有控制子区，具有局部车辆感应控制局部车辆感应控制功能。功能。13.3 SCATS系统系统SCATS系统有其自己的优势：13.3SCATS系统智能运输系统概论智能运输系统概论SCATSSCATS系统缺点：系统缺点：第第一一，作作为为一一种种方方案案选选择择系系统统，没没有有使使用用交交通通流流模模型型，限制了配时方案的限制了配时方案的优化程度优化程度；第第二二，检检测测器器安安装装在在停停车车线线处处，难难以以监监测测车车队队的的行行进进，没有车流没有车流实时信息反馈实时信息反馈，这使得，这使得相位差优选相位差优选可靠性较差；可靠性较差；第第三三，系系统统只只能能实实施施在在PDPPDP系系列列数数字字计计算算机机上上，限限制制了了推广应用。推广应用。13.3 SCATS系统系统SCATS系统缺点：13.3SCATS系统智能运输系统概论智能运输系统概论第第1313章章 城市交通信号控制系统城市交通信号控制系统 概述概述13.1 TRANSYTTRANSYT系统系统13.2 SCATSSCATS系统系统13.3 SCOOTSCOOT系统系统13.4 新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统13.5 其他的交通信号控制系统其他的交通信号控制系统13.6第13章 城市交通信号控制系统 概述13.1 TRANSY智能运输系统概论智能运输系统概论SCOOTSCOOT（Split Split Cycle Cycle Offset Offset Optimization Optimization TechniqueTechnique）即即“绿绿信信比比、信信号号周周期期及及绿绿灯灯起起步步时时距距优优化化技技术术”，是一种实行，是一种实行实时协调控制实时协调控制的的自适应控制自适应控制系统。系统。是是在在TRANSYTTRANSYT的的基基础础上上发发展展起起来来的的，因因此此模模型型及及优优化化原原理理与与TRANSYTTRANSYT相相似似。所所不不同同的的仅仅仅仅是是前前者者为为在在线线运运行行，后后者者为为脱机运行脱机运行。因此。因此SCOOTSCOOT系统无须事先准备备选配时方案系统无须事先准备备选配时方案。SCOOTSCOOT包包含含一一个个用用于于联联机机计计算算的的实实时时交交通通预预测测模模型型，可可以以对对交交叉叉口口停停车车线线断断面面上上的的车车流流图图式式、车车辆辆受受阻阻排排队队情情况况以以及及拥拥挤挤程程度度作作出出定定量量的的预预测测，并并进进一一步步计计算算出出对对应应于于各各种配时参数组合的路网种配时参数组合的路网运行指标运行指标PIPI值值。13.4 SCOOT系统系统SCOOT（SplitCycleOffsetOptim智能运输系统概论智能运输系统概论SCOOTSCOOT将将其其所所控控制制的的路路口口或或路路段段人人行行横横道道视视为为道道路路网网中中的的节节点点，在在每每个个信信号号周周期期内内，根根据据本本周周期期各各方方向向（即即节节点点上上的的各各连连线线）到到达达节节点点交交通通需需求求的的变变化化，从从交交通通均均衡衡、交交通通相相关关和和交交通通连连续续的的角角度度，对对每每次次绿绿灯灯时时间间的的变变化化进进行行优优化化调调整整，同同时时，系系统统的的使使用用者者还还可可以以根根据据具具体体实实际际情情况况和和控控制制战战略略要要求求，施施加加带带有有倾倾向向性性的的干干预预，从从而而减减少少延延误误，缩短旅行时间缩短旅行时间，提高通行能力提高通行能力。SCOOTSCOOT通通过过车车辆辆检检测测器器实实时时的的测测量量并并跟跟踪踪交交通通运运动动，利利用用一一个个联联机机的的交交通通模模型型和和相相应应的的控控制制参参数数优优化化程程序序来来优优化化信号控制器信号控制器的配时。的配时。13.4 SCOOT系统系统SCOOT将其所控制的路口或路段人行横道视为道路网中的节点，智能运输系统概论智能运输系统概论 基本流程基本流程SCOOTSCOOT检检测测器器的的环环形形线线圈圈埋埋设设在在上上游游交交叉叉路路口口的的出出口口，检检测测的的数数据据上上传传至至“UTCUTC”计计算算机机中中，经经过过处处理理便便生生成成了了SCOOTSCOOT的的模模型型核核心心周周期期流流分分布布图图CFPCFP。为为了了跟跟踪踪CFPCFP的的瞬瞬时时变变化化，优优化化程程序序采采用用小小增增量量寻寻优优方方法法，即即信信号号配配时时参参数数可随可随CFPCFP的变化作相应的的变化作相应的微小变化微小变化。基本流程图基本流程图13.4 SCOOT系统系统基本流程SCOOT检测器的环形线圈埋设在上游交叉路口的出口智能运输系统概论智能运输系统概论 特点特点广泛的广泛的适用性适用性。SCOOTSCOOT系系统统对对配配时时参参数数的的优优化化是是采采用用连连续续微微量量调调整整的的方方式式，即即每每个个信信号号周周期期内内，只只对对绿绿信信比比和和绿绿灯灯起起步步时时距距作作（1-4s1-4s）的调整。）的调整。在在SCOOTSCOOT系系统统中中，无无须须预预测测未未来来若若干干分分钟钟内内路路上上交交通通状状况况的变化。的变化。个个别别车车辆辆检检测测器器错错误误地地反反馈馈信信息息几几乎乎不不影影响响SCOOTSCOOT系系统统对对信信号号配配时时参参数数的的优优化化，而而且且该该系系统统对对这这类类错错误误的的信信息息有有自动鉴别自动鉴别和和淘汰淘汰的功能。的功能。对实时交通状况的变化对实时交通状况的变化反映灵敏反映灵敏。13.4 SCOOT系统系统特点广泛的适用性。13.4SCOOT系统智能运输系统概论智能运输系统概论SCOOTSCOOT系统优点：系统优点：SCOOTSCOOT系系统统有有一一个个灵灵活活、准准确确的的实实时时交交通通模模型型，不不仅仅用用于于制定配时方案制定配时方案，还可以提供各种，还可以提供各种交通信息交通信息；采采用用对对下下一一个个周周期期的的交交通通进进行行预预测测的的方方法法，提提高高了了结结果的果的可靠性可靠性和和有效性有效性；调调整整参参数数时时采采用用频频繁繁小小增增量量变变化化，避避免免了了信信号号参参数数突突变变带来的损失，又可通过带来的损失，又可通过频繁累加频繁累加来适应交通条件的变化；来适应交通条件的变化；车车辆辆检检测测器器埋埋设设在在上上游游路路口口的的出出口口处处，为为下下游游交交叉叉口口信信号号配配时时预预留留充充足足的的时时间间，且且有有充充足足的的时时间间作作出出反反应应以以预预防车队阻塞到防车队阻塞到上游上游交叉口。交叉口。检测故障检测故障时，能作出时，能作出相应调整相应调整。13.4 SCOOT系统系统SCOOT系统优点：13.4SCOOT系统智能运输系统概论智能运输系统概论SCOOTSCOOT系统缺点：系统缺点：第一，第一，相位相位不能不能自动增减自动增减，相序相序不能不能自动改变自动改变；第第二二，独独立立的的控控制制子子区区的的划划分分不不能能自自行行解解决决，需需人人工工确定确定；第第三三，饱饱和和流流率率的的校校核核未未自自动动化化，使使现现场场安安装装调调试试相相当繁琐。当繁琐。13.4 SCOOT系统系统SCOOT系统缺点：13.4SCOOT系统智能运输系统概论智能运输系统概论第第1313章章 城市交通信号控制系统城市交通信号控制系统 概述概述13.1 TRANSYTTRANSYT系统系统13.2 SCATSSCATS系统系统13.3 SCOOTSCOOT系统系统13.4 新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统13.5 其他的交通信号控制系统其他的交通信号控制系统13.6第13章 城市交通信号控制系统 概述13.1 TRANSY智能运输系统概论智能运输系统概论13.5 新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统“新新一一代代智智能能化化交交通通控控制制系系统统（Novel Novel Intelligent Intelligent Traffic Traffic Control Control SystemSystem，简简称称NITCSNITCS）基基于于实实时时动动态态交交通通信信息息及及交交通通状状态态判判别别技技术术，采采用用分分级级分分区区的的大大系系统统动动态态分分层层递递阶阶控控制制框框架架，将将大大范范围围作作为为中中心心协协调调层层，将将区区域域作作为为优优化化控控制制层层，将将交交叉叉口口信信号号控控制制器器作作为为联联动动执执行行层层，从从大大范范围围（交交叉叉口口数数量量大大于于20002000）协协调调、区区域域（交交叉叉口口数数量量大大于于500500）优优化化、交交叉叉口口联联动动三三个个层层次次对对路路网网交交通通流流进进行行协协调调控控制制，从从时时间间和和空空间间两两个个角角度度，优优化化路路网网交交通通流流，均均衡衡路路网网交交通通负负荷荷，有有效效提提高高了了非非饱饱和和交交通通流流情情况况下下的的安安全全性性，解解决决了了饱和、过饱和交通流条件下的交通拥挤、拥堵问题。饱和、过饱和交通流条件下的交通拥挤、拥堵问题。13.5新一代智能化交通控制系统“新一代智能化交通控制系统智能运输系统概论智能运输系统概论NITCSNITCS系统相关关键技术：系统相关关键技术：大大范范围围中中心心协协调调控控制制区区域域优优化化控控制制路路口口联联动动执执行行控制控制分区递阶控制模式。分区递阶控制模式。交通状态时空判别技术交通状态时空判别技术大范围战略交通协调控制技术大范围战略交通协调控制技术区域交通自适应控制技术区域交通自适应控制技术 交通控制与交通诱导协同技术交通控制与交通诱导协同技术智能化交通信号控制器智能化交通信号控制器13.5 新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统NITCS系统相关关键技术：13.5新一代智能化交通控制系智能运输系统概论智能运输系统概论13.5 新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统层次结构图新一代智能化交通控制系统层次结构图13.5新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统层智能运输系统概论智能运输系统概论13.5 新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统物理结构图新一代智能化交通控制系统物理结构图13.5新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统物智能运输系统概论智能运输系统概论大大范范围围战战略略控控制制级级是是NITCSNITCS系系统统创创新新中中的的亮亮点点，主主要要面面向向大大城城市市的的交交通通管管理理与与控控制制，提提出出了了“大大范范围围战战略略交交通通控控制系统制系统”的概念，特点：的概念，特点：能够生成大范围交通控制策略能够生成大范围交通控制策略分层递阶协调控制区域间的交通流分层递阶协调控制区域间的交通流信号控制与交通诱导相协调信号控制与交通诱导相协调智能化交通控制策略选择智能化交通控制策略选择混合交通流控制混合交通流控制区区域域控控制制级级是是NITCSNITCS系系统统的的核核心心；路路口口控控制制级级是是NITCSNITCS系统执行的系统执行的重点重点。13.5 新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统大范围战略控制级是NITCS系统创新中的亮点，主要面向大城市智能运输系统概论智能运输系统概论第第1313章章 城市交通信号控制系统城市交通信号控制系统 概述概述13.1 TRANSYTTRANSYT系统系统13.2 SCATSSCATS系统系统13.3 SCOOTSCOOT系统系统13.4 新一代智能化交通控制系统新一代智能化交通控制系统13.5 其他的交通信号控制系统其他的交通信号控制系统13.6第13章 城市交通信号控制系统 概述13.1 TRANSY智能运输系统概论智能运输系统概论13.6 其他的交通信号控制系统其他的交通信号控制系统OPACOPAC（Optimization Optimization Policies Policies for for Adaptive Adaptive ControlControl）是是一一个个分分布布式式实实时时交交通通信信号号控控制制系系统统，由由美美国国PBF PBF arradynearradyne公公司司和和Massachusetts Massachusetts LowellLowell大大学学共共同同开发。开发。引引入入有有效效定定周周期期（VFC-Virtual VFC-Virtual Fixed Fixed CycleCycle）的的概概念念，即即允允许许每每一一个个路路口口的的周周期期长长度度在在一一个个规规定定的的时时间间和和空间空间范围内变化。范围内变化。OPACOPAC系系统统在在硬硬件件上上为为分分布布式式结结构构，每每个个路路口口机机由由信信号号控控制制机机和和一一台台586586以以上上的的PCPC机机组组成成，路路口口机机之之间间可可以以对等对等通信，或通过通信，或通过中心计算机中心计算机通信。通信。OPACOPAC系统系统13.6其他的交通信号控制系统OPAC（Optimizat智能运输系统概论智能运输系统概论13.6 其他的交通信号控制系统其他的交通信号控制系统是是一一个个真真正正的的分分布布式式系系统统，中中心心计计算算机机只只完完成成VFCVFC的的优优化化；路路口口机机完完成成车车队队预预测测、相相位位优优化化以以及及排排队队长长、停车次数和延误等参数或状态的停车次数和延误等参数或状态的估计估计和和检测检测。检检测测器器安安装装在在各各个个车车道道上上游游离离停停车车线线812s812s车车程程的的地地方方，便于准确预测车流量、车队行进等数据。便于准确预测车流量、车队行进等数据。采采用用先先进进的的优优化化方方法法和和控控制制技技术术。为为了了保保证证实实时时性性，采采用用滑滑动动时时间间窗窗方方法法。OPACOPAC系系统统的的应应用用时时间间较较短短，控控制制算算法法比比较较复复杂杂，对对调调试试人人员员的的要要求求较较高高；另另外外，其其9600bps9600bps的的通信速率较低通信速率较低，对等通信只能，对等通信只能30s30s完成一次。完成一次。OPACOPAC系统系统13.6其他的交通信号控制系统是一个真正的分布式系统，中心智能运输系统概论智能运输系统概论13.6 其他的交通信号控制系统其他的交通信号控制系统SPOTSPOT（Signal Signal Progression Progression Opimization Opimization TechnologyTechnology）/UTOPIA/UTOPIA（Urban Urban Traffic Traffic Optimization Optimization by by Integrated Integrated AutomationAutomation）系系 统统 是是 意意 大大 利利 Mizar Mizar AutomazioneAutomazione公司开发的公司开发的分布式实时交通控制系统分布式实时交通控制系统。SPOT/UTOPIASPOT/UTOPIA实实际际上上是是由由两两个个部部分分组组成成，SPOTSPOT独独立立工工作作时时是是一一个个小小型型的的分分布布式式交交通通控控制制系系统统；UTOPIAUTOPIA是是一一个个面控软件面控软件，在，在联网联网的的中心计算机中心计算机上运行。上运行。每每3s3s路路口口信信号号机机之之间间的的数数据据交交换换一一次次，各各路路口口信信号号机机在在滑动时间窗上滑动时间窗上进行一次进行一次优化优化，时间窗长度为，时间窗长度为2min2min。SPOT/UTOPIA SPOT/UTOPIA 系统系统13.6其他的交通信号控制系统SPOT（SignalPr智能运输系统概论智能运输系统概论13.6 其他的交通信号控制系统其他的交通信号控制系统系系统统在在当当初初设设计计和和开开发发时时就就考考虑虑了了公公交交优优先先的的功功能能，其其控控制制目目标标是是：在在尽尽可可能能保保证证公公交交车车不不遇遇红红灯灯的的情情况况下，使私家车总的旅行时间最短下，使私家车总的旅行时间最短。为为了了保保证证子子区区控控制制的的最最优优性性和和鲁鲁棒棒性性，采采用用的的“强强相相互互作作用用”概概念念，即即本本路路口口的的目目标标函函数数要要考考虑虑相相邻邻路路口口的状态及的状态及区域控制区域控制级给出的约束条件。级给出的约束条件。UTOPIAUTOPIA要要为为整整个个网网络络进进行行最最优优控控制制决决策策，接接收收各各SPOTSPOT单单元元发发来来的的路路口口状状态态信信息息，确确定定子子区区划划分分、子子区区的的最最佳周期佳周期、最佳权重最佳权重等。等。SPOT/UTOPIA SPOT/UTOPIA 系统系统13.6其他的交通信号控制系统系统在当初设计和开发时就考虑智能运输系统概论智能运输系统概论13.6 其他的交通信号控制系统其他的交通信号控制系统RHODESRHODES（Real-timeReal-time，HierarchicalHierarchical，OptimizedOptimized，Distributed Distributed and and Effective Effective SystemSystem）是是 由由 美美 国国ArizonaArizona大学大学P.MirchandaniP.Mirchandani等人于等人于19961996年开发成功。年开发成功。RHODESRHODES在在硬硬件件上上是是一一个个两两级级结结构构，即即中中心心计计算算机机级级和和信信号号控控制制器器级级，把把系系统统控控制制问问题题分分解解为为三三层层递递阶阶结结构构，路口控制层路口控制层、网络控制层网络控制层和和网络负荷分配层网络负荷分配层。主主要要由由路路口口控控制制参参数数优优化化模模块块、各各方方向向交交通通流流预预测测模模块块、路路网网车车流流优优化化模模块块、车车队队预预测测模模块块和和参参数数及及状状态态估计模块估计模块组成。组成。RHODESRHODES系统系统13.6其他的交通信号控制系统RHODES（Real-ti智能运输系统概论智能运输系统概论13.6 其他的交通信号控制系统其他的交通信号控制系统该该系系统统在在预预测测方方法法上上进进行行了了深深入入研研究究，为为了了保保证证预预测测的的准准确确性性，把把车车辆辆检检测测器器安安装装在在路路口口的的车车辆辆进进口口处处，对对预测值预测值进行进行检验检验和和校正校正。提提出出了了一一种种相相位位可可控控优优化化概概念念，根根据据到到达达车车辆辆的的预预测测值值，用，用动态规划动态规划的方法找出的方法找出最优相序最优相序和和相位长度相位长度。提提出出“实实时时绿绿波波带带”概概念念，根根据据当当前前的的车车队队预预测测值值，综综合合考考虑虑网网络络上上各各方方向向车车队队可可能能发发生生的的冲冲突突，用用决决策策树法树法进行进行网络优化网络优化并实时生成并实时生成行进绿波带行进绿波带。提供与提供与交通分析交通分析软件的软件的接口接口，可，可离线评价离线评价配时方案配时方案RHODESRHODES系统系统13.6其他的交通信号控制系统该系统在预测方法上进行了深入智能运输系统概论智能运输系统概论激励学生学习的名言格言激励学生学习的名言格言220、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。221、世界会向那些有目标和远见的人让路（冯两努香港著名推销商）222、绊脚石乃是进身之阶。223、销售世界上第一号的产品不是汽车，而是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。224、即使爬到最高的山上，一次也只能脚踏实地地迈一步。225、积极思考造成积极人生，消极思考造成消极人生。226、人之所以有一张嘴，而有两只耳朵，原因是听的要比说的多一倍。227、别想一下造出大海，必须先由小河川开始。228、有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。229、以诚感人者，人亦诚而应。230、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会都看到某种忧患。231、出门走好路，出口说好话，出手做好事。232、旁观者的姓名永远爬不到比赛的计分板上。233、怠惰是贫穷的制造厂。234、莫找借口失败，只找理由成功。（不为失败找理由，要为成功找方法）235、如果我们想要更多的玫瑰花，就必须种植更多的玫瑰树。236、伟人之所以伟大，是因为他与别人共处逆境时，别人失去了信心，他却下决心实现自己的目标。237、世上没有绝望的处境，只有对处境绝望的人。238、回避现实的人，未来将更不理想。239、当你感到悲哀痛苦时，最好是去学些什么东西。学习会使你永远立于不败之地。240、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴们都睡着的时候，一步步艰辛地向上爬241、世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力。242、坚韧是成功的一大要素，只要在门上敲得够久、够大声，终会把人唤醒的。243、人之所以能，是相信能。244、没有口水与汗水，就没有成功的泪水。245、一个有信念者所开发出的力量，大于99个只有兴趣者。246、环境不会改变，解决之道在于改变自己。247、两粒种子，一片森林。248、每一发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。249、如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。250、大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。激励学生学习的名言格言