智能交通系统课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,智能交通系统PPT课件,6、露凝无游氛，天高风景澈。,7、翩翩新来燕，双双入我庐，先巢故尚在，相将还旧居。,8、吁嗟身后名，于我若浮烟。,9、陶渊明（约365年427年），字元亮，（又一说名潜，字渊明）号五柳先生，私谥“靖节”，东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散文家。汉族，东晋浔阳柴桑人（今江西九江）。曾做过几年小官，后辞官回家，从此隐居，田园生活是陶渊明诗的主要题材，相关作品有饮酒、归园田居、桃花源记、五柳先生传、归去来兮辞等。,10、倚南窗以寄傲，审容膝之易安。,智能交通系统PPT课件智能交通系统PPT课件6、露凝无游氛，天高风景澈。,7、翩翩新来燕，双双入我庐，先巢故尚在，相将还旧居。,8、吁嗟身后名，于我若浮烟。,9、陶渊明（约365年427年），字元亮，（又一说名潜，字渊明）号五柳先生，私谥“靖节”，东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散文家。汉族，东晋浔阳柴桑人（今江西九江）。曾做过几年小官，后辞官回家，从此隐居，田园生活是陶渊明诗的主要题材，相关作品有饮酒、归园田居、桃花源记、五柳先生传、归去来兮辞等。,10、倚南窗以寄傲，审容膝之易安。2021/4/152智能交通系统 2021/4/153第二章 交通控制系统基础交通系统主要组成,交通流的特性,信号控制系统的分类,信号控制的基本参数,点、线、面控制系统,高速公路交通控制系统,交通控制系统的基本评价指标,在数学课堂教学过程中，创设生动有趣的情境，是数学教学活动产生和维持的基本依托；是学生自主探究数学知识的起点和原动力；是提高学生学习数学能力的一种有效手段。,生动有趣的教学情境，是激励学生主动参与学习的重要保证；是教学过程中的一个重要环节。一个好的教学情境可以沟通教师与学生的心灵，充分调动学生的既有经验，使之在兴趣的驱动下，主动参与到学习活动中去。那么在数学课堂教学中，创设一个优质的情境是上好一堂课的重要前提。,一、创设实际生活情境，激发学生学习兴趣,数学来源于生活，生活中又充满数学。教师要善于从学生熟悉的实际生活中创设教学情境，让数学走进生活，让学生在生活中看到数学，接触数学，激发学生学习数学的兴趣。,如：在教学分类时，我首先让学生拿出课前已准备的自己最喜爱的东西玩具（汽车、火车、坦克、手枪），图片（奥特曼、机器人、孙悟空、哪吒），水果（苹果、梨子、香蕉、桔子），提问：“同学们都带来了这么多好玩、好看、好吃的东西，应该怎样分类摆放呢？”学生兴趣盎然，各抒己见。,生1：把这些东西都放在一起。,生2：摆整齐。,生3：把好玩的放在一起，好看的放在一起，好吃的放在一起。,生4：把同样的东西放在一起。,教师抓住这个有利时机导入课题，探求新知。然后通过小组合作把学生带来的东西进行分类，并说明分类理由，总结分类的方法。各小组操作完后，小组代表汇报结果。,这样将知识与实际生活密切联系起来，巧妙地创设教学情境，激发了学生的学习兴趣和求知欲望，放飞了学生的思维，学生把自己好玩、好看、好吃的东西通过动手实践、自主探索、合作交流、体验，参与知识的形成过程和发展过程，理解掌握了分类的思想方法，获取了学习数学的经验，成为数学学习活动中的探索者、发现者、创造者，同时也提高了学生的观察能力，判断能力和语言表达能力。,二、创设质疑情境，引发自主探究,创设质疑情境，就是在教师讲授内容和学生求知心理之间搭建一座“桥梁”，将学生引入一种与问题有关的情境中，问题是数学的心脏，问题是思维的起点，是思维的动力。“学起于思，思源于疑”。,学生在上课时，对老师提出的质疑情境有好奇心和求知欲，根据这一特点，鼓励学生自主质疑去发现问题、探究问题、解决问题，激发学生的学习兴趣和探索欲望，启发学生创新思维，起到了很好的教学效果。,如：在教学十几减8时，我一开始就给学生制造一个悬念：“徐老师昨晚做了一个梦，你们想知道老师做的是什么梦吗？”学生们异口同声回答：“想！”这样通过激趣诱思，调动了学生的学习积极性和主动性。,紧接着就讲述我的梦，“老师梦见齐天大圣孙悟空对我说，他在蟠桃树上摘了8个仙桃，树上还剩几个仙桃呢？梦里的问题老师怎么也解决不了，你们谁能帮一帮老师？”低年级孩子乐于帮助他人，乐于尝试解决困难，乐于展示自己的才能，一下子全都有了解决问题的欲望，全都想帮帮老师。于是，有的学生提出：如果树上原来有11个仙桃，那么还剩下3个仙桃，算式是11-8=3（个）；,有的学生提出：如果树上原来有12个仙桃，那么还剩下4个仙桃，算式是12-8=4（个） 数学课程标准指出：“学生的数学学习内容应当是现实的，有意义的，富有挑战性，这些内容应该有利于学生主动观察、实验、猜测、验证、推理与交流。”“数学知识，思想方法，必须由学生在实践中理解、感悟、发展，而不是单纯依靠教师的讲解去获得。”,知识只有经过学生自主探究、验证、总结，才能深刻理解，牢固掌握；才能灵活地、创造性运用于实际，体现数学的价值。,从表面上看，这个质疑情境是教师向学生提出问题，实际上是由学生提出问题并自己去解决问题，这样创设更好地调动了学生探究问题的积极性和主动性，有利于发展学生的创造性。,三、创设游戏情境，让学生“玩中学”、“学中玩”,“玩”是孩子的天性。苏霍姆林斯基曾指出：“如果老师不想办法使学生产生情绪高昂和智力振奋的内心状态，就急于传授知识，不动情感的脑力劳动就会带来疲倦。没有欢欣鼓舞的心情，没有学习兴趣，学习也就成了负担。”,小学生都喜欢做游戏，创设一个与学生知识背景密切相关，又是学生感兴趣的游戏情境，唤起学生的主体意识，让学生自主调动已有的知识、经验、策略去体验和理解知识，激活学生的思维，引发学生探索，使学习活动生动有效、事半功倍。,如：在教学掷一掷时，我首先告诉同学们，老师今天和大家一起做一个摸球的游戏。我手上拿的纸盒里装着标有数字1、2、3、4、5、6的乒乓球各一个，请你来闭着眼睛随手摸一个球，可能摸到几号球呢？（教师摇晃盒内的球后，请一个学生闭眼摸一个，同时请学生们猜一猜他摸到的是几号球？）,生1：他摸到的是6号。,生2：不一定吧？他可能摸到2号，也可能摸到3号。,生3：我看他说不定摸到的是4号或5号或6号。（学生猜后，教师让摸球的学生出示摸到的球。猜对的同学欢呼雀跃）,师：想一想，我们能事先确定摸到几号球吗？,生1：不能，1号到6号都有可能被摸到。,生2：6个球被摸到的机会是一样的。,师：如果想摸到的球肯定是6号，那么我们可以怎么办？,生1：多放几个6号球。,生2：不行，要全部放6号球。,师：为什么？,生：因为每个球都有可能被摸到，只要有一个球不是6号，就有可能摸到这个球，如果全部是6号，随便你怎样摸，摸出的球肯定是6号。,创设以游戏情境为主线，让学生在玩中体验和理解“某一事情发生的可能性”，认识“预测某一事情发生的可能性大小”的应用价值，初步掌握“预测某一事情发生的可能性大小”的基本方法。,于学生而言，他们没有等待知识的传递，主动建构了知识，真正成为了学习的主人；于老师而言，没有去填“鸭子”，只是为学生主动学习创设多种学习条件，营造了一个人性化的课堂氛围，是学生学习活动的组织者、指导者、参与者、促进者。,教学过程中老师带领学生玩得巧妙、玩得高明，不是为玩而玩，而是让学生在玩中生疑，让学生在玩中质疑，让学生在玩中释疑，获取知识，提高了学习数学的能力。,（河北省涿州市西城坊中心校）,一、引言,传统高中数学教学忽视学生的主体性，多数教师从主观上并不重视学生的主体性和主观能动性，因此采用灌输式的教学模式开展课堂教学。落后的教学模式不但缺乏有效性，更没有针对学生的素质与能力进行有效的提升。,在新课程改革的背景下，众多教师开始探究如何在高中数学教学中突出学生的主体性，因此在高中数学教学中开展探究式教学法。但从目前看，探究式教学法还存在一定的问题，需要在教学实践中不断总结和反思，使其更完善和高效。,基于此，本文在此刍议探究式教学法在高中数学教学中的实际应用，以期为相关人士提供有益参考与借鉴，推动高中数学教学的发展。,二、以问题为导向引导学生进行探究,从本质上说，探究式教学法的核心是突出学生的主体性，组织学生在探究的过程中不断发现问题、思考问题并解决问题，进而建构更完整的知识体系并提高个人素质与能力。其中，教师要考虑的是如何确保学生的探究具有有效性，如何引导并激发学生探究的欲望。,因此，在高中数学教学中教师要开展探究式教学，其首要任务是以问题为导向，通过为学生制定教学任务引导学生进行有效的探究学习。,例如，在数列的学习中，教师在黑板上写出一道经典的计算题：“1+2+3+97+98+99+100=？”教师给出题目的目的非常明了，要求学生探究数列的概念，并研究等比数列和等差数列，同时解决黑板中的计算题。,因此，学生的探究学习有了明确的方向，在问题的导向下更深入地研究数学，而不是对教材进行浏览，导致教学质量不高。在探究分析过程中，学生不但对所学的知识有更深刻的认识和了解，而且提高探究能力、学习能力等多方面的综合能力。,三、开展翻转课堂教学模式,翻转课堂教学模式是探究教学模式的发展与进步，所谓翻转课堂教学模式是指教师转变传统课堂教学的流程，将课堂作为学生完成课后练习的场所，并要求学生在课后学习。其中学生利用课后的时间进行学习，其本质就是一种探究，更进一步突出学生的主体性。,在高中数学教学中开展翻转课堂教学模式能够给予学生充分的时间和空间进行探究学习。以函数的教学为例，教师要求学生利用课后时间自学，并掌握函数的概念、定义和性质，并对函数表示方法和单调性进行研究，同时需要完成课后的练习题。在课堂教学中，教师在黑板上给学生准备相应的习题，要求学生利用自学的内容完成习题。,此时，高中数学课堂成为学生交流的场所，而教师成为学生交流学习的引导者和监督者。因此，教师要对学生交流学习的过程进行监督，对学生激烈讨论的教学难点进行汇总，并以此为基础开展更有针对性的讨论。,最后，教师根据学生练习习题的结果及学生交流学习的过程进行总结。例如，教师发现大部分学生在课后学习中都能取得较大的收获，但在解题过程中，教师发现部分学生虽然能够正确地判断出函数的单调性，却忽视函数的定义域，导致答案不够准确。,针对于此，教师就应该利用课堂教学的最后时间对其进行讲解，让学生深刻地认识到函数定义域的重要性，并让学生拥有足够的意识在解决函数问题时注意函数的定义域。,在高中数学翻转课堂教学中，教师引导学生充分利用课后时间进行探究，再失去教室束缚和教师引导的情况下，对将要学习的内容进行自主探究。因此，学生的主体性得到进一步激发，获得更深刻的认知，同时发现学习中的疑难点。针对于此，教师才能更进一步提高课堂教学效率，使教学变得更有针对性，其不但提高了教学质量，而且提高了学生的综合素质。,四、有效的教学评价,在高中数学探究式教学模式下，教师应该明确自己的教学目标，不但要提高学生的知识技能，更要有针对性地提高学生的素质与能力。,因此，在课堂教学中，教师要对学生进行有效的教学评价。换言之，教师对学生的评价必须是全面科学的，不仅针对学生在学习方面取得的收获，还应该包括学生在探究学习中表现出的能力。,例如教师在数列的教学中开展探究式教学，留给学生足够的时间和空间进行学习。此时，教师发现平时成绩一般的某一位学生能够组织其他学生进行合作学习，极大地提高探究学习的效率。在小组合作学习的过程中，这名学生积极吸取其他同学的学习方法和技巧，不但获得深刻的认知，而且提高自身的学习能力和探究能力。,因此，教师要对学生表现出的组织能力、学习能力等优秀的能力给予肯定与表扬，要鼓励学生在日后的学习中表现得更突出。经过教师的引导，学生的学习信心得到巩固，同时能力也得到提升，这就进一步发挥探究式教学的效力。,五、结语,探究式教学模式给高中数学教学带来更多的可能性，但其仍具有一定的局限性。因此，教师要对其进行总结和反思，提出改进意见，进而推动高中数学教学的进一步发展。,2024/8/29,6,二、交通流的特性,(,交通流参数,),宏观：将交通流作为一个整体。,交通量,(Traffic Flow, Traffic Volume),在一定时间间隔内，通过一条公路或一条给定车道或方向的某一点的车辆总数。单位为辆数或辆,/,单位时间。,可分为：到达率、离开率,车速,Speed (and Travel time),车流密度,Density,：,D=F/S,占用一个给定公路或车道的车辆总数。单位为车辆数,/,公里或车辆数,/,公里,/,车道。,常用时间占有率,Occupancy,来表示。,2024/8/29,7,交通量,(Traffic Flow, Traffic Volume),最重要、最容易测量。,流量：,q,N,T,N:,通过断面,AA,的车辆数,;,T:,测量时间,设,hi,为第,i,辆车的车头时距，有,：平均车头时距,2024/8/29,8,车速,Speed (and Travel time),在特定的观测地点、沿特定路线上的，交通运行状况的重要计量。,时间平均速度（地点速度）,区间平均速度,2024/8/29,9,车道占有率,(Occupancy),车道上，车辆占用时间与总观测时间之比。,：车道占有率,%,；,：第,i,辆车的检测器占用时间；,：观测时间；,2024/8/29,10,2024/8/29,11,二、交通流的特性（续）,微观：交通流中的单个车辆的行为,间距和间隔,(Spacing and Headway),间距：车道上连续车辆间的距离。,间隔：连续车辆通过车道上某点的时间,2024/8/29,12,2024/8/29,13,三、信号控制系统分类,按控制范围分：,单个交叉口的交通控制,也称单点信号控制，“点控制”。,干道交叉口信号协调控制,也称“绿波”信号控制，“线控制”。,区域交通信号控制系统,“面控制”。,2024/8/29,14,三、信号控制系统分类（续）,按控制方法分：,定时控制：交叉口信号控制机均按事先设定的配时方案运行，称定周期控制。,(Pretimed Control),有单段式定时控制和多段式定时控制,有单个交叉口的定时控制、静态线控系统和静态面控系统。,感应控制：是在交叉口进口道上设置车辆检测器，信号灯配时方案可随检测器检测到的车流信息而随时改变的一种控制方式。,(T,raffic Actuated Control,),可分为：半感应控制和全感应控制。,(,Actuated & Semi-Actuated Control,),用感应控制方式的线控制、面控制也称为动态线控系统和动态面控系统。,2024/8/29,15,四、信号控制的基本参数,用以给相互冲突的交通流以先后通过的通行权，即在时间上将相互冲突的交通流进行分离，以便它们安全地通过交叉路口。,相位：信号化的交叉路口，给予车辆及行人以通行权的时序叫信号的相位，简称相。,(Phase),通常用的是两相控制信号，如图。,另外有三相、四相、八相的控制方式，如图。,信号的相位数根据路口的需要选择，相位越多，交通越安全，但交叉路口的利用率就越小。,2024/8/29,16,两相控制信号,2024/8/29,17,三相控制信号,2024/8/29,18,四相控制信号,2024/8/29,19,四、信号控制的基本参数,(,续,),三个基本控制参数：,周期长度,绿信比,相位差,信号控制系统的功能就是最佳地确定各路口在各车流方向上的这些控制参数，并付诸实施。,2024/8/29,20,四、信号控制的基本参数,(,续,),周期长度：,(Cycle length),信号灯运行一个循环所需的时间，等于绿灯、黄灯、红灯时间之和。,The sum of all traffic phases is equal to the cycle length.,一般信号灯最短周期不小于,36s,；最长周期不超过,2min,。,适当的周期长度对路口处交通流的疏散和减少车辆等待时间具有重要意义。,又具体分为：（英国运输与道路研究所,TRRL,的结果）,最佳周期（,Co,）,最小周期（,Cm,）,实际应用的周期（,Cp,）,2024/8/29,21,四、信号控制的基本参数,(,续,),最佳周期（,Co,）：,最小周期（,Cm,）：,实际应用的周期（,Cp,）：,式中：,L -,一个周期内的总损失时间；,Y -,整个交叉路口中，各个相位的,y,值的总和，即,Y=,y,，,y,是流量与饱和流量的比值。（即繁忙度）,周期与延误的关系如下图：（,Cp,应略大于,Co,，取,90%,的饱和量）,2024/8/29,22,2024/8/29,23,四、信号控制的基本参数,(,续,),绿信比：,(Split),一个周期中，绿灯时间与周期长度之比称为绿信比。,绿信比：,S = G / C,；,G-,绿灯时间，,C-,周期,绿信比的大小对于疏通交通流和减少路口总等待时间有着举足轻重的作用。,通过合理地分配各车流方向的绿灯时间（绿信比），可使各方向上阻车次数、等待时间减至最少。,应该注意：单个路口信号的最优配时并不等于对于整个交通网络（线控或面控系统）也是最优的。对于多路口联合控制，需统筹考虑各路口的周期、绿信比，而且要妥善地确定不同路口信号之间的相位差。,2024/8/29,24,车流通过信号路口的时间,-,距离图,2024/8/29,25,四、信号控制的基本参数,(,续,),相位差：,(Offset),也称时差，是应用于信号系统联动协调控制的一个参数。有绝对相位差和相对相位差之分。,绝对相位差是指各个信号的绿灯或红灯的起点或中点相对于某一个标准信号（相位差为零）的绿灯或红灯的起点或中点的时间之差。,相对相位差是指相邻两信号的绿灯或红灯的起点或中点之间的时间之差。相对相位差等于两个信号绝对相位差之差。,在信号协调控制系统中，选择正确的相位差对车流的协调和“绿波”的形成具有重要意义。,两个相邻路口的相位差：,O = t + 10 (,秒,),t,为平均旅行时间，,10s,为一路口清车队时间。,2024/8/29,26,其它参数,绿灯间隔时间（,R,）：,从失去通行权的相位的绿灯结束到得到通行权的相位的绿灯开始所用的时间。,最小绿灯时间（,gmin,）：,是对相位的绿灯显示时间规定的最低限值。,5s,饱和流量（,S,）,在有车队存在的某段绿灯时间内，并且忽略车流释放率在增大或减小的绿灯时间的前几秒及后几秒时间段，车辆通过停止线的平均流率。,有效绿灯时间（,ge,）：,即某一相位的绿灯时间与黄灯时间的和减去损失时间。,5s,2024/8/29,27,其它参数（续）,损失时间（,l,）,即在周期时间内，由于安全几车流运动特性等原因，在某段时间内没有交通流运动或未被充分利用的时间。,车流量系数（,y,）,饱和度（,X,）,延误（,D,）,2024/8/29,28,车流通过信号路口的流量图示（信号灯交叉口车流运动特性）,2024/8/29,29,五、单个交叉路口的交通控制,单个交叉路口的交通控制也称“点控”,控制方式：,定时控制,交通感应控制,优化感应控制,定时控制与感应控制的选择,2024/8/29,30,5.1,定时控制,全部控制参数（主要是周期、绿信比、相的数量和顺序）都根据历史交通数据预先确定，保持常数。,必须对每相的时间（绿信号时间加上黄信号时间）和总的周期时间确定要求的数值。,基本的考虑因素：,车辆延误,交叉路口的容量,有许多算法。如韦伯斯特法（,Webster,）、,ARRB,法、“冲突点”法等。,2024/8/29,31,信号配时图,2024/8/29,32,5.2,交通感应控制,目的是使绿灯时间长度与实际交通状况相适应。,有全感应控制和半感应控制两类。,常用的有两种形式：,基于到达车辆车头距的控制,基于排队长度的控制,2024/8/29,33,交通感应控制的基本工作原理,如图所示，一相位起始绿灯，感应信号控制器内预设有一个“初期绿灯时间”,(G,min,),，到初期绿灯结束时，,如在一个预置的时间间隔内，无后续车辆到达，则可更换相位；,如检测器检测到有后续车辆到达，则每测得一辆车，绿灯延长一预置的“单位绿灯延长时间”,(G,0,),。即只要在这个预置的时间间隔内，车辆中断，即换相；连续有车，则绿灯连续延长，直到绿灯一个预置的“极限延长时间”,(G,max,),时，即使检测到后面仍有来车，也中断这个相位的通车权。,2024/8/29,34,2024/8/29,35,5.3,定时控制和感应控制的选择,能降低延误和减少停车的控制方式，既有较好的交通效益又有较高的经济效益。,不同交通条件下最有效的控制方式的分块图。如图所示。,各类信号控制的优点,2024/8/29,36,2024/8/29,37,六、干线交通控制系统,(“,线控”,),为使车辆减少在城市道路网中各个交叉口上的停车时间，特别是使干道上的车辆能够畅通，通常把一条干道上一批相邻的交通信号连接起来，加以协调控制，就出现了,干线交叉口交通信号的协调控制系统,（简称,线控制,，也称,绿波系统,）。,研究把整个区域内所有交通信号联起来加以协调控制，就形成了,区域交通信号控制系统,（简称,面控制,）。,一大片控制区划分为若干控制子区；控制子区往往是若干条干线的交通控制系统。,所以线控制是面控制的一种组成部分，或者说，线控制是面控制系统的一种简化的特殊形式。,2024/8/29,38,2024/8/29,39,6.1,定时式线控制的协调方式,双向交通街道,在各交叉口间距相等时，比较容易实现，且当信号间车辆行驶时间正好是线控系统周期时长一半的整数倍时，可获得理想的结果。否则较难实现，必须试探和折中来求得信号协调。有四种：,同步式协调控制（,Simultaneous,）,交互式协调控制（,Alternate,）,简单续进式协调控制系统,（,Limited (simple) progressive,）,多方案续进协调控制系统（,Flexible progressive,）,2024/8/29,40,6.2,感应式线控系统和计算机线控系统,感应式线控系统,使用半感应信号机的线控系统,使用全感应信号机的线控系统,关键交叉口的感应式线控系统,2024/8/29,41,七、区域交通控制系统,(“,面控”,),定时式脱机操作系统,响应式联机操作系统,2024/8/29,42,7.1,定时式脱机操作系统,TRANSYT,（,Traffic Network Study TooL,）“交通网络研究工具”，是英国交通与道路研究所（,TRRL,，现为,TRL,）于,1966,年提出的脱机优化网络信号配时的一套程序。现在的版本为,TRANSYT 10,。,TRANSYT,是一种脱机操作的定时控制系统，主要由仿真模型及优化两部分组成，其基本原理如图。,2024/8/29,43,TRANSYT,基本原理,2024/8/29,44,7.2,响应式联机操作系统,能随交通变化自动优选配时方案的控制系统。,不同的自适应控制系统归纳起来有方案选择式与方案形成式两类。,方案选择式控制原理同“线控”系统,以方案选择式优选配时方案与单点感应控制作调整相结合的控制系统。以,SCATS,为代表。,方案形成式以,SCOOT,为代表,2024/8/29,45,（,1,）,SCATS,SCATS,（,Sydney Co-ordinated Adaptive Traffic System,）,控制系统是一种实时自适应控制系统，由澳大利亚开发。70年代开始研究，80年代初投入使用,SCATS,的控制结构为分层式三级控制：,中央监控中心,-,地区控制中心,-,信号控制机,1-10,个信号控制机组合为一个“子系统”，若干个子系统组合为一个相对独立的系统；,系统之间基本上互不相干，而系统内部子系统间存在一定的协调关系。随交通状况的实时变化，子系统可合并和重新分开。,三项基本配时参数的选择都以子系统为核算单位。,2024/8/29,46,（,1,）,SCATS,（续）,SCATS,在实行对若干子系统的整体协调控制的同时，也允许每个交叉口“各自为政”地实行车辆感应控制，从而大大提高了系统本身的控制效率。,SCATS,正是利用了设置在停车线附近的车辆检测装置，才能这样有效、灵活。所以，实际上,SCATS,是一种用感应控制对配时方案可作局部调整的方案选择系统。,SCATS,的主要环节：,子系统的划分与合并,“合并指数”：相邻子系统各自要求的信号周期时长相差,9s,；则“合并指数”,+1,；否则,-1,。,“合并指数”达到,4,，两子系统可合并；降为,0,，重新分开两子系统。,2024/8/29,47,（,1,）,SCATS,（续）,SCATS,配时参数优选“算法”简介,把信号周期、绿信比及绿时差作为各自独立的参数分别进行优选，优选过程所用的“算法”以所谓“综合流量”及“饱和度”为主要依据。,饱和度,饱和度（,DS,）是指被车流有效利用的绿灯时间与绿灯显示时间之比：,DS=g,/g,综合流量,综合流量,q,是指一次绿灯期间通过停车线的车辆折算当量，由直接测定的饱和度,DS,及绿灯期间实际出现过的最大流率,S,来确定：,q,=(DS*g*S/3600),信号周期时长的选择,信号周期时长的选择以子系统为基础，即在一个子系统内，根据其中饱和度最高的交叉口来确定整个子系统应当采用的周期时长。,2024/8/29,48,（,1,）,SCATS,（续）,绿信比方案的选择,绿信比的选择也以子系统为基础。事先为每一交叉口准备四个绿信比方案（针对可能的四种负荷情况）供实时选择使用。,每一信号周期选择一次，连续三个周期内某一方案两次“中选”，则该方案即被选择为下一周期的执行方案。,绿时差方案的选择,内部、外部两类时差方案分别有五种不同的方案，存储在中央控制计算机中。,每一信号周期实时选择。,2024/8/29,49,（,2,）,SCOOT,SCOOT,（,Split-Cycle-Offset Optimisation Technique,）,即“绿信比-信号周期-绿时差优化技术”，是一种对交通信号网实行实时协调控制的自适应控制系统，有英国TRRL（运输与道路研究所，现为TRL，,Transport Research Laboratory,）与1973年开始研究开发，1979年正式投入使用。现在由,Peek Traffic Ltd, TRL Ltd,和,Siemens Traffic Controls Ltd,共同拥有。,SCOOT,是在,TRANSYT,的基础上发展起来的，其模型及优化原理均与,TRANSYT,相仿。不同的是,SCOOT,是方案形成方式的控制系统。通过安装在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，联机处理，形成控制方案，连续地实时调整绿信比、周期时长及绿时差三参数，使之同变化的交通流相适应。,已在世界上,170,多个城镇使用。,2024/8/29,50,2024/8/29,51,（,2,）,SCOOT,（续）,SCOOT,优选配时方案的主要环节,检测,检测器：环形感应线圈,传感器的合适位置：,SCOOT,通过实时检测达到能实时预测停车线上的“到达”图式，预测,PI,目的，所以传感器的合适位置是设在离停车线相当距离的地点，一般希望设在上游交叉口的出口，离下游停车线尽量远。,车辆检测数据的采集,交通量,占用时间及占用率,拥挤程度,子区,由交通工程师预先判定，不能合并、分拆，但可在子区中有双周期交叉口。,2024/8/29,52,（,2,）,SCOOT,（续）,模型,周期流量图,-,车队预测,图式与,TRANSYT,一样，但,SCOOT,是实时交通信息处理得到。,排队预测（如图）,拥挤预测,为控制排队延伸到上游交叉口，必须控制受阻排队长度。“拥挤系数”可以反映车辆受阻程度，同时因,SCOOT,传感器设在靠近上游交叉口的出口道上，因此当检测器测得有车停在传感器上时，表明排队即将延伸到上游交叉口。,效能预测,同,TRANSYT,一样，,SCOOT,用延误和停车数的加权值之和或油耗作为综合效能指标,PI,，但,SCOOT,有时也用“拥挤系数”作为效能指标之一。,优化,优化策略：对优化配时参数随交通需求的改变而作频繁的适量调整。适量的调整量虽小，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段内的交通变化趋势。这是,SCOOT,成功的主要原因之一。,2024/8/29,53,2024/8/29,54,八、高速公路交通控制系统,高速公路的交通拥挤及其影响,匝道控制,入口匝道控制,出口匝道控制,主线控制、通道控制和收费控制,控制与监测系统简介,2024/8/29,55,8.1,高速公路的,交通拥挤,是指交通需求（一定时间内想要通过道路的车辆数）超过某道路的交通容量时，超过部分的交通滞留在道路上的交通现象。,交通拥挤的根本原因是交通供求关系的不平衡。因素可归纳为：,常发性的过大交通需求；,几何因素（,Geometric design factors,）,运行因素（,Traffic operations factors,）,偶发性暂时通过能力降低。如交通事故、公路养护等,（,Random factors,）,2024/8/29,56,8.1,高速公路的,交通拥挤,（续）,几何因素（,Geometric design factors,）,车道减少,交织路段短,道路纵断面过陡,横断面过窄,车道数太少等,运行因素（,Traffic operations factors,）,交通需求超过容量（,Volume/capacity relationship,）,不受限制的入口匝道（,Unrestrained ramp access,）,出口匝道排队（,Exit ramp queues,）,收费站收费（,Tolling,）,交织运行（,Weaving maneuvers,）,2024/8/29,57,8.2,高速公路匝道控制,匝道控制是应用最广的、效果最好的一种控制方式。包括：,单个入口匝道或出口匝道的定时控制,动态控制,多个匝道的协调控制（定时、动态）,2024/8/29,58,(1),入口匝道控制,入口匝道控制的基本目标是控制高速公路的交通需求。,它以高速公路主线交通流为控制对象，以匝道入口流量为系统的输入控制量，通过计算匝道上游交通需求与下游道路容量差额来寻求最佳入口匝道流量控制，从而使高速公路本身的交通需求不超过它的容量，使高速公路主线交通流处于最佳状态。,2024/8/29,59,(1),入口匝道控制（续）,入口匝道控制方法：,匝道调节,*,（,ramp metering,）,入口匝道定时调节；,入口匝道感应（动态）调节；,入口匝道汇合控制；,入口匝道整体定时控制；,高速公路入口全局最优控制。,匝道关闭（,ramp closure,）,人工设置路栏（,Manually placed barriers,）,自动路栏（,Automated barriers,）,标志（,Signing,）,2024/8/29,60,(2),出口匝道控制,在高速公路的交通控制中，很少对出口匝道进行控制。,两种方法：调节离开高速公路的交通量的方式和完全关闭出口匝道的方式。,2024/8/29,61,8.3,主线控制、通道控制和收费控制,主线控制（,mainline control,）的对象是高速公路本身即路段上的交通流，而通道控制（,corridor control,）的对象是由高速公路、侧道和其它平行干道所组成的通道系统上的交通流。两者是互相联系的。,公共汽车,/,合用车（,HOV,）优先控制,2024/8/29,62,(1),主线控制,通常采用的几种主线控制方法有：,可变速度控制；,车道关闭；,主线调节；,可逆车道控制；,公共汽车、合用车优先控制；,驾驶员信息系统。,2024/8/29,63,(2),通道控制,高速公路通道系统由高速公路、匝道以及与高速公路相关的侧道、干道、城市街道等组成。它是一个以高速公路为核心的、沟通两个或两个以上地区之间交通的道路网络。,高速公路通道控制就是对通道系统交通流进行协调、管理、诱导和警告。,通道控制的基本原理：监测通道系统中所有道路及交叉口，将超载道路上的交通转移到通行能力尚有剩余的道路上去。,2024/8/29,64,(3),收费控制,收费控制：除可筹促新的公路建设资金外，还可以实现交通需求控制，以期能有效解决公路的拥挤、安全、污染等问题。拥挤收费是解决高速公路或通道内拥挤问题的一种最有前途的方法。,传统的收费方式需车辆在收费站停下来交费，容易造成收费站拥挤，给环境带来污染。,2024/8/29,65,(3),收费控制（续）,收费制式：通常有三种,均一式：是最简单的一种收费制式，收费站设在每个入口，而主线和出口都不再设站。,开放式：收费站建在高速公路的主线上，距离较长的高速公路可以建多个收费站，各个出入口不再设站，高速公路对外呈“开放”状态。,封闭式：收费站建在高速公路的所有出入口处，车辆在高速公路内部则可以自由行驶。这是目前应用最多的一种收费制式。,2024/8/29,66,(3),收费控制（续）,收费方法：,人工收费：由人工将车辆分类，套用收费标准计算应收取费用，收钱、开票、找零。我国绝大部分采用这种收费方法。,半自动收费：指在车辆分类、计算费用、交费、收费、核准放行几个收费环节中有一个或几个环节采用自动装置，但仍需驾驶员停车交费的收费系统。,全自动收费：全部收费过程都由自动化装置完成，汽车可实现不停车收费，完全达到无人操作。,2024/8/29,67,(4),高速公路监控系统,监控中心,功能目标,实现和协调高速公路管理策略和控制；,事件管理和维护的调度中心,维护和修理损坏或工作不正常的现场设备,给出行者、决策者、媒体发布高速公路交通旅行信息的中心；,紧急救援反应的协调指挥中心。,定义功能关系、数据需求和信息流程,2024/8/29,68,(4),高速公路监控系统（续）,需考虑的技术,物理环境（,Physical Environment,）：如图,工作站（,Workstations,）,控制和显示（,Controls and Displays,）：如图,用户接口（,User Interfaces,）,通信（话音、数据）,2024/8/29,69,2024/8/29,70,九、交通控制的基本评价指标,交通控制的基本评价指标（与信号配时直接相关）,通行能力,饱和度,行程时间,延误,停车次数,停车率,燃油消耗,废气排放,交通噪音等,2024/8/29,71,9.1,主要评价指标,通行能力,道路通行能力是指在一定的道路、交通和环境条件下，道路上某一断面在单位时间内通过的最大车辆数。辆,/,时，,Veh/h,美国的通路通行能力手册,HCM,（,highway capacity manual,）,分为：路段通行能力和交叉口通行能力,道路通行能力的大小与道路条件、交通条件及交通管制条件等直接相关,2024/8/29,72,9.1,主要评价指标（续）,饱和度,指交通量与通行能力之比。,用来描述交叉口交通需求与供给之间平衡的程度,分为相位饱和度和交叉口饱和度,交叉口信号配时设计时，饱和度的实用范围通常为,0.75,0.90,，个别情况可达,0.95,2024/8/29,73,9.1,主要评价指标（续）,饱和度的影响因素,道路条件,车道宽度（直接相关）、车道坡度、转弯半径、视距等,交通条件,车辆组成、车流分布、行人与自行车交通量等,渠化条件,机动车与非机动车的隔离、专用车道的设置等,信号条件,相位组成,环境条件,交叉口所处的地区是市区中心或非市区中心等,2024/8/29,74,9.1,主要评价指标（续）,车辆延误,是指由于道路与环境条件、交通干扰以及交通管理与控制设施等驾驶员无法控制的因素而引起的行程时间损失。,包括路段行车延误和交叉口延误两部分,度量方法：秒,/,辆（平均延误）、辆秒（总延误）、辆时,/,时（单位小时总延误）,有不同的模型：,Webster,模型、,Akcelik,模型等,2024/8/29,75,9.1,主要评价指标（续）,停车次数,完全停车、不完全停车,停车次数就是一个信号周期内完全停车次数的总和,分为交叉口停车次数和相位停车次数,停车率,指一个信号周期内，停车车辆数占通过停车线（交叉口）车辆总数的比率。,分为交叉口停车率和相位停车率,2024/8/29,76,9.2,服务水平（,LOS,）,服务水平（,LOS,：,Level Of Service,）,是道路使用者从所使用的交通设施中获得的有关速度、舒适、方便、经济、安全等方面的一种服务程度。,它不仅与交通设施有关，还与交通需求大小等有直接的关系。,多以,HCM,的划分标准：,A B C D E F,平均车辆延误,60.0,2024/8/29,77,谢 谢,2024/8/29,78,31,、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。,黑格尔,32,、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。,普列姆昌德,33,、希望是人生的乳母。,科策布,34,、形成天才的决定因素应该是勤奋。,郭沫若,35,、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。,洛克,