智能交通系统概述

2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
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
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
2020/10/16
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。
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
7
交通量(Traffic Flow, Traffic Volume)
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。
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
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。
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
3
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
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。
各类信号控制的优点
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
36
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
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）。
（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。
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
24
车流通过信号路口的时间-距离图
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
25
四、信号控制的基本参数(续)
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
12
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
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”。
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
GminGGmax
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
34
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
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。
最佳周期（Co） 最小周期（Cm） 实际应用的周期（Cp）
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
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）：
CO
1.5L5 1Y
Cm
L 1Y
Cp
0.9L 0.பைடு நூலகம்Y
式中：L ---- 一个周期内的总损失时间；
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。
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
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。
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。
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
31
信号配时图
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
38
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
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
全，但交叉路口的利用率就越小。
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
16
两相控制信号
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
17
三相控制信号
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
18
四相控制信号
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
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。
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
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
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
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。
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。(Traffic 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。
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）
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
22
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
23
四、信号控制的基本参数(续)
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
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。
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
2020/10/16
北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根
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” (Gmin) ，到初期绿灯结束时，
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。