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交通管理与控制,单个交叉口交通信号控制,11.1 定时控制,信号配时方法TRRL法（英国）ARRB法（澳大利亚）HCM法（美国）上海方法其他配时方法（冲突点法、临界车道法、估算法）前提：冲突点、停车线依据：延误、服务水平、多指标、环境指数配时：确定信号周期，分配绿灯给各相,信号配时方法-HCM配时法（美国）,例：某市区道路平面交叉口，东西主干道为四车道，各进口交通量均为660pcu/h，南北次干道为双车道，各进口交通量为460pcu/h，各方向车流中15%左转车和10%的货车，交通信号为两相，试进行信号灯配时设计。,交叉口交通组织与车流量见图，不考虑非机动车及行人过街，选用两相位信号机，试选定信号周期计算信号配时。做出信号配时图。,练习题,交通管理与控制,单个交叉口交通信号控制,11.1 定时控制,信号配时方法TRRL法（英国）ARRB法（澳大利亚）HCM法（美国）上海方法其他配时方法（冲突点法、临界车道法、估算法）前提：冲突点、停车线依据：延误、服务水平、多指标、环境指数配时：确定信号周期，分配绿灯给各相,TRRL法,TRRL 配时法 是以车辆延误时间最小为目标来计算信号配时的一种方法，是以韦伯斯特（Webster）对交叉口车辆延误的估计为基础，通过对周期长度的优化计算，确定相应的一系列配时参数；包括有关原理、步骤和算法在内的韦伯斯特法是交叉口信号配时计算的经典方法。Webster延误模型与最佳周期长度 Webster延误模型修正及拓展即ARRB法（Australia Road Research Board）信号配时计算步骤及示例,Webster延误模型与最佳周期长度,单车延误计算公式：,交叉口的总延误计：,最佳周期计算公式：,Webster延误模型修正及拓展即ARRB法,在Webster延误公式中，当饱和度x越接近于1时，算得的延误越不正确，更无法计算超饱和交通情况下的延误。因此，阿克赛力克考虑了超饱和交通情况，把延误公式改为：式中：D-总延误（s）；No-平均溢流排队车数（辆）。则最佳周期为：式中：k-停车补偿参数。,例：有一两相位信号控制交叉口如下图所示，每个入口道都有两个车道，各入口道总车流量如图。设饱和交通量为S=1800辆/小时，每相信号损失时间为l=5.2秒，黄灯时间取为A1=A2=4秒，不设全红时间即Rt=0。试用韦伯斯特法设计该交叉口定时控制配时方案。,算例分析,交通信号控制练习题1,一个两相位信号控制交叉口，各进口车道的流量与饱和流量见表。该交叉口车辆 的前损失时间为3s，后损失时间为1s，绿灯间隔时间为6s（其中黄灯时间4s，全红灯时间2s），确定该交叉口信号控制的最佳周期Co。,交通信号控制练习题2,一个两相位信号控制的交叉口，各进口道的交通量和饱和流量见下表，绿灯间隔时间为7秒，黄灯时间为4秒，起动损失时间为3秒，试计算信号配时。,交通信号控制练习题3,十字路口东南西北入口道的总车流量分别为600,900,900和1200veh/h,各入口道均有两个车道。设饱和流量为1800veh/h,采用两相位信号控制，每相位信号损失时间为2s，黄灯时间为3s，全红时间为2s。试设计该路口的定时控制配时方案，并给出信号配时图示。,定时式线控系统的配时设计方法,设计步骤如下：（1）准备原始资料调查干线街道各交叉口及路段的几何构造，交叉口间距，交通流向、流量及其变化规律，干道容许车速和行车限制如单向交通、车速限制等等。（2）划分时段、确定配时方案数根据调查数据划分时段并确定配时方案数，方法与孤立交叉口配时基本相同。,（3）确定周期时长和绿信比根据各时段交通流调查结果，计算各交叉口的最佳周期长度和绿信比。取周期中最长者为系统周期即各交叉口的公共周期。周期最长的那个路口沿干道方向的绿灯时间，定为干道各交叉口的最小绿灯时间，各交叉口干道方向的最大绿灯时间则根据相交道路交通流所需要的最小绿灯时间来确定。（4）确定信号相位差确定相位差有两种比较实用的方法，即图解法和数解法。,如下图所示由A、B、C、D、E五个路口组成的道路系统，系统周期时长为136s，实测各相邻交叉口间车辆平均行驶时间是：T1 170s，T2=156s，T3=232s，T4=183s试计算各路口的相对相位差。,练习由A、B、C、D、E、F六个路口组成的道路系统，系统周期时长为120s，实测各相邻交叉口间车辆平均行驶时间是：T1 160s，T2=158s，T3=254s，T4=201s,T5=192s试计算各路口的相对相位差。,相位差优化方法 图解法,协调时差图解法示例,交通管理与控制,区域交通信号控制系统,哈尔滨工业大学（威海）交通工程系,第十三章 区域交通信号控制系统,13.1 概述 13.2 定时式脱机操作系统TRANSYT 13.3 自适应式联机操作系统SCAT和SCOOT,第一节 概述,面 控 制,将城市中某一地区的所有交叉口由中央控制室集中统一控制，这种地区性集中控制,称为面控制或区域控制。,面控制分类：,按控制方式分,定时（静态）自适应协调控制（动态）,按配时方案的 产生方式分,按系统结构分,方案生成式 方案选择式,集中控制：范围较小20个路口 一般两级 分层控制：范围较大,一般三四级。,分析工具,车辆行驶状况的有关参数,路网结构图,分析工具,周期流量变化图式,第二节 TRANSYT系统,TRANSYT系统,Traffic Network Study Tool 交通网络研究工具,一、概述,TRANSYT系统是信号控制网协调配时的一项技术。英国交通与道路研究实验室（TRRL）最早于1966年提出的离线优化的交通控制方法与软件。,一、概述,交通模型 用来模拟在信号灯控制下交通网上的车辆行驶状况，以便计算在一组给定的信号配时方案作用下网络的运行指标。,TRANSYT程序主要包括两个组成部分,优化过程 改变信号配时方案并确定指标是否减小，经过反复试算求得最佳配时方案。,一、概述,TRANSYT以直接运营费用作为综合目标函数：,二、TRANSYT的基本构成部分,三、优先方法：爬山法,爬山法的基本思想：在初始方案的基础上，以一定的步距向正、负两个方向做试探性调整，如果向正方向调整一个步距后，所获得方案优于前一方案，则继续以此步距向正方向调整；如果所得方案劣于初始方案，则应改变方向，以相同步距向负方向调整。通过这样反复试探来确定最优方案。“爬山法“的缺点：有可能使性能指标落入局部极小值，从而错过了真正的最优值。尽管可采用交替使用大步长和小步长进行调整的方法，但作为一个非凸的最优化问题，目前的解析方法还不能确保找到全局最优值。,三、优先方法：爬山法,绿 时 差 优 选,四：改进,TRANSYT问世以来，随着交通工程的实践，得到不断地改进和完善，已修改了多次。到目前为止的最新版本是11版。,第三节 SCAT系统和SCOOT系统,SCAT系统（悉尼 澳大利亚）（Sydney Co-ordinated Adaptive TrafficSystem）SCOOT 系统（英国 TRRL）(Split,Cycle and Offset Optimization Technique）,一、SCAT系统,Sydney Co-ordinated Adaptive TrafficSystem SCAT属于一种方案实时选择系统，并与单点感应控制做局部调整相结合。,SCAT系统 悉尼 澳大利亚,一、SCAT系统,SCAT系统 悉尼 澳大利亚（Sydney Co-ordinated Adaptive TrafficSystem）SCAT配时参数的优选“算法”：,为了节省控制计算机的CPU时间，把C，（绿灯起步时距）作为各自独立的参数分别进行优选，而且不用延误时间和停车次数作为直接的优选目标函数，优选过程所使用的“算法”是以所谓“综合流量”和饱和度为主要依据的。,一、SCAT系统,一、SCAT系统,在SCAT系统中，绿时差分为“外部”绿时差-用在相邻两个子系统合并时，协调连接两个子系统的连线之间的车流；“内部”绿时差-用于子系统内部各交叉口之间的信号协调。,二、SCOOT系统,SCOOT系统 英国 TRRL,Split,Cycle and Offset Optimization Technique 绿信比、周期和相位差优化技术,二、SCOOT系统,SCOOT 系统 是由英国运输研究所(TRRL)在TRANSYT基础上研制的自适应控制系统，该系统于1975年研制成功。上个世纪90年代SCOOT系统进行了多次升级，其最新版本为4.5版。,二、SCOOT系统,二、SCOOT系统,三、SCAT与SCOOT的比较,Text,SCAT,SCOOT,两者性能接近，有自动 转换双周期运行的功能。,SCOOT能把复杂的 车辆感应运行模型化，而且停车线处没有检测器。,SCOOT由高级语言编写，可移植,检测器安装在停车线处。,类似TARANSYT的相位差优化方法，在确定优化目标以及实际优化过程 方面都是比较好的。,SCAT方式与系统不可移植，由特定汇编语言编制。,检测器安装在停车线上游处。,两者性能接近，可以更好地估计拥挤程度。,无优势。,在停车线上游处没有检测器，因而不能提供车队行进的反馈信息。,思考题：简述TRANSYT,SCATS,SCOOTS的优缺点。,