先进的交通管理系统.ppt

先进的交通管理系统￿￿￿￿•闯红灯自灯自动记录系系统（（automatic￿￿detecting￿and￿recording￿system￿for￿violation￿of￿traffic￿signal简称称电警）：警）：可安装在信号控制的交叉路口和路可安装在信号控制的交叉路口和路段上并段上并对指定指定车道内机道内机动车闯红灯行灯行为进行不行不间断自断自动检测和和记录的系的系统 电子警察系子警察系统 •对闯红灯、违章变道、不按规定车道行驶等路口违章行为进行监控和管理，规范司乘人员驾驶行为，震慑驾驶员违章侥幸心理，降低交通事故发生率，也提升交通运输效率，缓解警力不足￿电警系警系统方案方案————线圈圈检测线圈检测 前端系统由嵌入式高清摄像机、信号检测器、车检器（线圈）、补光灯（爆闪灯或LED频闪灯）组成200万单台摄像机可覆盖单向2车道，500万单台摄像机可覆盖单向3车道系统亦可实现卡口功能，可增加视频辅助，当线圈链路故障时，相机自动切换至视频检测模式 其工作流程图：￿电警系警系统方案方案————视频检测视频检测 前端系统由嵌入式高清摄像机、LED频闪灯组成。

200万单台摄像机可覆盖单向2车道，500万单台摄像机可覆盖单向3车道工作原理：摄像机对图像中的红绿信号灯颜色做逐帧识别，同时自动匹配对应车道，对过往车辆进行轨迹跟踪并做行为判断，对违章车辆进行抓拍、车牌识别、录像、存储，处理结果上传到后台也具备卡口功能，即在绿灯期间记录过往车辆 电警功能：闯红灯、压线、逆行、非法左转、非法右转、违章变道、不按车道行驶、违章停车、道路堵塞检测、卡口功能等定时式脱机控制系统－TRANSYTTRANSYT是英国交通与道路研究所于1966年提出的一套脱机优化网络信号配时的程序主要由仿真模型及优化计算两部分构成5网网络几何尺寸及网几何尺寸及网络交通流交通流信息信息初始信号配初始信号配时仿真模型仿真模型优化化过程程最佳信号配最佳信号配时优化数据化数据新的信号配新的信号配时效能指效能指标PI网网络内的延内的延误及停及停车次数次数TRANSYT基本原理信号配时优化过程TRANSYT以仿真程序计算出来的总延误时间及停车次数等的加权和作为性能指标，用“爬山法”优化，产生优于初始配时的新的控制参数，然后把新的控制参数再送入仿真部分，反复迭代，直到得到性能指标最小的信号控制方案。

主要优化环节包括：逐一调整各路口的绿信比逐一调整各路口关键相位的绿灯启亮时间（相位差）Ø对周期长进行优化Ø缺点：易陷入局部最优如何找到全局最优在理论上还没有彻底解决目前美国的TRANSYT版本采用遗传算法进行优化初始配时方案向＋方向试调1个步长向＋方向试调1个步长向－方向试调1个步长向－方向试调1个步长向＋方向试调成功向－方向试调成功维持初始配时PI值下降PI值下降PI值上升PI值下降PI值下降PI值上升PI值上升PI值上升TRANSYT优化算法“爬山法”计算流程感应式联机控制系统－SCOOT感应式联机控制系统通过道路网上的车辆检测器采集交通数据，并通过配时参数优化得到最佳方案，然后对区域内的交通信号实施控制目前世界上感应式联机信号控制系统可以分为两大类：一类是方案选择式，以SCATS为代表；一类是方案生成式，以SCOOT为代表9SCOOT系统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SCOOT是方案形成式控制系统采用小步长渐近寻优法10SCOOT11MethodMethod::- SPLITS- OFFSETS- CYCLE TIMEFREQUENT, SMALL ALTERATIONS TO:STOPS & DELAYSSCOOT stands for:-SCOOT stands for:-PLITSYCLECFFSETOOPTIMIZATIONTECHNIQUEWeights& BiasSplit&OffsetOptimizerSCOOT - SCHEMATIC OVERVIEW12PhasesFlowDemand ProfilesQueuesPreferences& ObservationsCycleOptimiserCurrentSCOOTTimingsTranslationArray检测SCOOT使用环形线圈式监测器检测交通数据。

SCOOT通过实时检测达到实时预测停车线上的到达图式检测器的合适位置是设在离停车线有相当距离的地点，一般希望设在上游交叉口的出口，离下游停车线尽量远SCOOT检测器可采集的交通数据主要有交通量、占用时间及占用率、拥挤程度等为能准确采集检测器有无车通过，采样周期应尽量短，SCOOT的采样周期为13Red timeGreen timeTime nowFlow RateStop LineSaturation flow rateFlow adds to back of queueTime ‘now’Modelled queue at time’now’ACTUALQUEUECruisespeedCyclic Flow ProfileQUEUE MODEL14(seconds)Optimizer FrequencySplitEvery stagechange-4, 0, +4 (Temporary)OffsetOnce percycle-4, 0, +4Cycle TimeEvery 2.5or 5 minsChange Time-1, 0, +1 (Permanent)-4, 0, +4 (32 to 64)-8, 0, +8 (64 to 128)-16, 0, +16 (128 to 240)The Optimisers15SCATS基本原理基本原理“饱和度和度”控制原理：控制原理：1、绿灯时间的使用效率 充分对路口绿灯时间的利用，来提高路口交通通过效率2、停车线检测器的使用 DS = [green-(unused green)]/green •Green ：可用绿灯时间•Unused green ：大于或等于每条车道标准准车间距距的时间 •H－标准车间距•W－浪费时间=unused green=T-H•T－实际车头时距HW基本概念基本概念—— 饱和度和度DST基本概念基本概念—— 饱和度和度DSSCATS所使用的“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。

式中： DS——饱和度； g ——可供车辆通行的显示绿灯时间总和（s）； g’——被车辆有效利用的绿灯时间（s）； T——绿灯期间，停止线上无车通过（即出现空当）的时间（s）； t——车流正常驶过停止线断面时，前后两辆车之间不可少的一个空当时间（s）； h——必不可少的空当个数 参数g、T及h可以直接由系统、路口信号机、检测器提供一定程度上一定程度上摆脱了脱了车辆尺寸尺寸折算折算为标准准车的繁的繁琐过程•最大流量时的标准间隔时间是每天自校准的每天自校准的•在交叉口过饱和的情况下，DS 可以 >100%DS = [green-(unused green)]/green 基本概念基本概念—— 饱和度和度DSSCATS系系统基本原理基本原理时距控制原理距控制原理用时间表示车间距，与车型无关；间隙计时器是用来侦查车队通过；车头时距和浪费时间计时可用来看车队的通行效率；判断判断连续车队的指的指标：：Headway：GAP:3.5sWast:7s （累计）SCATS系系统基本基本控制策略控制策略§SCATS交通整体协调控制是根据区域交通数据实时响应交通需求和系统容量的变化，调整整个区域的信号时间以提供最佳的交通流，并确定每个交叉路口的最合适的绿灯定时以使相邻的交叉路口绿灯能连续，使车辆通过交叉路口时的延迟最小。

称之为“战略控制”§系统进行整体协调控制，同时系统允许每个路口“各自为政”，实行车辆感应控制，称之为“战术控制” §“战略控制”和“战术控制”有机结合，大大提高系统的控制效率协调控制控制SCATS控制策略：控制策略：“战略控制”结合“战术控制”。