《交通管理與控制》第五章 交通信號控制緒論

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,汽車與交通學(xué)院交通運輸工程系,Qingdao Technological University,第五章道路交通控制緒論,省級精品課程,第一節(jié)概述,交通信號及交通信號燈,交通信號燈的設(shè)置依據(jù),信號燈控制類別,第二節(jié) 信號控制參數(shù)與基本概念,第三節(jié) 交通信息采集與處理技術(shù),第四節(jié) 短時交通量預(yù)測技術(shù),本章主要內(nèi)容,交通控制,交通控制，也叫交通信號控制，或城市交通控制，就是依靠交通警或采用交通信號控制設(shè)施，隨交通變化特性來指揮車輛和行人的通行。,交通控制內(nèi)涵,一切通過人員和設(shè)備向車輛及出行者提供信息來引導(dǎo)和限制交通流

2、的理論與技術(shù)，從而提高線路的通行能力，保障交通的暢通和安全。,在道路上用來傳送具有,法定意義,指揮交通流,通行或停止,的光、聲、手勢等，都是交通信號。道路上常用的交通信號有燈光信號和手勢信號。,交通信號是在空間上無法實現(xiàn)分離的地方，在平面交叉口上，用來在,時間上給交通流分配通行權(quán),的一種交通指揮措施。交通信號燈用輪流顯示不同的燈色來指揮交通的通行或停止。,除交叉口交通信號燈外，還有,人行橫道信號燈和車道信號燈,等燈光信號。車道信號燈一般多用在高速道路、大橋、隧道及有可逆方向車道的道路上。,一、交通信號及信號燈,信號燈的發(fā)展歷史,據(jù)英國學(xué)者,韋伯斯特,和柯布的著作記述，早在,1886,年，倫敦的

3、威斯明斯特街口就安裝了交通信號燈。這是一個,紅綠兩色,的信號燈，為了方便在夜間讓司機和行人看清信號顏色。,到,1918,年紐約街頭又出現(xiàn)一座新的信號燈，這是一座,手動操縱,的信號燈。,直到,1926,年，在英國沃而漢普頓才出現(xiàn)第一座自動交通信號燈。,信號燈的種類,初期的信號燈僅紅、綠兩色；,1918,年美國紐約街頭才出現(xiàn)紅綠黃三色信號燈；,現(xiàn)代信號燈，除原來紅黃綠三色基本信號燈之外，又增加了,箭頭信號燈,和,閃爍燈,。,（,1,）箭頭信號燈,它是專為,分離各種不同方向,交通流，并對其提供專用通行時間的信號燈。,（,2,）閃爍燈,普通紅黃綠或綠色箭頭燈，,在啟亮?xí)r，按一定的頻率閃爍,，可補充其它

4、燈色所不能表達的交通指揮意義。,信號燈的含義,歐洲道路交通標志和信號協(xié)定,對信號燈含義的規(guī)定如下：,非閃燈,（,1,）,綠燈,：表示車輛,可以通行。,車輛必須讓合法通行的其它車輛和人行橫道線內(nèi)的行人,先行,。,如果交通非常擁擠，以至進入路口的車輛，在燈色改變之后，還是通不過，這時,即使,是綠燈，車輛也不得通行。,（,2,）,紅燈,：表示,不許車輛通行,，車輛不能超過停車線。,（,3,）,黃燈,：表示即將亮紅燈，車輛,應(yīng)該停止,。除非黃燈剛亮?xí)r，已經(jīng)接近停車線，無法安全制動的車輛，可以開出停車線。,信號燈的含義,閃燈,（,1,）閃紅燈：警告車輛不準通行,（,2,）閃黃燈或兩個黃燈交替閃亮：,表示

5、車輛可以通行，但必須特別小心。,箭頭燈,：,（,1,）綠色箭頭燈：車輛只允許沿箭頭所指的方向通行。,（,2,）紅色或黃色箭頭燈：僅對箭頭所指的方向起紅燈或黃燈的作用。,專用于自行車的信號燈：,應(yīng)在信號燈上加有自行車的圖案。,我國對信號燈含義的規(guī)定,2003,年,10,月頒布的,道路交通安全法,規(guī)定：,（）綠燈亮?xí)r，準許車輛、行人通行，但轉(zhuǎn)彎的車輛不準防礙直行的車輛和被放行的行人通行。,（）黃燈亮?xí)r，不準車輛、行人通行，但已越過停止線的車輛和進入人行橫道的行人，可以繼續(xù)通行。,（）紅燈亮?xí)r，不準車輛、行人通行。,（）綠色箭頭燈亮?xí)r，準許車輛按箭頭所示方向通行。,（）黃燈閃爍時，車輛、行人須在確保

6、安全的原則下通行。,信號燈通常的次序安排：,豎式：自上而下為紅、黃、綠燈；,橫式：自外向里為紅、黃、綠燈。,1,）豎式,帶有箭頭燈時，安排次序如下：,單排式：自上而下，一般為紅、黃、綠、直行箭頭、左轉(zhuǎn)箭頭、右轉(zhuǎn)箭頭燈，中間可省掉不必要的箭頭燈。當同時裝有直、左、右三個箭頭燈時，可省掉普通綠燈。,雙排式：一般在普通信號燈的里側(cè)加裝左轉(zhuǎn)箭頭燈，或左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)箭頭燈，或左、直、右三個箭頭燈。,2,）橫式,帶有箭頭燈時，安排次序如下：,單排式：自外向里，一般為紅、黃、左箭頭、直箭頭、右箭頭燈；或紅、黃、左箭頭、綠燈；或紅、黃、綠、右箭頭燈。,雙排式：自外向里，為左箭頭燈、直箭頭燈和右箭頭燈，中間可省掉不

7、必要的箭頭燈。橫排時，左、右箭頭燈所處位置，原則上同左、右車道的位置一致。,信號燈的次序安排,1.,信號控制設(shè)置的利弊分析,二、交通信號燈的設(shè)置依據(jù),合理設(shè)計的信號控制交叉口，其,通行能力,應(yīng)比設(shè)有停車或讓路標志的交叉口,大,。,設(shè)有停車或讓路標志的交叉口的交通量接近其通行能力時，,車流就會不暢而大大增加了車輛的停車次數(shù)和延誤，特別是次要道路上的車輛，停車、延誤會更加嚴重。,這時將其改為信號控制交叉口可能就恰到好處，可改善次要道路上的通車，減少其停車與延誤。,合理設(shè)置信號燈的條件是什么？,如果交通量未達到需要設(shè)置信號燈的要求，不合理地將停車標志交叉口改為信號控制交叉口，主路交通和次路交通會怎樣

8、？,信號設(shè)置不合理的弊端,將停車、讓路標志交叉口改為信號控制交叉口，消除了原停車或讓路標志交叉口的優(yōu)點。（優(yōu)點是什么？）,改為信號控制之后，就要為少量次要道路上的車輛放綠燈，勢必給主路道路車輛增加許多不必要的紅燈，,從而使主要道路上的車輛產(chǎn)生大量的停車與延誤。,而次要道路上，因車少，有些時候,亮著綠燈卻無車通行,。,這種情況在我國屢見不鮮，這些,被迫產(chǎn)生,的停車與延誤，將導(dǎo)致無謂的能耗與運行費用的浪費。,決定停車標志交叉口改為信號交叉口時，主要應(yīng)考慮兩個因素,停車標志交叉口的通行能力和延誤。,停車標志交叉口的通行能力,停車標志交叉口的通行能力為主路通行能力與次路通行,能力之和，,主路通行能力可

9、認為和路段通行能力一樣，,次路,通行能力可通過計算主路車流中可供次路車輛穿越的空檔數(shù),來求出次路可以通行的最大交通量。,計算這種交叉口的通行能力，一般是對應(yīng)于主要道路交通量，求出相應(yīng)的,次要道路進口道可以進入交叉口的最大交通量。,信號控制設(shè)置的基本理論,式中：,次要道路可通過的最大交通量（輛,/h,）,主要道路交通量（輛,/h,）, Q/3600,（輛,/s,）,次要道路穿過主路車流的臨界空檔時距（,s,）,次要道路車輛連續(xù)通行時的車頭時距（,s,）,原理：,根據(jù)計算主要道路車流中可供次要道路車輛穿越的,空檔數(shù),來求出次要道路可以通行的最大交通量。,假設(shè)主路車流按,泊松分布,到達，可建立計算次

10、要道路可通過的最大交通量的公式如下：,次要道路通行能力計算,臨界空擋,隨主要道路寬度、主路上的車型及車速、次要道路車輛的去向、駕駛員的駕駛習(xí)慣等不同而異。,小轎車的,臨界空檔時距,，隨各種條件，在,4.5,10s,之間變化。車頭時距,h,值按小轎車一般取,2,3s.,按上述假設(shè)，計算的只是次要道路車輛穿越,1,條,主要道路車流的,最大通過量,。當主要道路上多于,1,條車道或要考慮雙向車流時，對穿越車輛的影響是非常復(fù)雜的。,目前計算停車標志交叉口通行能力最簡便而又較可靠的方法是德國所采用的方法。,次干道通行能力*（,pcu/h,）,主路,交通量,次路,控制方式,采用時間間隔,（,s),主干道雙向

11、交通量（,pcu/h,）,h,800,1000,1200,1400,1600,停車標志,8,5,200,100,75,45,7,5,250,140,110,80,6,5,315,200,160,125,讓路標志,7,3,350,185,135,95,6,3,*,255,200,150,5,3,*,360,290,230,注：次干道通行能力超過主干道雙向交通量的一半是很少出現(xiàn)的。,140,190,250,250,335,440,設(shè)置交通控制信號的依據(jù),美國,統(tǒng)一交通控制設(shè)施細則,(2000),所制定的依據(jù),：,設(shè)置交通信號前須做的調(diào)查工作：,1,）車輛與行人的交通流量,2,）進口道上的車輛行駛速

12、度,3,）交叉口的平面布置圖,4,）交通事故及沖突記錄圖,5,）可穿越臨界空檔,6,）交通延誤,比較,調(diào)查結(jié)果,和,細則,所定依據(jù)的,最小值,，確定是否設(shè)置信號控制。,美國,細則,對設(shè)置交通控制信號的,8,條依據(jù)：,設(shè)置交通控制信號的依據(jù),第,1,條依據(jù),8h,車流量,情況一,：工作日,8h,流量中的任意,1h,符合下列,條件之一,即要考慮交通信號控制：,（,1,）主路和次路進口道，出現(xiàn)大于表中,條件,A,（最小車流量）,100,欄的車流量,2,個,及以上；,（,2,）主路和次路進口道，出現(xiàn)大于中,條件,B,（中斷連續(xù)交通流）,100,欄車流量,2,個及以上；,情況二,：工作日,8h,流量中的

13、任意,1h,同時,符合下列條件，即要考慮交通信號控制： ：,（,1,）主路和次路進口道，出現(xiàn)大于表中,條件,A,的,80,欄車流量,2,個,；,（,2,）主路和次路進口道，出現(xiàn)大于表中,條件,B,的,80,欄的車流量,2,個；,依據(jù),1,8h,車流量 表,第,2,條依據(jù),4h,交通量,工作日任意,4h,交通量中每小時主路流量（雙向進口道的總和）與次路較大流量（單向）的交點，全部落在下圖曲線,上方,時，宜考慮設(shè)置交通控制信號燈。,第,3,條依據(jù),高峰小時,滿足下列,條件之一,，則要考慮交通信號控制：,1,、工作日的,1h,（任意,4,個連續(xù),15min,）內(nèi)同時出現(xiàn)下列三種情況：,（,1,）停車

14、標志管制的次路進口道上，單向一條車道的,總停車延誤,大于或等于,4,車,.,時，或單向兩車道的總停車延誤大于或等于,5,車,.,時,;,（,2,）在次路同一進口道上，一條車道的,單向流量,大于或等于,100,輛,/h,，或,2,條車道的單向流量大于或等于,150,輛,/h,；,（,3,）在這,1h,中進入三叉交叉口的,總流量,大于或等于,650l,輛,/h,，或進入四岔或多岔交叉口的總流量大于或等于,800,輛,/h,；,2,、工作日的,1h,（任意,4,個連續(xù),15min,）主路每小時,雙向總流量,與次路相應(yīng)的較大流量進口道上,單向流量,的交點全部落在下圖曲線上方。,第,3,條依據(jù),高峰小時

15、 圖示,第,4,條依據(jù),行人流量,同時,滿足下面兩個條件時，宜考慮設(shè)置交通控制信號燈：,（,1,）平常日穿越交叉口主路或主路中間段的行人流量每任意,4h,內(nèi)的每個小時大于,100,人，或任意,1h,內(nèi)大于,190,人；,（,2,）車流中出現(xiàn)能夠讓行人穿越的空擋每小時少于,60,個，而道路中央分隔帶的寬度足以讓過街行人在其上等候。,第,5,條依據(jù),學(xué)童過街,在學(xué)童過街時間內(nèi)，車流中實際出現(xiàn)的空檔時間小于按下式計算的學(xué)童過街所需時間，以及在學(xué)童過街高峰時至少有,20,人過街時，可考慮設(shè)置交通信號燈。,第,6,條依據(jù),聯(lián)動信號系統(tǒng),出現(xiàn)下列情況,之一時,，應(yīng)考慮設(shè)置信號燈,（,1,）具有一個方向流量

16、為主的道路或單向交通道路上，相鄰交叉口的交通控制信號燈設(shè)置得較遠而沒有提供必要的車隊控制；,（,2,）在雙向交通道路上，相鄰交叉口的交通控制信號燈沒有提供必要的車隊控制。,第七條依據(jù),事故記錄,加強管理以減少事故的努力未能見效，一年中發(fā)生,5,次或更多人身傷害或財產(chǎn)損失的交通事故，這類事故用交通信號控制可易于避免者。同時流量上也達到一定的設(shè)置信號的條件。,第,8,條依據(jù),道路網(wǎng)絡(luò),在平常日的高峰小時內(nèi)進入交叉口的流量至少達到,1000,輛,/h,，以及預(yù)計,5,年平常日流量滿足第,1,）、,2,）、,3,）條依據(jù)中的一個或數(shù)個條件時，可考慮設(shè)置交通控制信號燈。,小結(jié)：,在設(shè)置信號燈之前，應(yīng)充分

17、考慮可以減少延誤和交通不便的其它彌補性措施，如拆遷路邊存車處或展寬車道增加車道數(shù)等措施，可能比設(shè)置信號燈更為實用。,我國對信號燈安裝依據(jù)的規(guī)定,道路交通信號燈安裝規(guī)范,（,GB14886-94),對我國各交叉口和路段上交通信號燈的安裝依據(jù)、方法和要求作出了規(guī)定。其中，對于信號燈的安裝依據(jù)規(guī)定如下：,主道路寬度,（,m,）,主路交通流量（,pcu/h),支路交通流量（,pcu/h,）,高峰小時,12h,高峰小時,12h,小于,10,750,8000,350,3800,800,9000,270,2100,1200,13000,190,2000,大于,10,900,10000,390,4100,10

18、00,12000,300,2800,1400,15000,210,2200,1800,20000,150,1500,表,5-1,交叉口設(shè)置信號燈的交通流量標準,道路交通信號燈安裝規(guī)范,GB14886-94),（,1,）當進入同一交叉口,高峰小時,及,12h,交通流量超過表,5,1,所列數(shù)值及有特別要求的交叉口可設(shè)置機動車信號燈。,（,2,）設(shè)置機動車信號燈的交叉口，當有機動車、非機動車,分道線,且,道路寬度,大于,15m,時，應(yīng)設(shè)置,非機動車信號燈,。,（,3,）設(shè)置機動車信號燈的交叉口，當通過人行橫道的,行人高峰小時流量,超過,500,人次時，應(yīng)設(shè)置,人行橫道信號燈,。,（,4,）實行,分道

19、控制,的交叉口應(yīng)設(shè)置,車道信號燈,。,（,5,）在交叉口間距大于,500m,，高峰小時流量超過,750,輛以及,12h,流量超過,8000,輛的路段上，當通過人行橫道的行人高峰小時流量超過,500,人次時，可設(shè)置,人行橫道信號燈,及相應(yīng)的,機動車道信號燈,。,第二節(jié) 信號控制參數(shù)與基本概念,在交通信號配時設(shè)計中，經(jīng)常涉及到以下一些參數(shù)：,周期長、相位、綠信比、綠燈時間、最短綠燈時間、最長綠燈時間、綠燈間隔時間以及起動損失時間。,點控制定時信號基本參數(shù)有兩個：,周期長和綠信比。,線控信號配時基本參數(shù)有三個：,周期長、綠信比、相位差。,交通信號控制參數(shù),每個方向最多有,8,種燈色：紅、黃、綠、左箭

20、頭、直箭頭、右箭頭、人行紅、人行綠。,步,伐,：某一時刻，燈控路口各個方向各信號燈狀態(tài)所組成的一組確定的燈色狀態(tài)稱為步,伐,。,不同的燈色狀態(tài)構(gòu)成不同的步,伐,。,步長,：步,伐,持續(xù)的時間,信號燈在,7,：,30,開始開機，此時方向,1,和方向,3,左轉(zhuǎn)綠箭頭燈和紅燈亮，方向,2,和,4,的紅燈亮，其他燈均不亮，若該狀態(tài)持續(xù),30,秒。則這是控制方案中的一步，其步長為,30,秒。,1、步伐與步長,2、周期長,周期長,是信號燈各種燈色輪流顯示一次所需的時間，即各種燈色顯示時間之,總和,；或是從某主要相位的綠燈啟亮?xí)r到下次該綠燈再次啟亮之間的一段時間。用,C,表示，單位為秒。,周期時長是決定點控

21、定時信號的關(guān)鍵參數(shù)，是信號配時設(shè)計的主要對象。,最佳周期時間,C,0,：是,通車效益指標最佳,的交通信號周期時間。,最短周期時間,Cm,：,是,到達車輛剛好能全部通過交叉口,的周期時間的最小值。,交通信號控制參數(shù),3、相位及相序,相位：,在交叉口進口道處，不同的流向按照一定的順序獲得通行權(quán)。通行權(quán)的每一次更換，就構(gòu)成了一個信號相位。,相序：,通行權(quán)的順序構(gòu)成相序。,交通信號控制參數(shù),相位,若一個燈控路口為,4,相位系統(tǒng)：,第,1,相位,東西向交通流直行，,第,2,相位,東西向交通流左轉(zhuǎn)，,第,3,相位,南北向交通流直行，,第,4,相位,南北向交通流左轉(zhuǎn)。所有右轉(zhuǎn)交通流均不予控制，其交通運行圖如

22、下圖所示。,交通信號控制參數(shù),相位,有時為了提高路口利用率，某一相位一支交通流的通行權(quán)可以保持到下一個相位，最常見的是左轉(zhuǎn)交通流，如下圖所示。由于第,2,相和第,4,相的左轉(zhuǎn)交通流分別為第,1,相和第,3,相的延續(xù)，因而其步長可以短一些，如幾秒鐘。因此，有時稱之為,“,半相位,”,。,交通信號控制參數(shù),圖,1,兩相位信號配時圖,圖,2,具有專用左轉(zhuǎn)相位的三相位方案,圖,3,交通信號控制的八個相位,信號相位,一股或幾股車流，他們在一個信號周期內(nèi)，不管任何瞬間都獲得完全相同的信號燈色顯示，那么就把各進口道不同方向所顯示的不同燈色的組合稱作一個信號相位。,信號階段,車輛在通過交叉口時，,“,通行權(quán),

23、”,依次輪流分配給各個相位，,“,通行權(quán),”,的每一次轉(zhuǎn)換就稱為一個信號階段。,交通信號控制參數(shù),信號相位與信號階段的主要區(qū)別是：,“,信號相位,”,是按車流獲得信號顯示的時序來劃分的，有多少種不同的時序排列就有多少個信號相位；,“,信號階段,”,則是根據(jù)交叉口通行權(quán)在一個信號周期內(nèi)的更迭次數(shù)來劃分的。一個信號周期內(nèi)通行權(quán)轉(zhuǎn)換幾次就是幾個信號階段。,若一個信號周期內(nèi)沒有搭接相位，則信號相位和信號階段的含義是相同的。,交通信號控制參數(shù),D,C,A,B,E,F,B,A,F,E,C,D,第一相位包含車流,A,、,B,第二相位包含車流C、D,第三相位包含車流 E,第四相位包含車流,F,信號階段,A,信

24、號階段,B,信號階段,C,F,I,A,I,B,I,C,G,A,G,C,G,B,F,C,F,A,F,B,第三相位 車流,C,、,D,第四相位 車流,F,第二相位 車流,E,第一相位 車流,A,、,B,F,A,、,F,B,、,F,C,分別為信號階段,A,、,B,、,C,的時間,G,A,、,G,B,、,G,C,分別為信號階段,A,、,B,、,C,的綠燈顯示時間,I,A,、,I,B,、,I,C,分別為信號階段,A,、,B,、,C,的綠燈間隔時間,圖 信號相位與信號階段的關(guān)系,交通信號控制參數(shù),4,、綠信比,一個相位的,有效綠燈時長,g,e,與周期時長,C,之比，用,表示。,5,、有效綠燈時間,=,實際

25、綠燈時間,+,黃燈時間,-,損失時間。,g,e,=G+A-l,l,包括綠燈初和黃燈末的損失時間（起動損失和清尾損失時間）,(s).,實際綠燈時間為,80s,，黃燈時間為,3s,，損失時間為,2s,，則有效綠燈時間為？,(80+3-2=81s),信號損失時間包括,全紅時間,和,啟動損失,兩部分。,6,、綠燈時間,（,1,）綠燈時間,綠燈時間是某一相位在一個信號周期內(nèi)所獲得的,綠燈顯示時間,，也稱作相位綠燈時間。,（,2,）最短綠燈時間,最短綠燈時間是對各信號階段或者各個相位規(guī)定的,最低綠燈時間限值,。,即不論任何信號階段或任何相位一次綠燈時間，都不得短于規(guī)定的最短綠燈時間。,規(guī)定這個綠燈時間的目

26、的是,為了保證交叉口行車安全,。,在英國，規(guī)定相位最短綠燈時間不得低于,4,秒。,6,、綠燈時間,（,3,）,最長綠燈時間,最長綠燈時間是對各信號階段或各個信號相位給出的,最大的綠燈時間限值,。,即不論任何信號階段的綠燈時間都不得大于這個最長綠燈時間，,目的是,為了減少綠燈時間的損失,。,7,、綠燈間隔時間,上一相位綠燈結(jié)束到下一相鄰相位綠燈啟亮之間的一段時間，,也叫,交叉口清車時間,。,一般包含,黃燈,+,全紅或全紅,兩部分。,屬于信號變換的損失時間。,有的相位也可以沒有綠燈間隔時間。,目的：,是為了確保已通過停車線駛?cè)肼房诘能囕v，均能在下一相位的首車到達之前安全通過沖突點，駛出路口。,7,

27、、綠燈間隔時間,在信號配時上，當計算的綠燈間隔時間小于,3s,時，用,3s,黃燈,時間；,大于,3s,時，則在,3s,黃燈之外，其余時間配以紅燈。此時，所有相位都是紅燈，稱為,全紅,時間。,綠燈間隔時間屬于信號變換相位的損失時間，也是一個信號相位內(nèi)的燈色組合之一。,取值一般,35s,之間。,時間取值：,8,、起動損失時間,每個相位,綠燈初期,，車輛因起動而實際并未用于通車的一段綠燈時間，為相位綠初損失時間 根據(jù)英國實測此時間為,1.35s,。,另外，按信號通車規(guī)則，黃燈初期尚可有車輛通行，而,黃燈后期,已不能通車，黃燈末尾的這一段時間，屬于相位黃燈末損失時間，據(jù)實測為,0.13s,。,把,綠初

28、,損失時間同,黃末,損失時間合在一起，統(tǒng)稱為,損失時間,。,不包含全紅,9,、通行能力、飽和流率、流量比,通行能力：,在一定道路和交通條件下，一定時間內(nèi)能通過道路某截面的最大車輛數(shù)，,pcu/h,。,信號交叉口的通行能力是以飽和流率為基礎(chǔ)的。,飽和流率,是指在現(xiàn)行的道路和交通條件下，指定的引道或車道組能通過交叉口的最大流率（假定引道或車道組有,100%,的實際時間作為有效綠燈時間）。,飽和流率的符號為,S,，其單位用有效綠燈小時通過的車輛數(shù)表示（輛,/,綠燈小時）。,該公式是計算信號交叉口通行能力的基礎(chǔ)，由上式可知，計算出實際飽和流率,s,i,是求出通行能力,c,i,的基礎(chǔ)。,流量比：,到達流

29、量與飽和流率之比，,y,i,=q/S,。,9,、,通行能力、飽和流量、流量比,指定的車道或引道的通行能力可表示為：,飽和流量實際上是一個與交叉口綠信號時間無關(guān)的量，僅取決于道路條件和車輛狀況。,20,世紀,50,年代英國的韋伯斯特研究得出：對飽和流量影響最大的因素是車道寬度。,國內(nèi)學(xué)者在北京進行了交通觀測，并根據(jù)觀測結(jié)果提出了一個類似的公式計算直行車道的飽和流量,和國外的計算公式相比，國內(nèi)的飽和流量普遍比國外低,20,左右。,車道縱坡對飽和交通量有一定的影響，當進口道處于上坡段時，,縱坡值每增加,1,，飽和流量相應(yīng)減少,3,。反之，進口車道處,于下坡段時，縱坡值每增加,1,，飽和流量相應(yīng)增加,

30、3,。,飽和流量,對混合車流行駛的車道，在計算飽和流量時，要考慮不同車輛的影響。韋伯斯特根據(jù)英國的交通狀況，提出了采用“折算標準小客車單位”作為計算車道飽和流量的標準單位，其建議的折算系數(shù)如表,國內(nèi)采用的車輛折算系數(shù)略有不同。按照國內(nèi)車輛的分類方法，小客車和微型卡車稱為小型車，而大型車和拖掛車折算成標準小型車的方法如下：,1,輛大型車,1.48PCU, 1,輛拖掛車,2.34PCU,飽和流量,相位差也叫,偏移,，分絕對相位差和相對相位差兩種定義方式。,1)絕對時差,是指各個信號的綠燈或紅燈的起點或中點相對于某一標準信號綠燈或紅燈的時間之差。,2)相對時差,是指相鄰兩信號的綠燈或紅燈的起點或中點

31、之間的時間之差。相對時差等于兩個信號絕對時差之差。,以紅燈中點為標準的時差與以綠燈中點為標準的時差是相等的，一般多用于線控制的通過帶方法中確定信號時差；,以紅燈起點或綠燈起點為標準的時差，一般多用于面控制系統(tǒng)中確定信號時差。,各信號的綠信比相等時，各不同標準點的時差都相等。一般多用,綠燈起點或中點,作為時差的標點，則稱為綠時差。,10,、相位差,常用時距圖來表示信號配時與距離的關(guān)系,信號控制類型和模式,一、交通信號控制類型（,按控制范圍,）,1.,單個交叉口的交通控制,每個交叉口的交通控制信號只按照該交叉口的交通情況獨立運行，不與其相鄰交叉口的控制信號有任何聯(lián)系，稱為單點交叉口交通控制，也稱,

32、“,點控,”,，是交叉口交通信號控制的最基本形式。,分類：從技術(shù)上分,離線點控制,和,在線點控制,離線點控,基本原理,：將綠燈時間分成有限的具有固定順序的時間段（也稱相位），不同的交通流將根據(jù)固定綠燈時間和順序依次獲得各自的通行權(quán)。,配時方案,：依據(jù)典型的歷史交通數(shù)據(jù)制定,分 類,：定周期控制、變周期控制,控 制 器,：機電控制器（早期），,電子或小型微處理器（目前）,在線點控,指交通響應(yīng)控制（或車輛感應(yīng)控制）。它根據(jù)交叉口各個入口交通流的,實際分布情況,，合理分配綠燈時間到各個相位，從而滿足交通需求。,檢測原理：,基于到達車輛車頭時距的控制,基于排隊長度的控制,根據(jù)交通需求延長綠燈時間，直到

33、綠燈時間達到最大值或綠燈期間交通流的車頭距測量值超過某一關(guān)鍵值是車輛感應(yīng)控制的基本方法。,信號控制的類型和模式,一、交通信號控制類型（按控制范圍）,2.,干道交叉口信號協(xié)調(diào)控制,把干道上,若干連續(xù)交叉口,的交通信號通過一定的方式聯(lián)結(jié)起來，同時對各交叉口設(shè)計一種相互協(xié)調(diào)的配時方案，各交叉口的信號燈按此協(xié)調(diào)方案聯(lián)合運行，使車輛通過這些交叉口時，不致經(jīng)常遇上紅燈，稱為干道信號協(xié)調(diào)控制，也稱,“,綠波,”,信號控制,，俗稱,“,線控,”,。,主線交通信號控制也可分為,離線,方式和,在線,方式,根據(jù)相鄰交叉口間信號燈聯(lián)結(jié)方法不同，線控還可分為,有電纜線控,和,無電纜,線控。,離線方式,干線交通信號協(xié)調(diào)控

34、制,基本原理：,主干線上設(shè)定一臺,主信號機,和,多臺從信號機,，主信號機統(tǒng)一控制其他從信號機；,整個系統(tǒng)使用,同一周期時長,，由主信號機向各個從信號機發(fā)送同步信號，各個從信號機根據(jù),預(yù)先設(shè)定的相位差和綠信比,分配紅、綠燈起始時間和持續(xù)時間，從而實現(xiàn)干道交通信號機的聯(lián)動及綠波控制。,各聯(lián)動路口最大距離,一般取,800,米,超過,800,米，由于中間有商店、行人、學(xué)校等因素干擾，就會嚴重影響聯(lián)動效果。,在線方式,干線交通信號協(xié)調(diào)控制,基本原理：,由,城市中心計算機,對主干線各個交叉口的交通信號機進行協(xié)調(diào)控制，,各個交叉口的交通信號機將檢測到的交叉口交通流信息發(fā)送給中心計算機，,中心計算機根據(jù)采集到

35、的干線上的交通流數(shù)據(jù)進行優(yōu)化處理，然后向各個交叉口的交通信號機發(fā)送紅、綠燈起始信號實現(xiàn)綠波控制。,重點：,通信傳輸延遲的控制,一、交通信號控制類型（按控制范圍）,3.,區(qū)域信號控制系統(tǒng),以某個區(qū)域中所有信號控制交叉口作為協(xié)調(diào)控制的對象，稱為,區(qū)域交通信號控制系統(tǒng),，也稱,“,面控,”,。,對于范圍較小的區(qū)域，可以整區(qū)集中控制；對于范圍較大的區(qū)域，可以分區(qū)分級控制。,分區(qū)后使面控制成為一個由幾條線控制組成的分級集中控制系統(tǒng)。,各線控制是面控制中的一個單元，有時分區(qū)成為一個點、線、面控制的綜合性分級控制系統(tǒng)。,信號控制類型和模式,二、交通信號控制類型（按控制方法）,1.,定時控制,交叉口交通信號機

36、均按事先設(shè)定的配時方案運行，也稱,周期控制,。,一天只用一個配時方案的稱為,單段式定時,控制；,一天按不同時段的交通量采用幾個配時方案的稱為,多段式定時,控制。,最基本的控制方式是,單個交叉口的定時控制,。線控制、面控制也都可用定時控制的方式，稱為,靜態(tài)線控系統(tǒng),、,靜態(tài)面控系統(tǒng),。,信號控制類型和模式,2.,感應(yīng)控制,在交叉口進口道上設(shè)置車輛檢測器，,信號燈配時方案,由計算機或智能化信號控制機計算，,可隨檢測器測到的車流信息而隨時改變的一種控制方式,。,感應(yīng)控制的基本方式是單個交叉口的感應(yīng)控制，簡稱單點感應(yīng)控制。根據(jù)檢測器設(shè)置方式的不同，分：,（,1,）半感應(yīng)控制：只在交叉口,部分,進口道上

37、設(shè)置車輛檢測器的感應(yīng)控制。,（,2,）全感應(yīng)控制：在交叉口,全部,進口道上都設(shè)置檢測器的感應(yīng)控制。,用感應(yīng)控制方式的線控制、面控制就是,交通信號自動控制系統(tǒng),。,按控制方法分類,按控制方法分類,3,、自適應(yīng)控制,把交通系統(tǒng)作為一個不確定系統(tǒng)，能夠連續(xù)測量其狀態(tài)，如車流量、停車次數(shù)、延誤時間、排隊長度等，逐漸了解和掌握對象，把它們與希望的動態(tài)特性進行比較，并利用差值以改變系統(tǒng)的可調(diào)參數(shù)。,保證不論環(huán)境如何變化，均可使控制效果達到最優(yōu)或次最優(yōu)的一種控制方式。,1,、信號綠燈用,G(,秒）表示,2,、信號紅燈用,R(,秒）表示,3,、信號黃燈用,A(,秒）表示,黃燈時間設(shè)置考慮的因素：,.,提醒駕駛

38、員綠燈信號時段就要結(jié)束，是車輛在停車線前面安全停下來；,.,對于已通過停車線或者部分通過停車線的車輛，能在下相位綠燈啟亮之前安全地駛離交叉口沖突區(qū)；,.,為滯留在沖突區(qū)內(nèi)的車輛提供清路口的時間。,黃燈時間的取值范圍為秒，若大于秒，超出部分通常用全紅時間取代。,信號配時圖,4,、全紅時間,是指交叉口處于,“,四面紅燈,”,控制狀態(tài)下的一段紅燈時間。用,r,（秒）表示。,往往出現(xiàn)在連續(xù)兩個信號周期之間，或相位轉(zhuǎn)換之間。作為交通信號調(diào)查的依據(jù)或起點。,信號配時,.,信號燈色顯示一個循環(huán)各燈色需要的時間。,.,信號配時圖,相位,A,T1,G1,A1,R1,相位,B,R2,G2,A2,T2,C,信號周期

39、與綠燈時段（,n=2, r=0),(1),相位,A,T1,G1,A1,R1,相位,B,R2,G2,A2,T2,C,信號周期與綠燈時段（,n=3, r=0),(2),G1,A1,R2,相位,C,R3,G3,A3,R3,T3,C,C,相位,A,G1,A,R1,相位,B,R2,G2,A,C,信號周期與綠燈時段（,n=2, r0),(3),r,r,r,C,第三節(jié) 交通信息采集與處理技術(shù),交通信息采集與處理系統(tǒng),各種檢測方式的比較,技,術(shù),優(yōu),點,缺,點,環(huán)形線圈檢測,1,、線圈電子放大器已標準化；,2,、技術(shù)成熟、易于掌握；,3,、正常使用壽命長；,4,、性價比高；,5,、非常精確。,1,、安裝或修理

40、需中斷交通。,視頻檢測,1,、可為管理提供可視圖像；,2,、可提供大量交通管理信息；,3,、單臺攝像機和處理器可檢測多車道。,1,、大型車輛會遮擋隨行的小型車輛；,2,、陰影、積水反射或晝夜轉(zhuǎn)換可造成檢測誤差；,3,、檢測精度較低。,微波檢測,1,、在惡劣氣候下性能出色；,2,、可檢測靜止的車輛；,3,、可以側(cè)向方式檢測多車道。,1,、側(cè)向方式速度檢測不夠準確；,2,、擁堵時流量檢測不夠準確。,超聲波檢測,1,、全天候工作；,2,、可檢測靜止的車輛、車間距很小的車輛；,3,、體積小，易于安裝。,1,、必須頂置，安裝條件受到一定的限制；,2,、易受風(fēng)速影響。,紅外線檢測,1,、可檢測車間距很小的

41、車輛；,2,、體積小，安裝方便。,1,、檢測精度較低；,2,、易受到灰塵、冰、霧的影響。,環(huán)形線圈感應(yīng)式采集技術(shù),一、特點：,1,）目前世界上技術(shù)較為成熟的車輛檢測方法,2,）可獲得,交通流量、占有率、速度,等數(shù)據(jù)。,3,）成本較低、準確率高。,4,）線圈一旦老化，維護較,為困難。,5,）施工與維護時，需中斷,交通，開挖路面，破壞環(huán)境。,二、工作原理,線圈檢測系統(tǒng)圖,檢測處理單元組成：,1,）中央處理器，,2,）檢測卡。,線圈施工規(guī)范,1,）線圈材料,在實際工程中，必須考慮線導(dǎo)線的機械強度和高低溫抗老化問題，在某些環(huán)境惡劣的地方還必須考慮耐酸堿腐蝕問題,。建議采用,1.0mm,以上鐵氟龍高溫軟

42、導(dǎo)線。,2,）線圈形狀,（,1,）矩形安裝,兩條長與行車方向垂直，兩端距道路邊緣,0.3m,至,1m,寬為,1m,線圈施工規(guī)范,2,）線圈形狀,（,2,）傾斜,45,安裝,長與行車方向成,45,度角，兩端距道路邊緣,0.2m,寬為,0.8m,線圈施工規(guī)范,2,）線圈形狀,(3),“,8,”,字形安裝,適用于路面較寬（超,6m,）或滑動門檢測，該形狀可分散檢測點，提高靈敏度。,線圈施工規(guī)范,3,）線圈匝數(shù),線圈周長,線圈匝數(shù),3,米以下,根據(jù)實際情況，保證電感值在,100uH,200uH,之間即可,3,6,米,5-6,匝,6,10,米,4-5,匝,10-25,米,3,匝,25,米以上,2,匝,使

43、檢測器工作在最佳狀態(tài)下，線圈的電感量應(yīng)保持在,100uH,300uH,之間。,線圈施工規(guī)范,3,）輸出引線,（,1,）引出電纜做成緊密雙絞的形式，要求最少,1,米絞合,20,次。,（,2,）輸出引線長度一般不應(yīng)超過,5,米。,（,1,）未雙絞的輸出引線將會引入干擾使線圈電感值變得不穩(wěn)定。,（,2,）探測線圈的靈敏度隨引線長的增加而降低。,原因,線圈施工規(guī)范,3,）埋設(shè)方法,（,1,）按規(guī)格，采用切路機在路面切出槽。槽寬,4,8cm,，深度,30,50cm,。,（,2,）在四個角上進行,45,度倒角。,（,3,）從線圈至路邊切一條引線槽。,（,4,）繞制線圈：繞線圈時必須將線圈拉直，但不要繃得太

44、緊并緊貼槽底。,（,5,）沿引線槽雙絞引線至路邊。,（,6,）用瀝青或軟性樹脂將切槽封上。,注意：在線圈的繞制過程中，應(yīng)使用電感測試儀實際測試電感線圈的電感值，并確保線圈的電感值在,100uH,300uH,之間。,線圈施工規(guī)范,環(huán)形線圈,應(yīng)用,1,）基于環(huán)形線圈的車流量和道路占有率統(tǒng)計,2,）基于環(huán)形線圈的車輛識別分類,3,）基于環(huán)形線圈的車速估計,1,）基于環(huán)形線圈的車流量和道路占有率統(tǒng)計,（,1,）控制單元內(nèi)設(shè)置了一個計數(shù)器，用于統(tǒng)計通過感應(yīng)線圈的車流量,f,。,（,2,）車流量,f,與道路占有率,O,的關(guān)系：,環(huán)形線圈應(yīng)用,2,）基于環(huán)形線圈的車輛識別分類,（,1,）探測、獲取車輛的某些

45、特征信息。,（,2,）采集各種車型對線圈的頻率變化數(shù)據(jù)。,（,3,）運用模式識別的方法對車輛進行準確的分類,。,環(huán)形線圈應(yīng)用,3,）基于環(huán)形線圈的車速估計,（,1,）單線圈車速估計,（,2,）雙線圈車速估計,環(huán)形線圈應(yīng)用,實例一：交通檢測器數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng),該系統(tǒng)可以檢測到交通流的流量、密度、速度、車頭時距、占有率、車型、高峰小時系數(shù)、方向不均系數(shù)、車道不均系數(shù)、各車型比例等參數(shù)；能夠?qū)煌ú苛谐龅?12,種車型進行車型分類，準確率達到,99,。,實例二：環(huán)線線圈在電子警察系統(tǒng)中的應(yīng)用,1),無違法事件時，系統(tǒng)持續(xù)判斷是否有車輛通過檢測區(qū)域并監(jiān)測信號燈狀態(tài)。,2),紅燈亮且有車輛通過時,（,

46、1,）車輛進入線圈,A,但未通過停車線,（,2,）車輛離開線圈,A,（,3,）車輛進入線圈,B,（,4,）車輛離開線圈,B,視頻采集檢測技術(shù),一、視頻采集檢測系統(tǒng),1,）利用視頻、計算機、通信等技術(shù)，實現(xiàn)對交通動態(tài)信息的采集。,2,）所采集的數(shù)據(jù)：流量、車速、車型分類、占有率、平均車距等。,3,）為信號控制、信息發(fā)布、交通誘導(dǎo)、指揮提供動態(tài)交通信息。,視頻采集檢測技術(shù),二、視頻采集檢測系統(tǒng)的組成,1,）攝像機對車輛進行拍照；,2,）對圖像進行存儲并數(shù)字化；,3,）對圖像進行分區(qū)，特征提取；,4,）根據(jù)特征信息進行車輛分類、統(tǒng)計，根據(jù)相鄰圖像計算車速；,5,）在拍攝區(qū)域內(nèi)跟蹤所辨別的車輛。,視頻

47、采集檢測技術(shù),三、視頻檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),1,）前端信息采集設(shè)備,（,1,）攝像機,（,2,）視頻采集卡,（,3,）工控機,2,）中央控制管理系統(tǒng),視頻采集檢測技術(shù),四、視頻檢測系統(tǒng)的功能,提供三類交通信息：,1,）實時交通數(shù)據(jù)：車速、車輛數(shù)、車身長度、車隊長度。,2,）統(tǒng)計性交通數(shù)據(jù)：平均速度、車流量、道路占用率等。,3,）交通事故信息：停車、交通堵塞情況、等候車隊長度。,視頻采集檢測技術(shù),五、視頻檢測技術(shù)的特點,優(yōu)點：,1,）安裝、設(shè)置方便、不破壞路面、不中斷交通,2,）可提供大量交通管理信息；,3,）單臺攝像機和處理器可檢測多車道。,4,）可判別交通異常、車輛違章、車牌號等,缺點：,1,）大

48、型車輛會遮擋隨行的小型車輛；,2,）陰影、積水反射或晝夜轉(zhuǎn)換可造成檢測誤差；,六、視頻檢測技術(shù)的應(yīng)用,1,）在交通動態(tài)信息采集中的應(yīng)用,2,）在交通違章檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用,3,）在交通信號控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,4,）在交通安全方面的應(yīng)用,微波采集檢測技術(shù),常用技術(shù)類型：,1,）雷達測速儀,廣泛應(yīng)用于道路交通巡邏、車流速度檢測。,2,）遠程交通微波檢測（,RTMS,）,可實時、全天候的探測,8,條車道，收集各車道的車流量、,道路占用率、平均速度等。,1,）雷達測速儀,基本原理：把雷達波發(fā)射到一個,移動的物體上，根據(jù)反射回來的,與目標速度成比例的雷達信號，,由測速儀內(nèi)部的線圈將該信號進,行處理，得到一個

49、頻率變化，通,過數(shù)字信號處理技術(shù)處理后，得,到目標的速度。,微波采集檢測技術(shù),2,）遠程交通微波檢測器,（,1,）工作原理：,RTMS,向行駛的車輛發(fā)射調(diào)頻微波，波束被行駛的車輛阻擋而發(fā)生反射，反射波通過多普勒效應(yīng)使頻率發(fā)生偏移，根據(jù)頻率偏移可檢測出有車輛通過，經(jīng)過接收、處理、放大后輸出檢測信號，從而達到檢測交通信號的目的。,微波采集檢測技術(shù),2,）遠程交通微波檢測器,（,2,）功能和作用：,a,）精確檢測車流量、速度、排隊狀況等信息。,b,）具有存儲功能，可接入其他系統(tǒng)。,c,）檢測時，不中斷交通流。,（,3,）特點：多道性、真實再現(xiàn)、全天候、準確性、升級性。,（,4,）,RTMS,與感應(yīng)線

50、圈相比的優(yōu)勢,更換不影響交通，可同時檢測多條車道，對路面要求不高，安裝便捷，維護方便。,微波采集檢測技術(shù),其他交通信息檢測技術(shù),一、紅外線傳感器,1,）反射式紅外檢測器使用反射接收器，用來反射光束和接收反射光束，通過記錄路面和車頂反射率的變化對車輛進行檢測；,2,）阻斷式紅外檢測器由位于道路一側(cè)的反射接收器和車道另一側(cè)的強反射板組成，車輛通過時，反射波被切斷而檢測到車輛。紅外檢測器還能采集車輛速度信息。,其他交通信息檢測技術(shù),二、超聲波雷達,可提供車輛計數(shù)、出現(xiàn)及道路占有率等交通信息。,交通信息融合技術(shù),（一）信息融合技術(shù),信息融合技術(shù)是協(xié)同,利用多源信息，以獲得對同一事物或目標的更客觀、更本

51、質(zhì)認識的信息綜合處理技術(shù),。,融合,是指采集并集成各種信息源、多媒體和多格式信息，從而生成完整、準確、及時和有效的綜合信息。它比直接從各信息源得到的信息更簡潔、更少冗余、更有用途。,（二）信息融合算法,對于信息融合算法具體可以分為以下四類：,估計方法、分類方法、推理方法和人工智能方法。,1,、估計方法,估計方法主要有加權(quán)平均法、最大似然估值法、卡爾曼濾波法、加權(quán)最小二乘法和貝葉斯估計法。,目前，這一技術(shù)在經(jīng)濟預(yù)測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，通過將歷史數(shù)據(jù)擬合為,線性或非線性,方程，進而用來推算未來的發(fā)展狀況。,2,、分類方法,分類方法主要有,參數(shù)模板法,和,聚類分析,。,參數(shù)模板法采用一般的數(shù)據(jù)記錄完成

52、復(fù)雜關(guān)聯(lián)所需的模式識別，如事件檢測和重要目標識別。通過觀察數(shù)據(jù)與先驗?zāi)０迤ヅ涮幚恚瑏泶_定觀測數(shù)據(jù)是否支持由模板所表征的假設(shè)。,聚類分析采用若干方法，根據(jù)預(yù)先指定的相似標準，把觀測分為一些自然組。,3,、推理方法,貝葉斯估計是融合靜態(tài)環(huán)境中多傳感器低層信息的一種常用推理方法。,其信息描述為概率分布，適用于分析具有可加高斯噪聲的不確定性。,D-S,是基于證據(jù)理論的一種推理算法，是貝葉斯方法的擴展。,該算法解決了兩個困難問題,:,一是能夠?qū)?“,未知,”,給出顯式表示,;,二是當證據(jù)對一個假設(shè)部分支持時，該證據(jù)對假設(shè)否定的支持也能用明確的值表示出來。,4,、人工智能方法,人工智能方法可分為專家系統(tǒng)、

53、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯。,專家系統(tǒng)是一種基于人工智能的計算機信息系統(tǒng)。,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個具有高度非線性的超大規(guī)模連續(xù)時間自適應(yīng)信息處理系統(tǒng)。,模糊邏輯是多值邏輯，它允許將傳感器信息融合過程中的不確定性直接表示在推理過程中。,信息融合研究的主要問題,信息融合研究的關(guān)鍵問題，就是提出一種理論與方法，對具有相似或不同特征模式的多源信息進行處理，以獲得融合信息。研究的重點是特征識別和算法。,信息融合主要研究的問題包括以下幾個方面：,1,）檢測融合(,detection fusion),其主要目的是利用多個傳感器檢測目標以判斷其是否存在。,估計融合(,estimation fusion),其主要目的是利用多傳

54、感器檢測信息對目標運動軌跡進行估計。利用單個傳感器的檢測和估計可能難以得到比較準確的估計結(jié)果，需要多個傳感器共同檢測,(,估計,),，并利用多個檢測,(,估計,),信息進行融合，以最終確定目標運動軌跡。,圖像融合,(image fusion),主要目的是由原始圖像得到更多的圖像信息。,信息融合研究的主要問題,（四）信息融合技術(shù)在交通管理和控制中的應(yīng)用,道路交通參數(shù)預(yù)測,高速公路交通事件檢測,自動車輛駕駛,智能交通安全,交通信號控制設(shè)備,現(xiàn)代交通控制系統(tǒng)中用到的裝備很多，如交通檢測器、信號控制機、中央控制計算機、信息傳輸設(shè)施、情報設(shè)施、顯示裝置、電視監(jiān)視設(shè)施等。本小節(jié)主要講述信號控制和檢測設(shè)備。

55、,（一）交通信號控制機,交通信號控制機的用途，一是操縱一個或同時操縱幾個交叉口的信號燈,;,一是把幾個交叉口的控制機連接到一個主控制機或主控計算機上，從而形成干道線控制或區(qū)域控制系統(tǒng)。,1,、現(xiàn)代交通信號控制機的基本功能,根據(jù)預(yù)先設(shè)定的配時方案或感應(yīng)控制方案操縱信號燈色的變換,;,接收檢測器送來的脈沖信號，處理這些信息，并根據(jù)這些信息按預(yù)先設(shè)定的方案操縱信號燈,;,接收從主控制機或主控計算機發(fā)來的指令，并根據(jù)指令按預(yù)先設(shè)定的方案操縱信號燈,;,使用小型計算機或微型處理機的信號控制機，還可以收集檢測器的交通信息，處理并存儲這些數(shù)據(jù)，或根據(jù)命令把這些數(shù)據(jù)傳送給主控計算機。,(1),定時信號控制機,

56、定時信號控制機是最簡單、經(jīng)濟的一種控制機。把定時信號配時方案在這種控制機內(nèi)設(shè)定之后，這種控制機即以設(shè)定的配時方案操縱信號燈，以固定的周期及各燈色時間輪流啟閉各向信號燈。,定時信號控制機又可分為,機電型,和,電子型,兩類。,信號控制機分類,(2),半感應(yīng)信號控制機,半感應(yīng)信號控制機隨檢測器設(shè)置的位置，提供感應(yīng)控制?，F(xiàn)在大都采用集成電路半感應(yīng)信號控制機。,一種是對主要街道之外的所有信號相位提供感應(yīng)控制，對主要道路不執(zhí)行感應(yīng)控制，因為次要道路沒有車輛時，或者已經(jīng)達到次要街道的最大配時時間時，道路通行權(quán)要轉(zhuǎn)給主要道路這一方。,還有一種半感應(yīng)信號機，是使用一種對次要街道有感應(yīng)作用的定時信號機。,(3),

57、全感應(yīng)信號控制機,全感應(yīng)控制機對所有信號相位都執(zhí)行交通感應(yīng)控制。全感應(yīng)控制機可以提供對一個簡單的十字交叉口的控制，也可以對帶有,4,個左轉(zhuǎn)彎車道或多條支路的復(fù)雜交叉口進行控制。,雖然全感應(yīng)信號機像半感應(yīng)信號機一樣有多種形式，但所有全感應(yīng)信號機的工作原理是相似的，就是對交叉口所有進口道的檢測器進行交通檢測，并根據(jù)各個進口道的車輛要求安排道路通行權(quán)。交通控制適應(yīng)交通要求是全感應(yīng)信號機的基本功能。,公安部組織試制的,L-1,型全感應(yīng)自動信號控制機已取得成功，是一種相當理想的交通信號控制機。,信號控制機分類,(4),微處理器信號控制機,是一種計算機式的智能型控制機，具有信息存儲、處理、運算、判斷、傳輸

58、等功能。,這種控制機的大部分功能由軟件來完成，通常用鍵盤輸人編制程序，配時程序儲存在隨機存取存儲器內(nèi)，其他編程數(shù)據(jù)和控制機本身的操作程序儲存在可編程序只讀存儲器內(nèi)。,這使控制機的靈活性和擴展性大為提高，可以做成多功能的通用控制機。,這種控制機都附帶信號沖突與設(shè)施故障自檢、顯示功能。這種控制機可靠性高、體積小，性能價格比超過集成電路控制機。,信號控制機分類,(5),主控制機,主控制機也叫,中心控制機,，就是在線控制或而控制系統(tǒng)中用來操縱其他交叉口控制機的控制機。,只在信號控制系統(tǒng)中，才需要主控制機。為此，在主控制機同由它操縱的控制機之間必須有通信聯(lián)系，把各交叉口的交通數(shù)據(jù)傳送到主控制機，主控制機

59、接收到數(shù)據(jù)并作出控制決定后，把控制指令再下達到各交叉口控制機，所以也把這種控制機叫,上位機,，而把受它操縱的控制機叫,下位機,。,信號控制機分類,第四節(jié) 短時交通流預(yù)測理論,（一）,短時交通流預(yù)測的概念,隨著智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，我國道路上,交通數(shù)據(jù)采集設(shè)備的設(shè)置不斷完善，,使得交通流狀態(tài)的處理成為可能。交通流預(yù)測就是,基于動態(tài)獲取的若干時間序列道路交通流狀態(tài)數(shù)據(jù)推測未來時段的交通流狀態(tài)數(shù)據(jù),。交通流預(yù)測分為,長時預(yù)測和短時預(yù)測,兩種。,前者指時間序列數(shù)據(jù)的間隔和預(yù)測期均較長的情況，例如30分鐘、1小時、一日甚至更長；,后者則指時間序列數(shù)據(jù)的間隔和預(yù)測期均較短的情況，例如5分鐘，,一般在15分鐘

60、以內(nèi),。反映交通流狀態(tài)的參數(shù)為交通流基本參數(shù)，如交通量、平均速度和占有率等,。,特大城市交通擁堵特征,1,交通供需嚴重失衡,2,擁堵程度尤其嚴重,3,擁堵時空分布集中,4,擁堵呈現(xiàn)蔓延的趨勢,5,重點擁堵點段數(shù)量多,擁堵時空分布圖,研究成果,4,擁堵點段模型,路段嚴重擁堵后、蔓延和傳播迅速，區(qū)域性大面積嚴重交通擁堵,上游,下游,路段,6,在早晨,7,點為原發(fā)性擁堵路段，導(dǎo)致上游路段發(fā)生嚴重擁堵，持續(xù)時間,40-50,分鐘,短時交通流預(yù)測中，建立模型、方法的要求和特點主要有,:,精確性。,交通流的預(yù)測結(jié)果要滿足精度要求，才能應(yīng)用于工程。,實時性。,計算復(fù)雜性要滿足要求，要能夠在規(guī)定的時間內(nèi)完成計

61、算任務(wù)，才能及時地獲得得交通流信息，并有應(yīng)用價值。,動態(tài)反饋性,。交通流一旦發(fā)生異常情況，要能夠根據(jù)實際情況，動態(tài)反饋到計算模型中進行調(diào)整。,可移植性。,建立的模型能夠通過參數(shù)調(diào)整而具有時間和空間可移植性，才有較高的實用價值。,（二）短時交通流預(yù)測方法,國內(nèi)外專家和學(xué)者提出了多種短時交通流預(yù)測的理論和方法。,1基于線性系統(tǒng)理論方法,該類方法是指所采用的預(yù)測模型和方法是屬于線性系統(tǒng)理論的，包括線性回歸、歷史平均、時間序列分析方法等。,2基于知識發(fā)現(xiàn)的智能模型方法,該類方法的預(yù)測模型和方法是基于知識發(fā)現(xiàn)的智能模型理論與方法，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、非參數(shù)回歸、支持向量機回歸等。,3基于非線性系統(tǒng)理論方法,該

62、類方法是指所采用的預(yù)測模型和方法是屬于非線性系統(tǒng)理論的，包括小波分析、突變理論、混沌理論等。,4基于組合模型的預(yù)測方法,該類方法把兩種或兩種以上預(yù)測方法組合起來進行預(yù)測，目的是為了發(fā)揮各種預(yù)測方法各自的優(yōu)點，克服其不足，以求得到更加理想的預(yù)測效果。,（二）短時交通流預(yù)測方法,5基于交通模擬的預(yù)測方法,該類方法把車輛當作實體，用相關(guān)模型與算法來描述道路網(wǎng)以及駕駛?cè)嗽诼肪W(wǎng)中的交通行為，結(jié)合交通流模型，利用計算機微觀仿真技術(shù)，模擬出道路網(wǎng)上車輛的動態(tài)交通運營狀態(tài)，從而預(yù)測出道路交通狀態(tài)相關(guān)信息。,6基于動態(tài)交通流分配的預(yù)測方法,該方法是根據(jù)動態(tài)獲取的機動車出行,OD,矩陣，利用動態(tài)交通流分配的方法求出各路段的交通狀態(tài)，也是當前人們研究的熱點和難點問題之一。,（二）短時交通流預(yù)測方法,時間序列分析方法,1.,自回歸模型,AR ( Auto-Regression),模型如式,(4-49),所示。,2.,自回歸移動平均模型,