交通控制理论与方法 主讲人：罗霞 国家精品课程 交通管理与控制 西南交通大学交通运输学院 今天我们来学习课程的第二部分，交通控制。首先，我们通过对交通控制概论的学习，对交通控制的概念、理论和方法有一个初步的了解。 主讲人：罗霞 西南交通大学交通运输学院 交通管理与控制

主要内容 -1- 行人及停车控制 -2- 交叉口交通信号控制 -3- 交通感应信号控制 -4- 干道交通信号协调控制 -1- 行人及停车控制 -2- 交叉口交通信号控制 -3- 交通感应信号控制 -4- 干道交通信号协调控制 -5- 区域交通信号控制系统 -6- 高速公路交通控制 本次课程的主要内容包括以下五个部分。

行人控制和停车控制也是交通控制的重要内容 一、行人控制及停车控制

行人控制及停车控制 1. 行人信号及其控制 行人信号 行人信号就是为解决行人过街交通与车辆交通的冲突而设立的，它是在行人和车辆处于同一平面上时，将两者从时间上进行分离以消除交通冲突的措施。 行人信号 信号灯不设专用行人信号相 信号灯设有专用行人信号相 行人信号就是为解决行人过街交通与车辆交通的冲突而设立的，它是在行人和车辆处于同一平面上时，将两者从时间上进行分离以消除交通冲突的措施。根据行人过街量等依据，选择是否设置专用行人信号相位。

1. 行人信号及其控制 行人信号的形式 行人信号的控制 手动 自动 行人信号的控制可以分为手动和自动两种，在行人过街量不大的情况下，手动行人信号控制可以保证在没有行人过街时车辆不受信号的影响。 手动 自动

2. 停车控制 随着车辆私人拥有量的增加，停车难问题日益突出。另一方面，很多停车场由于位置偏僻等原因，很多停车位空闲，造成资源浪费。针对这种停车闲忙不均的情况，如何及时有效地收集和处理车位的动态信息，成为了有效利用现有停车资源的可行之道。 必要性 停车诱导系统的基本结构 随着小汽车保有量的增长，停车问题日益凸显，很多停车场车满为患，也有很多停车场由于位置偏僻等原因，存在停车位大量空闲的情况，这其实是一种资源浪费。针对这种情况，停车控制作为可以有效地收集和处理车位的动态信息，实现现有停车资源的有效利用。具体的内容可以参考停车管理部分。

二、交叉口交通信号控制 1.概述 2.信号控制方案 3.韦伯斯特配时法 4.环形交叉口的交通控制

1、概述 1.1 基本概念 是城市道路网络交通中各向交通流会聚交错的地点，对它的交通信号控制是城市交通控制系统的核心 交叉路口

1.1 基本概念 点控制 单个交叉路口交通信号控制配时方案的设计与优化方法，是实现干道协调控制系统和区域协调控制系统的基础 。 单个交叉口上的信号控制即孤立考虑当前交叉路口交通运行状况，不涉及其他任何相邻路口交通影响，简称“点控”。 点控制

1.2 基本目标 合理分配入口道车辆通行权 车辆或行人延误时间最小 尽可能减少或消除交通冲突点 车道或路口通行能力最大 交叉口信号控制常常是个 多目标问题，结合实际 进行调整和权衡 实现整体效能最大

1.3 控制方式分类 单段式控制 多段式控制 定时控制 控制方式 感应控制 半感应控制 全感应控制

1.2 控制方式分类 定时控制 定时控制是指“固定配时”，即周期长度和绿信比等信号配时参数预先给定，并在一定控制时期/时段内保持不变。 易于实现多个交叉口的协调控制，运行可靠，成本较低，因而成为迄今国内外应用最为广泛的交叉口信号控制方式。 优点 无法应付交通流随机或突发性变化。因此不可避免的存在着无车开绿灯，造成时间损失，同时有车开红灯，造成车辆等待弊病，浪费道路资源、污染环境。 缺点

1.2 控制方式分类 感应控制 感应控制是在交叉口进口道上设置车辆检测器，信号灯配时方案由计算机或智能化信号控制机计算，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。 缺点 控制信号的变化没有规律性，难以实现多个路口的协调控制。对设备要求较高 优点 对交通流随机到达适应性大，能有效减少延误，做到实时控制。

2、信号控制方案 控制类型的确定 信号相位设计 配时方案的确定 信号周期确定 交叉口信号控制方案 核心内容 前提 根据一定交通需求条件所设计的控制类型、控制阶段划分及配时方案数，相应于一定类型和方案的信号相位和各种参数值及其组合。 交叉口信号控制方案 前提 控制类型的确定 配时方案的确定 核心内容 信号周期确定 信号相位设计

2.1 控制方式选择 定时控制 感应控制 控制类型主要取决于交叉口交通需求的宏观规律，并需综合考虑技术设备的经济可行性。 交叉口流量统计规律有一定稳定性，特别是当流量较大、在一段时间内波动不大时，定时控制有较好的适应性，十分有效。 定时控制 交叉口流量统计流量变化大且无规律的路口，感应控制能够有效适应交通流的随机变化。 感应控制

2.2 配时方案数的确定 例如，某日一路口交通流变化如下图所示 确定配时方案数需进一步考察各个路口的交通需求随时间的变化的情况（实际上就是交通量随时间变化的情况），包括一个交叉口的总交通需求随时间的变化，交叉口某方向的通过过交通需求随时间的变化，等等。 例如，某日一路口交通流变化如下图所示 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 时间 流量（辆/小时） 500 1000 1500

2.3 确定信号相位方案 确定信号相位方案是对信号轮流给某些方向的车辆或行人分配通行权顺序的确定。 相位方案是在一个信号周期内，安排了若干控制状态（每一种控制状态对某些方向的车辆或行人配给通行权），并合理安排了这些控制状态的显示次序。 相位方案 在信号控制交叉口，其每一种控制状态（通行权），即对各进口道不同方向所显示的不同等色的组合，称为一个信号相位，所有这些信号相位及其顺序统称为相位。 信号相位

2.3 确定信号相位方案 两相位信号的相位图 相位方案常用相位图来表示，一般有2相位和多相位（3相位及3相位以上) 南北路 南北路 东西路 第二相位 东西路 第一相位 南北路 两相位信号的相位图

2.3 确定信号相位方案 信号配时方案一般用信号配时图表达 基本的两相位信号配时图

2.4 定时信号基本参数 定时信号基本参数 绿信比 周期时长 定义：一个信号相位的有效绿灯时长与周期时长之比。 定义：对于某一进口道信号灯各种灯色轮流显示一次所需时间，即各种灯色显示时间之总和。 重要性：决定点控制定时信号交通效益的关键控制参数，是信号配时设计的主要对象。 绿信比 定义：一个信号相位的有效绿灯时长与周期时长之比。 计算公式 式中：

2.5 交叉口配时计算方法 交叉口配时计算方法 Webster配时法 冲突点法（自学） 其他方法（自学）

3、韦伯斯特配时法 韦伯斯特配时法 ----第i相交叉口的单车延误 ----第i相的车辆到达率。 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。其核心内容是车辆延误和最佳周期时长的计算，这里的周期时长建立在车辆延误的计算基础上。 韦伯斯特配时法 根据延误的公式，则有n个信号相位的交叉口，总延误应为： ----第i相交叉口的单车延误 ----第i相的车辆到达率。

3.1 韦伯斯特配时法 最小周期 因此周期长度最优化问题可以归纳为： 通过对周期长度求偏导，反复近似计算，得出最佳周期计算公式： 其中： ——周期长度（秒）； ——交叉口各进口道交通流量比； ----总损失时间（秒）； 其中： 通过对周期长度求偏导，反复近似计算，得出最佳周期计算公式：

3.1 韦伯斯特配时法 最佳周期计算公式： 其中： ——最佳周期长度（秒）； ——总损失时间（秒）； 交叉口交通流量比 Y 为各相 信号临界车 道的交通流量比（ ）之和 ——总损失时间（秒）；

3.1 韦伯斯特配时法 L=n×l+AR 其中总损失时间为： --------相位信号的损失时间 --------信号的相位数； --------一周期中的全红时间。 交叉口交通流量比 为各相信号临界车道的交通流量比（ ）之和，即： 所谓临界车道，是指每一信号相位上，交通量最大的那条车道。临界车道的交通流量比等于该车道的交通量和饱和流量之比。

韦伯斯特模型受到交通量大小的影响，使用范围有限 3.1 韦伯斯特配时法 由实际情况出发，为保证延误最小，周期可在0.75 —1.5 范围变动。 注意： 韦伯斯特模型受到交通量大小的影响，使用范围有限 交通量过小，容易造成信号周期设置过短，不利于行车安全。因此，需要人为规定周期取值下限，参考西方国家，一般为25秒 。 交通量过大，造成周期设置过长，则车辆延误时间骤然急速增长，反而会造成交通拥挤，通常以120秒作为最佳周期的上限值。

3.2 韦伯斯特配时法计算步骤 以下为韦伯斯特配时法计算步骤，共7步。 (1)确定各进口车道饱和流量 , 将实际车辆数换算成标准小客车数。 (1)确定各进口车道饱和流量 , 将实际车辆数换算成标准小客车数。 (2)计算各相位临界车道流量比 ——第i相位临界车道车流量

3.2 韦伯斯特配时法计算步骤 (3)计算总损失时间 ——信号相位数 ——第i相位损失时间 ——全红时间

3.2 韦伯斯特配时法计算步骤 (4)计算周期长度 : ——交叉口总损失时间 ——交叉口流量比，等于各相信号临界车道的流量比 之和，

3.2 韦伯斯特配时法计算步骤 (5)计算绿灯时间 计算有效绿灯时间 ： 计算各相有效绿灯时间 ： ——交叉口最佳周期长度 ——总损失时间 ——第i相位临界车道流量比 ——交叉口流量比 计算有效绿灯时间 ： 计算各相有效绿灯时间 ：

3.2 韦伯斯特配时法计算步骤 (6)计算各相位实际显示绿灯时间 ： ——第i相位有效绿灯时间 ——第i相位黄灯时间 ——第i相位损失时间 (6)计算各相位实际显示绿灯时间 ： ——第i相位有效绿灯时间 ——第i相位黄灯时间 ——第i相位损失时间 (7)作信号配时图。以两相位信号为例，做信号配时图如下 ：

3.2 韦伯斯特配时法计算步骤 至此，利用韦伯斯特法设计配时方案结束。若需要计算交叉口通行能力，还需进行以下步骤： a.计算某一信号相位的通行能力 ——第i相位有效绿灯时间 ——第i相位所有车道饱和流量之和 ——周期长度 ——第i相位绿信比，

3.2 韦伯斯特配时法计算步骤 b.计算排队停车延误。 （有关计算指标参见课本10.2.1节） c.计算交叉口总通行能力 ——周期长度 ——总损失时间 ——所有车道饱和流量之和

3.3 韦伯斯特配时法算例 算例：十字交叉口如下图所示，每个入口道有两个车道，各入口道总车流量如图上标出。设饱和交通量为S=1800辆/小时，采用两相信号控制，每相信号损失时间为 =5.2秒，黄灯时间取为A=4秒。不设全红时间（所有方向信号灯均为红色）即 AR =0秒。试用韦伯斯特法设计该交叉口定时控制配时方案。 交叉口布置图 南 北 西 1200辆/小时 800辆/小时 600辆/小时 800辆/小时 东

3.3 韦伯斯特配时法算例 解：设东西通行第I相，南北通行为第Ⅱ相。首先计算临界车道交通流量 临界车道是指每一信号相位上，交通量最大的那条车道。 则第I相临界车道交通流量为： =max（1200/2,800/2)=600（辆/小时） 第Ⅱ相临界车道交通流量为： =max(800/2,600/2)=400（辆/小时） 计算最佳周期长度 总损失时间： =2*5.2+0=10.4（s） 各相临界车道交通流量比： = 600÷1800=0.333 = 400÷1800=0.222 则： = 0.555 所以： =(1.5 *10.4+5) ÷(1-0.555)=46.3(s) 取整数 =46(s)

3.3 韦伯斯特配时法算例 (2)计算有效绿灯时间： =46-10.4=35.6(s) 35.6 * 0.333/0.555=21.4(s) (3)计算各相实际显示绿灯时间： =21.4-4+5.2=22.6 (s) =14.2-4+5.2=15.4(s) 各相绿灯时间应按临界车道交通流量作正比例分配。交叉口总临界车道交通流量为： =600+400=1000( 辆 / h) 各相最小绿灯时间应为： =27.6 *600/1000=16.6(s) =27.6 *400/1000=11.0(s) 交叉口净绿灯时间：Gt=Co-L-2*A=46-10.4-2*4=27.6（s)

3.3 韦伯斯特配时法算例 据题目要求，损失时间应归入绿灯时间内，故实际绿灯时间应为： =16.6+5.2=21.8(s) 确定各相灯时 因各相黄灯均取4秒。故各相灯时如下： 第I相：绿灯（取整数） =22秒 黄灯 =4秒 第Ⅱ相: 绿灯 ＝16秒 黄灯 =4秒 周期长： =22+4+16+4=46秒

3.3 韦伯斯特配时法算例 画出这个两相信号的相位图 两相信号相位图

3.4 评价信号控制交叉口的交通效益指标 信号控制交叉口的信号配时，在一定的道路条件下，应配以适当的周期时长，让通行能力稍高于交通需求且使延误、停车、油耗等指标最小，这样，既能保证车辆的畅通又能降低运行费用。因此，现在一般都以延误、停车次数、排队长度、油耗等作为信号控制交叉口的交通效益评价指标。

练习题 某交叉口渠化方案如图所示，相位方案为：①东西向专用左转②东西向直行和右转③南北向直行、右转和左转，各进口道的流量比如表所示，已知：各相位损失时间l=3s，黄灯时间A=3s，全红时间AR=4s（设在③相位后），试计算以下信号配时参数： （1）最佳周期时长C0； （2）该交叉口信号配时方案， 并作信号配时图。 进 口 道 车 y 西 左转 0.1067 南 0.2559 直左 直行 0.1737 0.3604 向右 0.1795 0.1852 右转 东 0.1669 北 0.3823 0.1947 0.4106 0.2117 0.2069

4、环形交叉口的交通控制 环形交叉口是在交叉口中央设置一个中心岛，用环道组织渠化交通的一种重要型式 。

4.1 环形交叉口信号特点 环形交叉口信号特点 常规环形交叉口中，进入交叉口的不同交通流，按照逆时针方向，绕中心岛作单向行驶。利用环道交织段上的交织点代替平面交叉口的冲突点。然而这种环形交叉口的通行能力不能通过增加进口道的条数或环道的宽度来提高。随着交通的发展，人们已经不满足于常规环形交叉口环道内车辆运行方式。如今，现代环形交叉口将环道内车辆的自由交织变为有组织的运行，使得它和信号控制交叉口一样，可以通过增加进口道条数来提高环形交叉口的通行能力。

4.2 环形交叉口的信号控制 如同普通平面交叉口一样，当停车(或让路)标志管理不能满足交通需求时，应改为信号控制交叉口，环形交叉口也可改用交通信号控制，给环内车辆及入环车辆轮流分配通行权，组织环道上入环车与环内车的交织运行，以进一步提高交通效益。 1.作用 用信号灯来给环内车辆及入环车辆轮流分配通行权，组织环道上入环车与环内车的交织运行。 2.信号灯配置 环形交叉口的每一个进口道上，应有两组信号灯：一组面对进口道上的入环车辆，叫入口灯；另一组面对这一进口道与上游进口道之间环道上行驶的车辆，称为环道灯。由这两组灯轮流给入环车辆与环内车辆分配通行权，使它们有条件以多股车流分时交织通过环道交织段。

4.2 环形交叉口的信号控制 3.停车线 相应于上述两组信号灯，在每一进口端也有两条停车线：一条画在进口道的入口端，在进口导向岛的角顶，作入环车流的停车线。 另一条画在这个进口道上游方向的环道上，近右侧导向岛的前端角顶，作环内车流的停车线。 4.信号控制方式 环形交叉口，在交通需求甚大，达到需要多股车流交织程度时，才需用信号控制，所以一般以采用定时信号为宜。同时，为使同一行车方向上的车辆，不致在通过入口灯后，在其下游的环道灯前再次停车，同一方向的进口道入口灯同其下游的环道灯应组织联动。 环内车流停车线 入环车流停车线

三、交通感应信号控制 1.概述 2.感应控制原理及参数 3.半感应控制和全感应控制 4.定时控制和感应控制的比选

1、概述 1.1 基本概念 定时信号控制： 存在弊端： 无车开绿灯，造成时间损失 有车开红灯，造成车辆等待 ………………………… 按预定程序 变换灯色 无法应付交通流 随机性、突发性变化 存在弊端： 无车开绿灯，造成时间损失 有车开红灯，造成车辆等待 …………………………

1.1 基本概念 交通感应信号控制 优点: 对交通流随机到达适应性大，能有效减少延误，做到实时控制。 使用感应式信号机，通过设置在交叉口处的车辆检测器，获取车辆信息，实时转换交通信号来控制交通流通行。 优点: 对交通流随机到达适应性大，能有效减少延误，做到实时控制。 交通感应信号控制

1.1 基本概念 感应控制检测器

1.2 发展历程 20世纪30年代初美国的“声控”感应式信号机 20世纪30年代气动传感器应用于欧美各国 20世纪60年代，电感检测器、电磁感应检测器、超声波检测器、微波检测器、视频检测器广泛用于信号控制系统

1.3 类型划分 检测方式来区分 检测各车辆的到达 检测路口存在的车队 控制的实施方式来区分 半感应控制 全感应控制

2、感应控制原理及参数 2.1 感应控制工作原理 基本原理： Gmax Gmin G0 G 感应信号的工作原理图 Gmin ≤G ≤Gmax 检测有无车辆到达！ 感应信号的工作原理图 Gmin ≤G ≤Gmax G0：单位绿灯延长时间 Gmin:初始绿灯时间 G: 实际绿灯时间 Gmax: 绿灯极限延间

2.1 感应控制工作原理 单位绿灯延长时间 ….. 初始绿灯时间 红灯 最大绿灯时间 v t 车辆检测信号

2.2 感应控制参数 感应 控制 1.初始绿灯时间 2.单位绿灯延长时间 3.最大绿灯时间

2.2 感应控制参数 是每个相位初期预先设置的一段固定显示的绿灯时间。它是各个相位必须保证的基本通行时间。 对于“点式”检测器： 初始绿灯时间的长短取决于 （1）检测器的位置 （2）检测器到停车线之间可停放的车辆数 1.初始绿灯时间

初始绿灯时间等于这段最短绿灯时间减去一段单位绿灯延长时间！ 2.2 感应控制参数 初始绿灯时间考虑因素 保证非机动车安全过街所需时间 保证行人安全过街所需时间 保证在检测器和停车线之间排队等待的车辆，全部使出停车线所需的最短时间长度 因素 1 因素 2 因素 3 初始绿灯时间等于这段最短绿灯时间减去一段单位绿灯延长时间！

2.2 感应控制参数 检测器位置与初始绿灯时间变化关系 可以看出：当距离每增加6m，初始绿灯时间增加2s；当距离为0-12m时，初始绿灯时间取8s， ? 车辆通过交叉口平均车头间距为6m； 车辆件的车头时距为2s。

2.2 感应控制参数 是指初始绿灯时间结束后，在一定时间间隔内，测得有后续车辆到达时所延长的绿灯时间。 作为各相位绿灯延长时间的最小单位，单位绿灯延长时间是判断车流是否中断的一个参数，对感应信号控制的效率起决定性作用。 2.单位绿灯延长时间

2.2 感应控制参数 确定单位绿灯延长时间的考虑因素 1 其长短必须能使车辆从检测器驶出并通过停车线 2 应取恰当长度，保证尽可能不产生绿灯时间损失 3 确定单位绿灯延长时间时，必须注意被检测的车道数 4 可根据交通调查进行统计分析来确定

2.2 感应控制参数 确定单位绿灯延长时间修正值 高峰时期，非机动车干扰：+1秒 进入路口是上坡道,速度降低：+1秒 夜间行车，灯光不明，车辆减速：+1秒 主次干道流量悬殊 ：主干道+1秒，次干道—1秒 非喇叭形路口：+1秒

2.2 感应控制参数 为了保持最佳绿信比而对各相位规定的绿灯时间的延长限度。即按定时信号最佳周期长度及绿信比分配到各个相位的绿灯时间。 最大绿灯时间一般定为30s-60s。 为了应对交通流在高峰时段内流量大增，通常每个相位设有两个最大绿灯时间，较长的一个在高峰时段大流量时使用。 3.最大绿灯时间

感应控制无法负荷过大交通量，过大交通量应采用定时信号控制 2.2 感应控制参数 最大绿灯时间的改进 末尾流量大于 预置临界值 绿灯延长 可变 最大 绿灯 时间 感应控制无法负荷过大交通量，过大交通量应采用定时信号控制 不断提高！ 末尾流量低于 预置临界值 绿灯结束并换相

2.3 车辆检测原理 通过车辆检测器在路上实时地检测交通量、车速等各种交通参数，将感应到的交通信息，通过通信设施送至信号控制机，作为计算机优化配时方案的输入数据。

2.4 车辆检测器类型 环形线圈检测器 组成：传感器、检测单元及馈线. 优点：可检测交通量及多种交通参数，使用相当普遍。 检测器类型 缺点：线圈抗压度差，适用寿命短，不利于更新 检测器类型 超声波检测器 视频图像检测器 地磁检测器 微波雷达检测器 光辐射检测器

2.4 车辆检测器类型 环形线圈检测器 组成：超声波发生器即传感器与检测单元组成。 检测器类型 超声波检测器 优点：使用寿命较长、维修方便。 缺点：造价高，环境适应性差，尚需要不断改进 检测器类型 超声波检测器 视频图像检测器 地磁检测器 微波雷达检测器 光辐射检测器

2.4 车辆检测器类型 环形线圈检测器 优点：能检测较大范围内的交通状况，也称 “广域检测系统。 检测器类型 超声波检测器 视频图像检测器 环形线圈检测器 优点：能检测较大范围内的交通状况，也称 “广域检测系统。 可检测在电视摄像机视域范围内的多点的交通 检测器类型 超声波检测器 视频图像检测器 地磁检测器 微波雷达检测器 光辐射检测器

2.4 车辆检测器类型 环形线圈检测器 不易损坏，造价低，工作寿命短，灵敏度越来越低 检测器类型 超声波检测器 视频图像检测器 地磁检测器 微波雷达检测器 光辐射检测器

2.4 车辆检测器类型 环形线圈检测器 可检测范围广，对繁忙交通有很强的适应性。 检测器类型 超声波检测器 微波雷达检测器 环形线圈检测器 可检测范围广，对繁忙交通有很强的适应性。 性能受环境和时段影响小，动力源补充途径广，不需要日常维修。 检测器类型 超声波检测器 视频图像检测器 地磁检测器 微波雷达检测器 光辐射检测器

2.4 车辆检测器类型 环形线圈检测器 适用范围更加广阔，受外界环境影响小，且实用性良好 检测器类型 超声波检测器 视频图像检测器 光辐射检测器 环形线圈检测器 适用范围更加广阔，受外界环境影响小，且实用性良好 检测器类型 超声波检测器 视频图像检测器 地磁检测器 微波雷达检测器 光辐射检测器

3、半感应控制和全感应控制 3.1 基本概念 在交叉口处将检测器安装在次干道或主干道上，根据次干道或主干道的交通需求进行信号控制； 在交叉口的所有入口道上均安装检测器，根据所有入口道的交通需求进行信号控制。 全感应控制

3.2 半感应控制 半感应控制： 适用于：一个方向交通量大，变化也大，而另一个方向交通量很小的交叉路口 。 主要形式： 次干道优先控制。 主干道优先控制。

3.2 半感应控制 次干道优先半感应控制流程图 次干道有车吗？ 主干道最小绿灯时间到？ 次干道绿灯 次干道有车吗？ 最大绿灯时间到？ 无 有 主干道绿灯 次干道有车吗？ 无 有 主干道最小绿灯时间到？ 未 到 次干道绿灯 次干道有车吗？ 无 有 最大绿灯时间到？ 到 未

3.2 半感应控制 主干道优先半感应控制流程图 否 有 主干道有车吗？ 是 主路绿灯 到初期绿灯时间? 到最大绿灯时间 次路绿灯 次路绿灯结束 到最大绿灯时间 否 有 是

3.3 全感应控制 全感应控制流程图 有 主干道有车吗？ 否 无 是 到最小绿灯时间？ 到最大绿灯时间？ 主干道绿灯 次干道有车吗？ 次干道绿灯

1 2 3 4 3.3 全感应控制 全感应控制的特点 它所控制交叉口的所有入口道都设有车辆检测器 每一个信号相都设置初始绿灯时间 其绿灯信号不能自动地返回到绿灯相位 各个信号相的配时参数不相同 1 2 3 4

3.4 优化感应控制 在交通需求随机变化较大的交叉口上，感应控制对交通变化的适应性比定时信号更为优越。 但按现行感应控制的机理，感应控制的绿灯时间总是不能被充分利用，特别是绿灯延长时间。

4、定时控制和感应控制的比选 4.1 两种控制方式特点比较 特点 定时控制： 感应控制： 1. 根据交叉口历史交通流统计数据确定的，执行固定的配时方案 2. 适用于交叉口交通状况比较稳定，随机波动小的情况 3. 容易实现多个交叉口的协调控制，国内外应用广泛 感应控制： 1. 没有固定的配时方案，能适应交通流的随机变化 2. 适用于流量较小且交通流不稳定，随机波动大的情况 3. 不适用于交通量大且拥有大量行人的交通地段

4.2 两种控制方式适应性比较 定时控制 采用的是既有配时方案，因此在信号协调上可取得一致，在需要联动的相邻信号控制或者是信号网络系统有着无可比拟的优势 而且定时控制不受到路边停车等占据道路资源的因素影响，也更适用于有大量、稳定连续的行人交通地段 安装成本与维护成本也是定时控制极大的优势 感应控制 对于车辆到达随机性强，变化不规则的交叉口有着优势，它能有效避免定时控制会造成的道路资源浪费和延误，能够在最大程度上保证主路上的交通流连续畅通 由于感应控制周期的可变性，因此对多流向交通量的不规则变化以及复杂交叉口有着极高的控制效益 感应控制对于交通量大，且拥有大量行人交通的地段并不适用，反而会增加延误，造成拥堵

四、干道交通信号协调控制 1.协调控制基本概念 2.干道交通信号定时式协调控制系统 3.感应式线控系统和计算机线控系统 4.安宁绿波带设计 5.系统的实施与实用性讨论

1、协调控制基本概念 1.1 协调控制的定义 基本思想 定义 把主干街道的所有信号交叉口看作一个系统，在相邻信号交叉口的绿灯起始时刻之间建立一种时间关系，使车队每到达一个信号交叉口时，正好遇到绿灯，沿干道行驶的车辆，就可以获得不停顿的通行权，形成连续的交通流。 通过调节主干道路上各信号交叉口之间的相位差，使干道上按规定车速行驶的车辆获得尽可能不停顿的通行权。这种控制方式称为干道信号的协调控制系统。

1.1 协调控制的定义 系统理念 干道交通信号 协调控制系统 系统目的 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 满足干道交通大负荷通行的需 求，降低停车排队时间，减少 交叉口延误，提高干道交叉口 通行能力，改善城市交通状况

事先按干道上交叉口的分布和交通流情况制定不同定时控制方案 1.2 协调控制的分类 控制方式 连接方式 感应式线控系统 定时式线控系统 无缆连接 有缆连接 线控系统 类型 事先按干道上交叉口的分布和交通流情况制定不同定时控制方案 选定第一控制机，根据计算所得各控制机之间相位差，按先后顺序逐一把各配时方案设置到信号控制机中 根据车辆检测器检测出来的交通流信息，实施调用不同的控制方案 用电缆作为传输介质，通过在各信号控制机之间逐机传送信号，使个方案运行关联协调起来 目前常用的线控制方式

方法一 方法二 方法三 1.3 协调控制的基本参数 1.周期长度 为使各交叉路口的交通信号能取得协调，个路口的交通信号周期长度必须是统一的。 计算出各个交叉口交通信号所需的周期长度，然后从中选出最大的周期长度作为系统的公共周期。 方法二 直接将该干道中交通地位最重要的交叉口的最佳周期作为公共周期。 方法三 对有些交通量较小的交叉口，可把公共周期的一半作为其周期，这样的交叉口称为双周期交叉口。

1.3 协调控制的基本参数 2.绿信比 在线控系统中，各路口信号的绿信比不一定相同，通常要根据各个交叉口各向交通量的流量比来确定。 最小绿灯时间 将周期最长的路口沿干道方向的绿灯时间定位干道各交叉口最小绿灯时间 最大绿灯时间 根据相交道路交通流所需要的最小绿灯时间来确定

1.3 协调控制的基本参数 3.相位差（关键参数！） 相位差是相邻路口间建立协调关系的关键参数，它直接决定线控系统运行的有效性。 在线控系统中，一般使用绝对相位差的概念。相位差与相邻路口间车辆的行驶速度有关。

2、干道交通信号定时式协调控制系统 2.1 协调控制系统方式 单向定时式协调控制 干道交通信 号定时式协 调控制系统 式中: tos ——相邻路口间的相位差（s） s——相邻路口间的间距（km） v——车辆在相邻路口间的平均 行驶速度（km/h） 相位差 的确定

2.1 协调控制系统方式 双向定时式协调控制（同步式） 1 2 3 适用条件 式中：s——相邻两路口距离 V——运行速度 C——信号周期 车辆在相邻交叉口的行驶时间等于信号周期长度的倍数 2 干线上交叉口间距较短，干道方向的交通量远大于次干道方向的交通量 3 干道交通量特别大，高峰小时交通量接近通行能力 式中：s——相邻两路口距离 V——运行速度 C——信号周期 同一时刻显示相同的信号灯色，即相邻路口之间的相位差恰好等于信号周期的长度

2.1 协调控制系统方式 双向定时式协调控制（交互式） 车辆在相邻交叉口间的行驶时间等于信号周期长度的一半 适用 条件 局限性 现实中间距相差不等的交叉口适用性受到限制 式中：s——相邻两路口距离 V——运行速度 C——信号周期 干线上相邻交叉口的信号在同一时刻显示相反的灯色

2.1 协调控制系统方式 多方案续进系统 简单续进系统 双向定时式协调控制（续进式） 特点 1.简单续进系统 （只使用一个系统周期 根据各相邻交叉口间距调整各路段行驶车速，保证干道上的车流连续畅通 多方案续进系统 通过自动检测交通流的变化，对既有配时方案进行在线优选。交通流的变化包括交叉口交通量的变化和交通流在方向上的不均衡性 1.简单续进系统 （只使用一个系统周期 长度和一套配时方案） 2.多方案续进系统 （线控系统中至少要 配备3种不同的 既有配时方案）

2.2 时距图 时间—距离图式（时距图） 交叉口A 关键交叉口 时间 （行驶路径图） 沿主要行驶方向允许最大绿灯长度 支路 B（带宽） 沿主要行驶方向允许最大绿灯长度 支路 （与主要车流交叉） 主要车流行驶方向 沿主要方向行驶允许最小绿灯长度

2.2 时距图 周期 通过带 带宽 带速 相位差 绿信比 时距图参数

2.2 时距图 时间—距离图式参数 相位差 协调控制的灵魂，也称绿时差、绿灯起步时距或偏移，即相邻交叉口间一个车队的行驶时间。 相对相位差 指相邻两信号的绿灯或红灯的起点或中点之间的时间差。 绝对相位差 指各个信号的绿灯或红灯的起点或中点相对于某一 个标准信号绿灯或红灯的起点或中点的时间差。

2.2 时距图 时间—距离图式参数 通过带 时距图上两两平行的斜线，分别表示这股车流的首车和尾车行驶过程，两条平行斜线间的空间叫作通过带。 通过带带速 通过内车队的速度。 通过带带宽 表示可供车辆使用以通过交叉口的时间，通过带宽 度不大于干道绿灯时间。

2.2 时距图 时间—距离图式参数 周期 各路口共用周期=关键路口的周期。 绿信比 在信号控制系统中，各个信号的绿信比试根据各个交叉口各向交通量的流量比来确定的。 绿信比

2.3 配时方法 定时式协调控制系统配时方法（流程） 准备基础资料 划分时段、确定配时方案数 确定周期和绿信比 确定各相位绿灯时间 确定信号相位差和绿波带 验证方案实施效果

2.3 配时方法 定时式协调控制系统配时方法（详细过程） 1 准备原始资料，对需要联结的交叉口作必要的调查，量化上述约束条件。 2 划分时段，确定配时方案数 3 确定干道的公共周期时间。分别计算Ci，λi，选 max{Ci}=CK为公共周期，并称之为基准路口/关键路口周期。 4 确定各交叉口各相位的绿灯时间 5 调整并确定相位差，参考V实际，选取不同时段的设计车速，再据此确定相应的相位差（具体如下页所示）

2.3 配时方法 建立时距图坐标，选定第一个交叉口信号作基准信号,做基准线，标上红 t G min K 绿灯时，然后在关键路口上按GK取平行线，因GK为最小绿时，由此形成的绿波 带必适应其它路口的干道通行带宽度。 注意：调整双向绿波带时，最好只调相位差，必要时可考虑牺牲带宽或牺 牲车速，以满足最大带宽的需要。 基准线：即速度推进线，使其斜率等于该时段设计车速的倒数。这条速度 线就决定了交叉口的绿灯时间的起始位置。 t K S G min

2.4 约束条件 交通流方向 线控信号系统配时的主要约束条件 首先必须考虑该交通是单向交通还是双向交通。如果是单向运行交通，可以充分运用推进式运动的绿波带。如果是双向运行交通，一个有效的双向通过带依赖于交叉口间距。如果间距相等，那么两个方向上都能够得到理想的通过带、如果间距不等，需要在带宽和车辆行驶速度之间折中考虑。 线控信号系统配时的主要约束条件 交通流方向

2.4 约束条件 由于交通流在方向上存在着不均衡、在时间和流量上存在着随机波动的情况，因此，协调控制系统应该配备多种不同的配时方案。 线控信号系统配时的主要约束条件 交通流方向 交通流变化规律

2.4 约束条件 交通流方向 交通流变化规律 允许车速 线控信号系统配时的主要约束条件 允许车速是指根据实际交通调查确定该干道的一个行车速度范围。在交叉口间距基本相等时，“线控”系统可采用相同的系统速度；如果间距不等，各路段的车速不一定相等，但应该在确定的速度范围内。 线控信号系统配时的主要约束条件 交通流方向 交通流变化规律 允许车速

2.4 约束条件 主要包括交叉口间距、街道及交叉口几何布局。“线控”系统的信号相位差取决于行驶车速和交叉口间距，因此，对各个间距必须精确测量。 线控信号系统配时的主要约束条件 交通流方向 交通流变化规律 允许车速 交叉口及其相邻进口道和路段的 几何构成

2.4 约束条件 交通流方向 线控制信号系统配时还受到其他限制条件，如交通管制规则等。 交通流变化规律 允许车速 线控信号系统配时的主要约束条件 交通流方向 交通流变化规律 允许车速 交叉口及其相邻进口道和路段的 几何构成 其他限制

2.5 提高效益的辅助设施 前置信号 在主要交叉口前几十米的地方设置交通信号，可以使交通流在信号处集中，在交叉口处不停止通过，从而可使交叉口上的绿灯时间得到有效利用，提高交叉口的通行能力。

2.5 提高效益的辅助设施 车速指示标志 在主要交叉口前一个或几个地方设置速度标志，指示驾驶员以标志速度行驶，通过交叉口。可变车速标志上速度指示的数值，同交叉口信号的显示灯色和时间有关，且受交叉口信号控制机的控制。

3、感应式线控系统和计算机线控系统 3.1 感应式线控系统原理 当检测器测得交通量增加时，开动主控制机，使之全面执行线控系统的控制；而在交通量降低时，各交叉口的信号机各自按独立状态操作，使线控系统既能得到良好的连续通车效果，又能保持适应各个交叉口的交通量变化。

3.2 感应式线控系统方式 感应式 线控系统 计算机 计算机 线控系统 半感应信号控制 全感应信号控制 关键交叉口感应控制 控制方法： 脱机 添加标题 感应式 线控系统 计算机 计算机 线控系统 半感应信号控制 全感应信号控制 关键交叉口感应控制 控制方法： 脱机 (MAXBAND,PASSERⅡ) 联机

4、安宁绿波带设计 安宁绿波带(CGW) 安宁绿波带(Calming Green Waves ,CGW)是在目前大力提倡的城市交通可持续发展趋势下而出现的。它注重以人为本、人与自然和谐相处，在“安宁交通”思想指导下，通过设计、使用安宁绿波带，控制交通的大气、噪声等污染，使其尽量符合居民可接受的环境质量标准。 同时，它还有利于创造人性化的交通环境，保障人在这个环境中的舒适感与安全感。

4.1 安宁绿波带设计目的 所以 绿波带设计在客观上允许甚至鼓励潜 在的超速者为避免受阻于红灯而超速 绿波带是干线交叉口交通信号定时协调控制的实现形式，它通过协调主干道路上各信号交叉口之间的相位差，使干道上按规定车速行驶的车辆获得尽可能不停顿的通行权。 为使干道通行能力最大，制定干道信号配时方案时遵循原则之一是使通过带带宽最大。 所以 绿波带设计在客观上允许甚至鼓励潜 在的超速者为避免受阻于红灯而超速

4.1 安宁绿波带设计目的 安宁交通的目的在于减缓机动车交通，提高行人、非机动车的安全和居民的生活环境。 带有中央凸出安全岛的人行横道 带有延伸路缘石的人行横道

4.1 安宁绿波带设计目的 单行线上人为设置的急弯 利用两条分流路径取代原有的四路交叉 减小交叉口处可利用的转弯半径

4.2 安宁绿波带设计方法 在安宁绿波带设计中，除相位差、周期和绿信比外，还尤其重视带速和带宽的选取。 为实现安宁交通，首先应该确定绿波带的带速，如果超过这个速度，车辆就必须在下一个路口等待。 确定带速时需根据实际交通流的方向，车流中车辆种类、流量及其变化规律，车速限制等因素确定一个干道容许车速范围。

4.2 安宁绿波带设计方法 一般说来，在允许带速范围内，带速越高，带宽越小； 但应用安宁绿波带原理配时时则在允许范围内降低带速同时减少带宽。因为驾驶员在干道上为避免受阻于红灯必须以接近于绿波带速的速度行驶，带速降低就意味着车速下降，带宽减少则能避免绿波带较宽时车队尾车为抢占头车位置而超速的危险行为。 因此与传统的绿波带配时方案相比，带速是更主要的决定因素。

4.2 安宁绿波带设计方法 对超速行为规避的说明 安宁绿波带 传统绿波带 以尾车抢占头车位为例，通过选用较窄的带宽来抑制，车队尾车抢占头车位置的危险行为 传统绿波带 安宁绿波带

4.2 安宁绿波带设计方法 显然，通过减少带宽和带速，尾车驾驶员超至头车位的速度 传统绿波带 安宁绿波带 路长（km） 1 带速（km/h） 50 40 通过该路段 正常时间（s） 72 90 带宽（s） 30 18 尾车超车到达头车位 所需时间（s） 42 对应最大车速（km/h) 85 显然，通过减少带宽和带速，尾车驾驶员超至头车位的速度 由85km/h降低至50km/h，避免了超速的危险，安全性大大提高。

采用CGW后：速度=41km/h，周期=55s，绿灯时间=20s 采用CGW前：速度=45km/h，周期=70s，绿灯时间=35s 4.3 安宁绿波带设计的现实意义 采用安宁绿波带，街道噪声级下降，行人过街等待时间减少了，特别是可促进具有可持续发展的公交优先城市交通战略的实施 采用CGW后：速度=41km/h，周期=55s，绿灯时间=20s 采用CGW前：速度=45km/h，周期=70s，绿灯时间=35s 采用CGW前后的速度分布频率图

5、系统的实施与实用性讨论 5.1 选用依据 2 1 3 选用 线控系统的 依据 4 5 信号交叉口之间的距离： 车流到达特性： 交通流较大，车辆能够形成车队，脉冲式到达交叉口 信号交叉口之间的距离： 信号交叉口之间的距离越远，效果越差，一般不宜超过600m 街道行车方式： 对单向交通运行的干道应优先考虑采用线控系统 交通随时间的波动： 高峰期交通量大，容易形成车队，宜采用线控，非高峰期线控系统不一定有好的效果 信号的分相： 对于相位结构简单的交叉口，选用线控系统能够取得理想效果。如果干线有多个左转弯相位，则不宜采用

5.2 影响因素 平均车速 车流离散性 影响绿波方案的 几个主要因素 在车流运动过程中，首车和尾车之间的距离逐渐加大，导致车流通过下游停车线所需时间加长。考虑离散影响，带宽不应取常数，而应该采用扩散状变宽绿波带。 在设计绿波方案时，沿整条控制路线，不一定始终采用同一个设计车速，而是应该根据每个路段具体情况分别选用合适的车速。

5.3 实际案例 双向绿波交通 双向绿波设 计需反复调 整每个交叉 口的绿灯起 步时距，也 需要设计人 员权衡利弊 一种折衷的双向绿波设计方案 双向绿波设 计需反复调 整每个交叉 口的绿灯起 步时距，也 需要设计人 员权衡利弊

5.3 实际案例 变宽度绿波带 B1 B2 B3

5.3 实际案例 便于公共汽车行驶的绿波带 时间 公共汽车 距离 交叉口1 单向车流 公共汽车 停车站 交叉口2 绿 灯 红 灯 公共汽车 一组连续车队 （不含公共汽车） 时间 公共汽车 距离 交叉口1 单向车流 公共汽车 停车站 交叉口2 绿 灯 红 灯 公共汽车

五、区域交通信号控制系统 1.基本概念 2.交通模型与目标函数 3.TRANSYT系统 4.SCATS系统与SCOOT系统

1、基本概念 1.1 区域交通控制系统定义 区域交通控制系统 区域交通信号控制简称面控制，是指将一个区域内的多个交叉口的车流运动视为一个整体，进行信号协调控制。 其控制对象是城市或某个区域中所有交叉口的交通信号。全部交通信号的控制方案相互关联、协调运行，具有共同系统目标函数，是单点信号、干线信号系统和网络信号系统的综合系统。

1.2 区域交通控制系统分类 1. 定时脱机控制系统（静态） 2. 自适应联机控制系统（动态） 方案选择式 2. 方案生成式 按控制策略 划分 1. 定时脱机控制系统（静态） 2. 自适应联机控制系统（动态） 按控制方式 划分 方案选择式 2. 方案生成式 按控制结构 划分 1. 集中式控制结构 2. 递阶式控制结构 3. 分布式控制结构

（一）按控制策略划分 定时式脱机控制系统 自适应联机控制系统 利用已有的交通量等统计数据进行脱机优化处理，存入多时段的最优配时方案，对整个区域交通实施多时段定时控制。 缺点：不能适应交通流的随机变化 自适应联机控制系统 通过在交通网络中设置车辆检测器，实时采集交通量数据，辨识交通模型，在线获得配时方案，对区域内的交通信号实施联机最优控制。 缺点：系统复杂，投资大，对设备可靠性要求高

方案选择式 方案形成式 （二）按控制方式划分 根据不同的交通流运行模式配时方案，储存在中心计算机中，运行时按实时采集的交通流数据，选择适用的方案，实施交通控制 方案形成式 根据实时采集的交通流数据，在线求解最优方案。

（三）按控制结构划分 集中式控制结构 用一台计算机对区域内所有路口的交通信号进行集中控制，其原理、结构均较简单，但随着控制规模、计算复杂性及数据量的剧增，目前已很少采用。

（三）按控制结构划分 递阶式控制结构 树形结构，上下级之间存在从属或依存关系，同级控制单元间的信息交换必须通过上一级进行。

（三）按控制结构划分 分布式控制结构 这是一种网状结构，每一级控制单元不但可与上一级进行信息交换，也可与同级控制单元进行信息交换。

1.3 区域交通控制系统功能 理想的城市区域自适应交通信号控制系统，具有以下功能： 1 系统能够在线优化配时方案并进行实时控制 能够利用动态交通分配进行信号控制 2 3 能够实现特定线路上的公交或特种车辆的优先控制 4 具有自主学习功能，通过对已有控制策略的学习提高性能 5 具有容错能力，即使检测或通信出现故障，系统不会失控

2、交通模型与目标函数 2.1 基本概念 交通模型： 交通模型是描述交通流状态变量的时空变化和分布规律及其与交通控制变量之间关系的方程式或映射，可以推算在不同信号配时方案下给定道路网的交通运行状况，如：车辆延误、停车次数和排队长度等。 在进行信号协调配时设计时，所使用的交通模型主要包括两大部分： （1）单个交叉口车流运动特性参数计算公式 （11章、12章中的单个交叉口的定时控制和感应控制） （2）停车线断面上的车辆到达率随时间变化的图式预测

2.2 车流运动过程中的离散性 车流运动过程中的离散性 从上游交叉口停车线驶发的车队，由于其中所包含的车辆行驶速度存在差异，在到达下游交叉口停车线之前，便渐渐拉开距离，即发生“离散”现象。 在停车线断面上，“车辆到达率——时间”图式，不仅与上游交叉口的信号配时有关，而且在很大程度上受车流“离散”的影响。

2.2 车流运动过程中的离散性

2.2 车流运动过程中的离散性 事实证明，研究车流的离散性，利用流量空间分布规律，预测流量——时间图式是至关重要的。 研究车流的离散性，代表方法有： 派西的正态分布函数方法 罗伯逊的几何分布函数方法

2.2 车流运动过程中的离散性 派西的正态分布 函数方法 罗伯逊的几何分布函数 A B 平均延误时间预测结果相似 正态分布 经变换的正态分布（派西） 平均延误时间（s/Veh） 绿灯起步时距（s） 25 20 15 5 60 50 40 30 10 行驶时间分布函数曲线 a) 矩形分布 b) 图14-5 不同的时间分布函数对车辆延误时间预测值的影响 派西的正态分布 函数方法 A 平均延误时间预测结果相似 B 罗伯逊的几何分布函数

2.2 车流运动过程中的离散性 F值 影响因素 可以根据上述理论在推算下游停车线断面上的“流量——时间”图式。 车辆构成 车道 宽度 纵坡 路面 停车 情况 对向车流 交通量 F值 影响因素

2.2 车流运动过程中的离散性 以行驶时间服从几何分布的假定为前提，从理论分析的角度可得： F——表示车流在运动过程中离散程度大小的一个系数，称作车流离散系数。 T ——平均行驶时间； t——相邻路口两个断面之间，车辆平均行驶时间的0.8倍（以时段为单位）； 在实际运用中可采用如下的修正公式：

2.3 目标函数 评价车流在路网上运动状况的主要参数： ①平均车辆延误 ②周期车辆延误 单项 ③停车次数 目标函数 ④排队长度 ⑤燃油消耗量 综合 目标函数

2.3 目标函数 综合目标函数（PI值，运行指标）同时计入了延误时间和停车次数而且赋予每项一个“加权系数”比起单项目标函数更好地适应客观实际需要，提高了路网控制的灵活性。

2.3 目标函数 式中：W—每辆车延误一小时所相当的经济损失值。 wi—第i条连线上车辆延误时间的加权系数。 di—第i条连线上车辆总延误时间。 K—每100次停车所相当的经济损失值。 ki—第i条连线上车辆停车次数的加权系数，根据 罗氏研究， ki时，燃油总消-耗量为最少。 si——第i条连线上的全部车辆完全停车次数总和。 N—连线总数目。

3、TRANSYT系统 3.1 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1968年提出的离线优化的交通控制方法与软件。以后经过多年的发展，在不断完善并形成了多种新的应用版本。 TRANSYT从路网总体上，考虑了每一个交叉口的配时选择；其所使用的交通模型充分反映了车流运动的特点，对车流运动状况的预测精度较高；还对整个路网上不同部分应使用的最佳信号周期值提出分析结果等。

3.1 概述 TRANSYT方法的基本假定 假定2 假定1 假定3 假定4 路网中全部交通信号均按共同的周期长度运行，并且已经知道各信号灯交叉口的信号阶段划分情况等数据 路网中所有主要交叉口都由交通信号灯或让路规则控制 假定1 假定3 路网中各车流在某一确定时间段内的平均车流量为已知，且维持恒定 假定4 每一交叉口的转弯车辆所占的百分数为已知，并且在某一定时间段内维持恒定

3.2 交通模型

3.2 交通模型 路网结构图 是把复杂的路网简化成适于数学计算的图式，由“节点”及“连线”组成。 “节点” ：代表一个由信号灯控制的交叉口。 “连线”：表示一股驶向下游一个“节点”的单向车流。

3.2 交通模型 交通流量的周期变化图式 交通量图式，指路网中某一定点的交通量以及排队等候的车队长度随时间变化的关系曲线，它们是随时间变化的连续曲线。通常将一个信号周期等分成若干时间段，每个时段约为3s。 在TRANSYT交通模型中，所有计算过程的基本数据均为每个时段内的平均交通量、转弯交通量及该时段形成的排队长度。

3.2 交通模型 车流在连线上运动状况的模拟 到达流量图式： “到达”图式，车流在不受阻碍的情况下，到达下游停车线的到达率变化情况。 驶出流量图式： “驶出”图式，车流离开下游交叉口时的实际流量变化情况。 饱和驶出图式： “满流”图式，是一种饱和流率驶离停止线的流量图示。只有当绿灯期间通过的车流处于饱和状态时才会有这种图示出现。 （以TRANSYT使用的图式为例）

3.2 交通模型 在确定一条连线的车流“驶入”图式时，车流运动过程中的离散性影响是需要考虑的，其可用离散平滑系数F表示。把上游连线“驶出”图式上的每一纵坐标值乘以F即可得到下游停车线的“驶入”图式。 第i个时段内，被阻于停车线的车辆数 在第i个时段内被阻于停车线的车辆数（辆）； 第i个时段内放行的车辆数（辆），由“出发”图式求得； 在第i个时段内到达的车辆数（辆）由“驶入”图式求得；

3.2 交通模型 所需数据和资料 TRANSYT 交通数学模型 路网几何数据 节点数目，连线数目，连线长度， 车道划分情况，车道宽度 交通量数据 连线上交通量，来源，分流， 连线上自由行驶速度，离散系数 经济指标 单位延迟时间、百次完全停车的 损失费用，油耗指标

3.2 交通模型 计算车辆平均延误时间及停车次数 正常相位停车次数， 正常相位延误， 随机停车次数， 随机延误， 过饱和延误之和 过饱和停车次数之和

3.3 优选方法 优选标准——运行指标 TRANSYT以运行指标（PI）作为优选标准，优选程序通过对配时方案的不断调整，把PI值降到最低限，就是设法把车辆延误时间和停车次数减至零。优选程序的最终目标是要寻求更多方向的“绿波”。

3.3 优选方法 优化过程 主要优 化环节 2.绿灯 时间优选 1.绿时差 的优选 6.信号周期 时间的选择 5.控制子区 的划分 4.限制车辆 排队长度 3.等饱和度的 初始配时方案 2.绿灯 时间优选 主要优 化环节

3.3 优选方法 优选方法——爬山法

3.3 优选方法 绿时差优选

3.4 运行评价 TRANSYT系统目前存在的不足 1 计算量较大，尤其是当网络较大时，这一问题更加突出 2 3 该系统优化问题本质上是一个非凸的数学规划问题，如何找出全局最优解在理论上还有待深入研究 3 该系统需要大量的网络几何尺寸和交通流信息，采集这些数据需要花费大量的人力和时间

3.4 运行评价 TRANSYT系统还存在一些不足，自问世以来，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。

4、SCATS系统和SCOOT系统 SCATS系统（方案选择式） （悉尼 澳大利亚） SCOOT 系统 （方案形成式） （英国 TRRL） （Sydney Co-ordinated Adaptive Traffic System） SCOOT 系统 （方案形成式） （英国 TRRL） (Split, Cycle and Offset Optimization Technique）

4.1 SCATS系统

4.1 SCATS系统

4.1 SCATS系统

4.1 SCATS系统 SCATS配时参数的优选“算法”： 为了节省控制计算机的CPU时间，把C（周期长度），λ（绿信比），θ（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。

4.1 SCATS系统 SCATS所使用的“饱和度”（DS），是指被车流有效利用的绿灯时间和总的绿灯时间之比。 g’=g-(T-th) g--可供车辆通行的全部绿灯时间总和（s）； g’--被车辆有效利用的绿灯时间（s）； T--绿灯期间，停车线上无车通过（即出现空当）的时间（s）； t--车流正常驶过停车线断面时，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。

4.1 SCATS系统 综合流量用以反映通过停车线的混合车辆的数量。q’是指一次绿灯期间通过停车线的车辆折算当量。 q’= DS × g × S /3600 q’—综合流量（veh）； S—最大流率（veh/h）.

4.1 SCATS系统 在SCATS系统的信号周期长度优化过程中，通常事先规定信号周期变化的4个限值： ——信号周期最小值 ——信号周期最大值 ——使双向车流行驶连续性较好的中等信号周期长度 ——略长于中等信号周期长度的值 一般情况下，信号周期的选择范围只限于 与 之间。

4.1 SCATS系统 在SCATS系统的绿信比方案中，还为单个交叉口车辆感应控制方式提供多种选择的灵活性。 绿信比方案的选择与信号周期的调整交错进行。二者结合起来，对各相位绿灯时间不断调整的结果，使各相位饱和度维持大致相等的水平，就是“等饱和度”原则。

4.1 SCATS系统 在SCATS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。

4.2 SCOOT系统

4.2 SCOOT系统 SCOOT 系统 是由英国运输研究所(TRL--Transport Research Laboratory, 90年代TRRL改名为TRL)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,与TRANSYT相比,SCOOT可减少12%的平均车辆延误时间。 上个世纪90年代SCOOT系统进行了多次升级，其最新版本为4.4版。

4.2 SCOOT系统 SCOOT系统 核心 交通预测 模型 配时参数 优化 类似与TRANSYT,不同在于SCOOT为在线的, 以实时测量的交通量数据为基础。

4.2 SCOOT系统 SCOOT基本结构及工作原理

4.2 SCOOT系统

4.2 SCOOT系统 车辆检测数据的采集和分析 可采集的 检测器 交通数据 检测器 位置 检测器的合适位置是设在离停车线相当距离的地点，一般设在上游交叉口的出口，离下游停车线尽量远。 ①交通量 ②占用时间及占用率 ③拥挤程度

4.2 SCOOT系统 模型 周期流量图——车队预测 根据检测信息，实时绘制成检测器监测断面上的车辆到达周期流量图 车辆排队长度预测 估算“平均无阻滞行驶时间”参数，对下游停车线断面车辆排队长度进行预测 交通拥挤判定 根据占用率计算“拥挤系数”，反映车辆受阻程度 效能评价 利用PI或“拥挤系数”作为效能指标

4.2 SCOOT系统 配时参数优化 绿信比优化 相位差的优化 信号周期长度的优化 优选水平

SCATS方式三层分布式控制，SCATS方式与 4.3 SCATS系统和SCOOT系统的比较 SCATS SCOOT SCATS方式三层分布式控制，SCATS方式与 系统不可移植，由特定汇编语言编制。 SCOOT集中式控制， SCOOT由高级语言编写，可移植 检测器安装在停车线处。 两者 比较 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。 两者性能接近，有自动 转换双周期运行的功能。 无优势。 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。 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。 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。 适用于以干道为主的城市或路口间距较大的路段 适于：1）交通要求与路口容量接近； 2）交通需求难预测； 3）路口间距小。 Text

4.4 其他面控系统 SPOT系统是意大利Mizar Automazione公司开发的分布式实时交通控制系统。 RHODES是由美国Arizona大学开发的对半拥挤交通网络比较有效的系统。 OPAC是由美国PB Farradyne公司和Massachusetts Lowell大学共同开发的一个分布式实时交通信号控制系统。 PRODYN是一种实时交通控制系统。

六、高速公路交通控制 1.高速公路的交通特性及存在问题 2.高速公路交通控制的基本概念与参数 3.高速公路匝道控制 4.入口匝道整体定时控制 5.高速公路主线控制 6.高速公路通道系统控制 7.高速公路监控系统

1.1 高速公路概述 我国的《公路工程技术标准》规定，高速公路是指“能适应年平均昼夜小客车交通量为25000辆以上，专供汽车分道高速行驶并全部控制出入的公路”。 一般能适应120公里/小时或者更高的速度，要求路线顺畅，纵坡平缓，路面有4个以上车道的宽度。中间设置分隔带，采用沥青混凝土或水泥混凝土高级路面，为保证行车安全设有齐全的标志、标线、信号及照明装置；禁止行人和非机动车在路上行走，与其他线路采用立体交叉、行人跨线桥或地道通过。

1.2 高速公路的交通问题 是指交通需求（一定时间内想要通过道路的车辆数超过道路的交通容量）时，超过部分的交通滞留在道路上的交通现象。 交通拥挤

分类 （一） 交通拥挤 常发性交通拥挤 偶发性交通拥挤 交通需求超过了高速公路的设计通行能力。常发性交通拥挤主要用来描述在某些特定时期和地点经常发生的交通拥挤现象。 偶发性交通拥挤 发生交通事故或进行公路养护等可能引起。 偶发性拥挤用来描述诸如事故或其他特殊事件等随机引起的交通拥挤现象。

（一） 交通拥挤-引起拥挤的原因 常发性交通拥挤 偶发性交通拥挤 运行因素： 最常见的因素： 几何因素： 交通需求超过容量 不受限制的入口匝道 出口匝道排队 收费站收费 几何因素： 1.车道减少 2.交织路段短 3.道路横断面窄 4.标志短缺 5.视线不良 6.互通式立交不合标准 常发性交通拥挤 最常见的因素： 事件和交通事故 不利的气候条件 作业区影响 偶发性交通拥挤

诱 因 （二） 交通安全 交通拥挤 交通安全 驾驶员的判断错误 车辆故障 交通流的相互作用 驾驶员不熟悉高速公路驾驶方法 险恶的气候条件 诱 因 交通拥挤 交通安全 作用 反作用 驾驶员的判断错误 车辆故障 交通流的相互作用 驾驶员不熟悉高速公路驾驶方法 险恶的气候条件 公路的几何特征

延误是高速公路上交通拥挤和交通安全事故的主要后果，它可以转化成诸如油耗、空气污染等其他指标来量度，还可转换成用户成本，以供综合评估用。 （三） 延误 延误是高速公路上交通拥挤和交通安全事故的主要后果，它可以转化成诸如油耗、空气污染等其他指标来量度，还可转换成用户成本，以供综合评估用。 由交通事故引起的延误

（三） 延误 总延误的估算可根据不同情况下表示方法进行估算 a) 简单阻塞 b) 短期关闭 c) 调整瓶颈 d) 修正交通量

✓ 1.3 解决高速公路交通问题的方法 解决高速公路交通问题有两种方案可供选择： 方案一 方案二 新建高速公路或在原有线路上附加支线。 优势：缓和交通拥挤状况，减少事故发生； 弊端：成本很高，特别是在城市内修建高速，经济和环境都 难以承受 方案二 对高速公路的交通状态进行控制，以期达到合理组织交通，减少交通事故，缓和或消除拥挤，提高道路利用效率的目的。 优势：高速公路监控系统修建成本仅占公路全部投资的5%-10% ✓

1.3 解决高速公路交通问题的方法 高速公路交通控制 就是对一些主要交通参数，如交通量、交通密度、速度、 占有率、堵塞度以及交通状况、路面状况和气象参数等进行 实时观察和测量，根据交通参数及交通条件的历史数据或实 时采集的数据，按照某种预定的性能准则来调节高速公路上 的交通参数，从而使公路自动地保持最佳的运行状态。 高速公路交通控制

1.3 解决高速公路交通问题的方法 常发性交通拥挤控制对策 1、控制交通需求 入口匝道控制； 高速公路干道控制； 优先通行权控制； 通道控制。 2、通过几何改善提高通行 能力 3、管理旅行需求 常发性交通拥挤控制对策

1.3 解决高速公路交通问题的方法 偶发性交通拥挤控制对策 总体策略： 消除或防止引起时间的原因，管理好事件邻近地段的交通需求，并使高速公路尽快恢复到正常服务水平。 实现手段： 监视系统； 事件服务系统； 驾驶员信息系统。

2、高速公路交通控制的基本概念与参数 道路通行能力 在一定的道路、交通状态和环境下，单位时间内（良好天气情况下），一条车行道或道路的某一断面上能够通过的最大车辆数量，也称为道路（交通）容量，简称容量，单位是veh/h。 道路通行能力的参数还包括：平均交通量、高峰小时交通量（PHF）、设计小时交通量、车头时距和车头间距。

2、高速公路交通控制的基本概念与参数 道路通行能力 速 度 速度是单位时间内车辆行驶的距离。 速 度 速度是单位时间内车辆行驶的距离。 85%车速：在该路段行驶的车辆中，有85%的车辆行驶在此速度以下，只有15%的车辆行驶速度高于此值。以此作为某些路段的限制车速。 15%车速：在该路段行驶的车辆中，有15%的车辆行驶在此速度以下，其余车辆的行驶速度高于此值。在限速中将该值作为低速限制值。

2、高速公路交通控制的基本概念与参数 道路通行能力 速 度 占有率 空间占有率：在观测路段长度内，行驶车辆总长度占该路段长度的比例。 速 度 占有率 空间占有率：在观测路段长度内，行驶车辆总长度占该路段长度的比例。 时间占有率：在一定时段内，全部车辆通过某一断面所需时间的累计值占该时段的比例。

2、高速公路交通控制的基本概念与参数 道路通行能力 速 度 占有率 服务水平 速 度 占有率 服务水平 描述道路交通设施为道路交通使用者提供服务质量的评定标准。该标准通常以行驶的畅通程度，行驶的自由度、连续性、方便性、舒适性和安全性等来表征。

2、高速公路交通控制的基本概念与参数 道路通行能力 速 度 占有率 服务水平 服务流量 速 度 占有率 服务水平 服务流量 在通常道路条件、交通条件和管制条件下，在给定的时间周期内保持规定的服务水平，车辆通过一条车道或道路某一断面的最大小时流量。

3、高速公路匝道控制 3.1 入口匝道控制概述 入口匝道控制的基本原理就是限制进入高速公路的车辆数目以保证高速公路自身的交通需求不超过其交通容量。 高速公路出\入口

3.1 入口匝道控制概述 1、入口匝道控制的目标 增加高速公路实际通行能力（增加匝道整体的驶入量） 减少高速公路主线上行驶车辆总的行程时间 减少通道内全部行驶车辆的行程时间 在高速公路主线和入口匝道上，消除或减少车辆中的冲突和事故 改善交通流的平稳性，减少车辆的不舒适感和环境干扰 入口匝道控制的目标是上述的一个或全部

3.1 入口匝道控制概述 2、入口匝道控制的条件 在通道区域内必须有可供使用的附加容量（即可替换的路线、时段或其他运输方式 在入口匝道上应有足够的停车空间可供等待匝道交通信号的车辆使用 交通模式必须适合 在高速公路下游出口处必须有可能利用的容量 匝道与主线有足够的交织区且视距良好

3.1 入口匝道控制概述 3、入口匝道控制方法 匝道调节 匝道关闭 在匝道上使用交通信号灯对进入车辆实行计量控制，也可通过收费站的收费车道开放数来调节进入高速公路的车辆数。包括入口匝道定时控制、感应调节、交汇控制和整体定时控制。 匝道关闭 匝道关闭可通过自动路栏、交通标志、人工设置隔离墩把某些入口匝道关闭。

3.2 入口匝道定时控制 1、 入口匝道关闭 匝道关闭 适用条件 对所有交通实行关闭，不允许车辆进入高速公路，维持高 速公路不拥挤。 对所有交通实行关闭，不允许车辆进入高速公路，维持高 速公路不拥挤。 匝道关闭 1、由于大雾、大雪等异常天气，导致高速公路失去通行能力。 2、入口匝道上游的高速公路的交通需求已达到下游道路容量， 而可替换道路上还有足够的容量可供使用； 3、潜在进入高速公路的车辆很少； 4、在入口匝道上没有足够的停车空间。 适用条件

3.2 入口匝道定时控制 自动路 栏关闭 人工设 置路栏 设立关 闭标志 匝道关闭方法 关键问题是关闭时机的选择

3.2 入口匝道定时控制 定时控制是指调节率预先给定，在某一段时间的运行是固定不变的。这种控制方式的特点是忽略交通量变动的瞬态和细小差异，根据历史情况的调查掌握交通流的统计情况，把一天划分为若干时段。假定每个时段内，交通流状况基本不变，以此作为依据来确定每个时段内一组不变的入口调节率，使某项性能指标最优。 定时控制

3.2 入口匝道定时控制 定时控制系统由信号灯、控制器、检测器、匝道控制标志和路面标记组成。 定时控制中匝道信号周期固定，红黄绿灯信号配时取决于调节形式。

3.2 入口匝道定时控制 调节形式 单车调节 车队调节 匝道调节信号配时规定在每个绿灯时段只允许放一辆车进入高速公路。 例：采用调节率为300veh/h或5veh/min，那么绿灯加黄灯时间为3s，红灯为9s。 单车调节 当要求调节率大于900veh/h时，必须采用每周期两辆或两辆以上的车辆进入高速公路。 分为串行放行和双列放行。 车队调节

3.2 入口匝道定时控制 入口匝道调节率的确定

3.2 入口匝道定时控制

3.3 入口匝道感应控制 感应控制的优势 定时调节的弊端 当交通流发生突然变化，以前设定的调节率不再适应交通流的实际情况时，定时调节可能会起到相反的作用。 感应控制的优势 调节率的变化依赖现场检测的实际交通状况，以交通量实时检测数据为依据来确定匝道调节率，能响应交通流的随机变化。

3.3 入口匝道感应控制 感应调节系统构成如图 还可安装用来确定交通组成和气候条件的检测器！ 采集主线上邻近匝道上游或下游或两者的交通变量，实时确定匝道上游交通需求与匝道下游容量差额，计算出入口调节率 还可安装用来确定交通组成和气候条件的检测器！

3.3 入口匝道感应控制 入口匝道感应控制方法 交通需求- 占有率控制 通行能力控制 以匝道上游交通量和下游容量为基础，在实时基础上累计交通量和容量的差额，直到出现通行能力有车辆可利用时，放行匝道上的车辆，控制器再次从零累计差值。另一种方法是以差额来确定匝道调节率。 占有率控制 以匝道上游测得的占有率为基础，调节率根据与占有率有关的交通参数的历史记录资料进行校核为基础，这些历史纪律资料使控制器能够从反映现时情况的占有率测量中选择合适的调节率。

3.4 交汇控制 交汇控制是一种微观控制方法，以安全为控制原则 基本目标 控制方法 通过使入口匝道车辆最准确地利用高速公路主线车流的间隙来完成合流，改善高速公路交通流的分布及运行。 基本目标 根据高速公路外侧车道车流间隙的长度来决定能否放行匝道车辆，只有当检测到上述车流间隙长度不小于可插车间隙时，才允许匝道车辆进入高速公路，这样才能保证匝道车辆及时安全汇入高速公路车流中。 控制方法

3.4 交汇控制 汇合控制运行的工作过程 引导匝道车辆进入这个可插间隙 估计这个可插间隙到达入口匝道汇合点的时间 检测高速公路上的可插间隙

3.4 交汇控制 1、 可插间隙交汇控制 最小可插间隙 是指两个相随的车辆的车头间隙时间足够一个入口匝道车 辆汇合进入的最小车头间隔时间。 驾驶员的水平 车辆加速特性 交通条件 天气条件 影响因素 高速公路和入口匝道的几何形状

3.2 入口匝道定时控制 匝道控制的可插车间隔模式 a)可插车间隔的探测

3.2 入口匝道定时控制 匝道控制的可插车间隔模式 a)可插车间隔的探测 b)可插车间隔的投射

3.2 入口匝道定时控制 匝道控制的可插车间隔模式 a)可插车间隔的探测 b)可插车间隔的投射 c)车辆汇合

3.4 交汇控制 注意 可插间隙控制一般只采用单车进入调节，但当入口匝道需求超过单车进入调节所能达到的最大调节率（12～15veh/min），并且高速公路外侧车道有很多可供利用的大间隙，可在一个绿灯信号期间允许1辆、2辆或者3辆车辆通过匝道信号，实行车队调节。 1 当高速公路出现拥挤时，由于车流行驶速度低，连续的车辆之间的小间隙会形成很大的车间时距，如果以此为依据来控制匝道信号灯，就会有许多车辆被放行而进入拥挤的高速公路。所以，如果高速公路交通流速度低于某预定值时，就应该以最小调节率控制匝道车辆（一般为3～4veh/min）。 1 2

3.4 交汇控制 2、 移动交汇控制 利用匝道左侧面带有绿色光带的显示器，向匝道车辆提示高速公路外侧车道的可插间隙移动情况。车辆跟随光带的移动，则有助于掌握加速度和速度，有利于顺利汇合。 基本原理

3.4 交汇控制 移动交汇控制绿带系统

3.4 交汇控制 移动交汇控制模式及适用条件 移动模式 适合于高 速公路流 量较小的 情况 停车的可插 间隙模式 随着高速公 路交通量的 增加，速度 下降到某值 时，此时控 制系统换用 间隙状态 定时调节模式 当高速公路 流量继续增 加，超过某 一标准，该 系统转为定 时调节方式

3.4 交汇控制 3、 可插间隙和需求─容量控制 基本原理 匝道调节率按照交通需求—容量差额原理来确定，但以此调节率放行的匝道车辆要与可利用的可插间隙相符合。 该方法解决了需求-容量差额控制方法无法确定匝道最佳放行车辆时间的弊病。 基本原理

3.4 交汇控制 4、交汇控制系统的评价 评价 1、交汇控制可得到比较平滑的交汇运行，车辆由匝道调节信号处到达交汇区所需时间短 6、汇合控制需增加较多设备，系统成本昂贵 2、交汇控制的匝道车辆放行是根据检测到的可插间隙来确定的，因而控制运行方式没有规律，排队等待时间较长（调节率约为4～5veh/min），车辆违章率较高 5、对于因视距不良、加速车道、坡度缺陷等造成的交汇困难的高速公路，采用交汇控制是有利的 评价 4、当驶入匝道具有良好的加速车道等几何形状时，采用定时调节、需求—容量差额感应调节，可获得良好的经济效果，无需采用汇合控制系统 3、需求—容量差额感应调节可得到较高的调节率和较大的入口匝道容量

4、入口匝道整体定时控制 4.1 基本概念和原理 基本原理 入口匝道定时整体控制 是指每个入口匝道定时调节 把一天划分为若干个阶段，在一个时段内交通流近似于均匀，根据实际情况把高速公路分为若干段，每段内交通流近似认为稳定均匀。这样建立一个交通流状态只随空间变化的稳定模型，然后根据主线和各入口匝道的交通需求和每个入口匝道下游的容量，按照某种性能指标，在每时段确定一组最佳调节率。 基本原理 是指每个入口匝道定时调节 时必须对其上、下游匝道运行的 相互依赖性给予考虑。这时，各 个匝道的调节率是根据整个系统 的交通需求—容量差额来计算的。 入口匝道定时整体控制

4.2 控制算法的建模与求解 1、 性能指标 2、 约束条件 （1）路段容量； （2）主线入口流量； （3）调节率上下限约束； （4）匝道排队容量。

4.2 控制算法的建模与求解 3、 建模

4.2 控制算法的建模与求解 4、 实例（略）

4.2 控制算法的建模与求解 5、 基本算法流程 在实际应用中，需要整体考虑的匝道数量不多时，也可采用需求-容量差额控制计算方法，按照“就近调节”的原则，从上游到下游逐一确定各匝道的调节率，也可达到整体最优的效果。

5、高速公路主线控制 5.1 主线控制概述 主线控制的对象是高速公路本身即路段上的交通流，通过对高速公路主线的交通进行调节、诱导和警告，达到优化交通流状态的目的。 通过主线控制可以改善高速公路运行的安全和效率，缓解主线上的交通拥挤和交通瓶颈对交通的影响。

5.1 主线控制概述 1、 主线控制的主要目的 1 2 3 4 5 6 7 保持交通流均匀性和稳定性，增加舒适程度，提高利用率、预防拥挤 使瓶颈路段达到最大通行能力 2 改进交通运行，防止冲撞事故 3 保证特殊气候条件下高速公路的运行安全 4 当主线通行能力下降时，提高道路的使用效率 5 将驾驶员诱导到交通状况较好的道路上 6 改变高速公路不同方向上的通行能力 7

5.1 主线控制概述 2、 主线控制涉及的几个方面 车道使 用控制 优先 控制 主线控制 警告和 诱导

5.1 主线控制概述 3、 主线控制的主要过程 主线控制可以是定时控制，也可以采用交通感应式控制 从过去的统计资料中或采用交通感应方法获得当前高速公路上交通流状态变量值。 在当前高速公路交通流状态变量的基础上，依据交通流模型判断交通流运行状态。 确定高速公路主线交通流控制的目标状态值及相应的控制方法。 主线控制可以是定时控制，也可以采用交通感应式控制

5.1 主线控制概述 4、 常用的主线控制方法 公共汽车、 合用车优先控制 可变速度控制 主线控 制方法 驾驶员信息系统 车道关闭 可逆车道控制 主线调节

5.2 可变速度控制 是在高速公路主线上设置可变限速标志来限制行车速度，从而使主线上的交通流的速度能随车流密度的改变而变化，以保证交通流的均匀、稳定，同时还能提高道路通行能力。 可变速度控制 主要作用： 1 增加交通量 4 减少追尾事故 2 有助于达到最大交通量 5 防止事故发生 3 延缓拥挤的出现

5.2 可变速度控制 1、 可变速度控制的目标速度 基本原理 依据道路、交通、气候等条件对高速公路主线交通流安全高效运行的限制要求和路段交通流的流量、速度、密度的关系，确定能够允许的最大交通量下的最佳速度和最佳密度，并据此采用可变限速标志等方法对高速公路主线交通流进行速度控制。 基本原理 可变速度控制的目标是速度指标。最佳目标速度的确定方法有两种： 1）经验统计法； 2）数据模型法。

5.2 可变速度控制 2、 可变速度控制的策略和方法 实际服务水平和由实测交通状态数据确定的速度—流量关系。 主线可变速度控制主要通过主线上交通流的速度在空间和时间上的分布进行控制，以保证交通流的稳定、均匀，或实现将交通流从不稳定状态、拥挤状态调控到稳定状态。 基本依据： 实际服务水平和由实测交通状态数据确定的速度—流量关系。 目标： 使主线交通流流量最大或保持在一定的服务水平上。

5.2 可变速度控制 主线服务水平可以通过将实测的交通流状态变量值与理想的速度-流量关系特性曲线对比来确定。 1120 600 1000 1400 1800 平均速度交通流量/车道 [pass,cars/h] Ⅰ Ⅱ Ⅲ b 平均速度(km/h) 130 100 50 a 交通流量/车道 [pass,cars/h] 服务水平 A B C D E F 交通流运行状态变量与服务水平的关系 交通流运行状态变量与运行状态类型的对应关系

5.2 可变速度控制 实现主线可变速度控制的方法 可变限速标志系统 电子道路交通诱导和控制系统 可变信息标志 路旁无线电广播 驾驶员信息系统 1 2 3 5 4 电子道路交通诱导和控制系统 可变限速标志系统 可变信息标志 驾驶员信息系统 实现主线可变速度控制的方法 路旁无线电广播 在主线沿线上每隔一定距离设置一个可变限速标志。标志间隔在城市地区一般为2～3km

5.2 可变速度控制 明显降低了交通速度，改善了速度分布； 交通量增大； 减少了交通事故频率及降低事故的严重程度。 控制方法的有效性 除非在有特别说明限速原因时，一般驾驶员不认为可变限速标志所显限速值具有约束力，因而常不遵守限速标准； 在增加关键瓶颈路段的通行能力上，可变速度控制是不太成功的。 存在的问题

5.2 可变速度控制 3、 主线计算机控制系统

5.3 可逆车道控制 可逆车道控制又称变向车道控制。可逆车道控制的目的在于改变高速公路主线不同方向上的通行能力以适应高峰时某一方向的交通需求。 适用条件 1、交通需求在方向上的不平衡具有明显的差别； 2 、交通需求主流与次流在方向上必须定期或不定期地经常相互转换； 3 、上述不平衡交通需求在未来若干年内会继续存在； 4 、没有其他可替代或更经济有效的解决方向不平衡交通需求的办法。

5.3 可逆车道控制 可逆车道控制有两种基本运行方式： （1）可逆性单向通行方式（潮汐式单向通行）； （2）可变向车道运行。 实施可逆车道控制的方法： 可逆车道控制技术是使用可移动的交通设施、可变信息标志来改变车道通行方向。这些装置可以由现场人工操作，也可由中央控制室远距离操纵。

5.4 主线调节控制 主线调节控制 根据输入的交通流和下游的通行能力，对经由主线入口 （例如收费站、隧道或桥梁入口）进入高速公路控制路段的交通流实行一些限制的方法，使该路段下游高速公路主线能保持期望的服务水平。 主线调节控制 除专门设置主线调节控制设施外，利用设置在主线上的收费站也是实现主线调节控制的主要手段之一

6、高速公路通道系统控制 6.1 高速公路通道控制概述 高速公路通道系统 基本原理 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。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。 高速公路通道系统 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上有剩余的道路上去。 基本原理

6.1 高速公路通道控制概述 高速公路通道系统组成： A-高速公路与高速公路交叉口；B-干线道路交叉口；C-高速公路与干线道路交叉口

6.1 高速公路通道控制概述 3、通道控制方式和措施 限制 分流 通道控制可分为限制和分流两种方式。 控制各道路上的交通需求使其低于通行能力 把车辆从超负荷的道路上引到尚有剩余通行能力的道路上去 当高速公路的交通需求超过或接近其通行能力时再用；发生拥挤以及在道路维修的情况下，可采用分流。

6.1 高速公路通道控制概述 措施 A 采用临时性分流标志 E 公共汽车、合用车优先控制 B 优化各类道路交 通信号配时方案 D 运用驾驶员 信息系统 C 统筹制定各 匝道的调节率

6.1 高速公路通道控制概述 4、通道控制的目标与特点 目标：通过在通道系统内有效地分配和管理交通流，以达到在交通需求与通道通行能力之间获得最佳平衡和充分利用通道通行能力的目的，使整个系统处于最佳运行状态。 特点：以系统最优为目标，其控制对象分布在较大的地区范围，控制方式、方法上有很大区别，需要确定由多种组合方案构成的综合最优方案。通道控制系统问题是一个典型的大系统控制问题。

6.1 高速公路通道控制概述 影响控制 效果的因素 能否有效监测系统内各条线路的交通状态 通道控制方法

6.2 通道控制战略 1、通道控制系统的构成 按控制对象分 按控制功能分 （1）高速公路（包括主线和 匝道）控制系统； （2）侧道、干道控制系统； （3）城市道路交通控制系统； （4）驾驶员信息系统； （5）交通监视系统； （6）中央控制系统 按控制对象分 （1）提供通道系统内各道路运 行情况实时信息的检测系统； （2）做出控制决策的中心控制 设备； （3）执行控制策略的外场控制 （4）通信系统； 按控制功能分

6.2 通道控制战略 2、通道控制战略的内涵 通道控制战略 是指从通道系统整体利益出发，为实现提高通道系统的效率和安全的目的，而对通道控制系统的控制目标、评价指标、系统组成、控制功能、控制结构、控制技术和方法以及控制逻辑的一个优选组合方案。 通道控制战略

6.2 通道控制战略 制定通道控制战略是一项交通控制系统工程。 包括下列内容： 主要技术包括： 明确通道控制系统的要求 协调技术 通道系统的设计和综合 评价和选择系统 设计、实施和管理 协调技术 通道控制系统设计与优化技术 系统控制技术

6.3 城市与高速公路结合点控制 城市与高速公路结合点的控制战略取决于这个结合点在城市道路网中的地理位置及道路网络的结构特点，可分为两种基本情况： 1 高速公路与城市道路系统在距城市中心较远的地方相结合 这种情况下结合点控制是以出入匝道控制、主线控制、交通分流等高速公路交通控制方法为主的通道控制。

6.3 城市与高速公路结合点控制 城市与高速公路结合点的控制战略取决于这个结合点在城市道路网中的地理位置及道路网络的结构特点，可分为两种基本情况： 1 高速公路与城市道路系统在距城市中心较远的地方相结合 2 高速公路与城市中心区域的道路系统相结合 这时需要考虑城市交通控制系统与高速公路交通控制系统的相互协调及控制策略。

6.3 城市与高速公路结合点控制 特点 是一个双向控制系统 需要考虑城市交通控制系统与高速公路的匝道、主线及干道等控制子系统的相互协调问题 城市与高速公路结合点控制是区域交通控制系统的一个类型。 因此，应该运用区域交通控制系统的概念和方法去处理城市与高速公路结合点控制。

7、高速公路监控系统 交通监控 是对高速公路交通流运行状态及其交通设施和交通环境的监测（视）和控制。 全面制定交通控制方案并评价其效果，预防常发性拥挤的发生，及时制止和纠正交通违章行为； 探测交通时间，对交通事故进行有效排除和救援； 定时提出交通运行报表，达到安全、舒适、快捷的运输目的。

7.1 监控系统的功能和结构

根据交通状态，设计控制策略，确定控制参数 7.1 监控系统的功能和结构 基本功能 采集交通流数据，判断交通状态 1 根据交通状态，设计控制策略，确定控制参数 2 执行控制策略，将控制参数作用于交通流 3

7.1 监控系统的功能和结构 1、监控系统的功能 监控系统的功能子系统 交通信息处理与状态监测子系统 交通信息采集与显示子系统 交通控制子系统 交通诱导子系统 计算机网络子系统 监控系统的功能子系统

7.1 监控系统的功能和结构 2、监控系统的体系结构 1）外场数据的采集 外场设备分布在高速公路沿线，将道路的状态信息传送到监控站，提供整个监控系统的数据源。监控外场设备的数据先送入监控站，由监控站将各种数据通过主干通信线路发送到监控中心或分中心。

7.1 监控系统的功能和结构 2、监控系统的体系结构 1）外场数据的采集 2）基本结构的组成 道路比较短、监控点比较少 集中监控 道路比较短、监控点比较少 集中监控 较长的高速公路 递阶式 室内设备 外场设备 计算机网络设备、电子地图板、大屏幕投影仪等 可变限速标志、可变情报板、主线监视摄像机等

7.1 监控系统的功能和结构 2、监控系统的体系结构 1）外场数据的采集 2）基本结构的组成 3）现场监控设备及功能 可变信 息显示器 交通数 据检测器 环境 检测器 摄像机 3）现场监控设备及功能 现场监控设备负责完成监控中心或分中心与现场设备之间的信息转接任务。现场监控设备发挥着信息“搜集”、“上传”和“下达”的作用。

7.1 监控系统的功能和结构 2、监控系统的体系结构 监控分中心负责所属路段的实时管理，包括信息处理、控制决策和下达控制指令。 1）外场数据的采集 2）基本结构的组成 3）现场监控设备及功能 4）监控分中心的功能 监控分中心负责所属路段的实时管理，包括信息处理、控制决策和下达控制指令。

7.1 监控系统的功能和结构 2、监控系统的体系结构 1）外场数据的采集 2）基本结构的组成 3）现场监控设备及功能 4）监控分中心的功能 5）监控中心的功能 在设有监控中心的系统，监控中心负责对全局的宏观管理，一般不干预具体过程控制，在没有监控分中心的管理系统中，监控中心完成与多级管理系统中监控分中心相同的功能。

7.2 交通监控系统涉及的技术 计算机网络技术 数据采集与处理技术 多媒体监视技术 LED显示技术 数 据 通 信 技 术 计算机软件工程技术 图 像 处 理 技 术 交 通 控 制 技 术 其 他 技 术

谢谢！ 交通控制概论的学习实际上是为同学们打下基础，让同学们对交通控制有一个基本的认识，之后，我们将一同探索交通控制具体知识。 谢谢大家。