• 国际主流信号配时控制系统软件优缺点介绍
    2015-05-27 16:38:34   来源:tranbbs.com      评论:0 点击:

    一.Transyt系统Transyt系统是由英国道路交通研究所的D.I.Robertson等人花费近十年时间研制而成的,自从1968年第一版问世以来,经过不断改进,现以称为当今时间上最负盛名的信号配时优化设计程序.1.交通模型Transyt程序主要包括两个组成部分,一是交通模型,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。二是优化过程,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。Transyt方法一般有4项假定:一是路网中全部路口的交通信号均按照共同的周期长度运行,或某些路口的交通信号采用共用周期长度的一半作为周期,并且已经知道各信号灯交叉口的信号阶段划分情况以及最小绿灯时间等详细数据;二是路网中所有主要交叉路口都由交通信号灯或让路规则控制;三是路网中各车流在某一确定时间段内的平均车流量为已知,并且在某一确定时间段内维持恒定:四是每一交叉口的转弯车辆所占的百分数为已知,并且在某一确定时间段内维持恒定。Transyt系统交通模型所需要的数据和资料有:路网几何数据、交通量数据、经济指标等。该系统的控制模式是脱机预测确定控制参数,再上机控制;系统目标为平均延误时间、停车次数、排队长度最小等;参数特征为绿信比与相位差是优化确定的,周期不进行优化,仅从事先确定的方案中通过比较各运行指标比较选出最佳的;寻优方法用的是爬山法。2.系统运行评价Transyt是一种用于定周期式控制系统的设计方法,在该系统中,信号周期是共用的,而且在一个确定的配时方案执行阶段内,每个交叉口上所有的各个信号阶段相对起止时间是不变的。为了适应交通量随时间而变化的情况,就要拟定适合于不同交通状况的配时方案,以供不同阶段使用。对于己有控制方案的路口,Transyt利用自身的交通模型对其进行优化。Transyt方法对路网上车流运动的预测精度较高,在确定最优配时方案过程中,采用“爬山法”,在优选过程中交替使用长、短两种步长,作正负两个方向的试探,试算过程有较好的收敛性。Transyt系统也有它的不足之处。该系统计算量太大,在大城市网络较大时,这一问题更加突出: Transyt的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,仍是一个未解决的难题;周期长度不进行优化,很难获得整体最优的配时方案;此系统需要大量的网络几何尺寸和交通流信息,随着城市的发展,这些交通数据可能会过时,此时会降低系统的使用效果,这极大地限制了它的实际应用。二.SCOOT系统SCOOT系统是在Transyt基础上研制出的一种自适应控制系统,全称为:split, cycle and offset optimization technique:绿信比、周期和相位差优化技术。该系统与1975年在英国哥拉斯哥市进行现场试验,取得了较好的效果。SCOOT吸收了Transyt各方面的优点,进行实时控制,获得了明显优于静态系统的效果,被很多国家采用。1.SCOOT的原理和交通模型与Transyt系统相同,SCOOT系统的核心也是由交通预测模型和配时参数优化两部分组成,不同之处在于前者是离线的而后者是在线的,即以实时测量的交通数据为基础,用交通模型进行配时优化.SCOOT系统主要由4个部分组成:车辆检测数据的采集和分析;交通模型;交通信号配时参数的优化及调整;信号系统方案的控制与执行。SCOOT交通模型由交通环境、交通过程和交通预测这3部分构成。在SCOOT系统运行中,有两条基本假定:一是要求控制范围内的路网处于相对“静态”,所有各主要车流冲突点都是由交通信号灯来控制通行次序;二是把车辆和行人的实际动态状况作为考虑的对象,而不是把它们看成在一定时间内处于静止不变状态。2.系统评价SCOOT 系统具有如下特点:1) SCOOT系统对配时参数的优化采用连续微调的方式,即每个信号周期内只对绿信比和相位差做正负(1一4s)的调整,采用频繁小增量形式,避免了信号参数的突变带来的延误损失,可以最大限度地消除由于配时方案变化而引起车流运动连续性的干扰。2) 它的车辆检测器埋设在上游交叉口的出口处,为下游交叉口信号配时的优化调整提供了较充足的时间。它具有鉴别检测器运行状况的能力,一旦检测器出现故障,它能及时做出相应的决定,以减少检测器故障对系统的影响。3) 对实时交通状况变化反应灵敏。正因为SCOOT对路网上各交叉口信号配时方案的检验和调整每秒钟都在进行,所以该系统能够对路网上交通状况的任何一种变化趋向做出最迅速的反应,使它们执行的控制方案能够最大程度地适应实时交通状况的客观需要。实践表明 ,SCOOT系统具有一个灵活的、比较准确的实时交通模型,既可以用来制定信号配时方案,又可以提供各种信息,为交通管理和交通规划服务。但它也有不足之处,它的交通模型的建立需要大量的路网几何尺寸和交通流数据,因而费时费力;绿信比的优化依赖于对饱和度的估算,进行小步长变化调整,有可能不足以及时响应每个周期的交通需求;它的信号相位不能自动增减,相序不能自动改变;控制子区的自动划分问题尚未解决,需人工确定,显得比较麻烦。三. SCATS系统SCATS ( Sydney  coordinated adaptive  traffic  system:悉尼协调自适应交通系统)是由澳大利亚新南威尔士道路和交通局于20世纪70年代末研制成功的,最初应用于悉尼市,故而得名。SCATS控制系统是一种以方案选择式优选配时方案与单点感应控制作调整相结合的控制系统。目前,世界上大约有50多个城市正在运行SCATS系统.SCATS系统寻求一种能最大限度地减少路网上车辆地延误时间和停车次数的配时参数优化算法,用以对三项基本参数— 信号周期、绿信比和相位差进行优选。1. SCATS的结构与原理完整的SCATS系统是一种3级结构,最上级为控制中心,完成管理系统的任务:中间级为区域控制机,完成“战略”任务;最下级为交通信号控制器,分担战术控制任务,当路口数较少时,可由区域控制机与交通信号控制器组成两级结构的最小系统。SCATS系统原理:在SCATS系统中,区域控制机所负责的信号协调控制区域被分成一个个子区,每个子区由1^10个信号交叉口组成,这些交叉口具有公共周期长度。系统根据子区的类饱和度,以最长可达6s的步长将公共周期长度加以更新。类饱和度是用安装在停车线附近的检测器来测量的。  每个子区有5个相位差方案,它们作为输入数据的一部分而预先加以确定。内部相位差能根据现行周期时间和称为行进速度系数的一个输入参数来改变,后者决定相位差改变的百分数。为使两个子区密切配合或合并,还有5个外部相位差方案,这些方案由一个算法来选择.2. SCATS系统评述SCATS系统充分体现了计算机网络的突出技术,结构易于改变,控制方案容易变换。在需要时能合并相邻地区联合控制,也可允许各路口自主实行车辆感应控制。SCATS系统的检测器安装在停车线处,不需要建立交通模型,因此其控制不是基于模型的,它根据交通需求改变相序或跳过下一个相位,因而能及时响应每一个周期的交通请求。另外SCATS系统还具有局部车辆感应控制功能,每个周期都可以改变周期时间,可以自动划分控制子区。SCATS系统有如下缺点:第一, SCATS系统未使用交通模型,实际上是一种方案选择系统,因而限制了配时方案的优化程度;第二, SCATS系统过分依赖于计算机硬件;第三, 由于检测器安装在停车线附近,难以检测车队的行进,无车流实时信息反馈,故相位差的优选可靠性差。
    责任编辑:佚名
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