交通信号控制系统

交通信号控制系统UrbanTrafficSignalControlSystem课程介绍北方工业大学自动化系自我介绍•姓名：王力•单位：北方工业大学自动化系•研究室：智能交通研究所•联系方式：88802861(O)五教1003室Email:[e-mail]欢迎大家来讨论交流！教学内容第1章绪论（2学时）第2章交通基础理论（2学时）第3章交通信号控制基础（2学时）第4章交通信号控制方法（2学时）第5章集中式交通信号控制系统（2学时）第6章网络式交通信号控制系统（2学时）第7章交通信号仿真系统（2学时）第8章智能交通系统与复杂网络简介（2学时）1.每周一上午2学时，共8周2.参考资料：《交通规划》《交通工程学》《交通流理论》《交通信号控制工程》《交通管理与控制》《城市交通流网络平衡:理论与实践》《vissim仿真软件手册》《复杂网络》3.考试方式:待定课程安排参考资料（网站）【1】城市交通（建设部城市交通工程技术中心）【2】中国交通技术论坛【3】流体中文网【4】美国PATH工作组【5】美国密尼苏达交通信号组【6】英国TRL实验室【7】中国交通信息中心【8】国家智能交通系统工程技术研究中心【9】上海城市综合交通信息网【10】中国交通综合信息网络【11】ITSAmerica【12】ITSJapan【13】ITSEurope交通信号控制系统UrbanTrafficSignalControlSystem第一章概述北方工业大学自动化系本章要点•交通的发展与本质•交通问题研究的基本格局•交通学科的发展脉络•交通流的产生与演化•交通信号控制的根源及归宿1-1交通的本质与研究内容何为交通？辞海官方：交通是各种运输和邮电通信的总称运输：铁路、公路、水路、航空和管道五种方式邮电：邮政和电信城市交通：衣食住行交通是城市的命脉,没有交通便没有城市必要客流、物流的移动不只是交通工具的移动交通变迁：步行时代马车时代汽车时代高速公路时代智能运输时代交通与城市衣食住行：行已成世界性难题城市是由建筑、交通及生态环境(不只是绿化)组成：建筑是凝固的艺术、交通是连接静态建筑的动态风景线；交通设施建设用地占城市用地10%~40%；城市交通基础设施的建设规模与基本功能（交通规划）；交通设施的功能及其建设位置与形式（土木工程、交通工程）设施建设与有效利用的关系（交通管理与控制）交通设施投资成为城市建设投资的主体；交通需求非刚体，具有可压缩性（单双号限行、拥挤收费）交通问题——世界性难题交通问题的主要成因交通需求快速增长与交通供给之间矛盾难以短时间缓和；城市规划的不当：土地使用性质、人口的分布不当；交通规划不当：交通设施规模、设施分布（空间分布）、设施结构（不同规格的设施）、交通系统结构（公共交通和个体交通、大容量交通和小容量交通系统结构）不当；交通设施的设计不当：不重视交通功能的交通设施设计，土木工程为主的设施设计；交通设施使用不当：城市和交通管理的技术和手段迟后；交通政策的不当：不当的决策过程和建设与投资政策，影响上述工作的合理化，影响投资与运营效益的发挥。交通控制手段的运用不当：交通组织、信号控制系统、诱导系统、停车管理系统、交通执法管理等手段使用不当，交通问题研究的基本格局按交通问题产生的时间顺序分•交通规划理论：解决为什么修路、在哪修路、修什么路（高速路、快速路、主干道、次干道等）的问题•交通工程理论：研究道路线型设计、交通对象（车辆/人）特性、交通流理论、道路交通特性（路段/交叉口通行能力）•交通管理与控制理论：–政策管理：限行、拥挤收费、公交票价、油价等–静态交通管理：车辆和人按照什么流向走（交通组织与交通渠化）、车停在哪（停车管理）–动态交通管理•诱导：VMS、短信、网站、广播•信号控制：手动、自动、点控、线控、面控–交通违法管理交通系统人/物交通工具交通设施交通环境信息交通规则安全、通畅、便捷、效率先进的交通系统交通问题研究的基本格局按交通系统的构成要素分安全、舒适、智能、环保、高效智能交通系统信息技术、电子技术、网络技术、通信技术、控制技术、计算机技术、软件技术、视频技术……交通信号控制领域可能涉及的研究内容（1）•交通工程设计方法：交通流调查、交通组织、交通渠化、交通管理设施设计•交通流理论：–交通流基本规律，速度、流量、占有率等交通参数的关系–网络交通流的演化规律–交通流网络均衡理论•交通信号控制技术（软件、硬件）–交通流检测：线圈、微波、视频、雷达、浮动车–交通特殊事件检测：拥堵、事故、低能见度–交通信号控制分析：绿信比、周期长、控制方式–交通信号控制设备：信号机、信号灯、倒计时–交通信号控制系统：系统结构、运算模型、控制模式、控制策略–特殊交通信号控制系统：公交优先、特殊勤务、应急疏散、重大活动等交通信号控制领域可能涉及的研究内容（2）•与交通信号相关的交通管理技术–交通诱导系统（软硬件）：信息获取、诱导策略、信息发布–交通违法管理系统：违法检测、抓拍、–交通冲突分析技术：机-机、机-人、机-非冲突检测与分析•智能交通信息处理技术–短时交通流预测、旅行时间预测–交通信号仿真系统–交通图像处理技术：采集、压缩、前景建模、目标跟踪与识别–地理信息系统GIS–车辆无线定位系统GPS–多源数据融合技术应用–无线通信技术应用–射频技术应用–………….对象、手段、目标、效果！1-2交通学科的发展脉络“Theaimofbasicresearchintrafficscienceistodiscoverthefundamentallawsgoverningtrafficsystems.Themainaimoftrafficengineeringisonplanning,designandimplementationoftransportationnetworkandtrafficcontrolsystems.”“交通科学的基础研究的目的是发现制约交通系统的基本规律；而交通工程的主要目的在于交通运输网络和交通控制系统的规划、设计和建立。”——Phys.Rept.2000,329:199-329=43501&extra=&page=1国外交通学发展历史1939年形成于美国1940年后欧洲也发展起来1950年以后澳洲（新南威尔士大学）1960年代日本的发展（京都大学）1978年中国的发展（同济大学）交通工程（TrafficEngineering）交通运输工程(TransportationEngineering)研究领域的发展交通流理论、通行能力(1976年~)交通控制与管理(1980年~)交通规划与交通设计(1986年~)交通诱导系统(1991年~)交通环境(1993年~)智能交通运输系统(ITS)，连续流交通控制与管理系统理论(1994年~)交通影响分析，公共交通系统，交通系统分析理论（交通网络模型、可靠性理论、交通选择行为理论、优化理论、交通仿真系统等)(1996年~)面向未来、适应未来的新理论、新技术(现代交通学)中国交通学科发展学科演变：——道路、铁道、汽车、数学、心理学等专业转向——交通工程成为专业；——本科专业运输工程：交通运输、交通工程；——研究生专业：一级学科—交通运输工程；二级学科—1)道路与铁道工程；2)交通信息工程与控制；3)交通运输规划与管理；4)载运工具运用国内交通运输工程学科发展简况1)最早拥有交通运输工程一级学科的大学：同济大学(面向道路、铁道、机场)东南大学(面向道路为主)西南交大(面向铁路为主)北方交大(面向铁路为主)长安大学(面向道路为主)2)第二批拥有交通运输工程一级学科的大学：北京航空航天大学(面向航空为主)3)第三批拥有交通运输工程一级学科的大学：吉林大学国内重点学科分布拥有两个重点学科的大学：同济大学（道路与铁道、交通运输规划与管理）、北方交通大学（规划与管理、信息工程与控制）、西南交大（道路与铁道工程、载运工具运用）国内交通运输工程学科长江学者分布同济大学：道路与铁道工程、交通信息工程与控制；东南大学：道路与铁道工程、交通运输规划与控制；西南交大：交通运输规划与管理；北京交大：交通运输规划与管理；北京工业大学：交通运输规划与管理；吉林大学：交通运输规划与管理1-3交通流的产生（交通需求分析）交通需求分析1交通生成预测2交通分布预测3交通方式划分4交通流分配网络平衡分配分析分区出行量现状路网流量建模交通分配模型方式划分模型出行分布距阵方式划分预测出行生成模型Pi=f1(Li)Aj=f2(Lj)出行分布模型Tij=f(Pi，Aj，tij)预测未来土地使用预测调查土地使用调查交通观测出行调查Pi出行生成模型Aj出行分布模型ijTij方式划分模型ijTij(1)Tij(2)Tij(3)交通分配模型ijQkij(m))()()(mTmQmQijkkijkij＝未来路网流量第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段常规“四阶段”预测模型1-4交通信号控制的本质•交叉口交通工程设计的本质：–从空间上减少交叉口交通冲突点–1．采用渠化交通。在交叉口内合理布置交通岛、交通标志和标线、或增设车道等，引导各方向车流沿一定路径行驶，减少车辆之间的相互干扰。如环形平面交叉可消灭冲突点。–2．修建立体交叉。将相互冲突的车流从通行空间上分开，使其互不干扰。这是解决交叉口交通问题最彻底的办法。交通控制的本质----减少交通冲突发生•交叉口交通信号控制的本质：–交通“点”控的本质•从时间上减少交叉口交通冲突数量•车辆通过的时间长短–交通“线”控的本质•在保证其他交通节点压力的条件下，保障某干线上的车队快速通过–交通“面”控的本质•以某些关键节点为核心的区域性优化控制，优化目标可定义–饱和交通情况下交通控制的本质•从时间上使进出某一区域的交通量保持空间均衡分布网络交通控制的根本实现途径