面控额

南京理工大学交通工程4概述123模糊控制基础模糊控制器设计单点信号模糊控制南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统一般来说，城市区域内各交叉路口处的交通流是相互关联的，某些情况下，提高某一交叉口的通行能力或减少车辆在该交叉口的延误，有可能引起关联路口更多的延误。因此，实施交叉路口间的协调自适应控制能够获得更好的效果。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统区域交通信号控制（面控）系统的控制对象是城市或某个区域中所有交叉口的交通信号。包括了三种基本的信号控制类型：单点、干线和网络控制。就是说，把一个区域内的全部交通信号的监控，作为一个指挥控制中心管理下的一套整体的控制系统，是单点信号、干线信号系统和网络信号系统的综合控制系统。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-分类1．按控制策略分类（1）定时式脱机操作控制系统利用交通流历史及现状统计数据，进行脱机优化处理，得出多时段的最优信号配时方案，存入控制器或控制计算机内，对整个区域交通实施多时段定时控制。定时控制简单，可靠且效益投资比高，但不能适应交通流的随机变化，特别是当交通流量数据过时后，控制效果明显下降，重新制订优化配时方案时，作交通调查将消耗大量的人力。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-分类1．按控制策略分类（2）适应式联机操作控制系统这种系统是一种能够适应交通量变化的“自适应控制系统”，也叫“动态响应控制系统”，在控制区域交通网中设置检测器，实时采集交通数据并实施联机最优控制。自适应控制系统结构复杂、投资高、对设备可靠性要求高，但能较好地适应交通流的随机变化，提高了控制效益。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-分类2．按控制方式分类（1）方案选择方式对应不同的交通流，事先做好各类交通模型和相应的控制参数并存储在计算机内，按实时采集的实际交通数据，选取最适用的交通模型与控制参数，实施交通控制。（2）方案形成方式根据实时采集的交通流数据，实时算出最佳交通控制参数形成信号控制配时控制方案，当场按此操纵信号控制机运行交通信号灯。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-分类3．按控制结构分（1）集中式计算机控制结构将网络内所有信号联结起来，用一台中、小型计算机或多台微机联网对整个系统进行集中控制。其原理、结构均较简单。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-分类3．按控制结构分（1）集中式计算机控制结构集中控制的优点是：全部控制设备只位于一个中心，操作方便；系统的研制和维护不太复杂；所需设备较少，维修容易。集中控制的缺点是：大量数据的集中处理及整个系统的集中控制，需要庞大的通信传输系统和巨大的存储容量，这就极大地影响了控制的实时性，并限制了集中控制的区域范围。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-分类3．按控制结构分（2）分层式计算机控制结构把整个控制系统分成上层控制与下层控制，上层控制主要接受来自下层控制的决策信息，并对这些决策信息进行整体协调分析，从全系统战略目标考虑修改下层控制的决策；下层控制则根据修改后的决策方案，再作必要的调整。上层控制主要执行全系统协调优化的战略控制任务，下层控制则主要执行个别交叉口合理配时的战术控制任务。这种结构可以避免集中结构的缺点，且可有降级控制的功能，提高了系统的可靠性。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-分类中央监控中心交通管理数据库子控制区子控制区子控制区子控制区区域控制分中心区域控制分中心区域控制分中心子控制区若个信号控制机子控制区若个信号控制机南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-分类3．按控制结构分（2）分层式计算机控制结构分层多级控制通常采用三级控制结构。①第一级，位于交叉口，由信号控制机控制。②第二级，位于所控区域内的一个比较中心的地点，这级控制功能应包括：监视从第一级控制送来的交通流和设备性能的数据并传送到第三级控制中心；操纵第一级控制，决定要执行的控制类型（单点的或系统的），选择控制方法并协调第一级控制。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-分类3．按控制结构分（2）分层式计算机控制结构③第三级，位于城市内的一个合理的中心位置，应该起到一种命令控制中心的作用；从这个中心能监视城市内任一信号交叉口的数据，接收、处理有关交通流条件的数据，并提供监视和显示设备。此外，控制中心能接收有关设备故障的情报，以便采取相应的措施。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-分类3．按控制结构分（2）分层式计算机控制结构多级控制的优点：通过数据的预处理和集中传输，能减少传输费用；由于系统不依赖于一个中心控制或集中的传输机构，系统具有较高的故障保护能力，提高了系统的可靠性；能处理实时数据的设备单元的容量较大（检测器，交叉口信号机等）控制方法和执行能力比较灵活。多级控制的缺点是：增加了二级控制的设备，现场设备的维护较复杂；控制程序较复杂。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-系统简介区域交通信号控制系统作为智能交通系统（ITS）重要的子系统，在城市交通管理现代化建设中起着越来越重要的作用。目前，各国开发了许多城市交通信号控制系统：英国的TRANSYT系统和SCOOT系统、澳大利亚的SCATS系统、西班牙的ITACA系统、美国的Quicnet/4系统、意大利的UTOPIA系统、美国的RHODES、美国的OPAC和法国的PRODYN等。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-TRANSYTTRANSYT（TrafficNetworkStudyTool）“交通网络研究工具”，是英国交通与道路研究所（TRRL，1990年TRRL改名为TRL--TransportResearchLaboratory）于1966年提出的脱机优化网络信号配时的一套程序。TRANSYT是一种脱机操作的定时控制系统，系统主要由仿真模型及优化两部分构成，南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-TRANSYT路网数据交通流数据初始信号配时方案配时优化所需数据最佳信号配时方案交通模型配时参数优化过程（优化程序）路网运行指标PI值新的信号配时方案路网上车辆延误时间及停车次数车流的周期式图示TRANSYT程序TRANSYT的基本构成南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-TRANSYT交通仿真建立交通仿真模型的目的是用数学方法模拟车流在交通网上的运行状况，研究交通信号控制系统控制参数的改变对车流运行的影响（延误时间、停车率、燃油消耗量等），以便客观地评价任意一组交通控制参数的优劣。交通参数优化TRANSYT以网络内的总行车油耗或总延误时间及停车次数的加权和（性能指标PerformanceIndex，PI）作为优化的目标函数；用“爬山法”优化，产生优于初始配时的新的控制参数，然后把新的信号控制参数再送入仿真部分，反复迭代，最后取得性能指标值达到最小的系统最佳信号控制参数（相位差、绿信比、周期）。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-SCOOTSCOOT（split-cycle-offsetoptimizationtechnique）即“绿信比-信号周期-相位差优化技术”，是一种协调控制的自适应控制系统（方案形成式）。SCOOT由TRL经过8年的研究提出了动态交通控制系统，并于1980年正式投入使用。新版本支持公交优先、自动的SCOOT交通信息数据库（ASTRID）系统、INGRID事故检测系统，以及车辆排放物的估算。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-SCOOTSCOOT系统规模SCOOT系统是集中式控制模式，中心控制主机采用1台管理计算机和多台控制计算机形式，其系统规模：中心最多可控制9台计算机，每台计算机最多可实时自适应控制300个路口，理论控制规模为2700个路口。SCOOT系统已经应用在伦敦、北京、多伦多、圣地亚哥等170多个城市，其最大的应用规模是在英国伦敦，控制约2000个路口。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-SCOOTSCOOT系统工作原理和结构SCOOT的模型及优化原理均与TRANSYT相仿，不同的是SCOOT是方案形成式控制系统，通过安装于各交叉口每条进口道上游的车辆检测器所采集的车辆到达信息，联机处理，形成控制方案，连续地实时调整绿信比、周期长及相位差3个控制参数，使之同变化的交通状况适应。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-SCATSSCATS（sydneycoordinatedadaptivetrafficsystem悉尼协调自适应交通控制系统）由澳大利亚20世纪70年代开始研究，从1980年起陆续在悉尼等城市安装使用的控制系统。SCATS系统是一种实时自适应控制系统，也是实时配时方案选择系统，更确切的说是一种用感应控制对配时方案可作局部调整的方案选择系统。目前，SCATS的最新版本为SCATSII。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-SCATSSCATS系统规模SCATS系统包括中央监控系统、区域控制中心和图形界面（GUI）工作站。一个中央控制系统最多可连64个区域控制分中心，每个区域控制中心可控制250个信号交叉口，理论控制规模为16000个交叉口。目前，世界上大约有60个城市正在运行SCATS系统，控制超过16000个交叉口，世界上最大的SCATS系统控制网络在澳大利亚悉尼市，控制了超过3000个信号交叉口。除澳大利亚之外，新加坡是拥有基于SCATS控制系统交叉口数量最多的城市（目前大约1800个）。在我国，上海、天津、宁波、杭州等几个城市应用了SCATS系统。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-SCATSSCATS系统工作原理和结构SCATS通过少量的在线计算，从预先确定的参数集合里选择周期、绿信比和相位差的组合。系统被设定为在搜集到的数据基础上自动校准，尽可能减少手动校准和调节。SCATS的控制结构为分层式三级控制，由中央监控中心、地区控制中心和信号控制机构成。通过中央计算机、区域性计算机、本地控制器来执行大规模的网络控制。区域性计算机不需要中央计算机的任何帮助就可以执行自适应控制，而中央计算机只监控系统运作情况和设备状况。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-ITACAITACA（intelligentadaptivetrafficcontrolagent）是由西班牙圣科（SAINCOTRAFICO）公司于1990年开发研制的一套自适应交通信号控制系统。目前，ITACA系统已分布于欧洲、美洲、亚洲及非洲。国内已有长春、南宁、武汉、郑州等多个城市在应用。其中最大的应用规模是墨西哥的第二大城市瓜达拉哈拉，共控制1200个路口。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-VRS2100VRS2100系统是德国在1992年研制开发的交通控制系统。该系统具有良好的交通工程平台，可以根据现场的情况，调整控制参数，达到最佳控制效果。VRS2100是一个三级递阶结构的计算机网络。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-SPOT/UTOPIASPOT/UTOPIA（SignalProgressionOpimizationTechnology信号连续优化技术）（UrbanTrafficOptimizationbyIntegratedAutomation基于集成自动化的城市交通优化）系统是意大利开发的分布式实时交通控制系统。最早于1985年应用于意大利的Turin市。目前，该系统在意大利、挪威、荷兰、瑞典、芬兰和丹麦等国应用较多，在英国和美国只有个别城市使用了该系统。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-RHODESRHODES（RealOtime，Hierarchical，Optimized，Distributed，andEffectiveSystem:实时、递阶、最优化的、分布式、且可实施的系统）是由美国于1996年开发成功并陆续在美国亚利桑拿州进行了现场测试，结果表明该系统对半拥挤的交通网络比较有效。南京理工大学交通工程区域交通信号控制系统-OPACOPAC（OptimizationPoliciesforAdaptiveControl:自适应控制的最优策略）