主流交通控制系統(tǒng)對比總覽

表1 三種控制系統(tǒng)總覽表

交通控制系統(tǒng)簡介

一、SCOOT系統(tǒng)

1、簡介

SCOOT是由英國運輸研究所在TRANSYT基礎(chǔ)上研制的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)于1975年研制成功，經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展，全世界共有超過170個城市正運行著該系統(tǒng)。

2、基本原理

SCOOT系統(tǒng)根據(jù)檢測器得到的實時數(shù)據(jù)計算交通量、占用時間、占有率及擁擠程度。同時，它結(jié)合檢測數(shù)據(jù)和預(yù)先存儲的交通參數(shù)對各路口進行車隊預(yù)測，由此利用交通環(huán)境對子區(qū)和路網(wǎng)的信號配時進行優(yōu)化。

3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

SCOOT系統(tǒng)是一種兩級結(jié)構(gòu)，上一級為中央計算機，下一級為路口信號機。配時方案在中央計算機上完成；信號控制、數(shù)據(jù)采集、處理及通信在信號機上完成。其結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 SCOOT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4、特點

（1）通過車輛檢測器獲得交通量數(shù)據(jù)（每秒4次采樣），建立交通模型，綠信比、相位差和周期的優(yōu)化均通過模型進行。

（2）為了避免信號參數(shù)突變對交通流產(chǎn)生的不利影響，對配時參數(shù)的優(yōu)化是采用連續(xù)微量調(diào)整的方式，但有可能不足以及時響應(yīng)每個周期的交通需求；

（3）具有公交車輛和緊急車輛優(yōu)先功能。通過帶有車型識別能力的檢測器或自動車輛定位（AVL）系統(tǒng)檢測公交車輛和緊急車輛，給出優(yōu)選通行權(quán)。

（4）新增交通信息數(shù)據(jù)庫ASTRID模塊和綜合事故檢測INGRID模塊，能夠?qū)煌〝?shù)據(jù)進行濾波、分析，并將處理好的數(shù)據(jù)用于參數(shù)的優(yōu)化；還能夠?qū)崟r檢測事故，為交通管理部門提供服務(wù)。

二、SCATS系統(tǒng)

1、簡介

悉尼自適應(yīng)交通控制系統(tǒng)，簡稱SCATS系統(tǒng)，由澳大利亞新南威爾士州道路交通局（RTA）研究開發(fā)，是目前世界上少有的幾個先進的城市信號交通控制系統(tǒng)之一。SCATS系統(tǒng)在某些方面優(yōu)于英國SCOOT系統(tǒng)，系統(tǒng)所提供的功能可以實現(xiàn)對交通的復(fù)雜控制，滿足人們對交通的各種控制方案的要求。

2、基本原理

SCATS采用地區(qū)級聯(lián)機控制、中央級聯(lián)機與脫機同時進行的控制模式，以類飽和度綜合流量最大為系統(tǒng)目標，無實時交通模型，控制參數(shù)為綠信比、相位差和周期。

SCATS采用了分層遞階的控制結(jié)構(gòu)，其控制中心備有一臺監(jiān)控計算機和一臺管理計算機，二者通過串行數(shù)據(jù)通訊線路相連。地區(qū)級的計算機自動把各種數(shù)據(jù)送到管理計算機。監(jiān)控計算機連續(xù)地監(jiān)視所有路口的信號運行和檢測器的工作狀況。

地區(qū)主控制器用于分析路口控制器送來的車流數(shù)據(jù)，確定控制策略，并對本區(qū)域各路口進行實時控制，同時把收集到的所有數(shù)據(jù)送到控制中心作為運行記錄并用于脫機分析。

路口控制器主要是采集分析檢測器提供的交通數(shù)據(jù)，并傳送到地區(qū)主控制器，同時接受地區(qū)主控制器的指令，控制本路口信號。

3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

SCATS系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)是三級協(xié)調(diào)分布式控制結(jié)構(gòu)：即指揮中心為中央控制級、確定協(xié)調(diào)控制級（多個區(qū)域）和路口控制機級。

圖2 SCATS系統(tǒng)架構(gòu)

4、特點

（1）配時參數(shù)優(yōu)化方法是一種實時方案選擇控制系統(tǒng)，信號周期和綠信比的實時選擇是以子系統(tǒng)的整體需要為出發(fā)點，即根據(jù)子系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵交叉口的需要確定共用周期時長。交叉口的相應(yīng)綠燈時間，按照各相位飽和度相等或接近的原則，確定每一相位綠燈占信號周期的百分比，隨著信號周期的調(diào)整，各相位綠燈時間也隨之變化。

（2）檢測器安裝在停車線上，不需要建立交通模型，因此其控制方案不是基于交通模型的，因此系統(tǒng)根據(jù)類飽和度和綜合流量從既定方案中選擇信號控制參數(shù)，本質(zhì)上是一種實時方案選擇系統(tǒng)；

（3）周期、綠信比和相位差的優(yōu)化是預(yù)先確定的多個方案中，根據(jù)實測的類飽和度值進行選擇

（4）系統(tǒng)可根據(jù)交通需求改變相序或跳過下一個相位，因而能及時響應(yīng)每一個周期的交通需求

三、SMOOTH系統(tǒng)

1、簡介

SMOOTH系統(tǒng)，是在國外著名的交通信號控制系統(tǒng)（日本KATNET系統(tǒng)、英國SCOOT系統(tǒng)、澳大利亞SCATS系統(tǒng)等）和國內(nèi)大中城市交通需求的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢基礎(chǔ)上，并結(jié)合本地道路交通狀況實際而開發(fā)出來的，目前日趨成熟和完善。

2、基本原理

SMOOTH系統(tǒng)采用了成熟的分布式控制模式，系統(tǒng)的控制策略、控制功能 由“中央控制管理系統(tǒng)-信號控制機-車輛檢測器”分布實施、協(xié)同處理完成。

SMOOTH系統(tǒng)的單路口的控制模式在全感應(yīng)、半感應(yīng)、行人感應(yīng)及多段定時控制的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了基于交通狀態(tài)識別下的多目標決策控制策略的動態(tài)優(yōu)化功能；中央系統(tǒng)建立相位差協(xié)調(diào)控制的子區(qū)，和子區(qū)間的連接，以子區(qū)內(nèi)及子區(qū)間連線上雙向綠波或側(cè)重單向綠波通過帶寬度最大為目標。

3、系統(tǒng)架構(gòu)

SMOOTH系統(tǒng)采用了先進的三層體系結(jié)構(gòu)，由“數(shù)據(jù)庫主機群—應(yīng)用服務(wù)器群—客戶機”組成。

數(shù)據(jù)庫主機群實現(xiàn)對設(shè)備注冊與運行記錄數(shù)據(jù)、交通流統(tǒng)計數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)的海量存儲與備份；應(yīng)用服務(wù)器群實現(xiàn)任務(wù)與安全管理、控制單元管理、協(xié)調(diào)控制參數(shù)決策、通信鏈路管理、通信協(xié)議解析、客戶端訪問支持等系統(tǒng)基本任務(wù)，以及與其它子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享、事件互動等ITS規(guī)劃下的其它任務(wù)；客戶機實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、參數(shù)輸出及交通工程師對系統(tǒng)的管理和干預(yù)功能。