英国人安设了 第一座自动交 通信号机。
加拿大多伦多建立了一套 由IBM650型计算机控制的交 通信号协调控制系统。这标 志着交通信号控制技术进入 了一个新的发展时期。该系 统第一次把计算机技术用于 交通控制，大大提高了控制 系统的性能和水平。
世界各国开始研究控制较 大范围的信号联动协调控制 系统。
。 解决信号配时优化问题
1922 美国 休斯敦 电子计时 12 定
1928 美国 各城市 步进式定时 多 变
1973 中国 北 京 干线协调 多
1984
UTC
多多
1.3 交通控制的历史
年份
1952 1963 1968 1980 1982
1985 1989 1995 1996 1996 1997
区域控制系统
国别 应用城市 系统名称
3.1 交通控制方案
• 选择方式： 对应不同的交通量状况，事先做好各类交通控制
方案和相应的控制参数并储存在计算机内，按实时 采集的交通流数据，选取最适合的交通控制方案与 控制参数，实时动态交通控制。如澳大利亚SCATS。
3.1 SCATS系统组成
悉尼协调自适应交通控制系统（sydney coordinated adaptive traffic system，SCATS）
1.5.3 信号控制参数
• 相位差：从某一车流方向看，为使车辆在交叉口处不 受阻而流畅通过，使每个路口的绿灯开始时间错开的 时间。
• 饱和流量：是衡量路口交通流施放能力的重要参数， 通常是指一个绿灯时间内的连续通过路口的最大车流 量。
• 流量系数：是实际流量与饱和流量的比值。既是计算 信号配时的重要参数，又是衡量路口阻塞程度的一个 尺度。
1.3 交通控制的历史
单点控制
年份
1868
1914 1926 1928
国别
英国
美国 英国 美国
城市 信号机类型
伦敦
臂板式 燃气色灯
克利夫兰 电 灯
各城市 自动信号机
各城市 感应信号机
周期
定
定 定 变
1.3 交通控制的历史
线控系统
年份 国别 城市 系统特征 路口数 周期
1917 美国 盐湖城 手控协调 6 定
系统特征
美国
丹佛市
模拟动态控制
加拿大 英国 英国
澳大利亚
多伦多 格拉斯哥 哥拉斯哥
悉尼
意大利 法国 德国 美国 美国 希腊
都灵 图卢兹
科隆 新泽西 凤凰城 哈尼亚
UTC TRANS YT SCOOT
S C ATS SPO T／ UTO PIA PRO DYN MO TIO N O PAC RHO DES
3. 感应式联机操作系统
子系统的划分 与合并
方案选择式：SCATS（澳大利亚）
相位差方 案选择
控制参数 的优化
信号周期 长选择
绿信号方 案选择
方案形成式：SCOOT（英国TRRL）
控制
子区
模型
优化
3.1 交通控制方案
• 形成方式：
根据实时采集的交通流数据，实时计算最佳交通 控制参数形成控制方案，实施动态交通控制，如英 国SCOOT。
网络内的延误及停车次数
周期流量图
TRANSYT基本原理
2.2 仿真模型
• 建立仿真模型的目的：
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，以便客观地评价任意一组交通控制参数的 优劣。
2.3 TRANSYT系统的主要环节
• 交通网络的抽象与简化 • 周期交通流量变化图式（交通量和时间） • 车流在连线上运行状况的模拟 • 车辆延误时间的计算 • 停车次数的计算
由澳大利亚新南威尔士干线道路和交通局的 西姆斯等人自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。
3.1 SCATS系统组成
悉尼协调自适应交通控制系统（sydney coordinated adaptive traffic system，SCATS）
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，更确切的说实际上是一种 用感应控制对配时方案可作局部调整的方案选择系 统。目前由Tyco系统集成公司推广经营，现已推出 SCA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。
优点 能较好适应交通流的随机变化，对交通流特性变化
较大的城市，将提高控制效益。
缺点 结构复杂、投资高、对设备可靠性要求高。
1. 交通控制概述
• 交通控制的定义 • 交通控制的作用 • 交通控制的历史 • 交通控制的分类 • 交通控制的参数 • 交通控制系统基本组成
1.1 交通控制的定义
广义交通管理 交通控制
狭义交通 管理
交通自动 控制
1. 交通控制概述
• 交通控制的定义 • 交通控制的作用 • 交通控制的历史 • 交通控制的分类 • 交通控制的参数 • 交通控制系统基本组成
1.2 交通控制的作用
• 道路交通控制随车辆与道路交 通而生
• 目的： 1、保障交通安全 （1889第一 起车祸） 2、疏导交通、保障交通畅通
1. 交通控制概述
• 交通控制的定义 • 交通控制的作用 • 交通控制的历史 • 交通控制的分类 • 交通控制的参数 • 交通控制系统基本组成
1.1 交通控制的定义
• 道路交通控制 • 自动控制 • 道路交通自动控制 • 道路交通管理
广义 狭义
核心：
如何根据交通需 求来合理分配交 通资源，提高通 行效率。
• 定义：把一条道路延长线上的连续几个信号机在时 间上相互联系起来进行信号显示。
• 作用：减少停车次数、缩短停车时间，达到交通畅 通的目的；有助于形成适当速度的交通流。
• 特点：对几个信号机设定共用的周期长（系统周期 长）和确定各信号时间上的相对关系及相位差。
线控方式分类
名称
定周期控制
交通感应控制
• 交叉口的饱和度：交叉口所有相位的饱和度之和。
相位与交叉口的饱和度
1.5.3 信号控制参数
• 周期长：一个信号灯表示绿、黄、红一个循环所 需的时间，以秒为单位。
• 绿信比：是指在周期长内的各相位绿灯时间与周 期长之比。
• 有效绿灯时间：是指被有效利用的实际车辆通行 时间。它等于绿灯时间与黄灯时间之和减去头车 启动的损失时间。
“爬山法”优化计算原理
2.5 TRTANSYT优化过程的主要环节
• 相位差优化 • 绿信比优化 • 控制子区的划分 • 信号周期长的优化
目录
城市交通控制概述 定时式脱机操作系统：TRANSYT 感应式联机操作系统：SCATS & SCOOT & ACTRA及其他 交通信号控制系统的评价指标 交通信号控制系统的研究进展
1.4.3 面控方式
• 面控又称区域交通信号控制，其控制对象是城市或 城市的某个区域中所有交叉路口的交通信号。
• 面控方式是将控制对象区域内全部交通信号的监控， 作为一个交通监控中心管理下的整体控制系统，它 是单点信号、干线信号和网络信号系统综合控制的 集成。
1.4.3 面控方式
定时式脱机操作控制系统
定义
适用 范围
根据交通需求的变动模式， 对应于变化的交通状
将一天分成若干个时间带设 况实时改变控制参数（周
定控制方案，把预先设好的 期长、绿信比、相位差）
控制参数按时间表进行选择 进行控制。
的控制方式。
适用于交通流比较稳定的 路线区间。
适用于交通量的时间 变动剧烈、交通量大、要 求高度的交通处理效率的 干线道路。
1.5.1 信号相位
信号相位图示
1.5.1 信号相位
信号相位图示
确定信号相位的考虑因素
• 交通安全： 行人、左右转向车交通流量、穿越距离和视觉等。
• 交通效率： 减少相位数有利于交通效率提高。
1.5.2 饱和度
• 进道口的饱和度：
q s /
ij
ij
j
• 相位i的饱和度：每个相位i所控制的交叉口各进口道饱和度的最大值。
1.4 交通控制的分类
按控制方式的方便性分为： 1）点控：独立控制各信号机。 2）线控：同时控制沿着道路连续的几个信
号机。 3）面控：把城市道路网分区域控制。
1.4.1 点控方式
• 适用范围： 用于相邻信号机间距较远，线控无多大效果时，或因各相位交通需求变动显著， 其交叉口的周期长和绿信比的独立控制比线控更有效果的情况。
2. 定时式脱机操作系统
• TRANSYT（交通网络研究工具）基本原理 • 仿真模型 • TRANSYT系统的主要环节 • 优化原理与方法 • TRANSYT优化过程的主要环节
2.1 TRANSYT基本原理
网络几何尺寸及网络交通信息
新的信号配时
优化数据
初始信号配时
仿真模型
优化过程
最佳信号配时
效能指标PI
1. 交通控制概述
• 交通控制的定义 • 交通控制的作用 • 交通控制的历史 • 交通控制的分类 • 交通控制的参数 • 交通控制系统基本组成
1.3 交通控制的历史
1868年
1914年
1926年
20世纪60年代
英国伦敦出现 纽约街头出现 最早的交通信 了手动操作的 号灯，只有红、 三色信号灯。 绿两种颜色。
1.5 交通控制的参数
术语：
– 信号相位 – 饱和度
信号控制参数
– 周期长 – 绿信比 – 有效绿灯时间 – 相位差 – 饱和流量 – 流量系数
1.5.1 信号相位
• 定义：指在一个交叉口某个方向的交通流量（或 几个方向交通流量的组合）同时得到的通行权或 被分配得到这些通行权的时间带。