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信号控制基本概念
交通信号控制
交通信号控制是以交通信号控制模型为基础,通过合理控制路口信号灯的灯色变化,从时间上将相互冲突的交通流予以分离,以达到减少交通拥挤与堵塞、保证城市道路通畅和避免发生交通事故等目的。
交通信号控制模型是描述交通性能指标(延误时间、停车次数等)随交通信号控制参数(信号周期、绿信比和信号相位差),交通环境(车道饱和流量等),交通流状况(交通流量、车队离散性等)等因素变化的数学关系式。
交通信号控制系统组成
(1)交通流系统
交通流系统指车辆、行人、道路和环境(控制对象)。
(2)交通检测设备
主要是指为控制提供有关交通信息的设备,如可以检测车流量、车辆行驶速度等参数的车辆检测器,这些设备将交通信息反映为与之相关的电子信息量。
(3)数据处理
将交通检测设备送来的交通信息按照一定规律进行处理,剔除诸如噪声等无用、无效信息,对有效信息进行数据整理和管理,提供尽可能详细的交通流系统的状态信息。承担这部分工作的可以是硬件设备,也有支持其工作的软件系统(比如相关的滤波算法等)。
交通信号控制系统组成
(4)控制器
根据由数据处理后送来的交通信息,按照一定控制算法作出相应的控制决策,这种决策可以是信号灯的配时,也可以是某些交通信息的传递。控制器的核心通常是功能比较强大的微控制器,这类控制器具有很强的输入、输出、定时和通信等功能。
(5)控制设备
主要包括交通信号灯和可变限速标志等,这些可以为车辆驾驶人员或行人提供交通控制信息,达到对交通流进行引导和控制的目的。
交通信号控制系统组成
检测
设备
数据
处理
控制器
控制
设备
交通信号控制系统类型
(1)按交通信号控制的范围:
★点控系统
指某一城市街道交叉口或高速公路出、入口的信号控制是独立进行的,与其它路口或出、入口无关。
★线控系统
指交通信号控制对象是含有多个交叉口的城市于道或高速公路干道。其控制思想是协调控制而不是孤立控制。
★面控系统
指交通信号控制对象是城市道路网络及高速公路网络。
交通信号控制系统类型
(2)根据系统控制的方法分
★固定配时方案控制系统
固定配时方案控制是指信号灯的配时参数是顶先给定的,不随交通情况而改变。
在预先确定的配时方案中,不同的时段可以采用不同的配时,只是在从一时段内配时参数不发生改变。例如,可以根据城市交通特点,确定交通早高峰时间、午间高峰时间以及晚高峰时间等确定相应的配时方案。固定配时控制可以是单个交叉口的独立控制,可以是多个交叉口甚至区域协调控制。
交通信号控制系统类型
(2)根据系统控制的方法分
★适应性控制系统(感应控制)
适应性控制是通过车辆检测器将检测到的车辆信息传送到信号控制群中进行分析处理,然后根据一定的控制规律制定相应的控制方案。为此,需要在各个交叉口的入口车道处埋设车辆检测器。
这种控制系统比较复杂,设备投资大,但是其信号配时比较灵活,提高了信号时间的利用率,效果较为明显。
交通信号控制系统组成
(3)按控制思想分:
★被动式控制
无论是从几何特性上分的点、线、面的控制,还是按控制原理分的定时、感应和自适应控制,其控制思路是以道路上的交通(车辆或行人)为主体,通过事先人工调查或实时自动检测的方法,了解其变化规律和实时状态,在此基础上选取适当的控制方案(或控制参数),或者联机生成实时控制方案(或控制参数),以控制信号的变化,使之适应交通的需求。
表面上看是交通受信号指挥,实质上交通信号是根据交通需求而变化的,也就是说交通信号是被动地去控制交通流的变化。因而应该被称为被动式控制系统。
交通信号控制系统组成
(3)按控制思想分:
★主动式控制-交通自动化路径诱导系统
从20世纪70年代起,一些发达国家开始了交通自动化路径诱导系统的研究,并在短短的几年时间内推出了示范系统,这种系统因为在驾驶人和系统之间建立了双向功能,二者之间的信息交换可视需要而定,因此使系统功能更加丰富。
系统能根据车辆给出的位置和行驶的目的地等信息,给出优化的行驶路线,通过对所控制区内行驶的车辆发出指令和忠告,使区域内的道路系统的交通负荷合理地均匀分布,从而预防交通阻塞的发生。即使阻塞发生也不会加剧。相反,通过对交通流主动的引导、分配而使阻塞缓解和消除。