22、城市交通信号控制与协调技术解析

城市交通信号控制与协调技术解析

1. 交通信号控制器与SCATS系统优化过程

1.1 交通信号控制器

在悉尼协调自适应交通系统（SCATS）中，每个交叉路口都会安装一个交通信号控制器。其核心功能包括收集和分析各检测器提供的实时交通数据，并通过通信网络将这些数据与区域计算机共享，以调整信号定时计划。同时，区域计算机发出的控制命令也由本地控制器执行。

1.2 SCATS系统优化过程

1.2.1 需求检测

SCATS从安装在交叉路口各进口停车线处的检测器收集实时交通数据。基于这些数据，计算饱和度指标（DS），公式为：$DS = \frac{g_0}{g}$，其中$g_0$是有效绿灯时间，$g$是当前信号定时计划分配的绿灯时间。为避免车辆类型和长度的影响，引入综合流量（$q_0$）的虚拟测量指标，公式为：$q_0 = \frac{DS \cdot g \cdot S}{3600}$，其中$S$是最大流量率。

1.2.2 周期确定

为一个或多个交叉路口的每个子系统确定周期长度。选择上一周期中DS值最大的检测器来确定下一周期的长度。SCATS根据低和高交通需求以不同方式计算周期长度。每个子系统需确定四个限制参数：
- 最小周期$C_{min}$
- 最大周期$C_{max}$
- 能提供双向连续车流的周期中位数$C_s$
- 略大于$C_s$的周期时间$C_x$

仅当关键位置检测到的到达率低于预设阈值时，才选择低于$C_x$或$C_{min}$的值。为保持相邻交叉路口交通信号的连续性，周期时间以小幅度逐步调整，新周期与上一周期的变化限制在