上海的交通信号控制与SCATS系统

区域交通信号控制——上海的SCATS系统上海市交警总队高工：韩如文老师2019/8/161国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制Contents2019/8/162国家精品课程：交通控制与管理SCATS系统的简介SCATS系统的结构SCATS系统的基本控制原理SCATS系统的控制基本参数SCATS系统的功能SCATS系统在上海的扩展应用交通信号控制SCATS系统简介2019/8/16国家精品课程：交通控制与管理3交通信号控制SCATS系统的历史背景澳大利亚新南威尔士州公路局（RTA）开发；早在30年代初期，进行了交通控制的研发；1969年，首次将计算机应用于交通控制系统；1973年，应用于在澳大利亚主要城市；通过30多年的不断实践、完善发展形成目前世界最成功最先进的城市智能交通控制系统之一；SCATS目前是唯一的由使用者开发的成熟先进的系统2019/8/164国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制事件检测与处理可变时速标志可变标志电子可变车道系统收音机/电台提供现时交通信息互联网信息SCATS是先进城市理想的交通管理系统（智能运输系统主干部分）2019/8/165国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制SCATS是什么？SYDNEY悉尼COORDINATED协调ADAPTIVE自适应TRAFFIC交通SYSTEM系统2019/8/166国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制SCATS是什么？是自适应交通控制技术灵活采用控制方案对每个周期调整周期长度、绿信比及相位差，以适应主体交通情况是一个交通管理系统设备管理及故障报告数据采集及分析SCATS适用环境广泛对不同的道路系统做不同的配置采用PC机，操作与维护方便超过30年历史及悉尼奥运会的实践检验是智能交通系统（ITS）平台可集成公交优先和车辆行驶时间系统与其他ITS系统集成2019/8/167国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制美国的第一个智能运输系统示范工程1stITSDemonstrationProjectinUSA–FAST-TRACProject(1992)inOaklandCounty,Michigan(奥克兰，密歇根州）•采用澳大利亚的SCATS自适应交通控制系统作为它的主干－先进交通管理系统(ATMS).•使用视频检测器技术–取得辉煌成绩，增强美国对智能运输系统的兴趣，确保ITS技术继续开发与应用。澳大利亚的智能运输系统的地位得到国际性确认2019/8/168国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制SCATS在中国的应用超过100个路口的城市：上海（包括浦东）:15个区域控制中心，超过2000个路口；香港：控制超过1400个路口；（香港岛300个路口取代SCOOTS)；沈阳：5个区域控制中心，超过600个路口，ITS接口；苏州：控制150个路口，视频检测器应用、ATM通讯传输广州：8个区域控制中心，控制1000个路口；石家庄：控制300＋个路口，视频检测器应用、ITS接口杭州：控制500＋个路口；东莞：控制200＋个路口；宁波：控制200+个路口；海口：100＋个路口；其他业绩：天津:80＋个路口；余姚：50＋个路口；合肥：40＋个路口；宜昌：60＋个路口；温州：20＋个路口；重庆：30＋个路口；2019/8/169国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制SCATS在中国的应用综上：SCATS在中国拥有16个城市，控制超过6500个路口，这是在国内应用的其他系统不可比拟的。每个城市应用后，系统都得到快速的扩展。2019/8/1610国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制SCATS系统结构2019/8/16国家精品课程：交通控制与管理11交通信号控制SCATS区PC域2SCATSPC区域3SCATS中央管理PCSCATSPC区域1VideoWallLANorWAN解调器&RASconnectionSCATS操作台(PC’s)遥远终端其它ITS设备PSCPSCSCATS系统结构示意图2019/8/1612国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制2019/8/16国家精品课程：交通控制与管理13SCATS系统结构示意图路口控制器l路口控制器n路口控制器l路口控制器m路口控制器l路口控制器m区域信号控制中心区域信号控制中心区域信号控制中心区域控制中心新增区控中心1SCATS中央/管理系统ITSport交通信号控制SCATS中央管理控制级SCATS区域管理控制级SCATS系统工作站SCATS系统的路口控制器－EclipseSCATS系统的通讯2019/8/16国家精品课程：交通控制与管理14SCATS系统结构纲要交通信号控制SCATS组成结构——中央管理控制级SCATS中央管理控制级：•采用IBM兼容工业型计算机或服务器•要求极低：最低要求：CPU350MHZ内存256MB硬盘20G•每个中央管理级计算机可以管理64个区域管理控制计算机•中央管理级安装在与系统中任何一个区域管理控制计算机上2019/8/1615国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制中央控制器的作用SCATS是以模块化结构设计的，可以应用于小、中、大规模的城市。通常在多个区域计算机组成的系统中，需要一个管理计算机，负责数据的输入、采集、监测、数据分析、系统记录与备份等管理性工作，以简化大系统的运营管理。SCATS可以将网络中的任何一台区域计算机定义为管理计算机，从而无需单独设置独立的管理计算机。2019/8/1616国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制SCATS组成结构——区域管理控制级SCATS区域管理控制级：•采用IBM兼容工业型计算机或服务器•要求极低：最低要求：CPU1GHZ内存256MB硬盘20G•每个区域管理控制计算机可以管理控制250个路口信号控制器SCATS使用个人计算机（PC）作为区域计算机，每台PC机可以控制128个路口。当系统超过这个数量时，增加区域计算机即可。2019/8/1617国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制区域机的作用SCATS使用运行Windows的PC机为区域计算机，用异步串口接口和调制解调器（使用电话线）或ATM等网络等为通讯手段，将区域计算机和路口控制器连接在一起。这使得计算机硬件和操作系统软件的维护工作非常容易进行。在线控制当区域计算机在线运行时，可以通过终端操作指令和自动时间表，显示和或改变所有实时控制数据。在改变参数和调整任何数列维度数据时，无需切断区域计算机的在线运行。可以从任何终端人工干预路口的运行。管理该区域控制器下的路口控制器。2019/8/1618国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制SCATS组成结构——SCATS工作站SCATS工作站：•采用IBM兼容计算机•要求极低：最低要求：CPU1GHZ内存256MB硬盘20G•每个SCATS系统连接的管理控制工作站的数量没有限制，用户200个，同时允许30个工作站对系统操作2019/8/1619国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制SCATS组成结构——路口控制器SCATS路口控制器（ECLIPSE）•RTA授权认证产品•针对路口特征的软件定义•多相位控制•特殊控制•高可靠性•高可维护性2019/8/1620国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制路口控制器特征数据行人按钮检测输入口车辆检测器行人信号灯组通讯SCATS区域控制器逻辑模块车辆信号灯组8－32个输出SCATS组成结构——路口控制器2019/8/1621国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制SCATS组成结构——信号机Eclipse主要特点：•RTA最新TSC4认证的SCATS控制器•最大设计：32灯组输出＋48通道检测器输入+48路干触点输入•冲突监视•特殊用途输入、输出：12路•通讯：FSK、RS232控制模式：–手动、定时、感应控制；–降级无线缆协调；–黄闪；–紧急呼叫优先；–公交优先2019/8/1622国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制控制器构造•全铝合金设计•控制模块化组合主要部件•机箱–地址板–黄闪单元–输出端子–通讯隔离–电源过滤–电源开关及空开输出–现场插座•控制模块机箱–CPM－中央处理板–LCM－灯组控制板（8SG）–PSM－电源板–LDM－车辆检测板2019/8/1623国家精品课程：交通控制与管理SCATS组成结构——信号机Eclipse交通信号控制2019/8/1624国家精品课程：交通控制与管理SCATS组成结构——信号机Eclipse交通信号控制2019/8/1625国家精品课程：交通控制与管理SCATS组成结构——信号机Eclipse交通信号控制2019/8/1626国家精品课程：交通控制与管理SCATS组成结构——信号机Eclipse交通信号控制2019/8/1627国家精品课程：交通控制与管理SCATS组成结构——信号机Eclipse交通信号控制SCATS组成结构——通讯SCATS的通讯中央管理级、区域管理控制、用户端、与集成平台等之间的通信是通过TCP/IP协议通讯；区域控制计算机与路口控制器之间的通讯可以根据条件通过多种方式实现：1、FSK调制电话线通讯（沈阳、上海…）2、点对点光纤RS232通讯（杭州、宁波、广州、合肥…）3、TCP/IP网络通讯（重庆、苏州、上海（部分）….）4、无线（GSM）网络通讯（广州（部分）…）5、以上多种形式并存2019/8/1628国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制SCATS系统控制基本原理2019/8/16国家精品课程：交通控制与管理29交通信号控制系统控制的核心理念2019/8/1630国家精品课程：交通控制与管理通过系统的合理配时“均衡”路网交通流量，达到对车辆、路网的“平衡”控制，提高整体效率！在系统控制时综合考虑路网交通，如“绿波”设置也是有条件的，如考虑到绿波的下游是否有“消化”能力。饱和流量时的协调控制更偏重疏导路口排队堵塞等。交通信号控制系统主要控制原理利用收集的交通情况实时全自动地优化以下交通控制参数周期CycleLength灵活子系统连锁LINKSDynamicMarriage相位（时）差OFFSETSsub-systems相位（时）差OFFSETSintersections绿信比SplitsB25%A45%C30%B25%A45%C30%B25%A45%C30%B25%A50%C25%2019/8/1631国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制SCATS系统基本原理•系统控制原理–SCATS的基本原理是采用有效的负反馈。–这种设计能非常有效的适应交通路口的变化，能对路口的情况的变化自身作出调整。–无须管理人员经常性对系统干预。–因此，非常适合交通发展迅速的中国城市。最佳效果时间+F控制有效的反馈参数-DS视频与其他车辆检测器线圈车辆检测器2019/8/1632国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制SCATS系统基本原理高效的“集装箱运输”原理：1、交通信号最佳工作条件是把交通车流分配为一个个车队(集装箱式）的通行2、“红灯”可以起到“整理车流”的作用3、“车间距”控制原理，与车型无关4、协调功能2019/8/1633国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制SCATS基本原理“饱和度”控制原理：1、绿灯时间的使用效率充分对路口绿灯时间的利用，来提高路口交通通过效率2、停车线检测器的使用2019/8/1634国家精品课程：交通控制与管理交通信号控制DS=[green-(unusedgreen)]/green•Green：可用绿灯时间•Unusedgreen：大于或小于每条车道标准车间距的时间•H－标准车间距•W－浪费时间=unusedgreen=T-H•T－实际车头时距HW基本概念——饱和度DST交通信号控制2019/8/1636国家精品课程：交通控制与管理基本概念——饱和度DSSCATS所使用的“饱和度”（DS），是指被车流有效利用的绿灯时间与绿灯显示时间之比。式中：DS——饱和度；g—