先进的交通信号控制系统

5.3.4.1　ACTRA控制系统简介

ACTRA控制系统（Advanced Control＆Trafic Responsive Algorithm）是一种集方案生成和方案选择于一体的区域协调控制系统，是由美国西门子公司开发的一个信号控制系统软件，也是目前世界上技术比较领先的交通信号控制系统软件之一。

ACTRA的控制结构由三大模块组成：中心控制模块、通信模块及路口信号控制模块。系统结构如图5-8所示。

图5-8　ACTRA系统的结构

5.3.4.2　ACTRA控制系统的控制模式及优化

ACTRA控制系统的控制模式及优化是交通控制管理的重要内容。

1）ACTRA控制系统的控制模式

ACTRA控制系统有多种控制模式，大体分为14种，即系统时间表控制、干线协调控制、交通响应控制、区域协调自适应控制、行为控制、优先控制、快速路出人口控制、中心强制控制、可变标志控制、手动控制等。这里重点介绍有别于其他系统的4种控制模式。

（1）系统时间表控制：系统时间表控制为一组路口设定1天或1周的配时方案，该模式属于方案选择式控制模式，适用于交通流特性稳定的路口。

（2）干线协调控制：干线协调控制可进行时间表和感应式协调控制。感应式协调在保证干线协调控制时，根据非协调相位或冲突方向的请求，自行调整绿信比和相位差。

（3）交通响应控制：交通响应控制时，ACTRA系统根据路口检测的流量和占有率，动态调整系统的周期、绿信比和相位差等参数，然后再选择方案库里最为匹配的方案实施。

（4）区域协调自适应控制：ACTRA采用的是区域协调自适应算法（Adaptive Control System Lite，ACS-L）。该算法根据系统检测器的交通信息，对交通参数自动进行优化并执行优化配时方案，以提高区域通行能力。

2）优化

ACTRA系统区别于SCOOT的最大优点是它所具有的感应式线协调控制功能。

ACTRA系统采用区域协调自适应算法，如图5-9所示。该算法基于先进的分布式系统，实时采集交通数据，实现区域优化。

图5-9　ACTRA自适应控制算法的结构

ACS-L的自适应流程是，首先在交通响应或时间表控制模式框架中利用当前战略控制周期、绿信比和相位差，然后执行ACS-L“在线优化”，即当前时刻相位差和绿信比的优化，进行这两个参数微调的战术控制，最后通过过渡执行器，平滑过渡转换的模式来执行优化方案。

（1）绿信比优化。

首先设置合理的类饱和度值，然后通过小步长的增加和减少比较所有相位的类饱和度的最大值，在满足相位约束条件的情况下，尽量使各相位处于较低的类饱和度水平。在进行绿信比优化时需要利用检测器检测流量数据。

（2）相位差优化。

根据路口上游设置的检测器检测到的断面流量，计算从检测器到信号灯的行驶时间和不同绿灯起始时间，并考虑协调相位车流及其对下游信号的影响，采用小步长实现模式转换最小化，尽可能使绿灯时间覆盖最大车流。

5.3.4.3　ACTRA控制系统的特点

（1）技术先进、性能可靠，应用较广泛。ACTRA系统是西门子公司较成熟的交通控制系统，是该公司的第三代系统，应用了许多新的技术和方法，并为一些奥运城市提供了交通控制服务，如首尔（1998年）、亚特兰大（1996年）、盐湖城（2002年）都使用了这种交通控制系统。

（2）标准的符合性、软件的开放性。ACTRA系统符合美国ITS框架的NTCIP协议及其他标准，其设备的通信协议采用了当前主流的协议，如TCP/IP等，这些都是系统开放性和扩展性的基础。测试表明，ACTRA可以实现对基于NTCIP协议的第三方信号控制器的正常监控和管理。

（3）ACTRA采用当前先进的浏览器界面，友好图形用户界面和视频显示技术。它采用GIS和介人第三方图像生成技术，可进行城市计算机地图图形显示（在工作站或显示墙上），显示运行相应的配时方案以及不同任务同时管理的Windows界面。该系统可进行同一界面多路口实时显示、区域路口交通堵塞颜色显示、干线路口动态灯色通过显示，并提供路口作图工具，具有一定的地图制作功能。

（4）智能化的ATC2070现场信号机。ATC2070控制机是一种最新的开放式结构的信号机，信号机的软件和硬件分离，可分别按照2070ATC的硬件和软件的标准由不同供应商竞争获得，这大大降低了成本，提高了采购自主性。2070ATC信号机软件具有自适应和多种灵活的控制战略，使得系统的许多自适应控制运算在下端完成，提高了整个系统的性能。