作为一种方案选择式区域协调实时自适应控制系统，SCATS系统的最大特点在于，没有使用模拟实时交通流运行的数学模型，但却有一套以实时交通数据为基础的算法，利用一组简单的代数表达式描述当前路网的交通特征和运行规律，进而实现交通数据的采集、分析、诊断、研判、决策以及闭环迭代等功能。SCATS系统是由实时交通数据计算和优化选择两部分组成，其中实时交通数据计算主要包括类饱和度与综合流量的计算，优化选择则主要包括公共周期计算、绿信比选择、相位差调整与控制子区合并。其中，SCATS系统对公共周期、绿信比和相位差所进行的选优过程是各自独立的。

图1  SCATS系统应用

1、信号控制机

信号控制机是SCATS系统的执行单元，主要负责采集与处理交叉口检测器提供的实时交通数据，并通过通信网络将其传送至控制子区中心；接受控制子区中心下传的信号配时参数与控制指令，控制交叉口信号灯的灯色切换；实施单交叉口孤立信号控制方式下的定时控制与感应控制；以及对各种交叉口控制设备与检测设备进行监视。

控制子区，又称为子系统，通常由1～10个关联性较大的交叉口组成，每个子系统完成相应的子区协调控制任务，相邻子系统之间存在一定的协调关系。随着路网交通状况的变化，子系统既可以合并，也可以重新分开。子系统是SCATS系统进行协调控制的基本单元，公共信号周期和相位差的选取都是以子系统为核算单位。

图2 SCATS系统结构

3、区域控制中心

区域控制中心，又称为系统，由若干个子系统组合而成，每个区域控制中心完成相应的区域协调控制任务，相邻区域控制中心之间保持相对独立。区域控制中心将根据路网交通状况的变化，对子系统进行交通信号的协调，如相邻子系统之间相位差的设置、子系统的合并与分解。

4、中央监控中心

中央监控中心配备有监控计算机和系统数据库管理计算机，负责对整个SCATS系统进行监控和管理。中央监控中心能对所有区域控制中心和控制子区的各项数据，以及每一台交叉口信号控制机的运行参数进行动态存贮；能自动监测和记录整个控制系统运行状况及系统各项设备工作状态；可直接监视路网中发生的交通事故或车辆故障所造成的交通阻塞；并能为其它交通子系统，如交通诱导系统、公交调度系统，提供相关的交通信息。

二、设备及功能

SCATS系统的主要组成设备有交通信号机、行人按钮、检测线圈、机动车灯组、行人灯组、通信网络、分控中心区域控制机和控制中心中央管理主机。

图3 SCATS主要组成设备

SCATS系统通过对路口出口车辆的检测或安装路段检测装置等手段，判断道路是否有交通事故的发生，对交通事故作出报警，及时调整有关路口的交通信号，并把交通状态的信息发送给可变情报板，以诱导车辆行驶。

交通信号控制系统采用集中管理与分布式信号控制相结合，按交通特性划分片区，实现单点感应、主干道线控、区域自适应控制结合的区域信号控制。信号控制系统以引进自适应控制系统SCATS和国内面控、线控产品为主，孤立点采用单点感应控制，对小流量交叉路口可采用简单的定周期控制设备。

图4 信号自动控制系统逻辑框图

SCATS系统通信包括路口信号控制机与区域控制机之间、区域控制机与中央管理计算机及操作工作站之间、SCATS系统与其他系统之间三个通信部分组成。路口信号控制机与区域控制机之间（称为SCATS外场通信）可采用串口通信或TCP/IP协议通信，该通信方式主要取决于通信线网的建设模式。区域控制机与中央管理计算机及操作工作站之间的通信和SCATS 系统与其他系统之间的通信采用TCP/IP协议通信方式。

三、实施效果

1、科技赋能实现警力资源高效优化

SCATS系统可自动根据检测流量数据确定各项控制参数，进而实现基于准实时交通运行状态的自适应控制，由此可一定程度取代高峰路口民警执勤所需付出的必要劳动，缓解当前警力资源严重不足的现实困境。

图5 SCATS智能交通主干系统

2、绿波协调助推时空资源合理配置

利用SCATS系统相位差方案设置的功能，可设置相邻路段绿波带或路口间交通信号的同步通行，使每个路口的绿灯时间得到最大限度的利用，大大减少车辆停车、启动的次数，提升干道乃至整个子区或路网交通运行效率。

图6 绿波通行设置示例

3、参数优化降低出行隐性高耗成本

SCATS系统基于实时交通检测数据计算饱和度调整信号周期，并采取系统投票的方式，对单位周期进行绿信比方案的选择，车辆检测器根据路口各个方向的流量选择降低路口饱和度的绿信比方案，确保相位时间分配合理，减少通行时间浪费，降低出行隐性高耗成本。

图7 SCATS系统参数优化界面

四、现实困境

作为一种信号配时方案实时选择系统，SCATS可以根据交通需求及时响应每个周期内的交通请求，具有局部车辆感应控制功能，可以自动合并与分离控制子区，且具有抗干扰能力强、稳定性好、易于扩展等特点，实际应用过程中取得了积极的效果。然而，随着城市交通控制需求的改变，SCATS系统在实际应用过程中所存在的一些缺陷与不足逐渐显现，主要体现在以下四个层面。

一是在交通控制子区划分方面，采用半动态分区控制策略，需要事先确定最小控制子区以作为组成区域协调控制系统的基本单元，仅通过对信号周期进行投票统计实现控制子区间的动态分离与合并。

二是在信号控制参数优化方面，采用方案选择式控制方式，只能根据当前交通流状态投票选用一组之前预置好的信号控制方案，因此无法很好地适应实时变化的交通流，不利于交通信号控制的精细化管理。

三是在交通状态适应性方面，SCATS系统主要适用于未饱和的路网交通状态，而当交通状态达到近饱和甚至过饱和时，系统协调控制效果将急剧恶化。

四是在技术开放与移植方面，SCATS系统的制造厂商对其技术与接口进行了严格封锁，极大地增加了对整个控制系统进行优化改造的难度。