文 献 综 述

1.交通信号控制的意义和目的

1.1交通信号控制的意义

交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人民生活水平提高起着十分重要的作用。由于城市道路建设难以跟上车辆发展的速度，城市道路增长的有限性与车辆增长的近似无限性之间呈现出的矛盾，导致交通问题日益严峻。

为了缓解道路交通拥挤情况，适应交通量迅猛增长的趋势，国内许多城市采用了拓宽路面、新建高架路等措施，最初收效较为明显，但是经过研究发现，大量建设并不是解决城市交通问题的根本途径，只有在不断拓展基础设施的同时，利用更高效的管理手段，提高现有设施的利用率和负荷，加强对交通需求的管理，加强对城市道路网的智能管理和优化控制，才能更好地满足人们出行的需求。

1.2交通信号控制的目的

因此，交通控制的目的体现为：1、减少交通事故，保障交通安全。2、缓和交通拥挤，提高交通效率。3、实施交通需求管理，达到高效有序。4、节省能源消耗，降低污染程度。

2.交通信号控制的发展历史

交通信号控制诞生于19世纪，1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦的威斯明斯特街口安装了最早的交通信号灯。这是一种红绿两色的臂板式信号，在夜间为了让司机和行人看清信号颜色，点燃里面的煤气灯。1914年，在美国克利夫兰，纽约和芝加哥街头出现新的交通信号灯，这是一座手动操作的三色信号灯，采用电力发光。1926年，英国人在伍尔弗汉普顿安设了第一座自动信号灯。这是城市交通自动控制的起点。

然而随着城市交通的迅速发展，原始的信号灯已经不能胜任越来越复杂的交通控制任务了。于是一种多时段多方案的信号控制器取而代之，它能存储几套不同的信号配时方案，在交通流变化规律比较明显的时候具有很好的控制效果。但是它毕竟还是一种初级形式的”单点定周期”控制器，为了把路网上沿某条主要行驶路线上的全部交通信号控制器协调起来，按照统一步调进行，以便使得沿该路线行驶的车辆几乎不受阻地通过所有交叉口，人们发明了”子母控制器”信号系统，即沿一条行驶路线设置一台主信号机和若干与之串接的从信号机，主信号机支配和协调各个从信号机的运行，使沿线交通信号的变换协调成”绿波”。在我国这种方式称为”线控制系统”，也就是当今的协调控制系统的早期形式。

20世纪30年代开始，感应式信号控制器风靡起来，这种控制方式有很大的灵活性，但是当交叉口各个进口方向交通负荷均接近饱和程度时，便会失去灵活性。

20世纪60年代以来，世界各国开始研究一种范围较大的信号联动协调控制系统，至今英国、美国、澳大利亚、意大利、法国、德国、日本等国家相继建立了以计算机为核心的区域交通信号控制系统。90年代以后，我国省会一级的城市基本都建立了区域交通控制系统。

3.交通信号控制、交通信号配时的理论和方法及国内外研究现状

3.1交通信号控制理论

交通信号控制发展至今已经产生了一系列的控制理论和方法。

20世纪60年代以前，研究自动控制系统的传统方法主要是传递函数，研究对象主要是单输入单输出的定常系统，这样建立的理论就是所谓的经典控制理论。20世纪60年代初，现代控制理论诞生，它以R.贝尔曼的动态规划、π.C.庞特里亚金的极大值原理和R.E.卡尔曼的滤波方法为基础，立足于状态变量法，研究复杂的系统，要求系统达到最优的指标。现代控制理论在发展过程中逐渐演变出了多个分支，如最优控制、随机控制、自适应控制、多级递阶控制等。

3.2.1信号配时原理

在对一个交叉口的信号灯配时进行优化时，主要的是根据调查所得的交通流量先确定该点的相位数和周期时长，然后确定各个相位的绿灯时间即绿信比。

定时信号控制配时的基本内容包括两部分：确定信号相位方案和信号基本控制参数。确定信号相位方案是对信号轮流给某些方向的车辆或行人分配通行权顺序的确定，即相位方案是在一个信号周期内，安排了若干种控制状态，并合理地安排了这些控制状态的显示次序。两相位定时信号配时图是最常见的十字交叉口的相位安排方式，这种方案适用于左转车流量较小的情况。然而，在信号交叉口的配时设计中，由于左转流量对交叉口运行的影响最大，所以在许多情况下，相位数、相位类型、相位次序等常常要依据左转流量的要求来确定。合理选用和组合相位，是决定点控制定时信号交叉口交通效益的主要因数之一。

3.2.2定时信号配时方法

到目前为止，定时信号的配时方法在国际上主要有英国的TRRL（Transport and Road Research Laboratory）法（也称Webster法）、澳大利亚的ARRB(Australian Road Research Board)法以及美国的HCM（Highway Capacity Manual）法等。在我国有”停车线法”和”冲突点法”等。

3.2.3国内外交通信号配时控制研究现状

1.英国Transyt系统

Transyt系统是由英国道路交通研究所的D.I.Robertson等人花费近十年时间研制而成的，自从1968年第一版问世以来，经过不断改进，现以称为当今时间上最负盛名的信号配时优化设计程序。

2.英国SCOOT系统

SCOOT系统是在Transyt基础上研制出的一种自适应控制系统，全称为:split, cycle and offset optimization technique:绿信比、周期和相位差优化技术。该系统与1975年在英国哥拉斯哥市进行现场试验，取得了较好的效果。SCOOT吸收了Transyt各方面的优点，进行实时控制，获得了明显优于静态系统的效果，被很多国家采用。

3.澳大利亚SCATS系统

SCATS ( Sydney coordinated adaptive traffic system:悉尼协调自适应交通系统)是由澳大利亚新南威尔士道路和交通局于20世纪70年代末研制成功的，最初应用于悉尼市，故而得名。SCATS控制系统是一种以方案选择式优选配时方案与单点感应控制作调整相结合的控制系统。目前，世界上大约有50多个城市正在运行SCATS系统。

4.中国HiCon自适应交通信号控制系统

海信HiCon系统，是青岛海信网络科技股份有限公司斥巨资开发的ITS行业交通控制领域高端产品，该产品应用国际领先技术，结合复杂交通特点研发，主要为城市交通提供实时控制的软件及与软件兼容的信号机。

4.小结

基于对相关文献的学习研究，本人将在指导教师的帮助下，选择合适的方法，进行对新模范马路交通信号线控的设计。

参考文献：

【1】王学慧，丁立波，于世军.交通信息技术基础【M】.北京：国防工业出版社,2015.

【2】徐晓慧，唐洪.道路交通控制【M】.北京：中国人民公安大学出版社,2015.

【3】杨劲，石田亨，苏道.基于单层MAS的分布式交通信号智能控制模型【J】计算机工程,2006,(13):240-242.

【4】王学堂.城市交通信号整体优化理论的概念与方法【J】长安大学学报：自然科学版,2002,(5):92-94.

【5】周君.城市干道交通信号协调控制优化设计【J】武汉理工大学学报：交通科学与工程版,2011,(5):984-987.

【6】杨劲，石田亨，苏道.基于单层MAS的分布式交通信号智能控制模型【J】计算机工程,2006,(13):240-242.

【7】赵晨，胡福乔.基于模糊逻辑的交通信号控制【J】电气自动化,2002,(5):20-22.

【8】陈思，吴建平.一种基于GPS/GPRS的智能交通信号控制系统【J】中国科技信息,2006,(7):142-143.

【9】刘祥鹏，隋树林.单交叉口交通信号控制方法现状及其展望【J】科技信息,2012,(32):124-125.

【10】徐建闽，许伦辉.交叉口有交通信号控制时用户最优动态配流模型【J】控制理论与应用,2000,(1):117-120.

【11】姚新胜，罗霞，杜进有.基于多目标满意优化的交通信号控制【J】计算机工程与应用,2006,(35):9-10，36.

【12】宋玉刚.关于智能交通信号控制系统设计的分析研究【J】建筑.建材.装饰,2014,(16):55-56.

【13】Lee,Jinwoo，Shalaby,Amer.Rule-based transit signal priority control method using a real-time transit travel time prediction model【J】 Canadian Journal of Civil Engineering,2013,(40):68-75.

【14】Yanjie Ji，Bo Hu,Jing Han，Dounan Tang.An Improved Algebraic Method for Transit Signal Priority Scheme and Its Impact on Traffic Emission【J】 Mathematical Problems in Engineering,2014,1-11.

【15】Evers,Ruth,Proost,Stef.The myth of traffic-responsive signal control:Why common sense does not always make sense【J】Transportation Research Part A:Policy amp; Practice,2015,(77):350-357.