文献综述

随着我国城市化进程的加快和社会经济的快速发展，城市交通问题日益突显，对现有交通进行有效的管理和控制已成为急需解决的问题。而干线道路是城市道路网的骨架线路，其连接城市各功能分区和关键控制节点，干道上交通通畅与否影响着城市整体的交通效益。如果干道上各交叉口的信号控制互不相关，而是分别采取单点信号控制，车辆在道路行驶过程中经常会遇到红灯而时走时停，导致交通不畅、环境污染、能源浪费等问题。为此，提出一种干线信号协调控制策略，把一条干线上一批相邻的信号交叉口连接起来，加以协调控制，减少车辆在各个交叉口上的停车次数，特别是使干线上的车辆能够畅通行驶，这就出现了干线交叉口交通信号的协调控制系统。

一、交通信号配时原理

城市交通信号控制的目的有:减少交通事故，增加交通安全:缓和交通拥挤，提高交通效益:提高公共效益，减少交通负荷；降低污染程度，节省能源消耗等。交通控制的主要任务是通过对交通流的调节、警告和引导以达到改善人和货物的安全运输，防止或缓和交通拥挤、减少能源消耗，提高运营效率。其目标在于改善交通流的质量，更好地利用现有运输能力，及时为车辆上的有关人员及行人提供交通状况信息，实现交通流的安全性、快速性和舒适性。

对主干线各个交叉口的协调控制是一种线控方式。在城市道路网中，交叉口相距很近，两个相邻的交叉口之间的距离通常不足以使一小队车流完全疏散。各交叉口分别设置单点信号控制时，车辆经常遇到红灯，时停时开，通行不畅。为了减少车辆在各个交叉口的停车次数，使车辆在主干线上畅通行驶，人们研究了一种干线相邻交叉口协调控制策略。协调信号计时的最初方法是基于绿波的概念:当一列车队在具有许多交叉口的一条主干道行驶时，协调控制使得车辆在通过干线交叉口时总是在绿灯开始时到达，因而无须停车地通过交叉口。实践证明，通过协调各个交叉口之间的信号配时可获得很大的效益。

主干线交通信号控制可分为离线方式和在线方式。离线方式下，主干线上设定一台主信号机和多台从信号机，由主信号机向各个从信号机发送同步信号，各个从信号机根据预先设定的相位差和绿信比分配红、绿灯起始时间和持续时间，从而实现绿波控制。

在线控制方式是由城市中心计算机对主干线各个交叉口的交通信号机进行协调控制，各个交叉口的交通信号机将检测到的交通流信息发送给中心计算机，后者根据采集到的干线上的交通流数据进行优化处理，然后向各交叉口的交通信号机发送红、绿灯起始信号实现绿波控制。

在城市交通网络中，绿波控制的观点早在20世纪30年代就已经为人们所认识。然而，在复杂的城市网络中，通常不可能同时将所有道路设置成绿波。1969年由Robertson等人研制出了称之为TRANSYT的软件包，采用爬山搜索法，能优化分配每一个交叉口各相位的绿灯时间(绿信比)、每一个交叉口周期的起始时间(相位差)和周期时间，该系统现今使用较广。

城市道路交通中，交通干线承担了大量的交通负荷，干线的交通畅通对改善整个城市的交通状况往往具有很大作用，一条主于道的交通运行状况，将直接影响到它所涉及的周边大片区域的道路交通状态。干线交通信号协调控制实际上就是把干线上一批相邻交叉口的交通信号进行协调配时，使得进入干线的车队按某一车速行驶时，能不遇或少遇红灯。线控的手段就是调整相位差，相位差是相邻路口间建立协调关系的关键参数。在线控系统中，为了使各交叉口的交通信号能取得协调，各相关路口的交通信号周期长度必须统一。为此必须先按单路口信号控制的配时方法，计算出每个交叉口的周期长度，然后从中选出最大的周期长度作为这个系统的公用周期。对应最大周期的路口也叫关键路口。在线控系统中，如果某些路口的交通量较小，可以公用周期的一半作为其周期。

二、国内外研究现状随着我国经济建设的快速发展，城市规模不断扩大以及城市人口和机动车辆与日俱增，城市交通拥挤问题成为当今我国城市发展的重要问题。在现有的交通基础设施的基础上科学的进行交通控制，提高主干道车流速度已经成国内外学者的共识。近几年来,国内外的许多专家学者一直致力于将各种新的控制理论应用在交通系统控制中,提高交通系统运行效率，达到从根本上解决交通拥挤问题的目的。

城市道路交通控制理论的发展是同自动控制理论及技术的发展紧密联系在一起的,自动控制理论及技术在道路交通控制中的广泛应用,极大地促进了城市道路交通控制理论及其系统的发展。

段敬琳在她的论文中以单点交叉路口为研究对象，提出了一种基于多目标优化的单点交叉口动态配时算法。采用多目标优化方法求得最佳信号配时周期，结合模糊控制算法实现动态追加绿灯时间。以排队长度作为模糊控制变量，调整有效绿灯时间和周期。应用该算法，对两相位单个交叉路口进行了仿真分析，实验结果表明该算法与传统的定时配时算法相比，在减少车辆延误和停车次数等方面均具有较好的优势。