我国城市交通信号控制现状与发展

我国城市交通信号控制的现状与发展
二零一二年四月
本论文的背景和意义
背景：我国近年城市交通信号控制的情况
意义：1、减少交通事故，增加交通安全。

2、缓和交通拥挤、堵塞，提高运行效率。

3、节约能耗，降低车辆对环境的污染。

本论文的主要内容
分析我国城市交通信号控制的现状、存在问题以及发展趋势。

本论文的结构安排
本论文主要分为两大部分：
第一部：分分析我国交通信号控制的现状以及存在问题；
1、我国城市交通状况
2、城市交通信号控制系统应用现状
3、国内交通信号控制系统问题分析
第二部分：分析我过交通信号控制的发展趋势。

1、交通系统的发展历程
2、我国一些城市的发展计划和目标
正文
第一部分：分析我国交通信号控制的现状以及存在问题
1、我国城市交通状况
我国城市交通面临的总体形势：城市化势头迅猛、机动车拥有量增长迅速、道路交通基础设施落后、交通结构和路网结构不尽合理、市民的交通法规意识和交通安全常识缺乏，交通管理措施不完善、管理效率低下、城市交通拥挤严重、社会消耗巨大、交通事故多发、汽车废气对城市环境污染严重。

因此，在对我国城市交通目前的状况进行全面把握和详细解剖的基础上，探索解决我国城市交通问题行之有效的办法，展望城市道路交通的发展趋势和特点，探讨适合我国城市道路交通特点的道路交通管理发展战略，具有重要意义。

而交通控制实际上属于交通管理的范畴，交通控制是交通管理的某一表现方式。

将城市道路互相连起来构成道路交通网的城市道路平面交叉口，是造成车流中断、事故增多、延误严重的问题所在，是城市交通运输的瓶颈。

交叉口的通行能力又是决定道路通行能力的关键所在，对城市交通网络的交叉口信号控制系统进行协调优化控制，对提高道路通行能力和服务水平具有重要意义。

2、城市交通信号控制系统应用现状
交通控制的发展经历了点控、线控和面控3个阶段。

把控制对象区域内全部交通信号的控制作为一个交通控制中心管理下的整体控制系统，是单点信号、干线信号和网络信号系统的综合控制系统。

随着计算机技术和自动控制技术的发展，以及交通流理论的不断完善，交通运输组织与优化理论的不断提高，世界上出现了多种城市交通信号控制系统——澳大利亚的SCATS系统、加拿大的RTOP系统、英国的TRANSYT系统和SCOOT系统、美国的UTCS-3GC系统以及ASCOT系统，其中TRANSYT系统、SCOOT系统和SCATS系统正在实践中取得了较好的应用效果，并在世界上很多城市得到广泛应用。

3、国内交通信号控制系统问题分析
上个世纪八十年代至今，北京、上海、天津、沈阳、南宁等中大城市先后引进SCOOT、SCATS、TELVENT等先进的城市交通控制系统，迄今国内已经有30多个城市引进类似系统。

本土企业如青岛海信、上海宝康等自1990年后也先后进行了交通信号系统的研发，但总体的技术指标和应用范围与国外系统仍有一定差距。

交通信号系统建设工程是一项投资大、周期长和社会公益性强的系统工程，但目前无论是建设中国本土系统还是引进国外先进系统，许多城市建成后投入应用的城市交通信号系统普遍存在效能发挥不佳、使用不方便、经济效益差等问题，究其原因，排除系统产品本身的质量和功能因素外主要涉及一下几个方面：
1、轻视前期调查。

交通调查和基于交通调查数据的交通工程设计是交通信号系
统是否个性化、适应性和效能发挥的关键性工作。

遗憾的是，相对信号配时设计，中国内陆城市交通管理者和系统设计施工者对设计前期的交通现场调查、交通流组织、交通流量等分析工作普遍认识不足、重视不够。

对交通调查的方法、内容、时间和数据分析缺乏针对性和系统性，导致受控区域的交
通动静态特性掌握不够。

2、交叉路口的交通工程设计和交通流组织方案论证不足。

交通工程设计和交通
流组织是决定交叉口交通流通行合理性的主要环节，且往往决定了交叉口交通控制的“基础”。

而国内目前普遍存在决定了交叉口交通控制系统建设、轻交通工程设计和交通流组织方案论证不合理、交通信号设施不规范和交通流隔离措施不到位等，这充分说明对交通信号系统的本质理解存在较大偏差。

3、交通信号设计粗糙。

交通信号系统设计是交叉口交通流调查、交叉口渠化、
交通流组织和信号相位设计的系统工程，是交通控制思想的集中体现。

尤其需要在应用钱进行充分的合理性论证。

而国内交通信号配对不当的现象还很常见，如不灵活、信号周期不合理、相位间过渡时间浪费等。

4、交通信号实施专业技术人员缺乏。

将交通信号方案落实到实际的系统中需要
专门的技术人员进行废止和调试，然而国内专业的交通信号技术人员严重缺乏，经常因信号机误操作、接线偏差、信号灯设置有误等导致交通信号控制不能发挥应有的作用。

5、后期维护重视不够。

交通信号控制系统建设完成后，后期的管理以及维护相
当重要。

这反面是我国目前普遍存在的一个薄弱环节，相当大程度上制约了系统的运行效果。

尤其在我国城市经济飞速发展的今天，城市道路路网、交通结构、交通流量变化非常频繁，这就要求交通信号系统必须进行定期的调整才能做到及时适应。

根据调查发现，在我国大多城市中交通信号系统的维护在交通管理部门没有固定的人员和资金之车，系统的日常维护、升级缺乏基本的技术和财力保障。

如何充分借鉴国际上城市交通管理的科学方法和成功经验，在具体的城市道路交通交通信号控制中运用先进的设计思想和设计方法，对于提升我国城市交通管理水平具有显著意义。

第二部分分析我过交通信号控制的发展趋势。

先进的交通控制系统在解决当今复杂的交通问题中发挥着越来越重要的作用，特别是随着今年来ITS——智能交通系统的迅速发展，先进的交通控制系统作为ITS的一个重要组成部分得到极大的应用。

ITS在解决现代交通问题作出了巨大贡献。

建立智能交通系统的目的有：1、实现交通系统的高度信息化2、建立高效率的交通运输体系3、提高交通安全4、减少堵塞和行车延误5、降低交通运输对环境的影响。

因此可见，建立智能交通系统是现在城市交通信号控制的发展趋势。

1、交通控制系统的发展历程
随着城市化进程的逐步加快，城市交通问题已经成为中国各大城市共同面对的难题。

越来越多的现象表明，城市交通拥挤往往突出表现在城市道路交叉口处，很多平面交叉口的通行能力不足相关路段的平均通行能力的50%。

因此，道路资源充分利用与否的关键是交叉口资源的利用。

作为ITS的一个子系统的城市交通控制系统（Urban Traffic Control System, UTCS）的研究，也就成为是
否能够最大限度地发挥交叉口的通行能力、缓解城市交通拥挤问题的重要的、有效的和经济的解决途径，引起了国内外众多研究机构的关注。

UTCS是为方便各种冲突车流分时使用交叉路口和避免发生交通事故而发生和发展起来的。

从1868年至今，UTCS的研究经历了百余年的发展历程： 1868年，英国在伦敦WestMinster地区安装了世界上第一台交通信号灯，揭开了城市交通信号灯控制的序幕，人类的交通从此结束了无序的历史。

当时的信号灯采用红绿两色的煤气照明灯，仅限于夜间使用。

1918年，美国在盐湖城建成了第一个使主干线上各个信号灯基于“绿波思想”同步运作的互联信号系统。

与此同时，信号灯也改进为白天晚上皆可运行的电气照明三色信号灯。

1926年，英国在沃尔佛汉普顿第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号，标志着城市交通自动控制的开始。

鉴于当时的信号灯主要采用机电设备连锁的定周期控制方式，因此，数据处理功能有限，信号灯之间的协作也较少。

1952 年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了交通信号灯的实用化，并成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市。

伴随着计算机的发展和推广使用，城市交通信号控制系统得到了迅速的发展。

人们认识到，要更好地提高城市交通管理水平，不仅仅依靠硬件设备的更新和改进，还必须同时在控制逻辑和方法上有所突破。

引用——
发展智能交通系统是目前城市信号控制的发展趋势。

智能交通系统的建设对城市个格局，尤其对道路建设的格局将产生重要的影响。

首先，它要求城市道路建设的基础设施更加完善，可以提高城市道路的等级水平。

其次，智能交通系统的建设可以影响城市的土地使用状况，减少道路用地，提高土地的利用率和利用水平，扩大道路的容量。

这样，与大量投资于道路建设来解决城市交通问题来比，不仅节约了大量的资金，而且保持了城市建设和发展的可持续性，未城市发展预留了更多的空间。

2、我国一些城市的发展计划和目标
近二十年来，我国电子、通信行业发展迅猛，特别是电子加工业已达到了国际先进水平，国内企业的硬件产品完全可以和国外产品一比高下。

下面是部分城市今后建设交通信号控制系统的计划和目标：
大连：按照市政府的城建计划，逐年增加交通信号灯，包括一定数量的行人过街信号灯。

目标是凡是符合行业标准中需要新建信号灯的路口都要逐步安装信号灯，将全部的计算机集中管理，实现协调控制，以确保城市道路的畅通、安全。

杭州：结合道路建设改造，逐步扩大系统范围，实现中心城区全部由系统控制。

重庆：交通信号控制系统的建设受到市政府的密切重视。

重庆市主城区智能交通项目建设目前基本完成招标工作，到2008年底，主城区将在目前275处信号灯的基础上新增500处，基本完成对主城区重要路口和人行横道的交通信号控制覆盖。

市交管局科研处在交通信号控制的下一步工作计划就是着力提高信号控制路口的控制效率，以点带面，切实提高重庆市道路交通通行能力和水平。

中山：将实现市区全部路口使用感应控制的信号控制系统，并实现干线绿波控制以及区域协调。

长春：预计引进国产智能区域控制系统。

武汉：计划下一步将426个点位纳入区域协调控制，预计采用SCOOT系统。

天津：未来引进先进系统，实现区域控制。

南京：将在中心城区所有信号灯控路口实现联网控制。

可见，区域联网控制是近期国内城市建设交通信号控制系统的目标。

以深圳为例
近年来，深圳市的机动车保有量一直保持着快速增长的势头，年增长率超过20%。

目前，深圳市私人小汽车保有量已达到100万量。

同时，随着私人小汽车的快速增长，居民的出行次数和出行的机动化水平逐年提高。

急剧增长的、多样化的、时变的交通需求是造成交通拥挤程度不断增加和拥挤区域迅速扩大的直接原因。

面对交通需求的快速发展趋势，深圳市交警局组织相关科技单位对国外著名的交通信号控制系统和我国大中城市交通需求的现状及发展趋势进行了深入的分析和研究。

充分学习、借鉴国外著名系统的优点，进行了大胆的技术创新，采用分布式控制模式、三层体系结构、大型数据库、多服务器协同处理、GPRS 无线通信、嵌入式微处理器等先进、成熟的现代技术手段和制造工艺，自行开发了SMOOTH交通信号控制系统，研制了基于嵌入式软硬件系统平台的信号控制机、车辆检测器和断面交通数据处理机。

SMOOTH交通信号控制系统针对深圳市高饱和度、高复杂度、高期望值的交通需求，和规律性、可变性、随机性相结合的交通特征，采用了灵活有效的控制策略，在平峰时段追求通行能力最大，高峰时段追求拥挤度最小，提出了单路口自适应控制和路网区域协调控制相结合的综合解决方案。

目前，罗湖、福田二区的所有灯控路口共320多个，已全部完成升级换代，纳入到新型智能交通信号控制系统中协调控制、统一管理。

南山、宝安等区改造或新建的近200个路口，也采用了新一带控制系统。

在此基础上，根据道路设施条件和交通需求特征，采用了区域相位差协调、单路口自适应、交通感应、行人请求、多段配时等多种控制方案，在一定程度上改善了上述区域的交通状况，路网的行车延误有效降低，通行能力显著提高，取得了阶段性的成果。

计划：1、在全市范围内普及SMOOTH信号控制机，并全部实现联网控制。

2、完善数据采集手段，并为深圳市共用信息平台提供可靠的数据支持。

3、随着深圳市快速公交（BRT）工程的实施，重点解决公交优先的控制策略、软件实现等技术问题，实现公交优先控制。

4、进行自适应控制模式下路口信号灯倒计时的研究开发。

目于缓解城市交通拥堵尤其是高峰期拥堵严重的问题具有十分积极的作用。

3、实现交通信号控制系统与其它系统的互通，通过信息共享，完善系统的控制策略，提高控制系标：1、建成全市统一管理的新型智能交通信号控制系统，在越来越多的路口实现自适应控制，并在此基础上实现线控和面控，尽量减少人工干预，提高智能化水平。

2、路口的公交优先控制将大大缩短公交车的运行时间，有利于鼓励市民乘坐公交出行，对统的效率和可靠性，同时为其他系统提供支持。

引用——
参考文献：交通管理与控制——除建闽主编。