信号交叉口交通组织研究综述

综合设计I
设计题目：信号交叉口交通组织研究综述
学院名称：建筑与交通工程学院
专业：交通运输
班级：交运151
姓名：杨宝安学号15410010136
指导教师：周继彪职称教授
定稿日期：2016年12月11日
宁波工程学院
综合设计I成绩评定表
建筑与交通工程学院（部）交通运输专业151班学生姓名杨宝安学号15410010136
综合设计I题目：信号交叉口交通组织研究综述
指导教师评语：
成绩
指导教师签字
2016年 12 月 16 日
信号交叉口交通组织研究综述
1.引言
交通是经济生活的命脉，是衡量一个城市文明进步的标志。

随着我国经济建设的快速发展，城市交通量迅速增长，交通出现了日趋紧张的局面，拥堵经常发生，整个城市的经济发展受到制约，缓解交通拥堵问题已迫在眉睫。

对于城市道路而言，交叉口是城市交通的关键。

而长期以来，我国机动车、非机动车、行人在信号交叉口内的反复分流、合流是造成平面交叉口交通秩序混乱、车行速度下降、交通安全性降低的一个主要因素。

作为城市交通网的重要组成部分，交叉口是道路通行能力的瓶颈和交通阻塞及事故的多发地。

对交叉口实行科学的管理与控制既是保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行能力的重要措施，也是解决城市交通问题的有效途径。

可以说交叉口的交通运行状态与整个城市的交通运行状态密切相关，解决了交叉口的问题就解决了城市交通的关键。

所以对此展开深入研究具有重大的理论意义和使用价值。

关键词：信号交叉口交通组织交通信号控制
交叉口的概念：道路与道路的交叉点就是交叉口，它的主要功能是供相交道路上运行的不同交通流选择和变换运行方向，是交通流的集散点。

2.国内外研究现状及趋势
2.1历史背景
城市道路交叉口交通信号控制对于有效地引导、控制交通流，提高城市的交通安全与畅通起着重要的作用。

城市道路交叉口交通信号控制起始于19世纪中叶英国伦敦燃汽信号灯。

之后，人们对城市路口信号控制的研究经历了从固定周期到可变周期、从定时到实时、从点控到线控再到面控的发展阶段。

进入20世纪70年代，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和技术水平的不断提高，交通管制中心的功能得到增强，控制手段越来越先进，形成了一批高水平有实效的道路交通控制系统。

【1】
当前，世界各国广泛使用的最具有代表性且有实效的城市交通控制系统有英国交通与道路研究所(TRRL)于1966年开始研究开发的脱机配时优化的定时控制系统TRANSYT (Traffic Network Study Tools，利用仿真模型和优化模型，分别评价和优化配时方案【5】。

SCATS(Sydney coordinated AdaptiveTraffic Method)系统是澳大利亚于20世纪70年代末开发的，系统呈分层递阶形式，以子系统为计算单元，根据车辆检测器检测到的数据实施配时方案的选择，既而实现对城市路网的实时自适应控制【4】。

SCOOT(Split Cycle and Offset Optimization Technique)系统也是由英国道路交通研究所在TRANSYT系统模型的基础上采取自适应控制方式，实现了对路网的动态协调控制，取得了明显优于静态系统的效果，后被多个国家采用【3】
2.2国外信号交叉口交通组织研究现状
早在1968年，英国伦敦Westminter街口出现了最早的交通信号灯，从此诞生了第一个信号交叉口，围绕着交叉口的研究不断的深入展开。

英国、美国等发达国家率先对此进行了研究，他们以连续的交通流为前提，提出了左、右转专用车道、渠化交通设施等方法，在交通管理方面采用信号控制与交通规则相结合的方法，如多相位控制、禁左或禁右等，来提高交通安全与通行能力。

发达国家在信号交叉口交通组织优化方面己进行了较为成熟的研究，如在信号交叉口延误方面，1997年，加拿大阿尔伯达大学土木工程系S. Teply和L. Fu.Vehicular介绍了如何计算车辆和行人在信号交叉口的延误【6】1999年1月，路易斯安娜州大学土木工程学院教授Brian Wolshon和密歇根州大学土木工程学院教授William C. Taylor研究了自适应信号控制对接近延误(approach delay )的影响，在文中通过比较SCATS控制系统和单点控制产生的延误，得出SCATS系统会给左转交通多一些绿灯时间的结论【7】。

1999年，美国得克萨斯大学交通学院Cesar A. Quiroga和美国加利福尼亚州斐特大学土木工程学院Darcy Bullock介绍了一种新的调查信号交叉口控制延误(control delay)的方法。

【8】
2.3国内信号交叉口交通组织研究现状
我国在信号交叉口方面的研究起步较晚，最早有北京工业大学、同济大学、北京市政设计研究院等单位对信号交叉口进行了研究。

1985年，北京工业大学针对灯控平交路口混合交通的通行能力进行了研究。

之后，我国交通工作者借鉴国外先进的交通研究理论与经验，结合我国的交通特征，对信号交叉口进行了大量研究。

我国很多城市在90年代就已经使用了多种系统对交叉口进行控制，如北京、大连、上海、广州等城市采用TSCATS ( Sydney Coordinated Adaptive Traffic System)控制系统或SCOOT ( Split-Cycle-Offset Optimization Technique)控制系统。

虽然SCATS和SCOOT控制系统已经被很多国家和城市所采用，而且也得到了满意的效果，如美国底特律采用了SCATS控制系统以后，城市交通和交通环境都得到了良好的改善。

但是在我国，使用SCATS和SCOOT控制系统的效果与国外差别很大。

北京是我国使用SCOOT控制系统最早的城市，在使用过程中仍然存在不少问题，如由于非机动车对机动车的干扰，使得系统控制并不能收到很
好的效果.上海是采用SCATS控制系统较好的城市，但也仍然存在问题，如高架路上的交通流在出口处严重干扰了地面交通流。

【2】
在信号交叉口组织优化方面，2001年，北京工业大学马建明等人利用微观仿真模型，提出了信号交叉口交通组织优化的设计方法【11】。

2001年，四川交通职业技术学院刘德武通过对平面交叉口的交通特性进行研究，提出了道路平面交叉口的交通组织与管制的具体方法和措施【12】。

2001年，长安大学硕士研究生白立岗通过对交叉口交通特征的分析，建立了交叉口布局、信号控制、交通流生成及运行等数学模型SIMSIO【13】。

2005年中国农业大学士研究生龚晓岚以减小交叉口信号控制的平均延误为目标，提出了平面交叉口多相位模糊控制算法【14】。

2005年，长安大学硕士研究生葛怀群对禁左交通组织进行了研究，提出了左交通效果评价的主要指标，并构建了禁左交通组织的综合评价模型【15】。

2.4信号交叉口信号控制的发展方向
近二十多年来，无论是在国际上还是在国内，城市交通信号控制系统的研究已经有了飞速的发展，同时在城市交通控制系统的研究中逐渐重视控制协作与控制方式、系统体系结构以及系统控制的优化模型等多个方面。

随着现代科技与基础理论的不断发展，城市交通信号控制系统也逐渐向着集成化、智能化、多模式化的方向发展，逐步形成具有分布协同功能的集成化的城市交通智能控制系统。

信号控制范围正逐步从单点控制、干线协调控制延伸至区域路网的网络控制，从局部性的管理控制扩展到全局性的管理控制；在控制技术上信号机向着计算机网络化、人工智能化方向发展，在控制思想上从被动式控制——交通信号控制箱控制系统，向主动式控制——交通自动化路径诱导系统的方向发展，在司机和系统间建立双向通讯功能，系统能根据司机事先给出的位置和行驶的目的等信息，给出优化的行驶路线，通过对所控区域内行驶的车辆发出指令和忠告，使区域内的道路系统的交通负荷合理的均匀分布，从而预防交通阻塞的发生，通过对交通流主动的引导、分配而使阻塞缓解或者消除。

自动化交通路径诱导系统具有广阔的发展前景。

【9】
3.总结
我国对信号交叉口交通组织虽然进行了一定的研究，但是还没有成熟的理论和方法，国外对此方面的研究虽然已经比较成熟，但是由于与我国交通流特性不相同，不能直接利用。

因此，对信号交叉口进行交通组织优化具有重要的现实意义。

本文以交通调查数据及相关资料为依据，并借鉴国内外有关研究经验，对我国混合交通流下的交通组织优化进行了研究。

交通信号控制系统的一个最大的需求特点是要具备对于不同城市、不同区域交通流特性的适应性，目前即使同一系统，在不同的城市也需要进行不同的设置，且取得的效果也有较大的差异，因此，在我国未来信号控制系统的发展中需要注意方面：
（1）在研究中，结合我国城市交通流的快速发展变化，应当站在交通信号控制研究的最前沿，本着先进性与实用性相结合的原则，充分利用最新发展的信息通信技术，探索一种适应我国交通流特点的交通信号控制系统发展模式；
（2）在应用层面，各地应当注意采用适应本地城市交通流特点的交通信号控制方法与系统，而不一定过于追求区域协调控制、自适应控制等。

【10】
参考文献
【1】李美玲.信号交叉口交通组织优化方法研究.北京工业大学硕士学位论文.2004.5 【2】金莉.混合交通流下信号交叉口交通组织优化问题研究。

长安大学硕士学位论文2006.3
【3】王波. 城市道路交叉口交通组织与信号控制策略研究.吉林大学硕士学位论文.2005 【4】陈洪仁.道路交叉设计.北京:人民交通出版社，1991.6
【5】刘智勇.智能交通控制理论及其应用].科学出版社，2003.8
【6】Brian Wolshon, William C. Taylor .Impact of adaptive signal controlon major and minor approach delay. Journal of TransportationEngineering. 1999, January/February
【7】Cesar A. Quiroga,Buyllock. Measuring control delay at signalizedintersections. Journal of Transportation Engineering. 1999, JulylAugust
【8】Rekha S .Pillai，Ajay K.Rathi A. Restricted branch-and-bound approach
【9】石冬花，田国亮，闫彭.道路交叉口信号控制方法发展现状与趋势.北京交通大学.2011
【10】李瑞敏.当下交通信号控制系统特点与未来发展的三个趋势.清华大学
【11】马建明.信号交叉口优化设计及其微观仿真研究.北京工业大学博士学位论文，2001.5 【12】杨锦东，杨东媛.城市信号控制交叉口信号周期时长优化模型.同济大学学报，2001.7 【13】李美玲.信号交叉口交通组织优化方法研究.北京工业大学硕士学位论文.2004.5 【14】姜景玲.混合交通流信号配时参数及优化方法研究.吉林大学硕士学位论文，2005.5 【15】王波.城市道路交叉口交通组织与信号控制策略研究.吉林大学硕士学位论文.2004. 3.。