城市道路智能交通信号控制系统

城市道路智能交通信号控制系统

智能交通信号控制系统是城市道路交通管理系统中对交叉路口、行人过街，以及环路出入口采用信号控制的子系统，是运用了交通工程学、心理学、应用数学、自动控制与信息网络技术以及系统工程学等多门学科理论的应用系统。

主要包括交通工程设计、车辆信息采集、数据传输与处理、控制模型算法与仿真分析、优化控制信号调整交通流等。国内外各大中城市已有的交通信号控制系统就是根据不同环境条件，基于各自城市道路的规划和发展水平建立起来的。

国家重点基础研究规划（973）项目“信息技术与高性能软件”中设立的二级课题“城市交通监控系统”，结合我国城市交通发展的特点，确定了建立实时自适应的城市道路智能交通信号控制系统的智能化管理的发展方向。

智能交通信号控制系统的基本组成

智能交通信号控制系统的基本组成是主控中心、路口交通信号控制机以及数据传输设备。其中主控中心包括操作平台、交互式数据仓、效益指标优化模型、数据（图象）分析处理等。具体结构框架见下图。

城市道路智能交通信号控制系统框架

智能交通信号控制系统的核心

智能交通信号控制系统的核心是控制模型算法软件，是贯穿规划设计在内的信号控制策略的管理平台，体现着交通管理者的控制思想，它包括信号控制系统将起到的作用和地位。

目前，国内外已应用的信号控制系统大多是以优化定周期方案、优化路口绿信号配比以及协调相关路口通行能力为基础的，是根据历史数据和自动检测到的车流量信息，通过设置的控制模型算法选取适当的信号配比控制方案，是被动的控制策略。

应用较多的核心软件即效益指标优化模型的是英国运输和道路研究所（TRRL）

研制的SCOOT系统（Split Cycle Offset Optimization Technique）和澳大利亚悉尼为应用背景开发的SCATS系统

(Sydney Coordinated Adaptive Traffic System),他们是动态的实时自适应控制系统的早期代表，也是未来一个时期交通信号控制系统智能化发展的开发基础。

随着网络技术的发展，交互式控制策略使信号控制由感控到诱导实现了真正的智能，交通信号控制系统不仅可以检测到车流量等交通信息参数，调控路口绿信号配比，变化交通限行、禁行等指路标志，还可以根据系统联接的数据仓完成与交通参与者之间的信息交换，向交通参与者显示道路交通信息、停车场信息，提供给交通参与者合理的行驶线路，以达到均衡道路交通负荷的主动的控制策略。

尤其重要的是计算机网络技术和数字化使数据传输和信息利用得到了可靠保证。可以说，城市道路智能交通信号控制系统是城市道路交通管理随着信息产业技术迅猛发展的综合产物。

交通信号控制系统的主要术语和参数

周期：是指信号灯色发生变化，显示一个循环所需的时间，也称周期长，即红、黄、绿灯时间之和。

相位：即信号相位，是指在周期时间内按需求人为设定的，同时取得通行权的一个或几个交通流的序列组。

相位差：具有相同周期长的相关路口，在同方向上的两个相关相位的启动时间差，称为相位差。

绿信比：是指在周期长内的各相位绿灯时间与周期长之比。

饱和流量：是衡量路口交通流施放能力的重要参数，通常是指一个绿灯时间内的连续通过路口的最大车流量。

流量系数：是实际流量与饱和流量的比值。既是计算信号配时的重要参数，又是衡量路口阻塞程度的一个尺度。

绿灯间隔时间：是指从失去通行权的相位的绿灯结束，到下一个得到通行权的相位绿灯开始所用的时间。

有效绿灯时间：是指被有效利用的实际车辆通行时间。它等于绿灯时间与黄灯

时间之和减去头车启动的损失时间。

延误：是指交通冲突或信号控制设施的限制给车辆带来的时间损失。它是计算信号配时和衡量路口通行效果的一个重要参数，也常作为确定信号控制系统性能的重要参量。

智能交通信号控制系统的主要控制方法

单点定配时多相位信号协调控制（时钟调用预设方案、减少交通冲突点、配合早断和迟启）车辆感应实时自适应协调控制（调整周期、绿信比，增加有效绿灯时间）用户优先无电缆干线协调控制（协调周期、相位差，照顾行人、公交车、特种车）实时自适应区域控制（交通流仿真、优化效益指标、均衡区域交通流）

智能交通信号控制系统的分级设计的基本步骤

根据路口交通流现状和预测进行交通渠化设计分析原始交通流数据，通过仿真模型效验，确定控制模式，进行交通参数设定根据交通渠化设计及控制模式的设计要求完成交通工程设计（包括车辆检测器的检测区定位）根据各个路口配备设备的相关性，完成协调设计确定系统和单点控制的优化目标函数，得出最优信号控制方案配置路口信号控制机的固化基础参量，配置主控中心数据库与数据传输设置。

智能交通信号控制系统的运行管理与分级控制

信号控制系统的运行管理主要包括对主控中心数据库包括地理信息在内的操作平台的数据更新，对交叉路口设施尤其是车辆检测设备的检修和效对，保证完好率和准确率。

由于交通信号控制系统的建设是与城市规划及道路规划休戚相关的，设施建设及完善有一定的制约，一步到位是不切实际的，因此，智能交通信号控制系统的管理模式就是集中管理，分级控制，充分利用现有设施，按实际交通现状先进行单个交叉路口的自适应协调，然后是主干线的协调控制，实现分布式协调的分级控制，最终达到区域控制的系统最优。

结束语

智能交通信号控制系统的确是一个专业性较强的综合性应用系统，解决的是我们日常生活中最直接的基本问题，每个人都可以提出看法和观点，但每个人都难以系统的解释存在问题的原因，找到解决问题的办法。专业人士可以设计出理想的模

型和算法，可交通参与者的认知和文化水准的差异，使实际效果不感乐观，因此，普及交通管理技术知识，提高对交通现状的宽容和理解，会促进智能交通信号控制系统的逐步完善，使人们早日享受智能化交通的乐趣。

问题1、什么是相位差？

答案：具有相同周期长的相关路口，在同方向上的两个相关相位的启动时间差。

问题2、交通流仿真是否可以在实时自适应协调控制系统中发挥作用？

答案：可以。交通流仿真可以是历史数据的分析仿真，为交通渠化和交通模型的设计提供依据，同时可以用于动态交通流仿真，根据车辆检测器采集到的交通数据，做出区域未来交通预报，对系统控制模型进行效益优化。

问题3、智能交通信号控制系统的分级设计的最基础工作是什么？

答案：根据路口交通流现状和预测进行交通渠化设计。