交通控制系统的分类

城市交通控制系统的分类
2009-09-21 整理：中国智能交通网来源：中国智能交通网中国智能交通网作者：智能交通网浏览次数：706
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核心提示：城市道路交通控制系统可以从空间关系、控制方式和控制理念上对城市道路交通控制系统分类。

城市交通控制系统的分类
城市道路交通控制系统可以从空间关系、控制方式和控制理念上对城市道路交通控制系统简单分类。

1按空间关系划分
从空间关系上可以把城市交通系统分划为单交叉口控制(点控制)、交通干线的协调控制(线控制)和区域交叉口的网络控制(面控制)三种形式。

l)单个交叉口的点控制
单个交叉口的点控制是一种最基本的控制方式。

如果某个交叉口与其相邻的交又口相距较远，或路口之间存在较多的车辆分流与合流(如中间有大型商场、机关单位等)，可以利用一台信号控制器控制交叉口的信号变化，此时相邻交叉口之间的信号配时不存在固定的协调关系。

孤立交叉口点控制的控制参数是信号周期和绿信比，控制的目标一般是车辆延误和交叉口的通行能力。

在理想的情况下，希望总延误时间最小和交叉口的通行能力得到最大的利用。

由于点控制的设备简单、投资省、维护方便，至今仍是应用较多的一种信号控制方式。

从技术上讲，它又分为离线点控制和在线点控制两种形式。

前者采用定时信号配时技术，目前仍然是其它控制方式的配时基础;后者是交通响应控制或车辆感应控制，它是根据交叉口各个入口交通流的实际分布情况，合理分配绿灯时间到各个相位，从而满足交通需求。

2)干线交通的协调控制
城市路网中的交通干线承担着很重的交通负荷，保证干线的交通畅通对改善一个地区甚至一个城市的交通状况往往起着至关重要的作用。

在城市交通路网中，有时交叉口相距很近，两个相邻的交叉口之间的距离通常不足以使一小队车流在有限时间内完全疏散。

单个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，行车不畅，环境污染严重。

为了减少车辆在各个交叉口的停车次数，特别是当干线的车辆比较畅通时，相邻交叉口之间的控制方案宜采用相互协调的控制策略。

最初协调信号计时的方法是基于绿波的概念，相邻交叉口执行相同的信号控制周期，主干线相位的绿灯开启时刻错开一定的时间，交叉口的次干线在一定程度上服从主干线的交通。

当一列车队在具有许多交叉口的一条干线上行驶时，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，因而无需停车即可通过交叉口，形成一条交通流的绿波带。

绿波控制能有效提高车辆行驶速度和道路通行能力，确保道路畅通，减少车辆在行驶过程中的延误时间和能源消耗。

干线交通协调控制的控制参数是周期长度、绿信比和相位差，控制的目标一般是车辆的平均延误和停车次数。

理想情况下，希望总延误时间最小和停车次数最少。

3)区域交通网络的协调控制
区域交通信号控制的对象是城市或某个区域中所有交叉口的交通信号。

随着计算机技术、优化方法、自动控制和车辆检测技术的发展，人们研究把一个城市区域内或一个局部小区内所有交叉口的交通信号联合起来综合加以协调控制，以使得区域内的车辆在通过某些交叉口时所产生的总损失最小。

在这种控制方式下，交通信号机将交通量数据实时的通过通信网传至上位机，上位机根据路网交通量的实时变化情况，按一定时间步距不断调整正在执行的配时方案。

上位计算机同时控制一个城市区域中的多个交叉路口，实现区域中交叉口之间的统一协调管理，提高路网的运行效率。

通过这种控制方式，容易实现交通路网的统一调度与优化管理。

在区域交通网络的协调控制中，系统的控制目标根据需要可以有所不同，其目标函数可以是网络的总延误和停车率的加权和，也可以是平均车队长度或总的油耗等。

同干线协调控制一样，交通网络协调控制的控制参数也是周期长度、绿信比和相位差。

就其实质而言，干线协调控制是网络协调控制的特例，区域交通的协调控制是干线协调控制的推广。

区域交通信号控制也有两种方式，一是离线优化在线控制方式，另一种是在线优化在线控制方式。

交通信号点、线、面控制的基本关系可以用图简单表示。

图区域交通控制层次划分示意图
1按控制理念划分
按控制理念划分，可以把城市道路交通控制分为被动式控制与主动式控制两种形式。

l)被动式控制
传统意义上的城市交通控制主要是指交通信号灯的控制，其控制思想是以交通流为主体，选取适当的控制方案或控制参数，或联机实时生成控制方案或控制参数，通过控制交通信号使之适应交通流主体的需求。

表面上看交通是受信号指挥的，而实质上交通信号是根据交通需求变化的。

因此，在控制理念上，交通信号控制是一种被动式的交通控制模式。

2)主动式控制
交通配流与动态路径诱导系统，能够根据出行者的需求和道路交通的实时信息，通过优化算法给出优化的行驶路径，通过对所控区域内行驶的车辆发出指令和建议，使区域内道路系统的交通负荷合理的均衡分布，以预防交通拥堵或阻塞的发生，即使阻塞发生也不会加剧，相反，通过对交通流的主动引导与合理分配而使得阻塞缓解或消除。

动态路径诱导系统对道路交通流具有引导或主动控制的意图，从这个意义上，是一种主动式的交通控制模式。

3按控制方式划分
按控制方式可以把城市道路交通控制分为定时控制、感应控制、自适应控制和智能控制几种类型。

1)定时控制
定时控制方式以历史交通流数据为依据，找出每个日/周和时旧的不同交通流变化规律，用人工方法或计算机仿真等手段预先准备好不同日/周和不同时间区段内使用的配时方
案，将这些方案存储在信号控制器或中心计算机中。

在实施过程中可以用不同的方式调用这些配时方案，通常可用日历时钟在规定的时间表控制下选用对应的方案，也可以按车辆检测器测量的实际交通需求选用合适的控制方案。

定时控制属于开环控制，不易根据车流状况实时调整控制方案，更难以实现某种意义下的最优控制。

由于定时控制对交通信号机的要求低，无需实时交通量的检测，因而仍然是目前城市道路交通系统中应用较为广泛的一种控制策略。

2)感应控制
感应控制的原理是根据车辆检测器测量的交通流数据调整相应的绿灯时间的长短和时间顺序，以适应交通流的随机变化。

这种方式比定时控制有更大的灵活性。

感应控制适用于饱和度较低或各向交通流相差较大的交叉口的控制，特别是在交通流没有明显的变化规律、随机性较强的情形，其效果明显。

感应控制源于单交叉口的车辆感应控制，后经发展，干线和交通网络也利用了类似的控制方法。

在实际系统中，感应式控制有全感应控制和半感应控制两种基本模式。

3)自适应控制
自适应控制是根据检测到的有关道路交通信息，并基于预测模型预测到的未来交通需求，从系统信号配时方案库中选择相应的优化方案，或实时计算产生相应的优化控制方案实现交通自动控制。

在自适应控制中，信号方案的实施充分考虑了实时交通需求，所以能够通过不断修正控制参数来适应交通流的动态随机变化，为交通控制系统提供良好的控制精确性和实时性。

自适应控制是很有前途的城市交通信号控制方案，其缺点是需要安装大量的检测设备和通讯线路而使得系统造价相对提高。

4)智能控制
严格意义上，智能控制不仅仅是交通信号的控制，而是整个交通系统的控制，即智能交通系统。

智能交通系统是交通控制的最高层次，它将先进的信息技术、数据通讯技术、检测传感技术、自动控制理论、运筹学、人工智能和计算机及其网络等一系列高新技术综合运用于交通运输各个子系统，从而建立起一种大范围、全方位发挥作用的实时、准确、高效的交通运输综合管理体系。

智能交通系统把人、车、路和环境等交通运输系统的各个环节有机整合，从而使车、
路的运行功能一体化和智能化。

智能交通系统是解决交通问题的必由之路，安全、高效、环保、低耗、快捷、舒适的绿色交通是智能交通的发展方向。