交通控制技术综述

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1、f 6 1 马敏象，彭靖里，云南中药材基地建设现状与产品开发前景分析世界科学技术( 中药现代化) 2 0 0 i ；3 6 ) ：6 6 _ 一6 9【7 1 羼铉，畅兴华，粱汉兴，刘成运天麻形态学托京科学出版社1 9 8 7 1 8 】肖永庆，李丽，游小琳天麻有效部位化学成分研究中国药杂志2 0 0 2 ；( 1 ) ：3 5 f 9 l 互凰栋冬虫褒草类生态培植应用。北京科学技术文献出版社1 9 9 5【1 0 1 张光亚中国常见食用菌圈鉴云南云南科技出版社1 9 9 9【1 1 1 王铡，梁瑞璋，张禄云南常见食用菌营养成分及微量元素分析与研究中国食用菌条志1 9 8 7 6 ( 6 )

2、：一u交通控黼技术综述成卫王贵勇 ( 昆明理工大学交通工程学院)进入2 0 世纪以来，交通拥挤、道路阻塞，以及因此而引起螅社会经济损失、空气与噪声污染， 日益严重困扰着世界上所有每一个太城市，我国经济发展的进程落后于医方发达国家，因此城市交 通紧张形势也来得较晚。但是，近10 年来，整个交通，尤其是城市交通普遍出现了交通紧张的局面。行车难，乘车难，走路难已成为日益严重的社会阊题。解决交遥闯题的根本途径有两条：一是加快交通设旌建设，二是加强交通管理。这两方面缺一 不可，绝不可以偏废。交通设施的建设是发展交通，满足各种交通需求的物质基础。而交通管理则 是为合理使用现有交通设施，保证人、车安全，在良

3、好的交通环境下，使现有设施能力得以充分发挥的重要手段。 交通管理包括许多内容，如：交通组织、交通控制、事故监理以及预防、交通法规的制定与实施等等。其中，交通控制是维持正常交通秩序，保证交通安全和提高通行效率的重要手段。为此， 本文将就交遥控制技术的有关理论和知识作个简要介绍。 l 概述1 1 道路交遁系统 道路交遥是人与物在道路上活动的结果。道路交通系统是由人、车辆、道路以及有关的服务设施组成钓一个复杂系统。道路交通系统是一个地区、个城市的主要组成部分，这个系统的运行状况如何，直接反映了 一个地区、个城市的现代化管理水平。在这一系统中，道路是最不易变化的部分，而其它组成部 分贼存在着较大的可交

4、性和随机性。只有对这一系统的组成及其运行机理进行科学客观的分析研究，才能制定出科学有效的管理和控制对策，从瓶保障系统的有效运行。随着国民经济的高速发展和城市化进程的加快，我国枫动车拥有量急剧增加，由此导致了交通拥挤堵塞、交通事放增加和环 境污染的加劂。交通拥挤的加尉，使交通延误增加、行车速度降低、出行时阅和费用增加，壹接影响了整个道路交通系统的运行效率。为了使这一系统有一个安全、便捷、高效的运行效率，就必须 根据实际情况进行必要的管理秘控制。 1 2 道路交通控铺的臣盼交通控制是和车辆与道路交通的产生与发展密切糨关的。髓着社会和汽车工业的发展，交遁控 制的目的也在不断变纯。早期的交遵控制的目的

5、主要就是保障交通安全。随着车辆数量的增加，道 路上出现了交通拥挤、阻塞构现蒙，函此，在保障交通安全韵基础上，还要求达到疏导交通、保障4 9交通锈遁钓羁韵。此外，交遁的拥挤和阻塞又使车速大大降低、加之在交叉日车辆的停停走走等实际情况，都增加了燃池的消耗和废气的排放及噪音，造成环境污染。医此，降低油耗、减少废气排 放和噪音，保持经济运动和良好生存环境也是交通控 锊的目的之。总之，现代交通控制的目的表现在以下几个方面：1 ) 减少交通事故，增加交通安全；( 2 ) 缓和交通拥挤，提高交通效率；( 3 ) 提高公交效率，减少交通负荷；( 4 ) 降低污染程度，节约能源消耗。t 3 道路交通控镧的历史与

6、发展 早在19 世纪，人们就开始研究交通信号，用信号指挥车辆遥行，控制车辆进出交叉口的次序。18 6 8 年，英国伦敦的威颟特姨新特街就安装了级、绿两色螅交通信号灯。这种信号灯实际上是一种煤气灯，在夜间才点燃里面的煤气，供行人和车辆安全通过路口的照明之用，但在安装使用后不 久，因一次意外的煤气爆炸事放而宣告了这种灯的结束。1 9 1 7 年，美国的盐湖城开始使用由人工控制的红、黄、绿色的信号灯。不久，这种信号灯便迅速在美国的大城市应用起来，并且控制装置也不断地得蓟改进。1 9 2 5 年，遮种由人工控制的色信号灯也首次出现在英国伦敦f l 勺 皮克的里路口。次年，英国人研制出了自己的自动控制信

7、号枫，之后便在英国和欧洲的其他国家的城市中得到了不 断的普及。早期使用的交通信号灯，对于安全地疏导交叉口的车辆交通起到了良好的作用。然而，随着城市交通的迅速发展，原始的信号灯已经不能胜任愈来愈复杂白孽交通控制任务了。1 9 2 8 年，交 通工程师们研制成功了一种熊够储存不回信号配时方案，以满足每曰不同时间区段的交通需求的信 号枫。这种信号机比早先的仅能执行单一固定配时方案的原始信号概显然是前进了一大步，控制效率也大为提高。但这种信号机仍然不能适应交通流量随桃变忧的实际情况。t 9 3 0 年，使用压力检测器的交通感应式路口信号机开始在美国使用。这种信号枫在当时也只应用于单个交叉路口，其最大

8、优点是能够根据交叉口车辆的到达情况灵活调整所需的信号时闻。 自单个交叉口的自动控制的信号帆闷世以后，人们就开始了联动信号控错的理论和实践的探讨，。1 9 2 8 年美国交通工程师提出了一种灵活的推进式定时系统( 定时协调控弑) ，并很快在美国的城市中得到推广。1 9 6 0 年以后，世界各国开始研究种范隧较大的信号联动协调控制系统。同年在 加拿大的多伦多市进行了试验性研究，使用数字计算枫实现了集中控制功能。这种控错系统韵方法 很受欢迎。之后，多伦多市进行了：k 规模使用，到1 9 6 3 年已有2 0 个路口置于计算机控制，1 9 7 3 年已发展成一个包括8 8 5 个交叉路日的控制系统。这

9、瓣闻，由于计算机技术( 软件技术和硬件技术) 等的迅速发展，为道路交通系统的发展提供了技术保障。继第一个区域交通控制系统在加拿大的多伦多投入使用之后，交通控制系统在英、美等发达国家的大中城市得到了迅速应用。 t 9 6 9 年英国学者设计的区域控制系统优化程序一一豫麟s Y l 被世界各国广泛采用，对交通控制 系统的发展起到了促进作用。2 0 世纪7 0 年代初期，英国先后在西伦敦和格拉斯哥市建立了试验性区域交通控制系统。 从1 9 7 3 年开始，英国道路和运输研究所开始了第二代区域交通控制系统昀研究工作，并于1 9 7 9 年研制成功了S C O O T 系统。与第一代嚣域控翎系统不同，新

10、系统是一种数据反馈自控系统。它所执行的控制方案不是像第一代系统那种经脱机运算所得到的固定方案，而是根据路网上当时当地的实际交通状况，利用在线计算梳不断调整酝时方案的基本参数，以求最佳控制效果。这一系统推出以 后，在许多城市得到了应用。与S C O O T 系统齐名的还有澳大祠亚的s c 胛系统等。在此之后，世界各国的交遥控制出现了前所未有的发展热潮，特别是信息技术的飞速发展，使得交通控制已开始从 传统控翩方式向信息纯、智能化方恕发展。2 0 世纪9 | D 年代，发达国家已开始出现智能交通控制系 统。2 0 世纪8 0 年代中后期，我国 的北京、上海先后引进了英国积澳大利亚的新一_ 代控制系统

11、。北京、上海交通控制系统酶建立，对于我国大中城市交遁控制系统的发展起到了很大的示范和促进作 用，进入2 0 世纪9 0 年代，我国省会一级的城市几乎都建立了区域交通控制系统。第二代区域交通控制系统的诞生，对于整个交通控制的发展起封了很大的促进作用。 2 交通控裁的类型 2 1 按类弼翔分从交通控制的类别，可划分为三类：以交通限铡为主的控制、以交通信号为主的控制和以传递 情报信息为主的控制一交通诱导控制。 2 1 1 戗交道限髑为主鲍控制以交通限制为主的控制，主要是采用渠化交通组织和调整交通组织措施，在道路上设置路面标 示、标线、交通标志限制、指示、警告等标志) 和交通岛( 方向岛、中心岛等)

12、，从时间和空f 殴上限制各种交通流通行。2 1 2 以交遁信号控制为主的控制 以信号灯色指示为主的控制，是种时闻分离交通流的交通组织措施。在交叉口、高速公路主 线及匝道等处设置信号灯，通过信号灯色显示和：变换，控翩交遁流通行，这种控秘方式通常是在交通需求量较大，丽优先控制无法解决问题的情况下采甩的一种控铡方式。这种控制需要有科学合理的交通渠化等措施作为基础。3 1 3 交遥诱导控制 此种控制主要是通过情报通信如广播等) 以及在道路上设置可变信息标志等方式，向交通参与者传递道路交通的运行情况等信息，提醒驾驶员注意并选择合适的行驶速度和路线等，如交通广播、高速公路的可变速控制等。这种控制一般无法律

13、上鲶强翻性，但实践表明，这种控制对于疏导交通、 保障交通畅通具有重要的作瘸，先进的和高效的诱导控制是交通控翻的个发展方向。2 。2 按范匿赵分2 2 1 单点信号控制单点信号控制又称孤立交叉口信号控制，简称点控铡，是指对单一交叉口或一条干线上l 既一区域内的各个交叉口分别单独进行信号控镦的方式。这种控制的特点是各交叉口的信号配时彼此之间 没有关联，各自独立调整和运行。单点控制的主要出发点是使本交叉口车辆的延误和停车次数等指标达到最小，同时又要给车辆提供一个比较大的通行能力。单点控制的主要控制参数是信号周期长 度和绿信比。通过客观的交通调查和辩学的分析计算，确定最佳的控铡参数值( 信号配时) ，

14、才能达到预期的控毹效果。2 2 2 干线信号控制干线信号控制简称线控制，是指将一条干线上的多个穗邻交叉口视为一个整体进行信号协调控 制。干线控制是在单点控制的基础上发展起来的，干线控制的主要目的是减少不必要的停车和排队延误，保持干线上车流的连续通行。城市中的交通干线通常具有较重的交通负荷。保证干线的交通 畅通，对改善一个区域甚至一个城市的交通状况往往会有很大的作用。为了使沿于线行驶的交通车 队从个交叉日驶向与其相邻的下一个交叉口能达到连续通行，藏要求车队每至鞑一个交叉口都 能遇上绿灯。要做到这一点，就必须使相邻的交叉口之闻的信号变化遵循一定的规律，即绿灯起始 时阆保持个恒定的时间差福位差。为使

15、相位差在每个信号周期都保持恒定，干线上这些相邻交叉口的信号梳必须运行在糨碲的信号髑期下。因此，二f 线协调控制的控制参数是除与单点控制 相同的信号周期、绿信比之外，还包括相位差。2 2 3 区域控制 区域控制简称面控制，是指将一个区域内的多个信号交叉日说为一个整体，进行信号协调控制。 区域控制是在于线控铡的基础上发展起来的。反过来，干线控制又是区域控制的啪例。区域协调控裁的控铡参数同干线协调控制一样，也是信号周赣、绿信比和相位差。l 妇于城市道路的结构不同，有些城市韵道路弼是由几条干线道路和环路组成的；有些城市的道路晒是由纵横相交的道路组成的，即棋盘状路嘲，其中包括干线与干线的相互交叉。对于这

16、样的路嘲，仅采用干线协调控制一 般不能达蓟预期螅控制效果。此外：。就整个路蹲或一个局部区域的路网而言，其中的每一条道路都5 l只是整体中韵一个局部，根据系统工程的观点，局部最优不等于全局最优，也就是说，对路网中的各个干线鄣实行干线协调控制，是；苓能保证整个路礴达到最佳的控制效果的。因此，要实现整个路 隅的最优协髑控稍，就必须把整个被控路鼹作为一个整体予以考虑，由此产生了交通网络的协调控 制，简称区域协调控制或区域控制。这种控制方式是将整个路鼹内的交叉口的信号作为一个整体进 行控制，根据需要，系统酶控锚目标可以有所不同。通常情况下，这种控制是以潞跨的总延误和停 车率的加权和最小为髓标的。权值的不同可以分别获得不两侧重点的控制效果。比如：延误最小、停车率最小、燃油消耗最小、废气捧放最小、费用最小，等等。此外，这种控制系统也可以用平均 捧队长度最短作为目标。如在高峰期闻，这样约控制目标趣许就是一个可行和有效的目标。控制目 标是根据要获得韵控铺效果，人为地确定