【交通工程学】第7章-城市道路交通管理与控制

【交通工程学】第7章_城市道路交通管理与控制第一页，共121页。7.1概述7.2交通管理的目的、分类及策略7.3道路交通法规、标志、标线7.4平面交叉口交通管理7.5道路交通行车管理7.6道路交通运行组织7.7道路交通信号控制7.8高速道路的交通控制第二页，共121页。7.1概述第三页，共121页。城市交通拥挤问题

如何解决？造路！？第四页，共121页。交通容量交通需求经济发展交通拥挤造路刺激交通增长交通拥挤造路刺激交通增长?仅靠造路能解决交通问题吗?第五页，共121页。一个城市需要多少道路？

一个人需要多少金钱？

第六页，共121页。当斯定律(DownsLaw)：通过造路不能降低交通负荷，只可能刺激被抑制的交通需求量的产生。第七页，共121页。解决交通拥挤的方法:

平衡交通需求与供给

V

C道路交通建设

------提高交通网络交通容量交通需求管理(TrafficDemandManagement，TDM)

从交通需求的源头着手，做好前期规划，采取合理的措施适当限制、引导需求，从而结合后期管理，使目前的交通系统通畅运转，并使交通系统可持续化发展。

------减少交通出行量

交通系统管理(TrafficSystemManagement，TSM)

通过运营、管理、服务、政策来协调整个城市交通系统，使其整体上取得最大交通效益。

------均匀交通分布，提高交通设施利用效率

第八页，共121页。CapacityTDMDemand时空交通量第九页，共121页。时空交通量CapacityTSMDemand第十页，共121页。时空交通量TSMCapacityDemand第十一页，共121页。西方国家城市交通系统发展历程建设阶段管理阶段开发阶段发达阶段1950年1960年1970年1980年1990年2000年第十二页，共121页。解决城市交通问题的手段转变：以建设为主建设、管理并重以管理为主以前现在将来第十三页，共121页。交通管理的目的维护交通运行秩序优化道路时空利用提高网络运输效率缓解交通紧张局面§7-1交通管理的目的、分类及策略第十四页，共121页。行政管理制定、执行交通法规驾驶员的管理（培训、发证、考核、审验）车辆的管理（牌证、转户、报废、年检）道路管理（通行秩序、路边施工、违章占道清除）交通事故处理（现场勘测、事故认定、处罚）技术管理交通需求管理针对交通源的政策性管理，通过政策影响交通结构、重建交通量的时空分布，缓解交通状况交通系统管理针对交通流的技术性管理，通过控制提高服务水平、提高系统的运营效率§7-2交通管理的目的、分类及策略第十五页，共121页。交通需求管理策略优先发展策略公交专用道、多乘员车辆优先服务限制发展策略限制运输效率低、污染大、能耗高的车辆禁止出行策略禁止进入某些区域，交叉口、路段禁行经济杠杆策略通过中心区高额停车收费、拥挤收费等来平滑交通量，调节出行方式、出行时间§7-2交通管理的目的、分类及策略第十六页，共121页。交通系统管理策略节点交通管理策略交叉口控制方式－无控制、信号控制、环形、立体交叉口管理方式－进口拓宽、渠化、信号配时优化交叉口转向限制方式－禁止左转干线交通管理策略单行线、公交专用线、货运禁行线、自行车专用线、自行车禁行线、“绿波”线区域交通管理策略区域信号控制系统智能化区域管理系统§7-2交通管理的目的、分类及策略第十七页，共121页。交通法规道路交通法规是国家在道路交通管理方面制定的文件、章程、条例、法律、规则、规定和技术标准的总称内容：各种车辆和驾乘人员的管理道路交通秩序的管理对交通违章和肇事人员的处理重要交通设施的维护与管理§7-3道路交通法规、标志、标线第十八页，共121页。道路交通标志标志的三要素－颜色、形状、符号种类警告标志禁令标志指示标志指路标志旅游区标志道路施工安全标志辅助标志道路交通标志的尺寸和视认距离§7-3道路交通法规、标志、标线第十九页，共121页。警告标志黄底、黑边、黑图案，等边三角形，顶角朝上30种，42图式第二十页，共121页。禁令标志白底、红圈、红杠、黑图案，圆形或顶角向下三角形；36种，42图式第二十一页，共121页。指示标志蓝底、白图案，圆形、长方形和正方形17种，29图式第二十二页，共121页。指路标志一般道路为蓝底，白图案，高速公路为绿底、白图案，一般为长方形和正方形；59图式第二十三页，共121页。旅游区标志棕色底、白色字符，方形为主第二十四页，共121页。道路施工安全标志第二十五页，共121页。辅助标志与主标志配合使用，起辅助说明作用白底，黑字，黑边框，长方形第二十六页，共121页。欧洲、美国、中国交通标志比较警告标志第二十七页，共121页。欧洲、美国、中国交通标志比较禁令标志第二十八页，共121页。第二十九页，共121页。§7-3道路交通法规、标志、标线交通标线分类指示标线、禁止标线、警告标线交通标线的标划白色虚线、白色实线、黄色虚线、黄色实线、双白虚线、双黄实线、黄色虚实线、双白实线第三十页，共121页。第三十一页，共121页。§7-4平面交叉口交通管理管理目的减少冲突点控制相对速度，减小合流角度重交通流和公共交通优先分离冲突点和减小冲突区选取最佳周期，提高绿灯利用率第三十二页，共121页。第三十三页，共121页。§7-4平面交叉口交通管理通行能力信号交叉口>环形交叉口>无控制交叉口延误交通量车辆平均延误信号交叉口环形交叉口无控制交叉口第三十四页，共121页。全无控制交叉口交通管理不设控制标志、标线的交叉口依靠视距判断冲突点的避让视距三角形是此类交叉口设计的基本依据在视距三角形内不得有高于1.2米的物体第三十五页，共121页。第三十六页，共121页。优先控制交叉口交通管理优先控制交叉口是全无控制交叉向信号控制的过渡形式包括停车标志控制单向停车控制，次路进口处有停车标志，路面有‘停’多向交通控制，各路车辆都要先停车再通过让路标志控制进入路口的次路车辆要慢速瞭望，寻找‘空隙’通过第三十七页，共121页。平面交叉口控制方式选择平面交叉口的设置必须满足道路功能、适应交通流量及交通安全三方面的要求按照道路类型选择主—主信号灯控制主—次信号灯或停车标志主—支停车标志 ……按照交通流和交通事故选择 交叉口流量8000辆/天，碰撞事故5次/年第三十八页，共121页。§7-5道路交通行车管理单向交通管理变向交通管理专用车道管理禁行交通管理第三十九页，共121页。种类固定式单向交通定时式单向交通可逆性单向交通车种性单向交通单向交通管理第四十页，共121页。优点提高了道路通行能力减少了道路交通事故提高了道路行车速度缺点增加了车辆绕道行驶距离，给驾驶员增加工作量给公共车辆乘客带来不便，增加步行距离容易导致迷路，特别对不熟悉情况的外地驾驶员增加了为单向管制所需的道路公用设施单向交通管理第四十一页，共121页。变向车道是指在不同的时间内变换某些车道的行车方向或行车种类，又称“潮汐交通”按其作用可分为两类：方向性变向交通非方向性变向交通变向交通管理第四十二页，共121页。公共交通车辆专用车道自行车专用道专用车道管理第四十三页，共121页。时段禁行错日禁行车种禁行转弯禁行重量(高度、超速等)禁行禁行交通管理第四十四页，共121页。§7-6道路交通运行组织TDM、TSM中诸多管理措施的综合运用交通运行组织方案的制定原则交通分离交通量控制和调节按交通性质疏导第四十五页，共121页。§7-6道路交通运行组织交通运行组织方案的编制现有道路状况和交通管理分析评价目标拟定路网道路功能划分拟定宏观路网交通组织拟定微观交通管理措施交通管理设施的设置计划方案的评价实施方案的经费投资概算方案实施说明第四十六页，共121页。§7-7道路交通信号控制目的

在时间上隔离不同方向的车流，控制车流运行秩序，并获得最大的交通安全；

使在平面交叉的道路网络上人和物的运输达到最高效率，其效率往往用通行能力、延误及停车次数三项指标来衡量；

为道路使用者提供必要的情报，帮助他们有效地使用交通设施。第四十七页，共121页。§7-7道路交通信号控制按管理范围分为

单点交叉口交通信号控制（点控）干道交通信号协调控制（线控）区域交通信号系统控制（面控）第四十八页，共121页。道路交通信号：凡是在道路上用以传达具有法定意义、指挥交通行、止、左、右的手势、声响、灯光等都是交通信号，目前最普遍、效果最好的是灯光交通信号。

发展历程：

（1）1886年，伦敦威斯敏斯特教堂，红绿两色煤气照明灯，标志信号灯的诞生；

（2）1926年，伦敦自动交通信号机使用，交通信号控制进入自动控制阶段；

（3）1963年，多伦多市第一个完成了以数字计算机为核心的城市交通控制系统。

交通信号（trafficsignals

）概述定义和发展历程第四十九页，共121页。交通信号作用：从时间上将相互冲突的交通流予以分离，使其在不同时间内通过，保证行车安全。同时对于组织、指挥和控制交通流的流向、流量和流速、维护交通秩序的等均有重要的作用。

基本规定：

（1）指挥灯信号；

（2）车道灯信号；

（3）人行横道灯信号。

作用和基本规定交通信号（trafficsignals

）概述第五十页，共121页。交通信号分类：

（1）手动单点信号控制：100多年前伦敦开始使用

（2）定时或定周期自动信号装置：1914年美国正式开始使用；

（3）车辆感应式控制装置：1928年美国巴尔的摩开始使用；

（4）线控、面控联动信号（绿波系统）：1917年美国盐湖城开始使用。

控制装置的方式交通信号（trafficsignals

）概述第五十一页，共121页。交通信号主要基础概念与原理信号周期（Cycle）相位（Phase）；车流释放车头时距（DischargeHeadways）；饱和流率（SaturationFlowRate）；损失时间（LostTime）；有效绿灯时间（EffectiveGreenTime）；最合适周期长度（AppropriateCycleLength）；第五十二页，共121页。1

信号周期组成（ComponentsofSignalCycle）（1）周期（Cycle）和周期长度

周期是指红、绿、黄信号显示一个循环； 周期长度是指红、绿、黄信号显示一个循环所用的时间，单位为秒，通常用“C”表示。

最佳周期时间（C0）

对于一个独立、交通流稳定，各进口流量相等，车辆到达的时间为随机的交叉口，使车辆延误最小的最佳周期时间。

第五十三页，共121页。最佳周期时间（C0）

对于一个独立、交通流稳定，各进口流量相等，车辆到达的时间为随机的交叉口，使车辆延误最小的最佳周期时间可由下式计算：式中：L——一个周期内总的损失时间（s）；

Y——路口各相位y值的总和：Y=Σy

y——流量与饱和流量之比。对于不同交通流量路口所需周期长度，可用下式计算周期长度：

式中：P—信号灯的相位数；

Ve—在每一相位中，交通流量负荷最大的单车道引道入口总的车流当量，单位：辆/h；对于总流量中有公共汽车和货车H辆，左转弯L辆的n条进口车道应用下式换算成等效流量第五十四页，共121页。最小周期时间（Cm）

能使到达路口的车流量刚好全部通过路口的周期时间，一般可由下式确定：

T=L/(1-Y)由于采用最小周期时间，常引起较大的车辆延误，故实际中很少采用。第五十五页，共121页。（2）绿灯时间（GreenInterval）

在绿灯时间内，每个流向车流每个周期内都有一个绿灯时间，允许通行的车辆行驶，其它车辆禁行，通常用Gi表示。（3）黄灯时间（YellowInterval） 又称变化时间，由绿灯信号转变为红灯信号的过渡，目的是为了缓冲不能瞬间停车、保障安全停车，通常用yi表示。一般为3～5秒（4）红灯时间（RedInterval） 在红灯时间内，每个流向车流每个周期内都有一个红灯时间禁行的车辆停止，其它车辆行驶通过交叉口，通常用Ri表示。（5）清扫间隔时间（ClearanceInterval） 即全红时间（allred），设置的目的是为了确保在黄灯时间内进入交叉口的车辆在冲突车流释放前安全离开交叉口，通常用ari表示。第五十六页，共121页。2相位（Phase） 相位是按照路口车流获得信号显示的时序来划分，有多少种不同显示时序就有多少个信号相位。

最基本的两相位：第五十七页，共121页。

四相位三相位第五十八页，共121页。3

释放车头时距（DischargeHeadways）

排队车流启动过程的车头时距分析：

第1个：绿灯开始与第一辆车前轮越过停车线的时间差；第2个：第一辆车和第二辆车前轮越过停车线的时间差；第3，4，¨¨：以此类推计算

思考车头时距在排队车辆启动过程中变化规律？第五十九页，共121页。3

释放车头时距（DischargeHeadways） 假设给定地点观察平均车头时距，将车辆位置与平均车头时距关系绘制如下图所示：△i第六十页，共121页。3释放车头时距（DischargeHeadways）

特征1：第一个车头时距相对较长，因为排队车流第一位司机要经历感知反应过程（perception-reactionsequence）和加速启动过程；△i第六十一页，共121页。3

释放车头时距（DischargeHeadways） 特征2：第二个车头时距较第一个车头时距短，因为第二位司机可以重叠部分感知反应时间和加速过程；△i第六十二页，共121页。3

释放车头时距（DischargeHeadways） 特征3：接下来连续的车头时距都较前一个小，最终在第4、5辆车通过时趋于常值h，这时排队车辆完全加速状态通过停车线，队列稳定行驶。△i第六十三页，共121页。4

饱和车头时距（SaturationHeadway） 常值h称为饱和车头时距，单位为秒/车5

饱和流率（SaturationFlowRate） 假设1：每辆车都以h秒时间通过交叉口； 假设2：交叉口一直处于绿灯时间状态。 饱和流率为假设1、2条件下每小时内每条车道通过的车辆数S，单位为辆/小时/车道；表征交叉口最大理想通过能力。车道组（Lanegroup）饱和流率通过每车道饱和流率乘以单条车道饱和流率得到；事实上，交叉口信号灯不可能一直绿灯，因此需要采取一定的机理考虑周期性的启动和制动。第六十四页，共121页。6

启动损失时间（Start-UpLostTime） 释放排队车流n所需的绿灯时间模型：

此模型给出饱和车头时距和启动损失时间的关系 绿灯时间内，车辆有（G-μ1）的时间能够通行引导出有效绿灯时间的概念第六十五页，共121页。6

启动损失时间（Start-UpLostTime）

△i第六十六页，共121页。7

清扫损失时间（ClearanceLostTime） 绿灯末停止交叉口车辆行驶时产生损失时间，μ2

难以实地观测，要求排队车辆足够多，在一个绿灯时间内无法全部释放；

定义：在上述前提下，排队车辆中最后一辆通过停车线的时间与下一个相位绿灯开始的时间差。

总损失时间tL=μ1+μ2第六十七页，共121页。8

有效绿灯时间（EffectiveGreenTime） 交通信号配时中本质上只有两种时间类型：

有效绿灯时间：车辆处于移动状态的时间；有效红灯时间：车辆严格停止运行的时间。第六十八页，共121页。南北东西Co4242前损失时间后损失时间前损失时间后损失时间饱和流量饱和流量有效绿灯时间有效绿灯时间第六十九页，共121页。9

交叉口进口车道/车道组通行能力

饱和流率反应出假设一直处于绿灯时间条件下交叉口车道/车道组的通行能力； 实际中，不可能全处于绿灯时间，有效绿灯时间占一定比例；

绿信比：有效绿灯时间/信号周期总长度（gi/C） 根据有效绿灯时间所占全周期的比例计算交叉口进口车道通行能力。第七十页，共121页。9

交叉口进口车道/车道组通行能力 交叉口进口车道/车道组通行能力为：第七十一页，共121页。9

交叉口进口车道/车道组通行能力

[例题]：某信号控制交叉口具有如下特征：

周期C=60s

绿灯时间G=27s

黄灯时间Y=3s

饱和车头时距h=2.4s/veh

启动损失时间μ1=2.0s

清扫损失时间μ

2=1.0s

试计算该信号交叉口的单车道通行能力。第七十二页，共121页。1.9

交叉口进口车道/车道组通行能力

[例题]：用两种方法求解 解法1：从通行能力概念出发，假设车辆能以饱和车头时距h行驶，找出一小时内该交叉口有多少时间可供车辆通行，则可计算得到通行能力：

总时间1h：3600s，包含60个周期

1h内红灯时间:（60-27-3）×（3600/60）=1800s 1h内损失时间：（2+1）×

（3600/60）=180s 1h内剩余可供通行时间：3600-1800-180=1620s

通行能力c=1620/h=1620/2.4=675veh/h/ln第七十三页，共121页。交叉口进口车道/车道组通行能力

[例题]：用两种方法求解

解法2：按照公式求解

饱和流率S=3600/h=3600/2.4=1500veh/h/ln

有效绿灯时间g=G+Y-tL=27+3-3=27s

通行能力c=S*(g/C)=1500×(27/60)=675veh/h/ln

两种思路解法结果完全一样，加深对公式的理解。第七十四页，共121页。信号相位方案即信号灯轮流给某些方向的车辆或行人分配通行权的一种顺序安排多为二相位，当左转交通量比较大时，可采用三相位单点信号控制－固定周期第七十五页，共121页。第七十六页，共121页。控制原理按事先设计好的控制程序，在每个方向上通过红、绿、黄三色灯循环显示，指挥交通流，在时间上实施隔离单点信号控制－固定周期第七十七页，共121页。信号灯基本控制参数周期长度单点信号控制－固定周期第七十八页，共121页。信号灯基本控制参数绿灯时间按相交车流的等效交通量分配给各相位对绿灯时间能否满足车辆放行要求进行检验绿信比一个相位内某一方向有效通行时间与周期长度之比单点信号控制－固定周期第七十九页，共121页。80交通信号控制例题例1：一个两相位信号控制交叉口，一个方向上两个入口的车流量相差不大，各进口的流量与饱和流量见表。该交叉口车辆的前（启动）损失时间为3s，后损失时间为1s，绿灯间隔时间为6s（其中黄灯时间4s，全红灯时间2s），确定该交叉口信号控制的最佳周期Co。东西南北流量（pcu/h）830790490520饱和流量（pcu/h）1800180012001200第八十页，共121页。2023/4/1981南北东西Co4242前损失时间后损失时间前损失时间后损失时间饱和流量饱和流量有效绿灯时间有效绿灯时间第八十一页，共121页。由表：y东=830/1800=0.46；y西=790/1800=0.44；取其值大者（为什么不取小者？），即y东西=0.46

y南=490/1800=0.27；

y北=520/1800=0.29

取其值大者，即y南北=0.29

Y=Σy=y东西+y南北=0.75一个周期总时间损失L包括东西方向前后损失时间、南北方向前后损失时间和两次全红灯时间。由图可见：L=3+1+2+3+1+2=12s该交叉口信号控制的最佳周期

Co=(1.5L+5)/(1-Y)=92s。第八十二页，共121页。例2：交叉口交通组织与车流量见图，不考虑非机动车及行人过街，选用两相位信号机，试选定信号周期并计算信号配时。西:Q=980辆/h

大型车:20%

左转车:10%南:Q=550辆/h

大型车:10%

左转车:10%东:Q=1050辆/h

大型车:15%

左转车:15%北:Q=450辆/h

大型车:20%

左转车:15%第八十三页，共121页。2023/4/1984先计算各个入口引道的等效车流量：

Qe东=(Q东+0.5H东+0.6L东)

/N东

=1050×(1+0.5×15%+0.6×15%)/2=612Qe西=(Q西+0.5H西+0.6L西)

/N西

=980×(1+0.5×20%+0.6×10%)/2=568Qe南=(Q南+0.5H南+0.6L南)

/N南

=550×(1+0.5×10%+0.6×10%)/2=305Qe北=(Q北+0.5H北+0.6L北)

/N北

=450×(1+0.5×20%+0.6×15%)/2=267Qe=max(Q东西)+max(Q南北)=612+305=917第八十四页，共121页。4/19/202385最佳周期：

Co=13330P/(1333-Qe)=13330×2/(1333-917)=65（s）按照等效交通量确定两个方向的绿灯时间：

G=Co-2黄灯时间=65-2*3=59（s）东西方向：Q东西=612辆/h，G=612/917*59=39s，南北方向：Q南北=305辆/h，

G=305/917*59≈20（s）第八十五页，共121页。4/19/202386信号灯配时：最佳周期：Co=65s东西方向：绿灯39s，黄灯：3s，红灯：23s；南北方向：绿灯20s，黄灯：3s，红灯：42s；由于路口较小，可不设置全红灯时间；见图：南北东西39s3s23s42s3s20s65s第八十六页，共121页。控制原理在进口均设有车辆到达检测器，一相位起始绿灯，设有一个“初始绿灯时间”，到初始绿灯时间结束时，若在一个预先设定的时间间隔内没有后续车辆到达，则变换相位；否则，绿灯延长一个预设的“单位绿灯延长时间”，只要不断有车到达，绿灯时间可继续延长，直到预设的“最长绿灯时间”时变换相位单点信号控制－感应式第八十七页，共121页。控制参数初始绿灯时间：给每个相位预先设置的最短绿灯时间，在此时间内，不管有否来车本相位必须绿灯，初始绿灯时间的长短，取决于检测器的位置及检测器到停车线可停放的车辆数。单位绿灯延长时间：它是初始绿灯时间结束后，在一定时间间隔内测得后续车辆时所延长的绿灯时间。最长绿灯时间：它是为了保持交叉口信号灯具有较佳的绿信比而设置，一般为30—60s，当某相位的初始绿灯时间加上后来增加的多个单位绿灯延长时间达到最长绿灯时间时，信号机会强行改变相位，让另一方向的车辆通行。第八十八页，共121页。将一条干道上一批相邻的交通信号联动起来，加以协调控制，以便提高整个干道的通行能力分为定时式和感应式干道信号控制的基本参数

周期长度：各个交叉口一致

绿信比：不一定统一

相位差：绝对差、相对差

绝对相位差：指各个交叉口信号的绿灯或红灯的起点相对于控制系统中参照交叉口的绿灯或红灯的起点时间差。相对相位差：指相邻两交叉口信号的绿灯或红灯起点的时间差。干道交通信号协调控制（线控）第八十九页，共121页。应用条件第一，纳入信号协调控制的交叉口应采用相同的信号周期；第二，必须具备相同的时间基难(保证相位差的稳定)；第三，交叉口之间的关联性应较大，这会使控制效果较好；通常相邻交叉口之间的距离应在800m以内。第九十页，共121页。车流沿某条主干道行进过程中，连续遇到一个接一个的绿灯信号，畅通无阻地通过沿途所有交叉口关键在于相位差，一般只有在单向交通干线上才能实现干道交通信号协调控制－绿波交通第九十一页，共121页。实测各相邻交叉口间车辆平均行驶时间是：T1

＝160s，T2=158s，T3=254s，T4=201s

，……Ａ为系统参照交叉口，周期长度为120s——理想的“绿波带”B交叉口的绝对相位差=T1-120s=40sC交叉口的绝对相位差=T1+T2-240s=78sD交叉口的绝对相位差=T1+T2+T3-480s=92sE交叉口的绝对相位差=T1+T2+T3+T4-720s=53s，……第九十二页，共121页。第九十三页，共121页。难以实现绿波，当各交叉口间距相等，且车辆行驶时间是周期时长一半的倍数时，可获理想效果双向交通干道定时式信号控制的方式同步式协调系统交互式协调控制连续通告式协调控制干道交通信号协调控制－双向干道第九十四页，共121页。它把整个区域中所有信号交叉口作为协调控制的对象。控制区内各受控交通信号都受中心控制室的集中控制。对范围较小的区域，可以整区集中控制；范围较大的区域，可以分区分级控制。分区的结果往往成为一个由几条线控制组成的分级集中控制系统，这时，可以认为各线控制是面控制中的一个单元；有时分区成为一个点、线、面控制的综合性分级控制系统。分为定时脱机式控制系统及感应式联机控制系统区域交通信号控制系统（面控）第九十五页，共121页。区域交通信号控制系统（1）定时脱机式区域交通控制系统

利用交通流历史及现状统计数据，进行脱机优化处理，得出多时段的最优信号配时方案，存入控制器或控制计算机中，对整区交通实施多时段定时控制。

定时控制简单、可靠、效益费用比高，但不能适应交通流的随机变化，特别是交通流量数据过时后，控制效果明显下降。其代表是TRANSYT。

TRANSYT（TrafficNetworkStudyTool）：交通网络研究工具，1967年由英国道路与交通研究所提出，该系统主要由仿真模型和优化模型两部分组成。第九十六页，共121页。区域交通信号控制系统（1）定时脱机式区域交通控制系统

建立交通仿真模型的目的是用数学方法模拟车流在交通网络上的运行状况，研究配时参数的改变对交通流的影响，以便客观地评价任意一组配时方案的优劣。将交通流信息和初始配时参数作为原始数据，通过仿真，得出系统的性能指标(PerformanceIndex)作为配时的优化目标函数，用“爬山法”进行优化，产生比初始配时更优越的新配时方案，再把新的信号配时输入到仿真部分，反复叠代，最后得到性能指标值达到最小的系统配时方案

第九十七页，共121页。第九十八页，共121页。区域交通信号控制系统（2）联机感应式区域交通控制系统

由于定时脱机操作系统具有不能适应交通流随机变化的不足，人们进一步研究出能随交通流变化自动优选配时方案的控制系统。随着计算机自动控制技术的发展，交通信号网络的自适应控制系统应运而生。英国、美国、澳大利亚、日本等国作了大量的研究实践，用不同的方式各自建立了各有特色的自适应控制系统。

归纳起来有方案选择式与方案形成式。

方案选择式以SCATS为代表，

方案形成式以SCOOT为代表。第九十九页，共121页。区域交通信号控制系统（2）联机感应式区域交通控制系统

SCATS（SydneyCoordinatedAdaptiveTrafficSystem）,20世纪70年代开始研究，80年代投入使用。控制结构分为中央监控中心－地区控制中心－信号控制机三层，地区控制中心对信号控制机实行控制，1～10个信号机组成一个“子系统”，若干子系统组成一个相对独立的系统，系统之间基本互不相干，而系统内部之间存在一定的协调关系，中央监控中心实施对若干子系统的整体协调控制同时，也允许每个交叉口“各自为政”的实施车辆感应控制，前者为“战略控制”，后者为“战术控制”。第一百页，共121页。第一百零一页，共121页。区域交通信号控制系统（2）联机感应式区域交通控制系统

SCOOT（split-Cycle-OffsetOptimizationTechnique）即“绿信比－周期长－相位优化技术”,

是一种对交通信号网实行实时协调控制的自适应控制系统。由英国TRRL（运输与道路研究所）于1973年开始研究开发，1979年正式投入使用。SCOOT系统是一种对交通信号网实行实时协调控制的自适应控制系统，其模型及优化原理均与TRANSYT相似。SCOOT城市交通控制系统目前已被全世界170多个城市采用。其最新版本已发展到包括支持公交优先、自动的SCOOT交通信息数据库(ASTRID)系统、INGRID事故检测系统，以及车辆排放物的估算。

第一百零二页，共121页。第一百零三页，共121页。区域交通信号控制系统（3）第三代交通控制系统

OPEC（OptimizationPoliciesforAdaptiveControl）1983年由美国提出的较先进的一代智能控制交通系统，并在90年代初开始试运行。该系统采用了动态规划原理来优化控制策略及DYPIC程序的反传动态编程算法中提出离散时间周期性滚动优化的方法；同时采用分散式控制结构以减少网络通信量、分布并行处理以便将危险分散，并使优化过程可以达到最少的约束条件。

第一百零四页，共121页。区域交通信号控制系统（4）第四代交通控制系统

最新一代智能化交通信号控制系统是将人工智能和知识工程等先进的前沿科学应用于交通信号控制的交通信号控制系统，其研究已取得了一系列重要成果。智能控制主要是指基于专家系统的控制、模糊控制、神经网络控制、基于遗传算法、蚂蚁算法等的控制等。智能控制方法的最大特点是其控制算法是具有强逼近非线性函数的能力，不依赖于精确的数学模型，这对于交通系统这样复杂难以建立较好数学模型的系统是一个有效方法。第一百零五页，共121页。区域交通信号控制系统（4）第四代交通控制系统

美国和荷兰等国目前正在研究基于智能代理的UTC，主要原理是在城市交通网络中的一系列重要节点部署智能代理，用于对所属网络区域实现信号灯控制，他不但具有交通管理专家的经验知识，还具有不断学习的能力，具有本区域的交通流信息；这些智能代理之间通过通信层（规范、内容、协议）进行信息（路由信息、交通流信息、控制信息）交流，解决单智能代理信息的不完整性，并通过协调层进行目标协同，解决交通网络中资源、目标和结果冲突，最终实现交通控制的优化。第一百零六页，共121页。区域交通信号控制系统（4）第四代交通控制系统

上述系统在巴塞罗那已取得了良好的实验效果，预计在很短时间内就会应用于实际。我国天津大学1989-1991年研究开发的城市交通控制系统TICS（TrafficIntelligentControlSystem）首次成功的把自学习智能原理应用于交通信号控制系统中，其产生也是受到人工智能和知识工程在其他领域成功运用的启发。

第一百零七页，共121页。§7-8高速道路的交通控制7.8.1高速道路交通控制的特点7.8.2高速道路交通控制的重点与方法7.8.3高速道路交通的监控系统第一百零八页，共121页。7.8.1高速道路交通控制的特点

控制目的；方案实施的可能性。（1）采取控制时应考虑的主要因素

高速道路交通控制的性质在正常情况下和紧急情况下是不同的。在正常情况下是为了预防车流阻塞，称为预先控制；而在紧急情况时则以解除事故阻塞为目标，称为事后控制。市内高速道路一般采取驶入控制，城市间的高速道路一般采取驶出控制。（2）高速道路交通控制的特点第一百零九页，共121页。7.8.2高速道路交通控制的重点与方法

以匝道处的控制为中心，即出入口处的控制。（1）重点

主要是在高峰期间使用设置在匝道上和邻近道路系统上的车辆传感器，将整个立体交叉系统的车辆运行情况，传送到交通管理情报中心，由电子计算机决定不同方向的路口，哪些开放，哪些该关闭，同时对整个系统的出入口发出信号，指示车辆按指定方向运行，这样整个立体交叉系统就能获得车速·密度·间距的最佳组合。（2）方法第一百一十页，共121页。7.8.3高速道路的交通监控系