文 献 综 述

1.进行交通控制的原因以及信号控制历史和意义

我国改革开放以来，尤其是近 20 年来，机动车增长迅速，城市道路网络里程迅速增加，在此情况下，我国城市的交通问题日益严重。城市交通拥挤已是全球性的”城市病”之一，成为经济发展的瓶颈问题。国内大部分城市依然采用传统的单点交通信号控制，已不能满足实际交通的需要。因此对交通的信号控制显得尤为重要。自1868 年，英国人首开道路上进行信号控制之先河，之后经过近半个世纪的沉寂，20 世纪初小汽车的快速发展使得美英等发达国家开始大规模建设城市交通信号控制；中国最早的红绿灯出现在上海的英租界。有资料显示,早1923年,上海公共租界开始在部分十字路口使用机械装置指示车辆停止和前行。该年4月13日,南京路两个重要十字 路口最先安装红绿灯交通信号装置。时至今日，城市道路交通信号控制作为城市道路交通管理的核心，在城市日常道路交通管理中发挥着极其重要的作用，而且，城市道路交通信号控制的水平直接决定城市道路交通运行效率。在城市交通网络中，作为城市交通重要网络节点的交叉口是道路网络中通行能力的”滞点”和交通事故频发的主要发源点。车辆在交通网络中的行为要受到交通信号的控制，信号设施也在一定程度上影响交通运行，相邻交叉口交通信号不协调、未优化是导致拥堵的原因之一。固定周期式或感应式信号控制等既有交通控制模式无法充分发挥道路的通行能力，造成城市道路时空资源的浪费，从交通全局角度对各节点协调控制则能避免这一现象的出现.城市道路交通信号控制诞生起始以单点信号控制为主，很快发展到线路协调控制。

2.交通信号控制的概念和种类

交通信号控制的作用就是从时间上将相互冲突的交通流予以分离,使其在不同时间通过,以保证行车安全；对于组织、指挥和控制交通流的流向、流量流速、维护交通秩序等均有重要的作用；迫使车流有序地通过路口,提高了路口效率和通过能力减轻了噪声,降低了汽车废气的污染。交通信号的控制可分为单点控制、干线控制、区域协调制。对于信号的点控制：点控是我国目前城市交通自动控制的一种主要形式。点控就是对单独交叉路口的交通进行控制。点控交通信号有定时和感应之分。对于交通信号的干线控制：线控方式是把一条道路延长线上的连续几个信号机在时间上相互联系起来进行信号显示，通过减少车辆停止次数、缩短停车时间达到使交通畅通的目的。另外，次种控制方式有助于形成适当速度的交通流。线控的一个关键就是实行线控的各交叉口周期长相同。对于区域协调控制也就是面控来说：对设置在大面积道路网上的多台信号机采用集中控制的方式称为面控方式。这种控制方式原理上可看作是将线控扩大到面上。因此，面控是由若干个子区控制构成的。这里的子区是指由相同的周期长进行控制的区域，对每一个子区给出最佳周期长，在各个子区内得到最优控制的效果。

3.以交通线控为主要研究对象及绿波的基本特性

随着近年来我国城市普遍实施”畅通工程”建设，城市道路交通控制的水平有了较大的提高。其中一个明显的标志就是线控技术在我国城市中正在得到越来越广泛的应用。交通干线协调控制是有效提高车辆运行效率的协调控制手段之一并被广泛应用。交通干线协调控制，就是把一条干道上一批相邻的交通信号连接起来，加以协调控制，为沿干线行驶的车辆提供通过带，以保证干道上的车辆能够畅通，减少干道上的延误和停车率。本次以城市交通主干道线控为研究对象，当前，全国各大中城市普遍存在着交通拥挤、道路阻塞以及因此而引起的车速下降、交通事故频发和空气与噪声污染严重等现象。 城市主干道是城市交通的主要承担者，主干道上的交叉口成为干道交通通行能力的瓶颈，将干道上若干个交叉口的交通信号进行联动控制，可以大大提高干道交通通行能力．城市干道协调控制的传统设计方法通常有２种：图解法，数解法。图解法是在时间 － 距离图上通过几何的方法来得到近似解；而数解法则是通过寻找使得系统中各实际信号距离理想信号的最大挪移量最小的相位差来获得最优控制方案如何解决城市交通问题己成为全社会关注的焦点和大众的迫切呼声。研究显示，车辆在一条道路上行驶，在交叉路口上产生的延误约占全程行车时间的31%。因此，提高道路十字交叉口的通行能力是一项重要而且有巨大意义的工作。

在现代城市交通信号控制中，为了保证主要路线的畅通，经常会使用干线协调控制，即”绿波带"控制模式。有了”绿波带"，那么其优先保持畅通的车流，就可以”一路绿灯"地通过其道路控制区域，尽量减少路口的停留时间。当然，”绿波带"主要是为了保证某个交通流的畅通，这样一来，往往会限制其它交通流的通行时间。下面，就”绿波带"的基本特性，做一阐述。（一）、”绿波带"的适用范围： ”绿波带"的控制模式，比较适合以下场合：1、联结两个中心区之间的主要干道，如通往郊区飞机场的道路，通往卫星城镇的道路，小城市的主要干道。 2、实现”绿波带"的路口，其交通流量大致接近。 3、实现”绿波带"的路段，其交通秩序比较好。比如说，很少有行人横穿马路，机动车辆、三轮车和其它非机动车辆都能各行其道。（二）、”绿波带"的实现方法： 目前，只考虑单向绿波带。所有参与绿波带的路口，要按以下办法统一：1、把要实现绿波的车流，放在第一相位。 2、基准时间要一致。 3、周期要一致：时段方案要确立一套为绿波带专用，要设置为一致，所采用的配时方案也要一致。相位一的绿灯时间要一致。 4、根据路段长度及平均车速，确定绝对相位差。此外，要把控制模式设定为线控或无电缆协调控制。路口信号机在执行线控或无电缆协调控制模式时，到了绝对相位差所指点的时间前6秒黄闪，前3秒全红，然后从相位一开始起步，按专用时段方案执行该控制模式。（三）、”绿波带"的管理： 考虑到实际因素的影响，”绿波带"设置完成后，也要进行有效的管理。 1、路口信号机的时钟校准： 2、配时方案的及时调整： 3、新增路口的管理。

4.国内交通信号控制的研究状况

对于国内关于交通信号控制的研究状况：城市交通主干路信号灯的控制是城市交通网络的研究热点。近年来，国内学者如东南大学陈森发教授 ，清华大学陆化普教授都致力于城市交通主干路信号灯的控制研究，他们的线控大多都是以主干路上所有自然交叉路口或者最多是以两个相邻的交叉路口作为节点单元，采取某些优化算法协调控制交通信号灯，从而实现一定程度的绿波带。以及哈尔滨工业大学等院校的冯雨芹,张春平,丛秀娟认为交叉口作为城市道路网络的基本节点,对其实施合理的交通控制 ,是解决城市道路拥挤问题的关键.以信号交叉口点、线控制方式的选择为研究对象,在对4条主干路上 22个交叉口进行交通调查与分析的基础上,确定出可能影响信号交叉口控制方式选择的因素.运用主成分分析法筛选得到主要影响因素,并用灰关联系数法确定各主要影响因素的权重 ,最后应用线性加权系数法确定交叉口点线控制方式选择的综合评价值.实例计算表明, 该方法可行。而山东大学的朱文兴,贾磊（教授）提出传统的线控大多是以单个交叉路口或两个交叉路口作为最小的研究单元，采取某些控制算法来进行信号灯的实时控制。提出了”大路口”的概念，给出了”大路口”相位的划分，利用三个相邻路口之间的相关性，建立了以整个”大路口”车辆平均延误最小为目标的优化模型，给出了目标函数及其约束条件，采取遗传算法进行优化，获得”大路口”各个相位的绿信比；利用高阶广义神经网络预测相邻两交叉路口之间的交通流状况，计算出相邻交叉路口之间的相位差和第二相位时间。通过计算机仿真研究，此算法有效地协调三个路口的信号灯，使”大路口”支路方向交通量基本维持不变，而主干路方向的交通量则有明显改善。