下载文档原格式
交通信号控制(Traffic Signal Control，TSC)是依据路网交通流数据，对交通信号进行初始化配时和控制，同时根据实时交通流状况，实时调整配时方案，实现交通控制的优化。
交通控制从被控区域的最小延误时间出发，获得最佳的配时方案，是系统化最优的思想。
为获得整个路口交通效益的最大，可采用两种方法：一是采用数学模型对交叉口各个方向的车辆到达作准确的预测，根据运筹学和最优化理论确定各个方向的绿灯时间；二是采用智能控制的方法对交叉口进行控制。
由于城市交通系统具有随机性、模糊性、不确定性等特点，很难对其建立数学模型。
计算机的出现和广泛应用促成了人工智能研究热潮的掀起，针对传统交通控制系统的固有缺陷和局限性，许多学者把人工智能的实用技术相继推出并应用到交通控制领域。
1 交通控制领域中人工智能研究方法1.1 基础研究方法交通控制领域中人工智能基础研究方法有模糊控制、遗传算法、神经网络，另外还有蚁群算法、粒子群优化算法等。
模糊系统模糊逻辑是一种处理不确定性、非线性等问题的有力工具，特别适用于表示模糊及定性知识，与人类思维的某些特征相一致，故嵌入到推理技术中具有良好效果。
模糊控制能有效处理模糊信息，但是产生的规则比较粗糙，没有自学习能力。
遗传算法遗传学通过运用仿生原理实现了在解空间的快速搜索，广泛用于解决大规模组合优化问题。
在解决实时交通控制系统中的模型及计算问题时，可以通过遗传算法进行全局搜索和确定公共周期，也可以利用遗传算法来解决面控系统中各交叉路口信号控制方案的最优协作问题，有效避免可能由此引起的交通方案组合爆炸后果。
神经网络人工神经网络擅长于解决非线性数学模型问题，并具有自适应、自组织和学习功能，广泛应用于模式识别、数据分析与处理等方面，其显著特点是具有学习功能。
1.2 城市交通网路区域协调区域协调是指在交通中心的宏观调控作用下，根据不同的交通流量，最大限度地发挥路口之间互补的优势，均衡每个路口的交通流量，从而提高道路的通行能力。
第六章交通信号控制理论基础经过调查统计发现，将城市道路相互连接起来构成道路交通网的城市道路平面交叉口，是造成车流中断、事故增多、延误严重的问题所在，是城市交通运输的瓶颈。
一般而言，交叉口的通行能力要低于路段的通行能力，因此如何利用交通信号控制保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行效率引起了人们的高度关注。
交通信号控制是指利用交通信号灯，对道路上运行的车辆和行人进行指挥。
交通信号控制也可以描述为：以交通信号控制模型为基础，通过合理控制路口信号灯的灯色变化，以达到减少交通拥挤与堵塞、保证城市道路通畅和避免发生交通事故等目的。
其中，交通信号控制模型是描述交通性能指标（延误时间、停车次数等）随交通信号控制参数（信号周期、绿信比和信号相位差），交通环境（车道饱和流量等），交通流状况（交通流量、车队离散性等）等因素变化的数学关系式，它是交通信号控制理论的研究对象，也是交通工程学科赖以生存和发展的基础。
本章主要针对建立交通信号控制模型所涉及到的基本概念、基本理论与基本方法，对交通信号控制的理论基础进行较为全面深入的阐述。
6．1交通信号控制的基本概念城市道路平面交叉口是道路的集结点、交通流的疏散点，是实施交通信号控制的主要场所。
根据交叉口的分岔数平面交叉口可以分为三岔交叉口、四岔交叉口与多岔交叉口；根据交叉口的形状平面交叉口可以分为T型交叉口、Y型交叉口、十字型交叉口、X型交叉口、错位交叉口、以及环形交叉口等。
6．1．1交通信号与交通信号灯交通信号是指在道路上向车辆和行人发出通行或停止的具有法律效力的灯色信息，主要分为指挥灯信号、车道灯信号和人行横道灯信号。
交通信号灯则是指由红色、黄色、绿色的灯色按顺序排列组合而成的显示交通信号的装置。
世界各国对交通信号灯各种灯色的含义都有明确规定，其规定基本相同。
我国对交通信号灯的具体规定简述如下：对于指挥灯信号：1、绿灯亮时，准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准妨碍直行的车辆和被放行的行人通行；2、黄灯亮时，不准车辆、行人通行，但已越过停止线的车辆和已进入人行横道的行人，可以继续通行；3、红灯亮时，不准车辆、行人通行；4、绿色箭头灯亮时，准许车辆按箭头所示方向通行；5、黄灯闪烁时，车辆、行人须在确保安全的原则下通行。
交通信号控制技术知识交通信号控制，是运用现代的信号装置、通信设备、遥测及计算机技术等对动态的交通进行实时的组织与调整。
通过交通信号控制，在未饱和交通条件下，降低车辆行驶延误，减少红灯停车次数，缩短车辆在路网内的行驶时间，提高路网的整体通行能力；在饱和交通条件下，使交通流有序行进，分流车辆，缓解堵塞。
一、信号控制的基本概念（一) 信号相位。
信号机在一个周期有若干个控制状态，每一种控制状态对某些方向的车辆或行人配给通行权，对各进口道不同方向所显示的不同灯色的组合，称为一个信号相位。
我国目前普遍采用的是两相位控制和多相位控制。
（二）信号周期。
是指信号灯各种灯色显示一个循环所用的时间，单位微秒。
信号周期又可分为最佳周期时间和最小周期时间。
（三）绿信比。
是指在一个周期内，有效绿灯时间与周期之比。
周期相同，各相位的绿信比可以不同。
（四）相位差。
是指系统控制中联动信号的一个参数。
它分为相对相位差和绝对相位差。
相对相位差是指在各交叉口的周期时间均相同的联动信号系统中，相邻两交叉口同相位的绿灯起始时间之差，用秒表示。
此相位差与周期时间之比，称为相对相位差比，用百分比表示。
在联动信号系统中选定一个标准路口，规定该路口的相位差为零，其他路口相对于标准路口的相位差，称为绝对相位差。
（五）绿灯间隔时间。
从失去通行权的上一个相位绿灯结束到得到通行权的下一个相位另一方向绿灯开始的时间，称为绿灯间隔时间。
在我国，绿灯间隔时间为黄灯加红灯或全红灯时间。
当自行车和行人流量较大时，由于自行车和行人速度较慢，为保证安全，需进行有效调整，可以适当增加绿灯间隔时间。
此外，信号控制的基本参数还有饱和流率、有效绿灯时间、信号损失时间、黄灯时间、交叉口的通行能力与饱和度等。
（一）交通信号灯，按用途可分为车辆交通信号灯、行人交通信号灯、方向交通信号灯和车道交通信号灯等。
（二）交通信号灯，按操作方式可分为定周期控制信号灯和感应式控制信号灯。
感应式控制信号灯又分为半感应控制和全感应控制两种。
交通信号控制理论基础交通信号控制理论基础交通信号控制是城市交通管理中必不可少的一环，用于调整交通流量，提高交通效率和安全性。
交通信号控制理论基础涉及多个学科领域，包括交通工程、电子工程、控制理论等。
下面从信号控制的基本概念、信号控制方式和控制算法等方面探讨交通信号控制的理论基础。
一、基本概念1. 信号：交通信号是城市交通中的一种控制手段，它采用颜色和形状等方式表示不同的含义。
通常分为红、黄、绿三种颜色，用以指示车辆和行人是否可以通行或停车等。
2. 时序：信号控制需要遵循特定的时序。
时序是指控制信号灯在不同时间段内显示的颜色、显示时间和变换时间等，并采用不同的时序方案来适应实际交通状况和需要。
时序的合理性和适应性直接影响交通流量和行车时间等性能。
3. 相位：信号控制将交叉口按时间划分为若干个时间段，每个时间段为一相位，控制信号灯的变换在相位内完成。
相位的长度根据交通流量和控制信号灯的变换时间等因素来确定。
常见相位有直行相位、左转相位、行人相位等。
二、信号控制方式信号控制方式包括固定控制、半自适应控制和全自适应控制等。
固定控制是指在特定时序下固定控制信号灯，不具有自适应性。
半自适应控制是指根据交通流量等信息手动选择相位。
全自适应控制是指通过传感器检测交通流量等信息，自动调整时序和相位，具有较高的自适应性能，同时也需要较高的技术投入。
三、控制算法1. 时序算法：时序算法通过设置不同的时间段和相位等方式控制交通信号灯的变换。
时序算法可以根据特定的信号灯图形来设计控制程序，并通过计算机仿真来优化时序方案，以提高交通流量和行车速度等性能。
2. 交通感应算法：交通感应算法通过传感器获取交通流量等数据，实现全自适应控制。
常用的传感器包括电子眼、桥式传感器和微波传感器等。
交通感应算法可以认为是时序算法的扩展和升级版，具有更高的控制精度和自适应性能。
3. 优化算法：优化算法是针对特定情况下的信号控制来设计控制程序，可根据实际交通流量、路段长度和速度限制等信息，通过建模和仿真等手段进行优化。
