交通信息网络基础理论

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。

复杂网络理论及其在交通系统中的应用随着交通工具、交通设施和交通需求的不断发展，交通系统已经成为城市运行与管理中不可或缺的组成部分。

同时，交通系统中存在着大量的随机性、非线性和复杂性，这导致了交通系统的复杂性呈现出丰富多彩的结构，如何应对这样一个复杂的系统，是亟待解决的问题。

在这个背景下，研究复杂网络理论及其应用在交通系统中的案例，是我谈到的主题。

一、复杂网络理论简介复杂网络理论是研究非线性和复杂系统所需要的理论工具与方法，特别是用网络和图论技术研究具有复杂结构和功能的系统。

复杂网络理论主要研究网络的拓扑和动力学行为，以网络中节点之间的连接关系为基础，研究网络的结构、演化和一些一般规律。

复杂网络理论可以用来描述很多实际系统的演化和行为，如社交网络、生物学、金融市场、大气环流和交通网络等。

二、复杂网络理论在交通系统中的应用作为复杂系统的一个重要领域，交通系统是复杂网络理论的具体应用之一。

在复杂网络理论的基础上，几种网络模型和交通流模型已经被开发出来，这些模型可以应用于交通网络各个阶段的设计、规划和控制。

1. 网络结构分析复杂网络理论中的拓扑结构对于网络的研究非常重要，交通网络的结构的特点与其他复杂系统不同，交通网络的重点在于了解网络之间的距离和速度、路线等信息。

以城市道路网络为例，通过分析道路网中节点之间的关联关系，可以将城市交通网络分成不同的子区域，为政府部门进行城市规划和交通改善提供了很好的参考。

对于多模式交通网络，例如航空线路网络和公路运输网络，通过构建以节点和边为基础的网络模型，可以揭示这些网络的结构、演化和运行行为。

这样，交通规划人员就能够判断哪些系统具有更高的可靠性，或者哪些系统可能出现拥堵的问题。

这些信息可以供交通专家和政府部门进行优化和协调决策。

2. 节点与关键点的分析优化交通系统中重要的一环是寻找节点并确定哪些节点对整个网络架构的稳定性和可靠性具有重要作用。

在复杂网络理论中，节点的定义主要指连接网络的节点，连通状态的改变将会导致网络的影响。

交通信号控制的基础理论知识第2章交通信号控制的基础理论知识2.1交通控制的分类城市交通控制有多种⽅式，其分类也有很多种。

从不同的⾓度看有不同的划分⽅式。

1、从控制策略的⾓度可分为三种类型（1）定时控制:交通信号按事先设定的配时⽅案运⾏，配时的依据是交通量的历史数据。

⼀天内只⽤⼀个配时⽅案的称为单时段定时控制，⼀天内不同时段选⽤不同配时⽅案的称为多时段定时控制。

根据历史交通数据确定其最优化配时的⽅法webster(1958)，Bollis(1960)，Miller(1963)，Blunden(1964)，Allsop(1971)等⼈的著作中已有详述。

我国杨佩昆等学者也有这⽅⾯的研究成果。

现在最常⽤的信号配时⽅法有:韦尔伯特法、临界车道法、停车线法、冲突点法。

定时控制⽅法是⽬前使⽤最⼴的⼀种交通控制⽅式，它⽐较适应于车流量规律变化、车流量较⼤(甚⾄接近于饱和状态)的路⼝。

但由于其配时⽅案根据交通调查的历史数据得到，⽽且⼀经确定就维持不变，直到下次重新调整。

很显然，这种⽅式不能适应交通流的随机变化，因⽽其控制效果较差。

（2）感应控制:感应信号控制没有固定的周期，他的⼯作原理为在感应信号控制的进⼝，均设有车辆检测器，当某⼀信号相位开始启亮绿灯，感应信号控制器内预先设置⼀个“初始绿灯时间”。

到初始绿灯时间结束时，增加⼀个预置的时间间隔，在此时间间隔内若没有后续车辆到达，则⽴即更换相位;若检测到有后续车辆到达，则每检测到⼀辆车，就从检测到车辆的时刻起，绿灯相位延长⼀个预置的“单位绿灯延长时间”。

绿灯⼀直可以延长到⼀个预置的“最⼤绿灯时间”。

当相位绿灯时间延长到最⼤值时，即使检测器仍然检测到有来车，也要中断此相位的通⾏权，转换信号相位。

感应式信号控制根据检测器设置的不同⼜可以分为半感应控制和全感应控制。

只在交叉⼝部分进道⼝上设置检测器的感应控制称为半感应控制，在交叉⼝全部进道⼝上都设置检测器的称为全感应控制。

wardrop第一原理瓦德罗普第一原理（Wardrop's First Principle）是交通规划理论中的一个核心原理，它以英国学者约翰·瓦德罗普（John Wardrop）命名，用于解决交通网络中用户选择路径的问题。

瓦德罗普第一原理被广泛应用于交通规划、城市规划以及物流领域中，它能够为规划者提供指导，以最大程度地满足用户的出行需求。

瓦德罗普第一原理的核心思想是“单位时间内通过各路径的旅行成本相等”。

简单来说，如果一个网络中存在多条连接两个地点的路径，那么在理想情况下，用户选择路径时会使其旅行成本最小化。

这里的旅行成本可以被理解为用户出行的时间、金钱、舒适度等方面的综合指标。

瓦德罗普第一原理是理解用户路径选择行为的重要工具。

在一个交通网络中，用户可通过多种路径到达目的地，而每条路径的旅行时间与通行费用不同。

用户会主动选择旅行成本最小的路径，以获取最佳的出行体验。

瓦德罗普第一原理认为，通过使所有路径的旅行成本相等，可以实现旅行成本最小化。

这一原理能够帮助规划者预测用户的出行选择，为交通规划提供合理性指导。

瓦德罗普第一原理的应用可以追溯至20世纪60年代，至今已经成为交通规划领域的基础理论之一、通过使用瓦德罗普第一原理，规划者可以通过交通模型来模拟和预测用户的出行行为，以此为基础进行交通规划和设施规划。

这一原理可以帮助规划者确定最佳的路线布局、设施选址以及交通监管措施，以实现交通网络的高效率和可持续发展。

瓦德罗普第一原理在实际应用中也面临一些挑战。

首先，在现实生活中，用户的决策过程往往受到多种因素的影响，如个人偏好、社会文化背景等，这些因素可能导致用户选择与瓦德罗普第一原理的预测存在偏差。

其次，瓦德罗普第一原理需要建立合理的交通模型来进行计算和预测，这对于数据的收集和处理提出了一定的要求。

尽管如此，瓦德罗普第一原理依然是交通规划中一项重要的理论基础。

它为交通规划提供了系统化的分析方法，帮助规划者预测用户的出行选择行为，优化交通网络布局和设施配置。

交通运输经济学交通运输经济学是研究交通运输产业及其对经济发展的影响的学科。

交通运输对一个国家或地区的经济活动有着重要的支撑作用，影响着各个行业的发展和市场的交流。

本文将介绍交通运输经济学的基本概念、重要理论及其实践应用。

一、交通运输经济学的基本概念交通运输经济学是对交通运输的需求、供给、成本与效益等现象进行经济学分析的学科。

它研究交通运输市场的结构、特征以及市场交流的成本等问题，以了解交通运输对经济发展的影响。

在交通运输经济学中，需求和供给是核心概念。

需求方面，分析人们对交通运输的需求量及其变动规律，可以了解到人们对出行的需求特征；供给方面，考虑交通运输企业的产能、运营成本等因素，以及交通基础设施的建设和投资，了解供给方对市场的影响。

二、重要理论1.需求与价格弹性理论需求与价格弹性理论是交通运输经济学的基础理论之一。

交通需求对价格的变化会产生一定的弹性反应，这种弹性反应将直接影响市场运行和市场均衡状态。

需求与价格弹性理论通过研究需求弹性系数，可以为政府和企业提供指导，制定合理的价格政策和供给计划。

2.交通运输成本理论交通运输成本理论是研究交通运输企业成本结构和成本控制的理论。

交通运输成本包括固定成本和可变成本，固定成本主要包括企业运营中不随产量变化的成本，如车辆折旧费用、设备维护费等；可变成本则与产量相关，如燃料消耗费用、人工成本等。

通过研究交通运输成本理论，可以帮助企业降低生产成本，提高经济效益。

3.交通网络理论交通网络理论是研究交通网络结构、运力配置和运输路径选择等问题的理论。

交通网络是交通运输系统的基础，不同的网络结构对交通服务的效率和可达性有着直接的影响。

交通网络理论可以用于对交通网络的优化设计和管理，提高交通运输效率。

三、实践应用交通运输经济学的理论研究可以为交通运输产业的发展提供决策依据。

同时，交通运输经济学也应用于实际经营中的交通运输企业，帮助其合理制定运输计划、优化经营成本，提高服务质量。

LOGO第2章智能交通系统相关基础理论与技术主要内容基础理论1技术体系2第一节基础理论一、图论二、系统论三、信息论四、控制论一图论图论是数学的一个分支，它以图为研究对象。

图论是智能交通系统重要的理论基础之一，其相关基础理论可以用于交通网络规划，相关算法可以应用于智能交通系统中的交通诱导、交通流的分配以及路网检测器布点等问题。

图论应用在交通领域又称为交通网络技术。

一图论路径分析是智能交通系统中的一项重要的网络分析功能。

智能交通系统可以提供静态或动态的最短路径的诱导，利用的就是图论中的最短路径理论。

公路网络、铁路网络或水运网络等，这些网络的运输问题可以看做是这些网络的网络流问题。

二系统论系统工程是一门新兴的综合的科学，它从系统的观点出发，跨学科地考虑问题，运用现代的科学技术方法去研究和解决各种系统问题。

从系统的观点来看，智能交通系统是一个复杂的、开放的大系统，系统要素包括人、车、路、环境等，因而智能交通系统的构建是一项巨大的综合性的系统工程。

二系统论智能交通系统具有一般系统所共有的特点，即集合性、相关性、层次性、目的性、环境适应性、整体性、动态性。

智能交通系统工程的研究对象是交通系统。

智能交通系统工程是系统工程在交通领域的具体应用，它将人，车辆，道路，环境作为一个整体，从系统观点出发，集成运用多种先进技术对交通活动进行全方位的、实时、准确、高效的协调和控制。

智能交通系统需要用系统工程的方法进行系统分析、系统建模、系统预测、系统优化和系统评价。

三信息论信息论是运用概率论与数理统计的方法研究信息、信息熵、通信系统、数据传输等问题的应用数学学科。

信息论基础即香农(C.E.Shannon)信息论，是用概率论与随机过程的方法研究通信系统传输有效性和可靠性极限性能的理论，是现代通信与信息处理技术的理论基础。

智能交通系统的基本功能就是对信息的获取、加工和传输。

四控制论控制论的研究目的是从控制的角度掌握系统运行的一般规律，控制系统的运行。

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。

《综合交通运输系统理论分析》篇一一、引言随着城市化进程的加速和经济的持续发展，交通运输系统的建设与发展成为了一个国家或地区经济繁荣和人民生活水平提高的重要保障。

综合交通运输系统作为一种高度复杂且多元的交通网络体系，对于优化资源配置、提升经济效率、减少环境影响以及增强地区间联系等方面具有重要意义。

本文将从多个角度对综合交通运输系统进行理论分析。

二、综合交通运输系统的定义与特点综合交通运输系统是指在一定区域内，多种交通方式（如公路、铁路、水运、航空、管道等）通过规划、建设、运营和管理的协调与配合，形成的一个高效、便捷、可持续的交通运输网络。

其特点包括多元性、协同性、整体性、动态性和可持续性等。

三、综合交通运输系统的理论分析（一）网络理论综合交通运输系统可以被视为一个复杂的网络系统，由多个交通节点（如车站、港口、机场等）和交通线路组成。

网络理论对于分析和优化交通运输系统的结构、功能和性能具有重要意义。

通过分析网络的拓扑结构、流量分布和节点重要性等因素，可以更好地理解交通运输系统的运行规律和优化潜力。

（二）协同理论协同理论认为，不同交通方式之间存在着相互依赖、相互影响的关系。

在综合交通运输系统中，各种交通方式需要通过协同合作，实现资源共享、信息共享和优势互补。

协同理论有助于分析和优化交通运输系统的协同机制，提高系统的整体运行效率和服务水平。

（三）可持续发展理论可持续发展理论要求交通运输系统在满足当前需求的同时，不损害未来发展的潜力。

在综合交通运输系统的建设和运营过程中，需要充分考虑环境保护、资源节约和经济效益等因素。

可持续发展理论有助于指导交通运输系统的规划和决策，实现经济、社会和环境的协调发展。

四、综合交通运输系统的发展策略（一）加强规划与协调为了实现综合交通运输系统的优化和发展，需要加强规划与协调工作。

这包括制定科学的规划方案、明确发展目标、优化交通网络布局、加强不同交通方式之间的衔接等。

同时，还需要加强政府部门的协调与合作，形成合力推进交通运输系统的建设与发展。

交通信号控制理论基础交通信号控制是现代城市管理的重要组成部分，它能够对路口、路段甚至整个城市的交通流量进行调控和优化，从而提高道路使用效率，减少拥堵、事故和污染等问题。

交通信号控制技术的应用需要一定的理论基础，本文将介绍交通信号控制的理论基础。

一、交通流量理论交通流量理论是交通信号控制的理论基础之一。

它研究交通流量的组成、变化规律和影响因素等，为交通信号控制提供了科学的数据支撑。

交通流量主要包括三个部分：流量、速度和密度。

其中，流量指单位时间内通过某一点的车辆数量；速度指单位时间内车辆通过某一点的平均速度；密度指某一区段内车辆的数量。

三者之间存在着紧密的关系，可以通过定义交通流量图表来描述。

交通流量的变化规律与交通状况和交通工具密切相关。

因此，在交通流量理论中，还研究了交通工具的类型、长度、速度、驾驶员心理与行为等因素对交通流量的影响。

这些研究成果为交通信号控制的实际应用提供了必要的参考依据。

二、交通信号控制方案交通信号控制方案是交通信号控制的核心内容。

它指的是具体的交通信号控制方案设计和实施方案，是通过对交通流量、交通信号控制技术和交通管理的研究和分析，为解决路口、路段及城市交通拥堵和安全问题提供的有效手段。

交通信号控制方案通常包括以下内容：1.信号控制区划。

确定信号控制的路段、路口及关键节点。

2.信号定时方案。

设计信号控制的定时方案，确定各个方向和行人通行时间。

3.信号控制方式。

确定信号控制的方式，如手动、自适应、计算机控制等。

4.信号控制系统。

设计和安装信号控制系统，包括硬件和软件部分。

交通信号控制方案需要依据交通流量、环境条件、社会经济需求等方面进行科学设计。

在方案的设计过程中，还需要考虑交通工具、路网通行能力、交通运输体系、城市规划等因素。

三、交通信号控制技术交通信号控制技术是交通信号控制的基础技术，负责实现交通信号控制方案中的定时方案和信号控制方式等。

交通信号控制技术主要包括以下内容：1.信号灯规划。

第一章测试1.交通工程师的主要基本工作不包括：（）A:针对几何与土木结构的道桥工程设计工作B:基于功能的形态和系统布局工作C:功能、资源的优化与美化工作D:基于功能的系统和要素整合设计工作答案:A2.交通及其系统的基本功能是实现人和物的最佳移动，以最小的成本实现交通的________。

（）A:效率化B:数字化C:安全化D:高品质服务答案:ACD3.以下哪些属于交通设计需要考虑的约束条件：（）A:投资条件B:环境资源C:时间资源D:空间资源答案:ABCD4.下列对于城市设计的表述中，相对最为全面的是：（）A:对城市体形环境所进行的设计B:把街道、交通和公共工程等设施，以及劳动、居住、游憩和集会等活动系统按功能和美学原则组织在一起C:对人类空间秩序的一种创造D:对城市环境形态所做的各种合理处理和艺术安排答案:B5.使用信号或技术手段对通行权作最佳协调与调节，这是哪一个概念：（）A:交通管理B:交通优化C:交通设计D:交通控制答案:D6.基于法规和规划或公共政策，以系统最优为目标对交通供需进行调节，这是哪一个概念：（）A:交通控制B:交通设计C:交通管理D:交通优化答案:C7.交通标志、标线及信号灯等规划与设计，以系统最优为目标对交通供需进行调节，这是哪一个概念：（）A:交通控制B:交通优化C:交通设计D:交通管理答案:A8.以下选项中，不属于综合交通网络中信息网络的是：（）A:感知网B:互联网C:管控网D:通信网答案:C9.整合多种交通方式，提供一体化交通出行和一站式服务的MaaS概念指的是：（）A:方式（Mode）即服务B:管理（Management）即服务C:移动（Movement）即服务D:出行（Mobility）即服务答案:D10.为保障舒适、安全、连续的行人、非机动车出行空间，可进行：（）A:非机动车与行人交通系统设计B:公共交通系统设计C:道路横断面优化设计D:节点匹配性设计答案:AC第二章测试1.从系统组成整体及其有机联系性角度去考虑问题，从而制订一套处理与组织优化复杂系统的科学方法及程序，这门学科是：（）A:交通设计B:工业设计C:系统工程学·D:交通工程学答案:C2.由希尔（A. D. Hill）于1969年提出的系统工程代表性方法论三维结构，由哪三个维度组成？（）A:时间维B:知识维C:空间维D:逻辑维答案:ABD3.就批量生产的工业产品而言，凭借训练、技术和知识、经验以及视觉感受赋予材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工和装饰以新的产品和规格，这门学科是：（）A:人机工程学B:工业设计C:交通设计D:系统工程学答案:B4.城市设计的具体目标包括：（）A:土地利用、交通组织、公共空间设置等功能目标B:美学及环境设计目标C:应对城市的成长变化目标D:针对不同兴趣、不同活动方式的人群的为他设计目标答案:ABCD5.构成交通系统的基本要素包括：（）A:建筑空间、建筑功能B:人和物、交通工具C:交通设施、交通环境D:交通规则与政策、交通信息答案:BCD6.联系交通系统各要素的重要媒介是什么（）。