国外典型交通信号控制思想、策略及算法综述
20世纪70年代,由于社会对环境的重视,加上土地资源的限制、石油等状况,人们开始从增建道路满足需求转向以提高道路效率为主。为了实现缓解交通拥堵,畅通交通,提高道路的通行效率,交通控制信号系统是必不可少的手段。因为,城市是否畅通在很大程度上受到这条道路上的每一个交叉口的制约。当交叉口的流量到达一定数值时候,就必须对该路口采取相应的措施。而交通信号控制系统可以把冲突的交通流在时间与空间上适当分离,以保证交叉口范围的交通安全和充分发挥现有道路在交叉口的通行能力。所以交通信号控制系统就是现代城市交通控制和疏导的主要手段。随着信息技术、人工智能技术、计算机及通信技术的发展,交通信号控制系统也在逐渐完善。以下就是对国内外交通控制系统的介绍：1、英国TRANSYT交通信号控制系统
TRANSYT系统是一种脱机配时优化的定时控制系统,全称是(Traffic Network Study Tool)“交通网络研究工具”,这一方法最初是由英国道路交通研究所的D-I罗伯逊先生于1966年提出的。经过十几年的实践,罗伯逊领导的研究小组对TRANSYT方法不断改进,到1980年,TRANSYT8公之于世。TRANSYT是目前世界各国流传最广、普遍应用的一种协调配时方法。除TRANSYT之外,还有其他一些广泛应用的版本如TRANSYT7、TRANSYT-GN等,这些都是由TRANSYT的某一版本经过修改而派生出来的。它用来确定城市交通运行指标最小的信号网络的最佳绿信比和相位差。各国的工程师、专家们对这系统都有不同研究与发展,其中美国有TRANSYT-7F,法国将TRANSYT改为THESEE和THEBES型。TRANSYT是最成功的静态系统,己被世界上400多个城市所采用,产生了显著的社会经济效益。但其缺点也很明显:计算量大,在大城市中这一问题尤为突出;不对周期进行优化,故很难获得整体最优配时方案;它是离线优化,需要大量的路网几何、交通流数据,需要花费大量的人力、物力、财力。
2、英国SCOOT系统
SCOOT(Split-Cycle-Offset Optimization Technique)即“绿信比-信号周期-相位差优化技术”,SCOOT是由英国道路研究所在TRANSYT系统的基础上采用自适应控制方法于1980年提出的动态交通控制系统. SCOO T的模型与优化原理与TRANS YT相仿,不同的是SCOO T为方案生成的控制系统,是通过安装在交叉口每条进口车道最上游的车辆检测器所采集的车辆信息,进行联机处理,从而形成控制方案,并能连续实时调整周期、绿信比和相位差来适应不同的交通流。概括来讲,SCOOT系统具有5个特点：
1）实用性强,几乎不受城市交通出行方式、出行起讫点分布、土地使用情况、季节性和临时性交通变化以及天气和气候变化的影响。
2）对配时参数的优化是采用连续微量调整的方式,稳定性强。
3）个别交通车辆检测器错误的反馈信息几乎不影响SCOOT系统对配时方案参数的优化,而且该系统对这类错误的信息有自动鉴别和淘汰效用。
4）对路网上各交叉口信号配时方案的检验和调整,每秒钟都在进行,所以能对路网上交通状况的任何一种变化趋势做出迅速的反应。
5） SCOOT系统能提供各种反映路网交通状况的信息,为制定综合管理决策创造了有利的条件。
目前我国使用SCOOT系统的主要有：北京、大连、成都、青岛、绵阳等地。
SCOOT系统的不足是:相位不能自动增减,任何路口只能有固定的相序;独立的控制子区的划分不能自动完成,只能人工完成;安装调试困难,对用29户的技术要求过高。
3、澳大利亚SCATS系统
SCATS 系统是澳大利亚新南威尔士州道路交通局（RTA）为在悉尼市实施信号控制,于70 年代开发成功的系统。之后,它的高效性和对道路环境的广泛适应性,逐渐被其它澳大利亚和新西兰的城市及大量海外城市所认同,到目前为止,世界上已有70 多个城市安装了SCATS 交通管理系统,其中包括美国、爱尔兰、墨西哥、斐济、以色列以及大部分东南亚国家,系统本身也逐渐发展成为一个完整的交通管理系统,并且能够与其它智能交通系统完美地集成在一起,以发挥系统的整体效益,为现代交通管理服务。SCATS 系统无论是在控制技术还是在智能交通应用方面,都处于交通科技的最前沿,是世界领先的交通管理系统。
自问世以来,SCATS 应用最新的科技发展,不断地改进和加强其效用。最新的SCATS6 版本,更是体现了以用户的需求为导向的开发宗旨,为交通管理者的使用和决策提供更多和更灵活的手段。更重要的是,新技术的使用,使系统造价不断地降低。
SCATS 是一个具有广泛适应性的系统,世界各地的工程师根据道路应用环境的不同,对其做不同的配置,以满足本地的需求。
在亚洲,SCATS 系统被广泛地安装在菲律宾、印度尼西亚、新加坡、马来西亚等国家的城市中,显示了系统对该地区道路交通环境的适应性。
在中国,SCATS 应用在包括香港、上海、广州、沈阳、苏州、杭州、宁波、石家庄、宜昌和天津等12 个城市中,所控制的路口超过4500 个,其数量远远超过其它所有控制系统装机量的总和。这一广大用户群体的应用经验,是SCATS 系统在中国成功应用的宝贵资源。
4、意大利UTOPIA/ SPOT系统
UTOPIA/ SPOT系统由两部分组成, SPOT (小型的分布式交通控制系统) 和UTOPIA (面控软件);系统考虑了公交优先的效用;采用了“强相互作用”的概念来保证区域控制的最优性和鲁棒性.此外,日本Kyosan电器制作有限公司的交通控制系统、德国的Siemens系统等也在我国得到了一定地应用.
5、西门子公司ACTRA系统
ACTRA(ADVANCED CONTROL & Traffic Responsive Algorithm)是由美国西门子公司开发的一个信号控制系统软件,是目前世界上技术比较领先的交通信号控制系统软件之一。ACTRA交通信号控制系统主要由三大模块组成：中心控制模块、通信模块及路口信号控制模块。ACTRA这种较先进的交通信号控制系统具有以下主要特点。
1）技术先进、性能可靠,应用较广泛。ACTRA系统是西门子美国公司较成熟的交通控制系统,是该公司的第三代系统,应用了许多新的技术和方法,并为一些奥运城市提供了交通控制服务,如汉城Seoul(1998)、亚特兰大Atlanta（1996）、盐湖城Saltlake（2002）都使用了这种交通控制系统。这些经验将应用到北京2008奥运城市建设上。
2）标准的符合性、软件的开放性。ACTRA系统符合美国ITS框架的NTCIP协议及其他标准,其设备的通信协议采用了当前主流的协议,如TCP/IP等,这些都是系统开放性和扩展性的基础。测试表明,Actra可以实现对基于NTCIP协议的第三方信号控制器的正常监控和管理。
3）ACTRA采用当前先进的浏览器界面,友好图形用户界面和视频显示技术。采用GIS和介入第三方图像生成技术,可进行城市计算机地图图形显示（在工作站或显示墙上）,显示运行相应的配时方案以及不同任务同时管理的Windows界面。同一界面多路口实时显示,区域路口交通堵塞颜色显示,干线路口动态灯色通过显示。并提供路口作图工具,具有一定地图制作效用。
4）智能化的ATC2070现场信号机。ATC2070控制机是一种最新的开放式结构的信号机,信号机的软件和硬件分离,可分别按照2070ATC的硬件和软件的标准由不同供应商竞争获得,大大降低成本,提高采购自主性。2070ATC信号机软件具有自适应和多种灵活的控制战略,使得系统的许多自适应控制运算在下端完成,提高整个系统的反应速度。在系统未建成时或故障情况下,本地信号机仍能实施有效的自适应控制。同样由于信号机的智能化效用使得系统的整体反应速度和适应各种复杂交通条件的能力得到有效提高,这是ACTRA系统比其他系统优越的特点之一。
5）自适应反应迅速,更加实用。交通响应模式使得系统根据交通变化或非典型交通进行系统范围的优化配时方案的执行。通过从分配的系
