麻光胜
（上海东兴建设工程发展有限公司）
【摘 要】城市交通信号控制作为一个至关重要的交通管理问题，对改善交通拥堵问题，提高车辆行驶的安全性，促进交通发展提速具有积极意义。本文便以城市交通信号的控制为研究视阈，从干线、区域、单叉路口三个方向对城市交通信号控制方法展开论述。
【关键词】城市交通；信号；控制方法
城市交通信号控制主要是指在城市特定的区域，通过制定相应的信号控制策略，合理规划控制交通信号，尽最大程度地适应各个路口交通需求变化的一种控制措施。城市交通信号控制作为交通系统的重要组成部分，对改善交能拥堵问题，提升交通效率具有积极意义，本文旨在对城市交通信号的控制方法作一讨论。
1．城市交通信号控制的概念
城市交通信号控制属于智能交通管理系统中一个重要的基础应用系统，随着人们生活水平的不断提高以及城市现代化进程的加快，对城市交通信号控制也提出了更高的要求。城市交通信号控制系统能保障城市道路达到“高效、快捷、安全”运行的作用，对实现路网内交通匀速、均衡，减少因车辆分布不均导致的道路资源浪费问题起到了积极作用，从而充分发挥道路系统的交通效益[1]。
2．城市交通信号控制系统的组成及基本功能
2.1系统组成
城市交通信号控制系统通常由通信系统、控制中心、路口单元三个部分所组成，其中，通信系统主要负责为中心计算机与户外设备提供通信通道，控制中心用于对系统的监视、控制与协调系统运行，而路口单元负责对交通流信息的采集、处理与传送。
2.2基本功能
城市交通信号控制系统在基本应用中，一般要具备如下几点基本的功能：
（1）感应控制功能。将信号机设置成为感应控制方式后，于感应控制模块动作下，使支路相位在检测到支路有车辆时进行支路的相位执行。
（2）多时段控制功能。根据每个路口各个不同时段的交通流量，设置各对应时段的控制参数，进而在相对应的时间段的起止时刻，自动执行或是自动切换成预先制定的相应方案。
（3）分时控制功能。能够实现多时段与自适应控制的融合、多时段与感应控制的融合，将一天根据饱和状态出现的次数分为若干个时段，对每一个饱和状态设置一个时段，根据饱和情况分别执行感应控制或自适应控制。
（4）自适应控制功能。结合实时交通流检测和储存到交通信号控制机内的历史流量交通模型，实时优化计算，进而求解出一套最优的交通控制参数，进行存储及小步距离调整下一周期各相位的自适应控制中心参数及绿灯时间，使道路网络达到最优化控制的一种功能。
（5）网络通信功能。能够根据相关通信协议，具有接收并执行，支持和执行所有信号的功能，即具备交通路侧控制器与控制器之间，以及与交通控制中心之间的联网通信功能。
（6）绿灯冲突与模拟运行功能。在方案设置人员所设置的放行方案存在绿灯冲突问题时，能够自动根据所设置的优先次序，对系统方案进行自动修正，并对所设置的方案模拟运行，从而确认设置方案实际应用的安全合理性。
（7）手动执行功能。执勤人员可通过友好的人机界面，现场设置某一车道或是某一方式的单独禁行、放行等功能。
2.3系统设计
智能交通信号系统属于一个子系统多、复杂程度高的系统，其中交通信号控制系统仅属于其中的一个组成部分。根据区域路段的不同情况，应用不同的方案进行交通信号控制系统的设计，使交通信号控制系统均能满足实用性、可靠性、合理性这一控制目标。
3．区域交通信号控制方法
区域交通信号控制是指将整个区域内所有的信号交叉口关联起来，进行综合性协调与控制的方法。区域交通信号控制能够对所辖区域内的所有信号灯进行协调配置，从而获得满意的区域通行能力，对尽可能地减少通过该区域的平均车辆延误起到积极意义（见图1）。
图1 区域交通信号控制示意图
（1）与干线协调控制系统、单点信号控制系统不同的是，区域交通信号的控制范围越来越广阔，同时其更加强调信号控制的协调性。由于区域交通信号控制与干线交通信号控制在式方法在存在差异，其自然在网络求解中也存在一定的差异性。但同时，因为干线信交通信号控制属于区域交通信号控制的一种特殊形式，因此凡是在区域交通信号控制中应用到的方法与技术，在干线交通信号控制中也同样适用，但与之相反的是，干线交通信号控制方法是难以应用到区域交通信号控制当中的。区域交通信号控制系统在实际应用中，可根据具体的交通情况对控制系统进行相应的优化控制，具体有三种优化控制方法，分别为：SCOOT－绿信比、周期与相位差优化控制方法；TRANSYT－交通网络的研究控制方法；SCAT－基于悉尼协调自适应交通理论的优化控制方法[2]。
4．干线交通信号控制方法
（1）城市交通干线的意思是指在交通网络中，位于一条直线上连续若干个的交叉路口，以及各个交叉路口间相互连接的路段所组成的交通主干道。由于这条城市交通主干道有较大的交通流量，而与其相交的其它路段交通流量较小，因此特意为主干道上所有交叉路口实施一套专门的协调控制方案，即城市交通干线的信号控制，以此来促进主干道车流的畅通性（见图2）。
图2 干线交通信号控制示意图
（2）目前，根据城市交通干线的特点，设置并使用的信号控制方案共有三种，包括定时信号控制、感应式信号控制、计算机信号协调控制。其中，定时信号控制作为一种固定的信号配时方案，控制时只需根据方案进行信号控制即可；感应式信号控制是指在定时控制的基础上，利用感应器检测干线交通流量变化情况，进而作出灵活变化的一种控制方式；计算机信号协调控制是指一种充分利用计算机的计算确定系统信号配时方案进行信号控制的方法。在城市交通干线信号控制方法的应用中，还会根据实际情况进行信号的优化控制，包括延误时间最小的信号控制优化方法、绿波协调控制信号配时的优化方法等[3]。
5．单交叉路口交通信号控制方法
（1）单交叉路口作为城市交通网络中基本的组成部分，其也是最容易发生交通拥堵问题的部分。因此，为能有效处理解决单交叉路口交通拥堵问题，进行单交叉路口交通信号控制时，其主要目标是将单个的交叉口当做一个独二控制的系统，在不考虑与其他路口协调控制的情况下，只对该交叉路口的交通信号、相关交通设施进行控制
（2）单交叉路口交通信号控制主要有环形交口信号控制、感应式信号控制、定时信号控制三种方式。环形交口信号控制是指专门针对环形交叉路口实施的一种控制方法，目前此种控制方法在实际控制中的应用较少；感应式信号控制是指利用路口安装的交通检测器来自动检测单交叉路口的交通流量，进而对信号配时方案进行实时、动态调节的一种控制方式，此种信号控制方式在实际控制中的应用比较普遍。定时信号控制主要指在单交叉路口预先设置好信号配时方案，以维持不变的态度进行信号控制，该种控制方式通常应用于还未实施智能交通控制的交叉路口当中。
6．城市交通信号控制的展望与建议
在高新技术的快速发展与广泛应用趋势下，城市交通信号控制也不再仅局限于交叉路口、交通干线、区域的信号控制方面，显然有向着综合化、多功能化、一体化信号控制发展的趋势。随着城市交通压力与交通需求的日益增大，我们必须利用各种新理论与先进技术，对城市交通信号控制系统进行创新与优化，以满足城市交通的发展需求：其一，对我国城市的交通特点作深入的分析，尤其是针对混合交通比重大的路段，应该研究与开发高交的自适应控制模型与优化算法。其二，充分利用自动化技术、智能化技术、计算机技术、人工智能技术、通信技术等各种高新、高效的技术手段，将遗传算法、模糊控制、混沌理论、神经网络等理论知识合理融合在交通信号实际操作系统中，进一步实现城市交通信号的全面自动化、智能化、人性化控制。其三，加强城市交通信号控制系统的集成化发展，使系统不仅仅具备交通信号控制功能，也能与交通规划、交通管理、交通诱导、智能车辆系统等交通系统相应的分支系统紧密结合，从而促进整个交通系统的运行正常、安全与高效。
综上，本文主要对城市交通信号控制的概念、系统基本功能进行了介绍，同时分析了城市交通中单交叉路口、干线以及区域的交通信号控制方法，指出了城市交通信号控制对提高交通运输的可靠性与安全性，促进交通运输领域的快速发展起到的积极作用，同时也期望今后通过更多自动化、智能化等先进技术的应用，有效地提升交通信息控制水平，为进一步改善我国交通情况，维护交通安全奠定坚实地基础。
参考文献：
[1]陈丽芳,刘渊.基于RFID技术的城市交通信号优化控制[J].计算机工程与科学,2011,33(6):178-181.
[2]毕晓君,刘国安,肖婧.基于自适应差分进化的干线交通信号协调控制[J].智能系统学报,2012,7(5):437-443.
[3]许英杰,韩俊鹏,刘佳,顾欣欣.基于城市交通信号控制系统的最优模型[J].管理观察,2012,7(7):18-19.
论文作者:麻光胜
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年5月总第210期
论文发表时间:2016/7/15
标签：信号论文; 交通论文; 城市交通论文; 路口论文; 干线论文; 方法论文; 控制系统论文; 《工程建设标准化》2016年5月总第210期论文;