道路交通控制徐曉慧唐洪主編第一章道路交通控制概述第一章道路交通控制概述第一章道路交通控制概述第一節(jié)概述第二節(jié)交通信號(hào)控制的分類第三節(jié)交通控制理論第一章道路交通控制概述第一節(jié)概述指在沒有人工干預(yù)的情況下，采用控制裝置使被控制對(duì)象自動(dòng)按照所設(shè)定的規(guī)律運(yùn)行，使被控制對(duì)象的一個(gè)或數(shù)個(gè)控制參數(shù)，如電壓、電流、速度、位置、流量、濃度等，能夠在一定的精度范圍內(nèi)按照給定的規(guī)律變化。

自動(dòng)控制的被控制對(duì)象既可以是某一具體的運(yùn)行設(shè)備，又可以是某一生產(chǎn)或運(yùn)行的系統(tǒng)。（自動(dòng)控制是相對(duì)人工控制概念而言的。）

（一）自動(dòng)控制一、概念第一章道路交通控制概述自動(dòng)控制技術(shù)的作用：（1）用于生產(chǎn)：提高生產(chǎn)效率，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，改善勞動(dòng)條件和加強(qiáng)企業(yè)管理；（2）國(guó)防領(lǐng)域：提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力，促進(jìn)國(guó)防現(xiàn)代化；（3）道路交通系統(tǒng)：提高路網(wǎng)運(yùn)行效能，減少交通事故和污染，減輕交通管理者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高道路和道路網(wǎng)的通行能力以及交通管理的效率。第一章道路交通控制概述汽車生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制第一章道路交通控制概述道路交通控制：是交通工程學(xué)的主要研究對(duì)象之一，是指依據(jù)道路交通法規(guī)，采用交通信號(hào)，對(duì)道路上的行車、停車、行人和道路使用進(jìn)行控制，使之暢通有序的運(yùn)行。從宏觀上來(lái)說，交通控制實(shí)際上屬于交通管理的范疇，交通控制是交通管理的某一表現(xiàn)形式。

本課程：著重于探討對(duì)現(xiàn)有道路交通設(shè)施，如何科學(xué)地采取交通管理與控制的各種治理措施來(lái)提高其交通效益與交通安全。（二）交通控制與交通管理第一章道路交通控制概述

道路交通自動(dòng)控制，指不依靠交通警察的人工指揮，主要采用交通信號(hào)或其他自動(dòng)化設(shè)備，隨交通變化特性來(lái)指揮車輛和行人的通行。

交通信號(hào)包括四類：交通信號(hào)燈，交通標(biāo)志，交通標(biāo)線，交通警察的指揮。第一章道路交通控制概述交通警察的指揮第一章道路交通控制概述（三）交通管理和交通控制的概念交通管理：是對(duì)道路上的行車、停車、行人和道路使用，執(zhí)行交通法規(guī)的執(zhí)法管理，并用交通工程技術(shù)措施對(duì)交通運(yùn)行狀況進(jìn)行改善的交通治理的一個(gè)統(tǒng)稱。交通控制：是依靠交通警或采用交通信號(hào)控制設(shè)施，隨交通變化特性來(lái)指揮車輛和行人的通行。根據(jù)其是否具有法律意義，交通管理和控制措施在性質(zhì)上可分為：具有法律意義且必須強(qiáng)制執(zhí)行的管理措施；用來(lái)改善交通狀況的工程技術(shù)措施，可稱為交通治理。第一章道路交通控制概述道路交通管理有廣義和狹義之分。廣義：指公安機(jī)關(guān)交通管理部門對(duì)道路交通系統(tǒng)的構(gòu)成要素及其相互關(guān)系的所有調(diào)控活動(dòng)。狹義：指公安機(jī)關(guān)交通管理部門對(duì)道路交通所進(jìn)行的一系列行政調(diào)控活動(dòng)。靜態(tài)管理：指狹義的交通管理；動(dòng)態(tài)管理：指交通控制。第一章道路交通控制概述

城市交通現(xiàn)狀：機(jī)動(dòng)車擁有量和道路交通量急劇增加，城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上迅速增長(zhǎng)的交通需求，城市交通供需不平衡的毛病十分尖銳。

交通擁擠危害：交通延誤增大、行車速度降低、事件損失；低速形式增加油耗；增加汽車尾氣排放量，環(huán)境惡化；事故增多，又使交通阻塞加劇，形成惡性循環(huán)；運(yùn)輸效率下降。

城市交通是城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的動(dòng)脈，是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，一個(gè)城市的交通服務(wù)水平反映了一個(gè)城市的現(xiàn)代化水平。二、道路交通控制的地位和作用（一）交通控制的地位第一章道路交通控制概述改善城市交通狀況：（p3）1、進(jìn)行交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；2、交通宣傳和教育；3、制訂科學(xué)合理的管理方案；4、交通控制系統(tǒng)；第一章道路交通控制概述交通控制系統(tǒng)：

與交通警察指揮交通有所不同，交通控制系統(tǒng)能對(duì)交通立刻響應(yīng)并實(shí)施控制和監(jiān)視。能依據(jù)科學(xué)的方法進(jìn)行較為準(zhǔn)確的定量控制，控制范圍不僅僅限于一個(gè)交叉路口，可以對(duì)一條干線或一條高速公路或一個(gè)城區(qū)，甚至包括幾千個(gè)交叉路口的大都市的交通進(jìn)行集中控制、監(jiān)視，是任何一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的交通警察都無(wú)能為力的。

具有人工干預(yù)功能，系統(tǒng)本身可以把交通警察的管理經(jīng)驗(yàn)存儲(chǔ)在中心計(jì)算機(jī)中，可以人工調(diào)用這些“經(jīng)驗(yàn)信息”用于現(xiàn)實(shí)的交通管理中。

交通控制系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集和處理功能，通過設(shè)在路上的車輛檢測(cè)器自動(dòng)測(cè)量交通流數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)傳到中心計(jì)算機(jī)中去存儲(chǔ)和處理，然后依據(jù)這些信息制訂交通管理方案、交通控制方案以及進(jìn)行城市規(guī)劃設(shè)計(jì)。第一章道路交通控制概述交通控制的目的在發(fā)生變化：

保障交通安全

疏導(dǎo)交通、保障交通通暢

尋求解決交通問題的新思路新方法……交通控制的目的：1、減少交通事故，保障交通安全；2、緩和交通擁擠，提高交通效益；3、實(shí)施交通需求管理，達(dá)到高效有序；4、節(jié)省能源消耗，降低污染程度，保護(hù)交通環(huán)境。

概括的說，就是要通過控制手段，達(dá)到使道路交通安全、有效、經(jīng)濟(jì)、舒適和低公害的目的。二.交通控制的目的/作用第一章道路交通控制概述1868年，英國(guó)倫敦威斯明斯特街口，工程師J.P.Knight（納伊特），安裝了最早的交通信號(hào)燈。這是一種紅綠兩色的臂板式信號(hào)，在夜間為了讓司機(jī)和行人能看清信號(hào)顏色，點(diǎn)燃里面的煤氣燈。1869年1月2日，僅僅誕生23天的第一盞交通信號(hào)燈便突然爆炸損毀了，并將當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)進(jìn)行紅綠顏色切換的警員炸死。三、道路交通控制的歷史與發(fā)展（一）交通信號(hào)燈的誕生第一章道路交通控制概述1914年，在美國(guó)克利夫蘭，紐約和芝加哥街頭才出現(xiàn)新的交通信號(hào)燈，一座手動(dòng)操控的三色信號(hào)燈（紅、黃、綠），采用電力發(fā)光。1925年，這類三色信號(hào)燈也被用于倫敦的皮克的里街口。1926年，英國(guó)人在伍爾弗漢普頓安設(shè)了第一座自動(dòng)交通信號(hào)燈——城市交通自動(dòng)控制的起點(diǎn)。第一章道路交通控制概述1、“固定配時(shí)”信號(hào)控制器：早期的交通信號(hào)控制器都是按照某種固定不變的周期長(zhǎng)度和紅綠燈時(shí)間比例來(lái)控制信號(hào)燈運(yùn)行的，即以“固定配時(shí)”方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。缺點(diǎn)：無(wú)法適應(yīng)一日當(dāng)中交通量隨時(shí)間波動(dòng)的客觀情況，降低綠燈時(shí)間的有效利用，增加車輛在交叉口的延誤，導(dǎo)致路網(wǎng)商車輛的總行程時(shí)間和燃料消耗的嚴(yán)重浪費(fèi)。（二）定時(shí)控制向協(xié)調(diào)控制發(fā)展第一章道路交通控制概述2、“多時(shí)段多方案”信號(hào)控制器：一種多時(shí)段多方案的信號(hào)控制器取代了固定配時(shí)的信號(hào)控制器。它能存儲(chǔ)幾套不同的信號(hào)配時(shí)方案，以應(yīng)付每日不同的時(shí)間區(qū)段的交通要求。能按照交通流的變化規(guī)律依規(guī)定的運(yùn)行時(shí)間表，在不同時(shí)段轉(zhuǎn)換執(zhí)行不同的配時(shí)方案。缺點(diǎn)：在交通流變化規(guī)律比較明顯的時(shí)候，控制效果使很好的。但是畢竟還是一種初級(jí)形式的“單點(diǎn)定周期”控制器，不能根據(jù)交叉口的交通量隨機(jī)變化情況實(shí)行靈活的隨機(jī)控制和與相鄰交叉口協(xié)調(diào)運(yùn)行。第一章道路交通控制概述3、“子母控制器”信號(hào)系統(tǒng)：沿一條行駛路線，設(shè)置一臺(tái)主信號(hào)控制機(jī)和若干與之串聯(lián)的從屬信號(hào)機(jī)（子控制器），主信號(hào)機(jī)支配和協(xié)調(diào)各個(gè)從屬信號(hào)機(jī)的運(yùn)行，使沿線交通型號(hào)的變換協(xié)調(diào)成“綠波”。

這種方式稱為“線控制”，一種初級(jí)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，是當(dāng)今協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的早期形式。缺點(diǎn)：沿線行駛的車輛獲得“綠波”信號(hào)，受阻程度降到最小，但是，沿其他路線（尤其是與線控路線相交的各條路線）行駛的車輛并沒有受益，甚至受阻程度大大增加。第一章道路交通控制概述（三）車輛檢測(cè)器與感應(yīng)式信號(hào)控制器的誕生20世紀(jì)30年代初期，美國(guó)第一次嘗試在交叉口設(shè)置車輛自動(dòng)檢測(cè)裝置，用以檢測(cè)車輛到達(dá)交叉口的情況，并將檢測(cè)信息傳輸給信號(hào)機(jī)。這是世界上最早的“感應(yīng)式”信號(hào)機(jī)。車輛自動(dòng)檢測(cè)裝置的發(fā)展：聲控檢測(cè)裝置

氣動(dòng)傳感裝置

電感檢測(cè)器、地磁感應(yīng)檢測(cè)器、超聲波檢測(cè)器、微波檢測(cè)器等……

優(yōu)點(diǎn)：“感應(yīng)式”信號(hào)控制系統(tǒng)通行效率比“單點(diǎn)定周期”控制系統(tǒng)明顯提高，車輛停車次數(shù)減少6%~30%，車輛感應(yīng)式控制器能根據(jù)檢測(cè)器測(cè)量的交通流量來(lái)調(diào)整綠燈時(shí)間的長(zhǎng)短，使綠燈時(shí)間更有效的被利用，減少了車輛在交叉路口的時(shí)間延誤，比定時(shí)控制方式有更大的靈活性。第一章道路交通控制概述缺點(diǎn)：雖然具有很大的靈活性，但是在實(shí)際應(yīng)用上也有局限性。當(dāng)交叉口各個(gè)進(jìn)口方向交通負(fù)荷均接近飽和程度時(shí)，感應(yīng)式控制方式便失去了其靈活性了。此時(shí)信號(hào)機(jī)只能按某種固定比例來(lái)分配各個(gè)方向的綠燈時(shí)間，相當(dāng)于“單點(diǎn)定周期”控制方式。第一章道路交通控制概述現(xiàn)代交通信號(hào)控制系統(tǒng)：是集計(jì)算機(jī)、通信和控制技術(shù)于一體的區(qū)域交通信號(hào)實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代以來(lái)，世界各國(guó)對(duì)信號(hào)聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究：硬件支持：1946年世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)在美國(guó)問世；1963年加拿大多倫多市建立了一套由IBM650型計(jì)算機(jī)控制的區(qū)域交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（UTC），標(biāo)志著交通控制發(fā)展歷史的新紀(jì)元;（四）區(qū)域交通信號(hào)控制系統(tǒng)第一章道路交通控制概述軟件支持：1969年，英國(guó)設(shè)計(jì)的區(qū)域控制系統(tǒng)優(yōu)化程序TRANSYT（TrafficNeyworkStudyTool），把交通控制技術(shù)推向更高的發(fā)展階段；20世紀(jì)70年代初，英國(guó)先后在西倫敦和格拉斯哥市建立了實(shí)驗(yàn)性區(qū)域交通控制系統(tǒng)；為了克服“定時(shí)控制方式”的局限性，從20世紀(jì)70年代開始，許多國(guó)家開始了自適應(yīng)交通控制系統(tǒng)的研究。例如，英國(guó)開發(fā)的SCOOT系統(tǒng)，可根據(jù)路網(wǎng)上的實(shí)時(shí)交通狀況在線調(diào)整區(qū)域信號(hào)配時(shí)方案的基本參數(shù)。第一章道路交通控制概述第一章道路交通控制概述四、智能交通系統(tǒng)概述（一）智能交通系統(tǒng)概念智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportSystem，ITS），是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)，電子傳感技術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等郵箱的集成運(yùn)用于整個(gè)交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)，是現(xiàn)代地面交通體系的發(fā)展方向，是交通運(yùn)輸進(jìn)入信息時(shí)代的重要標(biāo)志，智能交通系統(tǒng)已成為當(dāng)前國(guó)際公認(rèn)解決交通問題的最佳途徑。第一章道路交通控制概述智能交通系統(tǒng)的早期構(gòu)想是由美國(guó)在20世紀(jì)60年代提出的，目前，世界上已經(jīng)形成了，美國(guó)、歐盟和日本三大ITS研究開發(fā)基地。除此之外，韓國(guó)、新加坡、香港特區(qū)ITS水平也較高。1、美國(guó)的智能交通系統(tǒng)發(fā)展；2、歐洲智能交通系統(tǒng)發(fā)展；3、日本智能交通系統(tǒng)發(fā)展；4、我國(guó)的智能交通系統(tǒng)研究。（二）國(guó)外智能交通系統(tǒng)發(fā)展概述第一章道路交通控制概述以美國(guó)智能交通為例，智能交通系統(tǒng)一般包含七個(gè)方面： 1、先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)（ATMS）； 2、先進(jìn)的出行者信息系統(tǒng)（ATIS）； 3、先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)（AVCS）； 4、商用車輛運(yùn)營(yíng)（CVO）； 5、先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)（APTS）； 6、電子支付系統(tǒng)（EPS）； 7、緊急救援系統(tǒng)（EMS）。（三）智能交通的系統(tǒng)組成第一章道路交通控制概述

智慧交通，是融合了先進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和系統(tǒng)綜合技術(shù)，通過將人、車、路、環(huán)境等有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使在較大區(qū)域內(nèi)達(dá)到有序的高效運(yùn)輸、能源充分利用、環(huán)境改善和交通安全性提高的目的。

云計(jì)算，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新的計(jì)算形態(tài)，體現(xiàn)了一種全新概念的信息服務(wù)模式。基于云計(jì)算服務(wù)的智能交通系統(tǒng)稱為“智能交通云”。（四）智慧交通與云計(jì)算第一章道路交通控制概述按控制區(qū)域劃分：可分為單個(gè)交叉路口的控制（點(diǎn)控制）、交通干線的協(xié)調(diào)控制（線控制）、區(qū)域交叉路口的網(wǎng)絡(luò)控制（面控制）。（一）單個(gè)交叉路口的控制（點(diǎn)控制）當(dāng)某個(gè)交叉路口與其相鄰的交叉路口相距較遠(yuǎn)時(shí)，可以利用一臺(tái)信號(hào)控制器控制器信號(hào)的變化，稱為單點(diǎn)信號(hào)控制，又稱為孤立交叉口信號(hào)控制。

點(diǎn)控制還被應(yīng)用于高速公路的單一入口或出口匝道的控制。特點(diǎn):相鄰的交叉口之間在信號(hào)配時(shí)上沒有相互關(guān)聯(lián)，各自獨(dú)立調(diào)整和運(yùn)行。點(diǎn)控制可以使用人工控制、定時(shí)控制和感應(yīng)式控制。第二節(jié)交通信號(hào)控制的分類一、按區(qū)域控制的特點(diǎn)分第一章道路交通控制概述（二）交通干線的協(xié)調(diào)控制（線控制）

將城市某條道路或路網(wǎng)某個(gè)范圍內(nèi)的主要信號(hào)交叉口視為一個(gè)整體，從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)出發(fā)，使各交叉口的信號(hào)在配時(shí)上遵循一定的規(guī)律，相互關(guān)聯(lián)和制約，使整體處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。這種控制方式稱為信號(hào)的協(xié)調(diào)控制，也叫綠波交通。（三）區(qū)域交叉路口的網(wǎng)絡(luò)控制（面控制）區(qū)域控制系統(tǒng)是對(duì)整個(gè)城市范圍內(nèi)或者城市的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的交通信號(hào)控制做統(tǒng)一控制及操作的（網(wǎng)絡(luò)）控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制的三個(gè)參數(shù)：周期、綠信比、相位差。（干線協(xié)調(diào)控制只是網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制的一種特例。）第一章道路交通控制概述可分為：多段定時(shí)控制、感應(yīng)控制、脫機(jī)優(yōu)化控制和自適應(yīng)控制四種類型。（一）多段定時(shí)控制（人工優(yōu)化技術(shù)控制）

以歷史交通流的統(tǒng)計(jì)為依據(jù)，找出每個(gè)日/周和時(shí)/日不同交通流變化規(guī)律，用人工方法和計(jì)算機(jī)仿真方法，在時(shí)空?qǐng)D上反復(fù)做圖解分析，尋求不同時(shí)段的最佳信號(hào)配時(shí)方案，采用程序存儲(chǔ)方式將這些方案存儲(chǔ)在信號(hào)控制器或中心計(jì)算機(jī)中。在實(shí)施信號(hào)控制時(shí)可以用不同的方式調(diào)用這些配時(shí)方案，通?？捎萌諝v鐘在規(guī)定的時(shí)間表的控制下選用對(duì)應(yīng)的方案，也可以按車輛檢測(cè)器測(cè)量的實(shí)際交通要求選用合適的方案。二、按控制原理劃分第一章道路交通控制概述（二）感應(yīng)控制

根據(jù)車輛檢測(cè)器測(cè)量的交通流數(shù)據(jù)調(diào)整信號(hào)機(jī)內(nèi)相應(yīng)方向的綠燈時(shí)間的長(zhǎng)短和時(shí)間順序，以適應(yīng)交通的隨機(jī)變化。

這種方式比定時(shí)控制有更大的靈活性，可以達(dá)到減少路口停車延誤、提高交叉口通行能力的目的。第一章道路交通控制概述（三）脫機(jī)優(yōu)化控制

采用脫機(jī)優(yōu)化技術(shù)的信號(hào)協(xié)調(diào)控制多適用于交通流相對(duì)穩(wěn)定的道路網(wǎng)。

在對(duì)交通流歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與計(jì)算中，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，適用于復(fù)雜道路網(wǎng)的信號(hào)配時(shí)優(yōu)化。建立優(yōu)化模型時(shí)，通常以車輛延誤等作為運(yùn)行指標(biāo)（目標(biāo)函數(shù)），在約束條件下進(jìn)行計(jì)算機(jī)優(yōu)化求解，即尋求使道路網(wǎng)運(yùn)行指標(biāo)達(dá)到極值下的最佳信號(hào)配時(shí)方案。在脫機(jī)優(yōu)化過程中，計(jì)算機(jī)承擔(dān)大量歷史數(shù)據(jù)分析與計(jì)算以及優(yōu)化求解，故脫機(jī)優(yōu)化技術(shù)又稱離線優(yōu)化技術(shù)。當(dāng)?shù)缆肪W(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和交通流數(shù)據(jù)變動(dòng)較大時(shí)，需要重新進(jìn)行優(yōu)化求解，以尋求在新情況下的最佳配時(shí)方案。第一章道路交通控制概述（四）自適應(yīng)控制（聯(lián)機(jī)優(yōu)化控制）

定義：

在一條干線或者一個(gè)區(qū)域，根據(jù)交通流的動(dòng)態(tài)的隨機(jī)的變化而自動(dòng)的調(diào)整信號(hào)控制參數(shù)，使控制系統(tǒng)自動(dòng)的適應(yīng)交通流的隨即變化。

在聯(lián)機(jī)優(yōu)化過程中，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)地生成最佳配時(shí)方案，并實(shí)時(shí)地參與信號(hào)協(xié)調(diào)控制，故聯(lián)機(jī)優(yōu)化技術(shù)又稱為在線優(yōu)化技術(shù)。采用此種優(yōu)化技術(shù)的信號(hào)協(xié)調(diào)多適用于交通流波動(dòng)大的道路網(wǎng)。第一章道路交通控制概述三、按控制思想劃分可分為：被動(dòng)式控制和主動(dòng)式控制兩種。（一）被動(dòng)式控制——交通信號(hào)控制系統(tǒng)

交通信號(hào)控制系統(tǒng)是通過路邊裝置或設(shè)備，如交通信號(hào)燈、固定或可變信息標(biāo)志板向駕駛?cè)嘶蛐腥孙@示控制信息，來(lái)達(dá)到對(duì)交通流進(jìn)行時(shí)間分離和控制的目的。

交通信號(hào)控制，其控制的思想都是以已經(jīng)運(yùn)行到道路上的交通（車輛或行人）為主體，通過事先人工調(diào)查或?qū)崟r(shí)自動(dòng)檢測(cè)的方法，了解其變化規(guī)律和實(shí)時(shí)狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上選取適當(dāng)?shù)目刂品桨福ɑ蚩刂茀?shù)）或聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)生成控制方案（或控制參數(shù)）控制信號(hào)變化，再去應(yīng)對(duì)或適應(yīng)交通的需求，也就是說交通信號(hào)是被動(dòng)式的控制交通流的變化。第一章道路交通控制概述（二）主動(dòng)式控制——交通自動(dòng)化路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)

傳統(tǒng)信號(hào)控制方法的不足：在于控制系統(tǒng)與道路使用者之間交換的信息量的局限性限制了系統(tǒng)功能的發(fā)揮——信息不對(duì)稱。

控制系統(tǒng)給予駕駛?cè)说男畔⑼ǔＪ且越煌ㄐ盘?hào)或可變交通標(biāo)志顯示出來(lái)的；而道路使用者給予控制系統(tǒng)的信息則是通過檢測(cè)器得出車輛通行路徑和行駛速度。

信息是控制和決策的依據(jù)，控制系統(tǒng)和被控制的對(duì)象之間信息交換十分有限，才導(dǎo)致了系統(tǒng)的局限性。第一章道路交通控制概述交通自動(dòng)化路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)：

這種系統(tǒng)在駕駛?cè)撕拖到y(tǒng)之間建立了雙向通信功能，兩者之間的信息交換可視需要而定，因此使系統(tǒng)功能更加豐富。系統(tǒng)能根據(jù)司機(jī)事先給出的位置和行駛的目的地等信息，給出優(yōu)化的行駛路線，通過對(duì)所控區(qū)域內(nèi)行駛的車輛發(fā)出指令和忠告，使區(qū)域內(nèi)道理系統(tǒng)的交通負(fù)荷合理地均勻分布，從而預(yù)防交通阻塞地發(fā)生，即使發(fā)生交通阻塞也不會(huì)加?。幌喾?，通過對(duì)交通流主動(dòng)地引導(dǎo)、分配而使阻塞緩解和消除。

在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，通過無(wú)線射頻技術(shù)對(duì)車輛進(jìn)行數(shù)字化管理，包括：實(shí)時(shí)跟蹤、監(jiān)管車輛運(yùn)行狀況等。第一章道路交通控制概述是自動(dòng)控制理論中建立在頻率響應(yīng)法和根軌跡法基礎(chǔ)上的一個(gè)分支。

經(jīng)典控制理論的研究對(duì)象是單輸入、單輸出的自動(dòng)控制系統(tǒng)，特別是線性定常系統(tǒng)。經(jīng)典控制理論的特點(diǎn)是以輸入輸出特性（主要是傳遞函數(shù)）為系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，采用頻率響應(yīng)法和根軌跡法等圖解分析方法，分析系統(tǒng)性能和設(shè)計(jì)控制裝置。

經(jīng)典控制理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是拉普拉斯變換，占主導(dǎo)地位的分析和綜合方法是頻率域方法。第三節(jié)交通控制理論一、經(jīng)典控制理論（classicalcontroltheory）第一章道路交通控制概述經(jīng)典控制理論主要研究系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性、時(shí)間域和頻率域中系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性（見過渡過程、頻率響應(yīng)）、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和校正方法（見控制系統(tǒng)校正方法）。經(jīng)典控制理論包括：線性控制理論、采樣控制理論、非線性控制理論（見非線性系統(tǒng)理論）三個(gè)部分。早期，這種控制理論常被稱為自動(dòng)調(diào)節(jié)原理，隨著以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)和以最優(yōu)控制理論為特征的現(xiàn)代控制理論的形成（在1960年前后），廣為使用現(xiàn)在的名稱。經(jīng)典控制理論：以頻率響應(yīng)法和根軌跡法為核心的控制理論。

第一章道路交通控制概述經(jīng)典控制理論的發(fā)展歷史：1、1932年，美國(guó)科學(xué)家H·奈奎斯特運(yùn)用復(fù)變函數(shù)理論的方法建立了根據(jù)頻率響應(yīng)判斷反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則。奠定了頻率響應(yīng)法地基礎(chǔ)；2、1948年，美國(guó)科學(xué)家W·R·埃文斯提出了名為根軌跡地分析方法，構(gòu)成了經(jīng)典控制理論的另一核心方法——根軌跡法；3、20世紀(jì)40年代末和50年代初，頻率響應(yīng)法和根軌跡法被推廣用于研究采樣控制系統(tǒng)和簡(jiǎn)單地非線性控制系統(tǒng)，標(biāo)志著經(jīng)典控制理論已經(jīng)成熟。經(jīng)典控制理論在解決比較簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)問題方面是很有效的，至今仍不失其實(shí)用價(jià)值。存在的局限性主要表現(xiàn)在只適用于單變量系統(tǒng)，且僅限于研究定常系統(tǒng)。

第一章道路交通控制概述【擴(kuò)展知識(shí)】根軌跡法：1948年，W.R.Evans提出了一種求特征根的簡(jiǎn)單方法，并且在控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。這一方法不直接求解特征方程，用作圖的方法表示特征方程的根與系統(tǒng)某一參數(shù)的全部數(shù)值關(guān)系，當(dāng)這一參數(shù)取特定值時(shí)，對(duì)應(yīng)的特征根可在上述關(guān)系圖中找到。這種方法叫根軌跡法。根軌跡法具有直觀的特點(diǎn)，利用系統(tǒng)的根軌跡可以分析結(jié)構(gòu)和參數(shù)已知的閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)特性，還可分析參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響。在設(shè)計(jì)線性控制系統(tǒng)時(shí)，可以根據(jù)對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)的要求確定可調(diào)整參數(shù)以及系統(tǒng)開環(huán)零極點(diǎn)的位置，即根軌跡法可以用于系統(tǒng)的分析與綜合。第一章道路交通控制概述【擴(kuò)展知識(shí)】頻率響應(yīng)：

是指將一個(gè)以恒電壓輸出的音頻信號(hào)與系統(tǒng)相連接時(shí)，音箱產(chǎn)生的聲壓隨頻率的變化而發(fā)生增大或衰減、相位隨頻率而發(fā)生變化的現(xiàn)象，這種聲壓和相位與頻率的相關(guān)聯(lián)的變化關(guān)系稱為頻率響應(yīng)。第一章道路交通控制概述（一）人工智能人工智能（ArtificialIntelligence，AI），是研究使計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的某些思維過程和智能行為（如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等）的學(xué)科，主要包括計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能的原理、制造類似于人腦智能的計(jì)算機(jī)，使計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。人工智能將涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)和語(yǔ)言學(xué)等學(xué)科。二、人工智能控制理論第一章道路交通控制概述人工智能發(fā)展三個(gè)階段：1、第一階段（1956-1975），人工智能起步時(shí)期

早期地人工智能研究是從智力難題、弈棋、難度不大的定理證明等簡(jiǎn)單為題開始的。研究的目的不在于實(shí)際應(yīng)用，而在于探索人的解題策略。2、第二階段（20世紀(jì)70年代），人工智能的發(fā)展時(shí)期

知識(shí)工程（即研制知識(shí)型系統(tǒng)的工程技術(shù)）的出現(xiàn)，是人工智能發(fā)展史的重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)，標(biāo)志著人工智能由單純的理論探索開始面向世紀(jì)應(yīng)用，不論是專家系統(tǒng)還是自然語(yǔ)言理解系統(tǒng)（包括書面語(yǔ)和口語(yǔ)），物景分析系統(tǒng)，都有大量領(lǐng)域知識(shí)、環(huán)境知識(shí)和通用常識(shí)，知識(shí)的表示和運(yùn)用已稱為人工智能所有領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。第一章道路交通控制概述3、第三階段（1980年以后），是人工智能發(fā)展的新階段

這一階段的發(fā)展有兩方面特點(diǎn)：（1）人工智能研究成果開始商品化，出現(xiàn)了用于精密檢測(cè)的機(jī)器視覺系統(tǒng)，用于裝配作業(yè)的初級(jí)智能機(jī)器人和用于微型計(jì)算機(jī)的自然語(yǔ)言接口；研制出專家系統(tǒng)，如地質(zhì)礦藏勘探系統(tǒng)等；研制出家務(wù)咨詢系統(tǒng)和自修輔導(dǎo)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。（2）人工智能向更高水平發(fā)展，出現(xiàn)第二代專家系統(tǒng)，如用于及神經(jīng)系統(tǒng)的配置設(shè)計(jì)；研制知識(shí)型智能機(jī)器人、知識(shí)信息處理系統(tǒng)或第五代計(jì)算機(jī)，開始嘗試將分散于個(gè)分支的人工智能技術(shù)綜合為系統(tǒng)的機(jī)器智能技術(shù)。人工智能技術(shù)基礎(chǔ)包括：知識(shí)表示、問題求解、機(jī)器定理證明或自動(dòng)演繹、工具與語(yǔ)言方面。(詳見課本P20)第一章道路交通控制概述（二）模糊控制模糊控制是采用由模糊數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述的控制律（控制規(guī)則）來(lái)操縱系統(tǒng)工作的控制方式。按照模糊控制律組成的控制裝置稱為模糊控制器。

模糊控制所依據(jù)的控制律不是精確定量的，其模糊關(guān)系的運(yùn)算法則、各模糊集的隸屬度函數(shù)，以及從輸出量模糊集到世紀(jì)的控制量的轉(zhuǎn)換方法等，都帶有相當(dāng)大的任意性，對(duì)于模糊控制器的性能和穩(wěn)定性，常常難以從理論上作出確定的估計(jì)，智能根據(jù)實(shí)際效果評(píng)價(jià)其優(yōu)劣。第一章道路交通控制概述（三）專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部含有大量的某個(gè)領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R(shí)與經(jīng)驗(yàn)，能夠利用人類專家的知識(shí)和解決問題的方法來(lái)處理該領(lǐng)域問題。也就是說，專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量的專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)某領(lǐng)域一個(gè)或多個(gè)專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復(fù)雜問題。

簡(jiǎn)而言之，專家系統(tǒng)是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。第一章道路交通控制概述（理想）專家系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)由7部分組成：語(yǔ)言處理程序、知識(shí)庫(kù)、全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)、解釋程序、調(diào)度程序、協(xié)調(diào)程序、說明程序。專家系統(tǒng)的功能和應(yīng)用：解釋、預(yù)測(cè)診斷、設(shè)計(jì)、行動(dòng)計(jì)劃、監(jiān)控、調(diào)試或故障排除、教學(xué)、控制等。（P24）第一章道路交通控制概述（四）智能控制智能控制，是在無(wú)人干預(yù)的情況下能自主的驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的自動(dòng)控制技術(shù)。它是自動(dòng)控制技術(shù)的最新發(fā)展階段，也是用計(jì)算機(jī)模擬人類智能進(jìn)行控制的研究領(lǐng)域。1965年，傅京孫首先提出把人工智能的啟發(fā)式推理規(guī)則用于學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)；1985年，在美國(guó)首次召開了智能控制學(xué)術(shù)研討會(huì)；1987年，在美國(guó)召開了智能控制的首屆國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，標(biāo)志著智能控制作為一個(gè)新的學(xué)科分支得到承認(rèn)。

人工智能控制理論在交通系統(tǒng)中的應(yīng)用出現(xiàn)了智能交通控制，對(duì)智能交通控制理論和結(jié)構(gòu)的研究又進(jìn)一步促進(jìn)了智能交通控制系統(tǒng)的發(fā)展。第一章道路交通控制概述隨著宇航技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展以及電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，控制系統(tǒng)日益復(fù)雜，而傳統(tǒng)的研究方法（如經(jīng)典控制理論）難以適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的需要。在此情況下，現(xiàn)代控制理論便在20世紀(jì)60年代初期誕生了。由于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)、宇航以及軍事方面的促進(jìn)和推動(dòng)，現(xiàn)代控制理論自誕生后發(fā)展迅速，在所有與自動(dòng)化技術(shù)有關(guān)的領(lǐng)域里獲得廣泛應(yīng)用，如宇航、軍事、電子、機(jī)械制造、化工、儀表、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域?，F(xiàn)代控制理論在發(fā)展過程中，逐漸演變出了多個(gè)分支：如最優(yōu)控制、隨機(jī)控制、自適應(yīng)控制、多級(jí)遞階控制等。三、現(xiàn)代控制理論第一章道路交通控制概述（一）最優(yōu)控制最優(yōu)控制理論（optimalcontroltheory），是現(xiàn)代控制理論的一個(gè)主要分支，著重于研究使控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的基本條件和綜合方法。最優(yōu)控制理論是研究和解決從一切可能的控制方案中尋找最優(yōu)解的一門學(xué)科。它是現(xiàn)代控制理論的重要組成部分。最優(yōu)控制理論所研究的問題可以概括為：對(duì)一個(gè)受控的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)過程，從一類允許的控制方案中找出一個(gè)最優(yōu)的控制方案，使系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)在由某個(gè)初始狀態(tài)轉(zhuǎn)移到指定的目標(biāo)狀態(tài)的同時(shí)，其性能指標(biāo)值為最優(yōu)。這類問題廣泛存在于技術(shù)領(lǐng)域或社會(huì)問題中。第一章道路交通控制概述為了解決最優(yōu)控制問題，必須建立描述受控運(yùn)動(dòng)過程的運(yùn)動(dòng)方程，給出控制變量的允許取值范圍，指定運(yùn)動(dòng)過程的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)，并且規(guī)定一個(gè)評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)過程品質(zhì)優(yōu)劣的性能指標(biāo)。通常，性能指標(biāo)的好壞取決于所選擇的控制函數(shù)和相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)受到運(yùn)動(dòng)方程的約束，而控制函數(shù)只能在允許的范圍內(nèi)選取。因此，從數(shù)學(xué)上看，確定最優(yōu)控制問題可以表述為：在運(yùn)動(dòng)方程和允許控制范圍的約束下，對(duì)以控制函數(shù)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為變量的性能指標(biāo)函數(shù)（稱為泛函）求取極值（極大值或極小值）。解決最優(yōu)控制問題的主要方法有古典變分法、