1、 智能交通控制系統(tǒng)發(fā)展概述隨著城市的發(fā)展和車輛的增加，實(shí)行有效的交通控制以保證交通的通暢，已日益成為交通管理部門所面臨的重要問題。簡單的控制方式如定時控制、感應(yīng)控制、單路口的孤立控制等已不能滿足城市交通控制的需要，為了提高交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，必須要建立一個智能的交通控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)車流量的變化自動調(diào)節(jié)紅綠燈的時間長度，最大限度地減少十字路口的車輛滯流現(xiàn)象，有效的緩解交通擁擠、實(shí)現(xiàn)交通控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制，大大的提高了交通控制系統(tǒng)的效率。隨著我國道路交通擁擠的問題日益突出，可以預(yù)見，智能交通控制系統(tǒng)將具有廣大的應(yīng)用前景。1 國外智能交通控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 20世紀(jì)80年代以后，世界各國的交通控制

2、出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展熱潮，隨著計算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，以及交通流理論的不斷發(fā)展完善，交通運(yùn)輸組織與優(yōu)化理論的不斷提高，城市交通控制開始向信息化、智能化方向發(fā)展1。在20世紀(jì)90年代，發(fā)達(dá)國家已開始出現(xiàn)智能交通控制系統(tǒng)，并將城市交通控制系統(tǒng)納入智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，成為先進(jìn)交通管理系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)2。世界各國解決城市交通存在的問題，主要采用先進(jìn)的交通控制方法。當(dāng)今世界各國廣泛使用的最有代表性且有成效的交通控制系統(tǒng)有澳大利亞的SCAT系統(tǒng)、英國的TRANSYT系統(tǒng)和SCOOT系統(tǒng)3-5。 （1）TRANSYT(Traffic Network Study Tools)系統(tǒng)自1968年問世以來，

3、經(jīng)歷不斷的改進(jìn)，已經(jīng)發(fā)展成為先進(jìn)的TRAN-SYT/9型。該系統(tǒng)采用靜態(tài)模式，以綠信比和相位差為控制參數(shù)，優(yōu)化方法為爬山法。作為最成功的靜態(tài)智能交通控制系統(tǒng)，雖然已經(jīng)被世界400多個城市所使用，但是由于其計算量較大，很難獲得整體最優(yōu)的配時方案，同時需要大量的路網(wǎng)幾何尺寸和交通流數(shù)據(jù)。（2）SCOOT(Split、Cyele and Offset Optimization Technique)系統(tǒng)采用聯(lián)機(jī)實(shí)時控制的動態(tài)模式，對周期、綠信比和相位差進(jìn)行控制，采用小步長尋優(yōu)方法，相對TRANSYT而言具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。但是SCOOT相位不能自動改變，現(xiàn)場安裝調(diào)試時相當(dāng)繁瑣等也急需改進(jìn)。（3）SCAT

4、(Sydney Coordinated Adaptive TrafficMethod)系統(tǒng)由澳大利亞工程技術(shù)人員采用先進(jìn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，呈計算機(jī)分層遞階形式。采用地區(qū)級聯(lián)機(jī)控制，中央級聯(lián)機(jī)與脫機(jī)同時進(jìn)行的控制模式?？刂茀?shù)仍然采用綠信比、相位差和周期，但其選取是從預(yù)先確定的多個參數(shù)中通過比較法確定，沒有實(shí)時交通模型。SCAT系統(tǒng)充分體現(xiàn)了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)易于更改，控制方案容易變換。但是，SCAT系統(tǒng)過分依賴計算機(jī)硬件，無車流實(shí)時信息反饋，可靠性較低。2 我國智能交通控制系統(tǒng)的發(fā)展2.1 我國城市交通控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀從20世紀(jì)70年代末以來，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展，人民生活水平不斷提

5、高，汽車保有量逐年增加，交通問題日益顯現(xiàn)。其中，最突出的就是我國人口眾多、路網(wǎng)不完善、道路不規(guī)范、機(jī)動車與非機(jī)動車大量存在，而交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還需相當(dāng)長的一段時間6,7。各級交通管理部門通過技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新，在中國部分大中城市里，摒棄舊有的控制方式，一些先進(jìn)的控制技術(shù)逐漸得到應(yīng)用。雖然在整體規(guī)模和層次上與世界發(fā)達(dá)國家還有不小差距，但部分領(lǐng)域技術(shù)水平已處于世界先進(jìn)位置。目前，我國城市交通控制系統(tǒng)已不單單是對交叉口信號燈進(jìn)行控制，而是集交叉口信號燈控制和干線控制以及現(xiàn)代城市高速公路交通控制于一體的混合型交通，實(shí)現(xiàn)區(qū)域信號控制和城市高速公路集成控制8。2.2 我國交通控制系統(tǒng)的發(fā)展思路在我國的交通

6、控制系統(tǒng)的進(jìn)步行程中，若只依賴被動、微觀和靜態(tài)的傳統(tǒng)模式的控制策略顯然不能滿足城市交通的需求。必須突破傳統(tǒng)信號控制的研究方法，控制思想上要由被動控制向主動自適應(yīng)控制發(fā)展；控制技術(shù)上要借助于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)向智能化、集成化發(fā)展；控制規(guī)模上要由微觀、中觀控制向宏觀、微觀結(jié)合控制發(fā)展；控制模式上要由靜態(tài)控制向動態(tài)誘導(dǎo)控制發(fā)展，發(fā)展方向上要以我為主，充分結(jié)合我國的實(shí)際情況，發(fā)展適應(yīng)我國國情的交通控制系統(tǒng)9,10。概而言之，要充分利用系統(tǒng)工程的思想和方法，加強(qiáng)對城市先進(jìn)交通處理系統(tǒng)的硬件技術(shù)和軟件技術(shù)研發(fā)。具體表現(xiàn)為：(1) 研發(fā)城市交通智能控制集成系統(tǒng)；(2) 基于公交優(yōu)先的城市交通控制系統(tǒng)；(3) 基于

7、混合交通流的信號控制系統(tǒng)仿真評價；(4) 基于信號控制系統(tǒng)的管理信息平臺建設(shè)；(5) 在技術(shù)上大幅度提高信號機(jī)的智能水平，加快其反應(yīng)功能和對交通狀況變化的適應(yīng)度，有利于局部擁堵交通流的快速疏導(dǎo)。在未來城市交通控制中，根據(jù)交通流的疏密程度可以采用不同的控制方法。2.3 我國智能交通控制系統(tǒng)的發(fā)展模式綜合分析國內(nèi)外先進(jìn)的城市交通控制系統(tǒng)，結(jié)合我國城市道路及交通的實(shí)際情況，同時也對今后城市交通與道路建設(shè)的發(fā)展的前瞻性考量，我國道路智能交通控制系統(tǒng)的發(fā)展模式應(yīng)具有如下功能：(1) 多模式化。首先從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上吸收集中式SCOOT、分布式SCAT等智能交通系統(tǒng)的長處，在控制范圍內(nèi)各個區(qū)域采用靈活可轉(zhuǎn)換的系

8、統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)交通流的區(qū)域變化而改變。此外，充分根據(jù)不同地區(qū)實(shí)時交通情況，對路口能力最大、延遲時間最短等作為遴選不同系統(tǒng)的參考標(biāo)準(zhǔn)。(2) 智能化。隨著信息技術(shù)的高度發(fā)展，作為道路交通控制系統(tǒng)所承擔(dān)的工作不僅僅是對交通流的引導(dǎo)，更承擔(dān)了諸如為車輛提供道路交通信息的職能，利用對車輛的CPS誘導(dǎo)，使道路通行更加順暢。(3) 最優(yōu)化。隨著計算機(jī)技術(shù)和優(yōu)化理論的發(fā)展，模型算法的求解和交通模型的建立就有可能獲得最優(yōu)解并建立最佳模型。當(dāng)我們建立整個交通路網(wǎng)的動態(tài)交通分配模型和整體優(yōu)化模型并求最優(yōu)解，從而達(dá)到對路口的控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整進(jìn)而實(shí)現(xiàn)某個地域范圍內(nèi)對交通流進(jìn)行動態(tài)協(xié)調(diào)控制就成為可行的了。(4)

9、 規(guī)整化。任何控制系統(tǒng)都是立足于具體的道路和交通條件，所以采用道路的方法和疏導(dǎo)交通流的方法對控制系統(tǒng)會有很大的參考作用。我國在建立完整的道路交通控制系統(tǒng)之前，必須針對道路狀況和交通流做出若干種交通疏導(dǎo)預(yù)案和道路使用預(yù)案，從而使交通和道路更加規(guī)整。(5) 通用性和模塊化。根據(jù)計算科學(xué)的發(fā)展，我國在制定和實(shí)施智能交通控制系統(tǒng)時必須在硬件設(shè)計和軟件編程上采用通用化和模塊化，有利于將來的逐步升級和換代11-13。3 智能交通控制系統(tǒng)的研究意義隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市化進(jìn)程的加快和機(jī)動車輛的迅猛增加，城市交通問題日益嚴(yán)重。城市交通擁擠不僅造成交通事故頻發(fā)、車輛延誤增大，而且進(jìn)一步帶來能源浪費(fèi)和環(huán)境污染的

10、加劇，由此引起的不良社會后果更是難以估計。交通控制的目的是要在確定的行政規(guī)范約束下，應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)手段，采用合適的運(yùn)作方式來確保公共和私人運(yùn)輸方式具有最佳的交通條件14,15。智能交通控制的意義具體表現(xiàn)在以下幾個方面：(1) 減少交通事故，增加交通安全。通過實(shí)施智能交通控制，可以把發(fā)生沖突的交通流從時間和空間上進(jìn)行分離，從而減少交通事故，增加交通安全。(2) 緩和交通擁擠，提高交通效益。合理的智能交通控制，可以對交通流進(jìn)行有效的引導(dǎo)與調(diào)度，使城市交通流保持在一種平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)，從而避免或減緩交通擁擠，縮短在路車輛的交通延誤，提高交通運(yùn)輸?shù)恼w效益。(3) 減少環(huán)境污染，降低能源消耗。實(shí)施良好的

11、智能交通控制，可以減少在路車輛的停車次數(shù)，保持車輛在較佳的狀態(tài)下運(yùn)行，大大減少尾氣排放和能源消耗。4 總結(jié)我國智能交通控制系統(tǒng)起步較晚，同時，交通基礎(chǔ)設(shè)施還處在大規(guī)模建設(shè)階段，交通信息集成和應(yīng)用程度還比較落后，現(xiàn)有的交通顯示屏基本上是靜態(tài)交通信息，尚未形成真正意義上的智能交通控制。為此，面對交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、交通需求以及交通發(fā)展目標(biāo)的變化，對智能交通控制系統(tǒng)必須要加快研發(fā)和實(shí)用化的步伐，從最急需建設(shè)的相關(guān)系統(tǒng)入手，制定智能交通的建設(shè)內(nèi)容和發(fā)展目標(biāo)，滿足新時期我國交通發(fā)展的需要。只有采用新技術(shù)，探索各種新方法，才能為城市交通控制開辟新的思路，才能實(shí)現(xiàn)城市智能交通系統(tǒng)，從而真正:緩解城市交通與經(jīng)濟(jì)

12、發(fā)展日趨尖銳的矛盾。 參考文獻(xiàn)1 Greenshields, B. D., Shapiro, D., and Erickson, E. L. (1947). “Traffic performance at urban street intersections.” Tech. Rep. No. 1, Yale Bureau of Hwy. Traffic, New Haven, Conn.2 LEE J H, LEE K H. Distributed and cooperative fuzzy controllers for traffic intersections groopJ.IEEE T

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