城市交通信号控制系统开发概况与方法

我国在城市交通控制系统方面的研究工作起步相对较晚，20世纪70年代后期北京市开始采用 DJS-130型计算机进行干线协调控制研究。进入20世纪80年代以来，国家一方面采取开发与引进相结合的方法，另一方面不断改善以城市中心区交通为核心的交通信号控制系统，开发适应我国交通特色的区域交通信号协调控制系统。

南京NATS城市交通信号控制系统是我国自主研制开发的第一个实时自适应交通信号控制系统，适合我国混合交通流环境以及路网密度低、交叉口间距悬殊的道路交通环境。该系统具备实时自适应优化、定时控制、联机线控三种主要的控制方式，采用三级分布式递阶控制结构，设置中心控制级、区域控制级与交叉口控制级［41］。系统优化软件通过车辆检测器实时检测机动车和非机动车的信息，运用交通模型预测停车线车辆到达和排队情况，计算和调整饱和度，以减少行车延误、停车次数为主要目标建立函数，结合道路交通特点、按小步距逐步寻优的原则，对周期、绿信比、相位差等控制参数进行优化，构成全局优化的实时自适应优化软件［42］。同时系统还配备了交通疏导广播、可变情报板等，为车辆提供实时的交通信息。

海信HiCon交通信号控制系统是一套包括交叉口信号控制机、通信服务器到区域控制服务器、中央控制服务器的整套解决方案。交叉口信号机采集交通流量、时间占有率、速度等信息，控制中心根据实时的交通状况进行决策，对配时参数实时调整优化，以减少车辆及行人的等待时间。区域协调控制目标是实现高峰时段最大的路网通行能力、平峰时段最小的车辆停车延误、低峰时段最少的停车次数［43］。此外，HiCon系统还考虑了行人通行的需求，可实现特定警卫线路车辆的优先通过［44］。

深圳市的SMOOTH智能交通信号控制系统采用了由“中央控制管理系统—信号控制机—车辆检测器”组成的分布式控制模式。系统将交通状态划分为闲散、自由、受控、拥挤、堵塞、队列六种不同负荷情况，单点交叉口在全感应、半感应、行人感应及多段定时控制的基础上，实现基于交通状态识别的多目标决策控制策略的动态优化功能;中央控制系统以子区内及子区间连线上双向或单向绿波通过带宽最大为目标，匹配各交叉口的控制周期要求，生成子区和各子区的公用周期，动态决策相位差参数，实现多相位条件下的协调控制［45］。(www.xing528.com)

此外，吉林大学杨兆升教授团队对大范围战略交通控制系统框架结构、多源交通决策信息融合与交通状态判别技术、大范围战略交通控制模型和算法等进行了深入研究，构建了适合我国国情的新一代智能化交通控制系统(Novel Intelligent Traffic Control System，简称NITCS)［1，46～57］。该系统采用大系统智能控制与分层动态递阶协调的思想，以大范围战略协调控制级作为中央协调优化中心，实现大范围的宽稳态协调控制，满足特大城市城市路网控制结点实施统一协调优化控制的需求。同济大学杨晓光教授团队研发了面向ITS、适用于中国城市交通特点的实时自适应交通控制与管理系统(TongJi Advance Traffic Control and Management System，简称TJATCMS)［58，59］。该系统的基本功能是为满足单点及区域信号协调控制、混合交通流控制、连续交通流与间断交通流真核控制、公交优先控制及行人过街智能化控制的要求，对单点实时自适应控制算法、最大绿波带、总延误和停车次数最小化算法、人均延误和停车次数最小化算法、连续流与间断流协调控制算法等进行了研究，采用实时计算与脱线计算相结合的优化方法。天津大学贺国光教授团队将智能控制原理应用于交通控制系统中，研制了城市交通智能式实时控制系统(Urban Traffic Intelligent Real-Time Control System，简称TICS)。该系统是一种基于知识的自学习智能控制系统，知识库中的知识由TICS不断自学习生成并更新［60］。

虽然我国自主研发的城市交通控制系统已有一定的成果，但其整体性能与国外同类系统相比仍有较大的差距，其可靠性、灵活性、兼容性、扩展性等方面还有待进一步提高，有必要拓展新的思路来实现整个区域交通流的协调与控制。