智能交通控制系统文献综述

智能交通控制系统发展概述

随着城市的发展和车辆的增加，实行有效的交通控制以保证交通的通畅，已日益成为交通管理部门所面临的重要问题。简单的控制方式如定时控制、感应控制、单路口的孤立控制等已不能满足城市交通控制的需要，为了提高交通网络的运行效率，必须要建立一个智能的交通控制系统，能够根据车流量的变化自动调节红绿灯的时间长度，最大限度地减少十字路口的车辆滞流现象，有效的缓解交通拥挤、实现交通控制系统的最优控制，大大的提高了交通控制系统的效率。随着我国道路交通拥挤的问题日益突出，可以预见，智能交通控制系统将具有广大的应用前景。

1 国外智能交通控制系统的研究现状

20世纪80年代以后，世界各国的交通控制出现了前所未有的发展热潮，随着计算机技术和自动控制技术的发展，以及交通流理论的不断发展完善，交通运输组织与优化理论的不断提高，城市交通控制开始向信息化、智能化方向发展[1]。在20世纪90年代，发达国家已开始出现智能交通控制系统，并将城市交通控制系统纳入智能交通运输系统中，成为先进交通管理系统的重要子系统[2]。世界各国解决城市交通存在的问题，主要采用先进的交通控制方法。当今世界各国广泛使用的最有代表性且有成效的交通控制系统有澳大利亚的SCAT系统、英国的TRANSYT系统和SCOOT系统[3-5]。（1）TRANSYT(Traffic Network Study Tools)系统

自1968年问世以来，经历不断的改进，已经发展成为先进的TRAN-SYT/9型。该系统采用静态模式，以绿信比和相位差为控制参数，优化方法为爬山法。

作为最成功的静态智能交通控制系统，虽然已经被世界400多个城市所使用，但是由于其计算量较大，很难获得整体最优的配时方案，同时需要大量的路网几何尺寸和交通流数据。

（2）SCOOT(Split、Cyele and Offset Optimization Technique)系统采用联机实时控制的动态模式，对周期、绿信比和相位差进行控制，采用小步长寻优方法，相对TRANSYT 而言具有相当大的优势。但是SCOOT相位不能自动改变，现场安装调试时相当繁琐等也急需改进。

（3）SCAT(Sydney Coordinated Adaptive TrafficMethod)系统由澳大利亚工程技术人员采用先进的计算机网络技术，呈计算机分层递阶形式。采用地区级联机控制，中央级联机与脱机同时进行的控制模式。控制参数仍然采用绿信比、相位差和周期，但其选取是从预先确定的多个参数中通过比较法确定，没有实时交通模型。SCAT系统充分体现了计算机网络技术的突出优点，结构易于更改，控制方案容易变换。但是，SCAT系统过分依赖计算机硬件，无车流实时信息反馈，可靠性较低。

2 我国智能交通控制系统的发展

2.1 我国城市交通控制系统的现状

从20世纪70年代末以来，我国经济建设快速发展，人民生活水平不断提高，汽车保有量逐年增加，交通问题日益显现。其中，最突出的就是我国人口众多、路网不完善、道路不规范、机动车与非机动车大量存在，而交通基础设施建设还需相当长的一段时间[6,7]。各级交通管理部门通过技术引进和自主创新，在中国部分大中城市里，摒弃旧有的控制方式，一些先进的控制技术逐渐得到应用。虽然在整体规模和层次上与世界发达国家还有不小差距，但部分领域技术水平已处于世界先进位置。目前，我国城市交通控制系统已不单单是对交叉口信号灯进行控制，而是集交叉口信号灯控制和干线控制以及现代城市高速公路交通控制于一体的混合型交通，实现区域信号控制和城市高速公路集成控制[8]。

2.2 我国交通控制系统的发展思路

在我国的交通控制系统的进步行程中，若只依赖被动、微观和静态的传统模式的控制策略显然不能满足城市交通的需求。必须突破传统信号控制的研究方法，控制思想上要由被动控制向主动自适应控制发展；控制技术上要借助于现代科学技术向智能化、集成化发展；控制规模上要由微观、中观控制向宏观、微观结合控制发展；控制模式上要由静态控制向动态诱导控制发展，发展方向上要以我为主，充分结合我国的实际情况，发展适应我国国情的交通控制系统[9,10]。概而言之，要充分利用系统工程的思想和方法，加强对城市先进交通处理系统的硬件技术和软件技术研发。具体表现为：

(1) 研发城市交通智能控制集成系统；

(2) 基于公交优先的城市交通控制系统；

(3) 基于混合交通流的信号控制系统仿真评价；

(4) 基于信号控制系统的管理信息平台建设；

(5) 在技术上大幅度提高信号机的智能水平，加快其反应功能和对交通状况变化的适应度，有利于局部拥堵交通流的快速疏导。在未来城市交通控制中，根据交通流的疏密程度可以采用不同的控制方法。

2.3 我国智能交通控制系统的发展模式

综合分析国内外先进的城市交通控制系统，结合我国城市道路及交通的实际情况，同时也对今后城市交通与道路建设的发展的前瞻性考量，我国道路智能交通控制系统的发展模式应具有如下功能：

(1) 多模式化。首先从系统结构上吸收集中式SCOOT、分布式SCAT等智能交通系统的长处，在控制范围内各个区域采用灵活可转换的系统结构，使系统结构根据交通流的区域变化而改变。此外，充分根据不同地区实时交通情况，对路口能力最大、延迟时间最短等作为遴选不同系统的参考标准。

(2) 智能化。随着信息技术的高度发展，作为道路交通控制系统所承担的工作不仅仅是对交通流的引导，更承担了诸如为车辆提供道路交通信息的职能，利用对车辆的CPS诱导，使道路通行更加顺畅。

(3) 最优化。随着计算机技术和优化理论的发展，模型算法的求解和交通模型的建立就有可能获得最优解并建立最佳模型。当我们建立整个交通路网的动态交通分配模型和整体优化模型并求最优解，从而达到对路口的控制参数进行调整进而实现某个地域范围内对交通流进行动态协调控制就成为可行的了。

(4) 规整化。任何控制系统都是立足于具体的道路和交通条件，所以采用道路的方法和疏导交通流的方法对控制系统会有很大的参考作用。我国在建立完整的道路交通控制系统之前，必须针对道路状况和交通流做出若干种交通疏导预案和道路使用预案，从而使交通和道路更加规整。

(5) 通用性和模块化。根据计算科学的发展，我国在制定和实施智能交通控制系统时必须在硬件设计和软件编程上采用通用化和模块化，有利于将来的逐步升级和换代[11-13]。

3 智能交通控制系统的研究意义

随着社会经济的发展、城市化进程的加快和机动车辆的迅猛增加，城市交通问题日益严重。城市交通拥挤不仅造成交通事故频发、车辆延误增大，而且进一步带来能源浪费和环境污染的加剧，由此引起的不良社会后果更是难以估计。交通控制的目的是要在确定的行政规范约束下，应用先进的技术手段，采用合适的运作方式来确保公共和私人运输方式具有最佳的交通条件[14,15]。智能交通控制的意义具体表现在以下几个方面：

(1) 减少交通事故，增加交通安全。通过实施智能交通控制，可以把发生冲突的交通流从时间和空间上进行分离，从而减少交通事故，增加交通安全。

(2) 缓和交通拥挤，提高交通效益。合理的智能交通控制，可以对交通流进行有效的引导与调度，使城市交通流保持在一种平稳的运行状态，从而避免或减缓交通拥挤，缩短在路车辆的交通延误，提高交通运输的整体效益。

(3) 减少环境污染，降低能源消耗。实施良好的智能交通控制，可以减少在路车辆的停车次数，保持车辆在较佳的状态下运行，大大减少尾气排放和能源消耗。

4 总结

我国智能交通控制系统起步较晚，同时，交通基础设施还处在大规模建设阶段，交通信息集成和应用程度还比较落后，现有的交通显示屏基本上是静态交通信息，尚未形成真正意义上的智能交通控制。为此，面对交通基础设施建设、交通需求以及交通发展目标的变化，对智能交通控制系统必须要加快研发和实用化的步伐，从最急需建设的相关系统入手，制定智能交通的建设内容和发展目标，满足新时期我国交通发展的需要。只有采用新技术，探索各种新方法，才能为城市交通控制开辟新的思路，才能实现城市智能交通系统，从而真正:缓解城市交通与经济发展日趋尖锐的矛盾。

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