双向绿波优化控制-研究

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1、第一章绪论1．2交通信号控制的目标和任务1．2．1城市交通的主要问题在本世纪初期，由于汽车的数量比较少，城市的道路完全能满足交通需求，交通问题也比较少。但是，自从第二次世界大战以来，世界的经济迅速发展，城市也在扩展，城市的汽车数量也是迅猛增加，从而导致城市的交通问题日益严重，主要表现在：(1)交通事故频繁，对人类生命财产安全造成了极大的威胁：(2)交通拥挤和道路堵塞比较严重，影响了车辆运输效率，限制了城市的经济的发展；(3)公共运输系统运行效率降低和空气污染比较严重，对城市环境破坏力也加大了。这些问题，影响了人类的生活质量，也给我们生存的环境、经济和社会

2、造成了日益严重的不良后果。随着科学技术的发展，特别是电子技术、计算机技术等突飞猛进发展，人们开始深入探讨采用道路交通自动控制等新技术来解决城市交通问题。道路交通自动控制出现的标志是交通信号灯，早期的交通信号灯对于安全地疏导交通起到J很好的作甬，进而引起入IIJ的关注，许多专家学者升始从事这方面的研究。一般来说，道路交通自动控制主要是指交通信号控制。1．2．2交通信号控制的目的根据第17届国际道路会议精神，可以对交通信号控制的目的定义如下：交通信号控制的目的，就是要在确定的行政规定约束下，采取合适合理的营运方式来确保公共和私人运输方式具有最佳的交通条件。交

3、通信号自动控制的目的主要体现在以下几个方面：(1)减少城市交通事故的发生，增加交通的安全性自第一辆装有内燃机的汽车问世以来，全世界已经有几千万人死于各种交通事故中，目前，全世界每年有四十万到五十万人死于交通事故，由此，提高行车的安全刻不容缓。实践也表明，现代科学技术在道路交通中的应用可以有效地减少交通事故的发生。(2)缓解城市交通拥挤、堵塞，提高运行效率由于城市道路的空间有限，而车辆数量且是每年都在迅猛增加，目前全世界许多国家的城市随处都可以见到交通拥挤和堵塞现象。二十世纪七十年代，英国道路研究实验室的研究表明：在英国一个大约具有一百个交叉口的城市内，每

4、年2第一章绪论由于车辆延误所造成的经济损失就达四百多万英镑；在东京，通过268个主要交叉口的低效交通流引起的年经济损失约为两亿美元；在巴黎每天的交通拥挤所引起的损失时间相当于一个拥有十万人口的城市的日工作时间。广州市政府近几年根据调查研究发现，交通拥挤和堵塞已经成为制约广州市国民经济发展的一个重要因素之一。因此，要通过科学的手段，引导交通流的合理运行以提高运行效率。(3)节约能源消耗，降低城市交通车辆对环境的污染一些学者的研究调查表明，车辆的每一次加减速运动，都将使燃油消耗增加。根据测算，如果一辆小汽车在7km／h的速度间加减速1000次，则将比匀速行驶

5、时多耗油60L，如果是卡车的话则要多消耗144L。另外，车辆在启动和制动时排出的废气量也是匀速行驶时的七倍以上，其中汽车排出的废气包括一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物和光化学产物等污染物。从这里也可以看出，交通的好坏不仅影响运输效率而且也直接影响到我们赖以生存韵环境。(4)提高城市公共运输系统的吸引力和效率目前，国内外专家学者几乎一致认同要大力发展公共交通，其主要原因是公共交通运输工具如公共电汽车、地铁等具有客容量大、占用道路空间少的特点。当城市居民大量采用公共交通方式出行时，就可以大大地减少小汽车的使用，节省道路空间，减少车辆拥挤与堵塞。城市交通在经过

6、以往的迅猛发展后，目前几乎所有的国家在优先发展公共交通方面已经达成共识。此时，对于城市交通管理和控制来讲，如何有效地提高公共交通的效率是个关键问题，同时包括实行公共交通优先的各种措施和方法。1．2．3交通信号控制的任务交通控制的对象主要是车辆及其各种人员，交通信号控制的主要任务是对道路上的交通运行合理地引导和控制，缓解交通拥挤，增进交通运输安全。如图1．1所示，交通信号控制涉及到行人、车辆、道路等因素，而且这些因素中，图1．1交通信号控制系统的因素第一章绪论行人和车辆的运行规律有很大的随机性，很容易相互影响和受其他因素影响。这些决定了交通信号控制不同于工

7、业控制，交通控制是复杂的、巨型、开放型的系统控制。1．3国内外双向绿波交通控制研究现状而随着现代控制技术和计算机技术的发展，国内外相继地出现了很多种智能交通系统，如国外的澳大利亚的SCAT系统、英国的TRANSYT系统和SCOOT系统以及美国的RHODE系统等等。国内的很多控制系统都是在国外的基础上加以改进的，同时也开发了一些自己的控制系统，如SUATA交通控制系统。针对干线交通在城市交通中的重要意义，人们开始对在干线交通控制也进行了很多研究，特别是干线中的双向绿波控制的研究，是现在干线交通控制研究中的热点。1．3．1国外的双向绿波交通控制研究现状国外的

8、城市交通控制发展较早，对交通的控制的研究也相对较成熟，很多学者也对干线上的绿波控