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国外交叉口信号控制现状研究

摘要：随着我国经济建设的快速发展，城市地区私人小汽车保有量迅速增加，道路交通拥堵日益严重，并受到广泛关注。交叉口是城市道路的重要组成部分，通常也是整个城市道路交通系统的瓶颈点。改善交叉口信号配时是提高交叉口运行效率的有效方法之一。因此，研究城市道路交叉口信号配时方法具有重要的理论价值和实际意义。论文以交叉口信号控制国内外研究现状为主要研究内容，为城市道路交叉口信号控制方法研究奠定基础。

关键词：交叉口；通行能力；信号配时；交通量

1.国外研究现状

1868 年，英国发明家奈特在伦敦设置了世界上最早的交通信号灯。它是仿效铁路信号，由红绿两种颜色组成的臂板式煤气信号灯，用来控制交叉路口马车通行，只限于夜间使用。1918 年，美国纽约街头出现了第一座手动操纵的电气照明三色信号灯。1926年，英国人在伍尔弗汉普顿安设了第一座自动交通信号灯，这是一种定周期的交通控制方式，适用于交通量变化不大，需分时段控制的交叉路口。1928 年世界上第一台感应式信号机在美国巴尔的摩试制成功，这种感应式信号机所使用的检测器最初是用橡皮管作传感器，由交通工程师阿德勒发明。为了解决交通流时空连续性与交叉路口“各自为政”孤立控制之间的矛盾，必须把相邻的交叉口作为一个系统来统一地加以控制。1917年，世界上第一个线控系统出现在美国的盐湖城，它是一种可同时控制6个交叉口的手动控制系统。1952年在美国科罗拉多州的丹佛市出现了模拟电子计算机的交通信号控制系统，经过改进被称为“PR”系统。它将单一交叉口的交通感应控制概念应用于街道交通信号网络，采用车辆控制器取样并向该系统控制中心输入交通数据，用模拟电子计算机进行数据处理，然后再调整各交叉口的交通信号。从1952年到1961年的10年间，在美国建立了100多个这种交通信号控制系统。到上世纪60年代，世界各国开始研究控制范围较大的信号协调控制系统，建立模拟各交叉口交通流状况的数学模型，以解决信号配时的优化问题。1960年加拿大的多伦多市将数字电子计算机（IBM650型计算机）用于区域交通信号控制，建成了世界上第一个中心式的交通信号控制系统，这个系统于 1963年开始运转使用，可控制20个交叉口，到 1973年做到可控制 885个交叉口。进入70年代，以美国、英国等发达国家为代表的汽车交通发达国家在信号交叉口的建设实践和理论研究中都取得了较为成熟、卓越的成就。

2.研究内容分析

2.1关于交叉口信号控制的研究

信号控制发展的过程是从单点控制到整条线路协调控制，再到区域协调控制的过程。对于单点控制主要的方法有Webster和Cobber提出的EWebster-B.Cobber法和美国的HCM法。目前，国外对于信号方面的研究主要是集中在线控和区域

控制方面，研究成果主要是TRANSYT（Traffic Network Study Tool）一脱机配时优化的定时控制系统、SCATS（Sydney Coordinated Adaptive Traffic System）—自适应交通控制系统和SCOOT（Split Cycle Offset Optimizing Technique）—绿信比、信号周期、相位差优化技术及美国、日本、澳大利亚开发的一些系统。

2.2关于考虑非机动车和行人的单点信号控制的研究

分析了自行车对交叉口通行能力的影响，并对自行车、行人同右转机动车的冲突进行了定性分析。通过对混合交通组成条件下的行人交通特性进行分析，讨论了人行道对道路交通环境、行人、非机动车及机动车运行特性的影响。对驾驶员在信号交叉口左转或右转时给行人让行的特性进行了研究。

2.3关于信号交叉口延误和通行能力的研究

加拿大阿尔伯达大学土木工程系L. Fu介绍了如何计算车辆和行人在交叉口的延误。美国得克萨斯大学土木工程学院Kara M. Kockelman和Raheel A.Shabih分析了轻型货车对信号交叉口通行能力的影响。他们通过调查得到信号交叉口轻型货车的车头时距，把轻型货车换算成小客车（PCU，Passenger Car Unit）。

2.4关于混合交通方面的研究

国外关于混合交通的研究重点体现在三个方面：一是道路上不同类型机动车形成的“混合”交通的行为分析。例如，Zhang等人研究了不同种类车流之间的行为差异，这种“混合”与我国机动车与非机动车的“混合”有所不同；二是车辆在不同道路路况下（如拥挤与非拥挤状态）的行为分析，而此前的研究主要集中在自由流条件下的行为研究；三是有道路实时信息可用时车辆行驶与路径选择行为分析。

3.结语

国外的技术在实际应用中已比较成熟，影响着我国城市道路交叉口信号控制研究，对我国城市道路交叉口信号控制起着重要的作用。

参考文献：

[1]王伟平.城市平面交叉口交通信号控制优化方法的研究，2001，9（2）： 52-59.

[2]栗红强.城市交通控制信号配时参数优化方法研究. 吉林大学博士论文，2004.

[3]徐建闽等.交通管理与控制. 北京： 人民交通出版社，2007.

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[5]刘金明.基于多目标规划的城市道路信号交叉口配时研究.北京交通大学硕士学位论文，2011.

[6]张楠等.单个交叉口定时信号控制优化模型与算法研究.交通信息与安全， 2009， 27（3）： 53-55.