【正文】 交通運(yùn)轉(zhuǎn)能力。從城市發(fā)展的過(guò)程來(lái)看，交通擁堵是城市化進(jìn)程中一個(gè)不可避免的現(xiàn)象。城市交通擁擠不僅會(huì)增大車(chē)輛延誤，還會(huì)降低車(chē)輛的運(yùn)行速度，造成不必要的時(shí)間損失，而且車(chē)輛以低速行駛會(huì)增加油耗，從而增加燃油費(fèi)用，造成能源浪費(fèi)，增加了汽車(chē)尾氣排放，對(duì)環(huán)境質(zhì)量造成了嚴(yán)重的影響，危害人體的健康。 如何解決城市交通擁堵問(wèn)題是目前我國(guó)交通發(fā)展迫切需要解決的問(wèn)題。在不改變現(xiàn)有路網(wǎng)條件下，通過(guò)提高交通管理水平和改變信號(hào)控制方式，充分利用現(xiàn)有的道路時(shí)空資源，取得最大的交通效益，已經(jīng)成為解決城市日益嚴(yán)重的交通擁堵問(wèn)題的重要方法。 在城市路網(wǎng)中，交通擁擠或阻塞通常從某一地點(diǎn)開(kāi)始，往往是在道路交叉口，而改進(jìn)交叉口信號(hào)配時(shí)不僅耗資少而且見(jiàn)效快，所以緩解城市交通問(wèn)題的主要方法就是進(jìn)行合理的交通信號(hào)控制。針對(duì)城市的交叉口信號(hào)控制方法，學(xué)者們做了大量的研究，形成了較成熟的理論體系，在實(shí)踐方面也取得了一定的成功。從信號(hào)控制范圍上講，交通信號(hào)控制一般可分為單點(diǎn)信號(hào)控制、干線(xiàn)信號(hào)協(xié)調(diào)控制和區(qū)域信號(hào)協(xié)調(diào)控制。其中，單點(diǎn)信號(hào)控制是干線(xiàn)信號(hào)協(xié)調(diào)控制和區(qū)域信號(hào)協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)，也是所有信號(hào)控制形式中最基本、最常用的，對(duì)城市交通流的不確定性具有較強(qiáng)的適用性而且應(yīng)用范圍較廣。 研究意義單點(diǎn)交叉口信號(hào)控制是最常用的信號(hào)控制方式，建立一套能解決現(xiàn)代交通問(wèn)題的單點(diǎn)信號(hào)控制技術(shù)方法和技術(shù)工具，使得我國(guó)單點(diǎn)信號(hào)控制交叉口的信號(hào)配時(shí)得到有效的優(yōu)化，通行能力有較大的提高，能夠緩解我國(guó)日趨嚴(yán)重的城市交通擁擠狀況。 交叉口的信號(hào)配時(shí)結(jié)果對(duì)交叉口的控制效果具有直接的影響，因此優(yōu)化城市交叉口的信號(hào)配時(shí)有助于改善甚至解決交叉口的交通阻塞問(wèn)題。但是信號(hào)配時(shí)方案是否合理，就要通過(guò)研究能夠反應(yīng)交叉口運(yùn)行效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)得到結(jié)論，同時(shí)對(duì)交叉口車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。 常用的交通信號(hào)控制效果評(píng)價(jià)指標(biāo)有延誤、停車(chē)率、飽和度、通行能力、綠波帶、排隊(duì)長(zhǎng)度等。在路網(wǎng)交通狀態(tài)良好且交叉口飽和度較低時(shí)，交通信號(hào)控制通常以降低運(yùn)行車(chē)輛的車(chē)均延誤和停車(chē)率為目標(biāo)，提高城市交通的通行能力和交通系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。因此，本文的研究有著重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和理論2意義。 交通控制的發(fā)展史城市道路交通控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史城市道路交通自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展是以城市交通信號(hào)控制技術(shù)為前導(dǎo)，與汽車(chē)工業(yè)并行發(fā)展的。在其各個(gè)發(fā)展階段，由于交通的各種矛盾不斷出現(xiàn)，人們總是盡可能地把各個(gè)歷史階段當(dāng)時(shí)的最新科技成果應(yīng)用到交通自動(dòng)控制中來(lái)，從而促進(jìn)了交通自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展。早在 1850 年，城市交叉口處不斷增長(zhǎng)的交通就引發(fā)了人們對(duì)安全和擁堵的關(guān)注。世界上第一臺(tái)交通自動(dòng)信號(hào)燈的誕生，拉開(kāi)了城市交通控制的序幕，1868 年，英國(guó)工程師納伊特在倫敦威斯特敏斯特街口安裝了一臺(tái)紅綠兩色的煤氣照明燈，用來(lái)控制交叉路口馬車(chē)的通行，但一次煤氣爆炸事故致使這種交通信號(hào)燈幾乎銷(xiāo)聲匿跡了近半個(gè)世紀(jì)。1914 年及稍晚一些時(shí)候，美國(guó)的克利夫蘭、紐約和芝加哥才重新出現(xiàn)了交通信號(hào)燈，它們采用電力驅(qū)動(dòng)，與現(xiàn)在意義上的信號(hào)燈已經(jīng)相差無(wú)幾。1926 年英國(guó)人第一次安裝和使用自動(dòng)化的控制器來(lái)控制交通信號(hào)燈，這是城市交通自動(dòng)控制的起點(diǎn)。早期的交通信號(hào)燈使用“固定配時(shí)”方式實(shí)行自動(dòng)控制，這種方式對(duì)于早期交通流量不大的情況曾起過(guò)一定的作用。但隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展、交通流量增加、隨機(jī)變化增強(qiáng)，采用以往那種單一模式的“固定配時(shí)”方式已不能滿(mǎn)足客觀(guān)需要，于是一種多時(shí)段多方案的信號(hào)控制器開(kāi)始出現(xiàn)并逐步取代了傳統(tǒng)的只有一種控制方案的控制器。除了多時(shí)段多方案定時(shí)控制的使用，為了避免各交叉路口之間“各自為政”的孤立控制方式對(duì)交通流造成的頻繁停車(chē)，還必須把相鄰的交叉路口作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)統(tǒng)一地加以控制。1917 年，在美國(guó)鹽湖市開(kāi)始使用聯(lián)動(dòng)式信號(hào)系統(tǒng)，把六個(gè)交叉路口作為一個(gè)系統(tǒng)，以人工方式加以集中控制。1922 年，美國(guó)休斯頓市建立了一個(gè)同步系統(tǒng)，它以一個(gè)交通亭為中心控制十二個(gè)交叉路口。1928 年，上述系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改進(jìn)，形成“靈活步進(jìn)式”定時(shí)系統(tǒng)。由于它簡(jiǎn)單、可靠、價(jià)格便宜，很快在美國(guó)推廣普及。這種系統(tǒng)以后不斷改進(jìn)、完善，成為當(dāng)今的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。20 世紀(jì)30 年代初，美國(guó)最早開(kāi)始用車(chē)輛感應(yīng)式信號(hào)控制器，之后是英國(guó)，當(dāng)時(shí)使用的車(chē)輛檢測(cè)器是氣動(dòng)橡皮管檢測(cè)器。車(chē)輛感應(yīng)控制器的特點(diǎn)是它能根據(jù)檢測(cè)器測(cè)量的交通流量來(lái)調(diào)整綠燈時(shí)間的長(zhǎng)短，使綠燈時(shí)間更有效地被利用，減少車(chē)輛在交叉口的時(shí)間延誤，比定時(shí)控制方式有更大的靈活性。車(chē)輛感應(yīng)控制的這一特點(diǎn)刺激了車(chē)輛檢測(cè)器技術(shù)的發(fā)展。繼氣動(dòng)橡皮管式檢測(cè)器之后，雷達(dá)、超聲波、光電、地磁、電磁、微波、紅外以及環(huán)形線(xiàn)圈等檢測(cè)器相繼問(wèn)世。當(dāng)今在城市道路交通自動(dòng)控制、交通監(jiān)測(cè)和交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，應(yīng)用最廣的是環(huán)形線(xiàn)圈車(chē)輛檢測(cè)器。超聲波檢測(cè)器主要在日本等少數(shù)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)為交通控制技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力，1952 年，美國(guó)科羅拉多州丹佛市首次利用模擬計(jì)算機(jī)和交通檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)交通信號(hào)機(jī)網(wǎng)的配時(shí)方案自動(dòng)選擇式信號(hào)燈控制，而加拿大多倫多市于 1964 年完成了計(jì)算機(jī)控制信號(hào)燈的3實(shí)用化，建立了一套由 IBM650 型計(jì)算機(jī)控制的交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，成為世界上第一個(gè)具有電子數(shù)字計(jì)算機(jī)城市交通控制系統(tǒng)的城市。這是道路交通控制技術(shù)發(fā)展的里程碑。 伴隨著城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)的迅速發(fā)展。人們認(rèn)識(shí)到，要更好地提高城市管理水平，不僅僅依靠硬件設(shè)備的更新和改進(jìn)，還必須同時(shí)在控制邏輯和方法上有所突破，即城市交通的區(qū)域協(xié)調(diào)控制。傳統(tǒng)的城市道路交通控制指的是區(qū)域交叉口信號(hào)燈控制，而城市交通的區(qū)域協(xié)調(diào)控制，是在整個(gè)城市范圍內(nèi)對(duì)交通進(jìn)行控制，這無(wú)論是從理論角度還是實(shí)踐角度，都是一個(gè)極其復(fù)雜的大系統(tǒng)控制問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，在近百年的發(fā)展中，道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)經(jīng)歷了無(wú)感應(yīng)控制到有感應(yīng)控制、手動(dòng)控制到自動(dòng)控制再到智能控制、單點(diǎn)控制(點(diǎn)控)到干線(xiàn)控制(線(xiàn)控)再到區(qū)域控制和網(wǎng)絡(luò)控制(面控)的過(guò)程。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)交叉口的信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)和排隊(duì)長(zhǎng)度計(jì)算進(jìn)行了大量的研究。尤其是在西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家，交通問(wèn)題在二十世紀(jì)五十年代已經(jīng)變得非常突出，因此積累了很多信號(hào)交叉口的研究成果。在我國(guó)，隨著改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車(chē)保有量的不斷增加，交通問(wèn)題也變得日益突出，我國(guó)在交通信號(hào)控制方面同樣做了大量的研究取得了很多的研究成果。 國(guó)外研究現(xiàn)狀由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，國(guó)外很早就開(kāi)始了交通信號(hào)控制的研究，最早的信號(hào)控制出現(xiàn)在 1868 年，由英國(guó)的德哈特設(shè)計(jì)的一臺(tái)紅綠兩色煤氣照明燈安裝在倫敦的威斯敏斯特教堂，用以指揮路口馬車(chē)的通行，但不幸發(fā)生意外的爆炸，引致人們的反對(duì)