1、交通信號(hào)控制器是城市交通控制調(diào)節(jié)的重要指揮管理系統(tǒng)，它承載著維持城市道 路交通秩序，緩解交通擁堵的重任，在傳統(tǒng)的紅綠燈配時(shí)方案不能解決城市交通 擁堵的形勢(shì)下，智能化信號(hào)控制器正為解決未來(lái)交通擁堵提供更多科學(xué)的 解決方 案。為了解交通信號(hào)控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)， 我們采訪了深圳市博遠(yuǎn)交通設(shè) 施有限公司產(chǎn)品經(jīng)理劉學(xué)英，他為我們介紹了交通信號(hào)控制系統(tǒng)的歷史發(fā)展與技 術(shù)趨勢(shì)。一、交通信號(hào)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀1、交通信號(hào)控制器產(chǎn)品現(xiàn)狀交通信號(hào)控制器是通過(guò)控制交通信號(hào)燈達(dá)到控制路面交通目的的控制系統(tǒng)。一般由電源模塊、CPU控制部分、燈組驅(qū)動(dòng)部分、信號(hào)燈故障檢測(cè)部分、面板 操作（有的控制器無(wú)面板控制）等部件組成;

2、一般安裝在路口，必須適應(yīng)室外的各種 復(fù)雜環(huán)境，如高溫高濕、冷熱氣流的循環(huán)、電磁干擾、浪涌沖擊、等等惡劣的氣 候條件。交通信號(hào)控制機(jī)按照控制模式分類，可分五種：?jiǎn)吸c(diǎn)段定時(shí)式信號(hào)機(jī)：?jiǎn)吸c(diǎn)自適應(yīng)信號(hào)機(jī)：?jiǎn)吸c(diǎn)聯(lián)網(wǎng)調(diào)試信號(hào)機(jī)；集中協(xié)調(diào)式號(hào)機(jī)：行人過(guò)街觸發(fā) 式信號(hào)機(jī)。按照供電模式來(lái)分可分為三種：市電供電 （AC220V/AC110V）信號(hào) 機(jī);太陽(yáng)能直流信號(hào)機(jī)（有線/無(wú)線傳輸）;太陽(yáng)能市電互補(bǔ)型信號(hào)機(jī)。目前我國(guó)信號(hào)控制器的生產(chǎn)企業(yè)水平良莠不齊， 有做得很好的高端的國(guó)有企 業(yè)，也有許多中低端的民營(yíng)企業(yè)。在國(guó)內(nèi)幾十家信號(hào)系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)中， 能夠脫穎 而出的自然是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)企業(yè)，它們大多都分布在沿

3、海城市, 如交大高新、深圳格林威、深圳博遠(yuǎn)、上海寶康、北京易華錄、浙江杰瑞、法馬 科技等。2、交通信號(hào)控制器產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢(shì)從現(xiàn)在的市場(chǎng)趨勢(shì)看信號(hào)機(jī)的需求，大中城市對(duì)集中協(xié)調(diào)式及人行過(guò)街請(qǐng)求 的信號(hào)控制器需求較多，而小城市雖然在招標(biāo)過(guò)程中要求集中協(xié)調(diào)式信號(hào)機(jī)，但 實(shí)際應(yīng)用中還是當(dāng)作單點(diǎn)信號(hào)機(jī)來(lái)使用。對(duì)應(yīng)陽(yáng)光充足但電力供應(yīng)不便的地方，太陽(yáng)能供電信號(hào)機(jī)也將成為一個(gè)熱點(diǎn)。對(duì)于國(guó)外市場(chǎng)，方便快捷的警察手動(dòng)功能是一個(gè)需求熱點(diǎn)。受高鐵事件的影響，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)交通信號(hào)控制器的硬件綠沖突檢測(cè)功能做了 強(qiáng)制性要求。近期新聞中討論得很熱門的行人過(guò)街時(shí)間問(wèn)題， 涉及交通設(shè)計(jì)過(guò)程中以人為 本的主題，在國(guó)內(nèi)交通信號(hào)控制

4、器的行人過(guò)街功能必將成為熱門。國(guó)內(nèi)的路口大都配有倒計(jì)時(shí)器，傳統(tǒng)的倒計(jì)時(shí)都是學(xué)習(xí)型的，學(xué)習(xí)過(guò)程中都 有黑屏?xí)r間，在這期間會(huì)給司機(jī)朋友誤導(dǎo)或認(rèn)為倒計(jì)時(shí)壞了， 所以有通訊式倒計(jì) 時(shí)接口也是交通信號(hào)控制器設(shè)計(jì)的一個(gè)必然趨勢(shì)。二、交通信號(hào)控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展從硬件來(lái)看，信號(hào)機(jī)的硬件設(shè)計(jì)方案逐漸趨同， 水平也已成熟化，其要求主 要集中在選材，安全性以及可靠性上。從軟件來(lái)看，控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行則有賴于三個(gè)部分的協(xié)調(diào)運(yùn)作：其一是前端信息采集系統(tǒng)，利用安裝于各路口每條車道上的車輛檢測(cè)器所采集的車輛到達(dá) 信息，實(shí)現(xiàn)路口交通流量信息的自動(dòng)米集，按一定間隔統(tǒng)計(jì)檢測(cè)截面的交通流量、 占有率和阻塞度，車速等信息，進(jìn)行交通流量

5、統(tǒng)計(jì)分析，報(bào)警分析，系統(tǒng)監(jiān)視分析等功能。這些數(shù)據(jù)既可以動(dòng)態(tài)地顯示在中心計(jì)算機(jī)的地圖顯示界面上，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)文件或文本文件的形式傳送到交通指揮中心的交通信 息管理數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便做相應(yīng)的綜合統(tǒng)計(jì)分析。其二是中心控制系統(tǒng)，控制方案的生成或選擇在控制中心的信號(hào)控制主機(jī)上 完成，通過(guò)對(duì)采集的信息分析處理，形成控制方案，實(shí)時(shí)地調(diào)整綠信比、周期時(shí) 長(zhǎng)及相位差等參數(shù)，使之與變化的交通流相適應(yīng)。同時(shí)對(duì)歷史方案進(jìn)行比較分析， 減少隨機(jī)的誤差，完成方案的生成和選擇。其三便是安裝在各路口的控制器，負(fù)責(zé)監(jiān)視設(shè)備故障(檢測(cè)器、信號(hào)燈和其他局部控制設(shè)施)，收集檢測(cè)數(shù)據(jù)，把交通流和設(shè)備性能等數(shù)據(jù)傳送到中心控制

6、 系統(tǒng)，接受中心下達(dá)的指令并按指令操作。信號(hào)機(jī)的軟件設(shè)計(jì)核心主要集中在三 個(gè)方面：一是控制技術(shù)，二是控制策略的選擇，三是優(yōu)化方法。而這三方面的水 平很大程度上取決于選擇的中心控制系統(tǒng)。1、信息采集系統(tǒng)現(xiàn)狀及趨勢(shì)目前的信息采集技術(shù)已相當(dāng)成熟，檢測(cè)手段包括線圈、地磁、微波，以及現(xiàn) 下日趨熱門的視頻檢測(cè)，炙手可熱的圖像自動(dòng)識(shí)別技術(shù)作為目前最前沿的視頻檢 測(cè)技術(shù)，正日益成為交通監(jiān)控和車輛信息采集的熱點(diǎn)。2、信號(hào)控制器歷史發(fā)展及未來(lái)方向(1)信號(hào)控制器歷史發(fā)展第一代交通信號(hào)控制器由于受制于TRANSYT系統(tǒng)，其脫機(jī)優(yōu)化的特點(diǎn)要求 花費(fèi)大量的人力物力預(yù)先去采集路網(wǎng)信息和交通流信息，也不能適應(yīng)交通狀況的 實(shí)

7、時(shí)變化，同時(shí)計(jì)算量很大；設(shè)置方案是單點(diǎn)的、定時(shí)的，各個(gè)路口孤立處理數(shù) 據(jù)，不能聯(lián)網(wǎng)，因此具有很大的局限性。第二代交通信號(hào)控制器，即SCOOT系統(tǒng)與SCATS系統(tǒng)下的控制器。由于 SCOOT系統(tǒng)是一種交通網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制的自適應(yīng)控制系統(tǒng)， 是聯(lián)機(jī)動(dòng)態(tài)模型， 因此信號(hào)機(jī)的控制是聯(lián)網(wǎng)的，系統(tǒng)集中控制的。第三代信號(hào)機(jī)是由美國(guó)提出的 OPAC分散式控制器，它的優(yōu)質(zhì)特色在于所 需要的控制中心的工作很少，一個(gè)控制點(diǎn)就可以完成該路口點(diǎn)所有的控制過(guò)程， 路口機(jī)可以完成車隊(duì)預(yù)測(cè)、相位優(yōu)化以及排隊(duì)長(zhǎng)、停車次數(shù)和延誤等參數(shù)或狀態(tài) 的估計(jì)和檢測(cè)。同時(shí)路口機(jī)之間可以對(duì)等通信，或通過(guò)中心計(jì)算機(jī)通信。目前信號(hào)控制系統(tǒng)發(fā)展到第

8、四代，控制器的智能化發(fā)展方向?qū)Ⅲw現(xiàn)在以下三 點(diǎn)：第一、具有實(shí)時(shí)自適應(yīng)功能，所謂實(shí)時(shí)自適應(yīng)，即由于傳統(tǒng)的 TRANSYT系 統(tǒng)的CFP（周期流分布圖）是以歷史的平均交通流進(jìn)行計(jì)算的，而以 SCOOT系統(tǒng) 為代表的控制系統(tǒng)是聯(lián)機(jī)動(dòng)態(tài)模型，CFP是實(shí)時(shí)測(cè)量的，因此數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性更客觀， 其針對(duì)當(dāng)下交通狀況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)更具代表性，分析制定的策略也更具效能，明顯優(yōu)于靜態(tài)系統(tǒng)的效果。第二、控制器具有人工智能的特色，具有模糊控制功能， 控制模式中的參數(shù)通過(guò)建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型來(lái)確定，根據(jù)車流量、人流量等參數(shù)變化，自動(dòng)生成數(shù)據(jù)，因此其控制策略更科學(xué)高效。第三、新一代的控制器更注重 學(xué)習(xí)功能，可使控制器自動(dòng)分析數(shù)據(jù)并制定

9、控制策略。 其控制策略還具有片區(qū)聯(lián) 網(wǎng)的特點(diǎn)，信號(hào)機(jī)之間可以進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的協(xié)調(diào)溝通。其控制算法以 快捷、高效、安全、準(zhǔn)確為目標(biāo)原則，最大限度緩解交通擁堵，同時(shí)發(fā)揮道路最 大交通承載力。其控制策略也更趨人性化，考慮行人過(guò)街的因素，可以更有效地 減少交通事故。(2)信號(hào)控制器發(fā)展方向在工作方式上，未來(lái)新型信號(hào)控制機(jī)還將擴(kuò)展通訊模塊， 通過(guò)有線或者無(wú)線 的形式與中心進(jìn)行通訊，系統(tǒng)中心配置有硬件服務(wù)器，中心的軟件處理原始數(shù)據(jù)， 生成控制策略和配時(shí)方案，最優(yōu)方案通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳遞給信號(hào)機(jī)， 信號(hào)機(jī)將 根據(jù)最新收到的配時(shí)方案來(lái)控制路網(wǎng)上的信號(hào)燈的運(yùn)行。從應(yīng)用需求上看，應(yīng)城市交通發(fā)展的需求，很多

10、小城市應(yīng)用多時(shí)段信號(hào)機(jī)較 多，而未來(lái)市場(chǎng)的需求必然要求更多中高端的協(xié)調(diào)式信號(hào)機(jī)，雖然真正用到協(xié)調(diào)機(jī)的功能比較少，但是信號(hào)機(jī)必須具備遠(yuǎn)程調(diào)試和過(guò)街按鈕功能是未來(lái)的趨勢(shì)所 在。三、國(guó)內(nèi)外交通信號(hào)控制系統(tǒng)介紹自1868年英國(guó)倫敦首次使用煤氣交通信號(hào)燈以來(lái)， 道路交通信號(hào)控制已經(jīng) 歷了百余年的發(fā)展歷程。世界很多發(fā)達(dá)國(guó)家先后投入了大量的人力物力進(jìn)行交通 信號(hào)控制 系統(tǒng)的研發(fā)。其中最有代表性、應(yīng)用 較為廣 泛的系統(tǒng)有 英國(guó)的 TRANSYT、SCOOT、澳大利亞的SCATS、美國(guó)的OPAC交通信號(hào)控制 系統(tǒng)等。1、TRANSYT交通信號(hào)控制系統(tǒng)1968 年英國(guó)交通與道路研究實(shí)驗(yàn)室(U。 K。 Tran s

11、portand RoadResearch Laboratory ，TRRL)基于離線優(yōu)化交通控制方法的 TRANSYT系統(tǒng)可視為第一代現(xiàn)代意義上的交通信號(hào)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)經(jīng)歷不斷改進(jìn)，現(xiàn)己經(jīng)發(fā)展 成為先進(jìn)的TRANSYT/9型該系統(tǒng)是一種脫機(jī)配時(shí)優(yōu)化的定時(shí)控制系統(tǒng)， 控制方案中的參數(shù)綠信比和相 位差是通過(guò)建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型而確定的。 采用靜態(tài)模式， 以綠信比與相位差為控 制參數(shù)，優(yōu)化方法為爬山法。 TRANSYT 是最成功的靜態(tài)系統(tǒng)，己被世界上 400 多個(gè)城市所采用，產(chǎn)生了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)的不足之處是： 計(jì)算量大， 很難獲得整體最優(yōu)的配時(shí)方案， 需要大 量的路網(wǎng)幾何尺寸和交通流數(shù)據(jù)的支

12、撐。2、SCOOT 交通信號(hào)控制系統(tǒng)SCOOT(Split Cyele and osffet optimization Technique) 是英國(guó) 交通與道路研究實(shí)驗(yàn)室(TRRL)在TRANSYT的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種交通網(wǎng)絡(luò) 實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，于 1979 年投入使用。 SCOOT 采用實(shí)時(shí)控制 方式，獲得了明顯優(yōu)于靜態(tài)系統(tǒng)的效果，是現(xiàn)今主流的城市交通控制系統(tǒng)之一。SCOOT 系統(tǒng)采用的控制模式是聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)控制模式，即動(dòng)態(tài)模式。它的一個(gè) 創(chuàng)新之處就是集計(jì)數(shù)檢測(cè)器和占有率檢測(cè)器兩種功能于一身。 采用小步長(zhǎng)漸進(jìn)尋 優(yōu)方法來(lái)優(yōu)化每個(gè)交叉口的配時(shí)方案， 使得交叉口的延誤和停車次數(shù)最小，

13、實(shí)現(xiàn) 動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、在線對(duì)周期、綠信比與相位差進(jìn)行控制。SCOOT 系統(tǒng)同樣存在不足，其相位不能自動(dòng)增減，任何路口只能有固定的 相序;安裝調(diào)試?yán)щy，對(duì)用戶的技術(shù)要求過(guò)高。同時(shí)，系統(tǒng)中幾乎所有的控制策 略模型都是通過(guò)數(shù)學(xué)模型的仿真中獲得， 這就要求抽象的數(shù)學(xué)模型必須準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，誤差范圍小。否則，必然會(huì)影響控制效果;另一方面，數(shù)學(xué) 模型的精確度越高， 結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜， 因而仿真時(shí)間就越長(zhǎng)， 這將會(huì)在實(shí)時(shí)性與可 靠性之間產(chǎn)生矛盾，特別要求進(jìn)一步提高效果時(shí)，這一矛盾就會(huì)越突出。3、SCATS - 悉尼協(xié)調(diào)自適應(yīng)交通信號(hào)控制系統(tǒng)SCATS（sydeny coordinated Adaptive

14、 Traffic system） 是由澳大利 亞新南威爾士州道路交通局（RTA）于70年代末開(kāi)發(fā)并于八十年代初投入使用的 城市交通控制系統(tǒng)。 SCATS 系統(tǒng)在某些方面優(yōu)于 SCOOT 系統(tǒng)，而且以其較低 的投入受到各國(guó)的歡迎。SCATS 的控制模式是在地區(qū)級(jí)采用聯(lián)機(jī)模式，在中央級(jí)采用聯(lián)機(jī)與脫機(jī)同 時(shí)進(jìn)行。系統(tǒng)控制容量大、組成結(jié)構(gòu)靈活，能夠適應(yīng)從幾個(gè)路口到 8000 多個(gè)路 口的不同城市規(guī)模的需要。SCATS 系統(tǒng)能對(duì)交通信息 （數(shù)據(jù)）進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和統(tǒng)計(jì)分析， 根據(jù)交通狀況的 變化實(shí)時(shí)提出最佳的控制方案， 結(jié)構(gòu)易于更改， 控制方案較為容易變換， 實(shí)現(xiàn)對(duì) 交通流的自適應(yīng)最佳控制，保證交通的暢通、

15、快速和安全。SCATS 同時(shí)存在以下缺點(diǎn)： 由于未使用交通模型，是一種實(shí)時(shí)方案選擇 系統(tǒng)，根據(jù)類飽和度和綜合流量從既定方案中選擇信號(hào)控制參數(shù)， 因而限制了配 時(shí)方案的優(yōu)化過(guò)程， 靈活度不夠。 由于檢測(cè)器安裝在停車線附近， 難以監(jiān)測(cè)車隊(duì) 的行進(jìn)，因而時(shí)差的優(yōu)選可靠性較差， 無(wú)法檢測(cè)到排隊(duì)長(zhǎng)度， 難以消除擁擠現(xiàn)象 等。4、OPAC 交通信號(hào)控制系統(tǒng)OPAC(Optimization Policies for Adaptive Control)( 自適應(yīng)控制的最優(yōu)策略 )是 1983 年由美國(guó)提出的第三代智能交通信號(hào)控制系統(tǒng) ，這是一個(gè)分布式實(shí)時(shí)交通信號(hào)控制系統(tǒng)，在 20 世紀(jì) 90 年代初開(kāi)始試運(yùn)

16、行。該 控制系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃原理優(yōu)化控制策略， 采用分散式控制結(jié)構(gòu)以減少網(wǎng)絡(luò)通信 量、分布并行處理以便將危險(xiǎn)分散，并使優(yōu)化過(guò)程達(dá)到最少的約束條件。OPAC 系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：OPAC 引入有效定周期 (VFC-Virtuai Fixed Cycle) 的概念，即允許每一 個(gè)路口的周期長(zhǎng)度在一個(gè)規(guī)定的時(shí)間和空間范圍內(nèi)變化。 其好處是， 信號(hào)控制機(jī) 有比較大的回旋余地以應(yīng)付本路口的交通請(qǐng)求。 另外，也為兩路口間的行進(jìn)中的 車隊(duì)改善其通行帶保留了一定的協(xié)調(diào)能力。它是一個(gè)真正的分布式系統(tǒng)，中心計(jì)算機(jī)只完成 VFC 優(yōu)化，路口機(jī)完成車 隊(duì)預(yù)測(cè)、相位優(yōu)化以及排隊(duì)長(zhǎng)度、停車次數(shù)和延誤等參數(shù)狀態(tài)的檢測(cè)和

17、估計(jì);采用了動(dòng)態(tài)規(guī)劃、 自校正、 自調(diào)整算法等先進(jìn)的優(yōu)化方法和控制技術(shù)。 不足之處在 于，一是通信速率較低，只有 9600bps ，對(duì)等通信只能 30s 完成一次，一定程 度上影響了實(shí)時(shí)性 ;二是控制算法復(fù)雜，對(duì)調(diào)試人員要求較高。責(zé)任編輯： 佚名從應(yīng)用角度看以上國(guó)外控制系統(tǒng)， 其中TRANSYT系統(tǒng)、SCOOT系統(tǒng)和SCATS 系統(tǒng)在實(shí)踐中均取得了較好效果， 并在很多城市得到了廣泛應(yīng)用。 我國(guó)北京市在 20 世紀(jì) 80 年代末期引進(jìn)的是 TRANSYT 系統(tǒng)和 SCOOT 系統(tǒng)， 上海、沈陽(yáng)、寧 波、杭州和廣州引進(jìn)的是 SCATS 系統(tǒng)，青島、大連、成都引進(jìn)的是 SCOOT 系 統(tǒng)，深圳引進(jìn)的

18、是日本的京三系統(tǒng)， 鄭州和長(zhǎng)春引進(jìn)的是 SANCO 系統(tǒng)，濟(jì)南引 進(jìn)的是美國(guó)的 UTCS-3GC 系統(tǒng)。我國(guó)交通信號(hào)控制系統(tǒng)的研究起步較晚， 20 世紀(jì) 70 年代北京市采用 DJS-130 型計(jì)算機(jī)對(duì)干線交通協(xié)調(diào)進(jìn)行了研究， 20 世紀(jì)國(guó)家采取了引進(jìn)與自主 研發(fā)相結(jié)合的策略， 先后在一些大中城市建立了交通信號(hào)控制系統(tǒng)， 同時(shí)國(guó)內(nèi)的 一些企業(yè)也投入了力量進(jìn)行交通信號(hào)控制技術(shù)的研究， 開(kāi)發(fā)適應(yīng)我國(guó)以混合交通 為主要特點(diǎn)的交通信號(hào)控制系統(tǒng)。南京城市交通信號(hào)控制系統(tǒng) (NUTCS) 南京城市交通控制系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)的第一個(gè)實(shí)時(shí)自適應(yīng)交通信號(hào)控制 系統(tǒng)，由交通部、公安部和南京市共同研制完成，是“七五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān) 項(xiàng)目。NUTCS結(jié)合了 SCOOT、SCAT等系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用中心級(jí)、區(qū)域級(jí)和路口 級(jí)三級(jí)階梯式控制結(jié)構(gòu)， 系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)自適應(yīng)， 固定配時(shí)和無(wú)線聯(lián)動(dòng)控制三種工 作模式。工作方式靈活，功能較完備。系統(tǒng)不足之處主要有兩點(diǎn)， 一是機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車控制模式不完善， 仍存在 車流相互影響的情況， 影響了系統(tǒng)運(yùn)行的效果。 二是優(yōu)化目標(biāo)重點(diǎn)在考慮行車延 誤，停車次數(shù)和阻塞度，未把提高道路的通行能力作為系統(tǒng)目標(biāo)。6、 HiCon 交通信號(hào)控制系統(tǒng)HiCon 交通信號(hào)控制系統(tǒng)是青島海信網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司開(kāi)發(fā)的 ITS 行 業(yè)交通控制領(lǐng)域高端產(chǎn)品， 該產(chǎn)品