區(qū)域交通信號控制方法
根據(jù)控制方式的不同，交通信號控制可以分為定時控制方法與自適應(yīng)控制方法兩類。
1、定時控制方法
定時控制方法指的是根據(jù)給定的過去一段時間區(qū)間內(nèi)的歷史需求選取合適的優(yōu)化算法，并以離線驅(qū)動的方式對交通信號進(jìn)行控制的方法。該方法是最早實(shí)現(xiàn)的交通信號控制方式。由于技術(shù)條件的限制，早期采用人工調(diào)整信號燈變化的單路口交通信號控制就是一種簡單的定時控制方式。隨著道路交通檢測技術(shù)的進(jìn)步，根據(jù)歷史交通信息來對交叉路口實(shí)行控制的單路口定時控制方法獲得了越來越多的關(guān)注，其中最著名的是SIGSET和SIGCAP方法。出于區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)控制的需求，20世紀(jì)六、七十年代以來，在單路口定時控制方法的基礎(chǔ)上，發(fā)達(dá)國家的研究機(jī)構(gòu)研制出了多種區(qū)域交通信號定時控制方法，其中應(yīng)用最廣泛的就是J．D．C．Little提出的MAXBAND和由D．I．Robertson提出的TRANSYT兩種方法。下面分別介紹這兩種方法。
（1）MAXBAND是一種干線信號控制方法，它的主要研究對象是一條帶有n組交通信號燈(有n個交叉路口)的雙向主干道，通過設(shè)定合適的相位差，使得以給定的速度運(yùn)行的車輛的數(shù)量達(dá)到最優(yōu)，同時減少這些車輛在交叉路口的等待時間，形成所謂的“綠波帶”。在包括J．D．C．Little在內(nèi)的各國學(xué)者的努力下，基于基本的MAXBAND思想已經(jīng)衍生出了很多擴(kuò)展方法，例如考慮車輛的左轉(zhuǎn)運(yùn)行、不同支路的帶寬等等，這些方法統(tǒng)稱為MULTIBAND。
（2）TRANSYT是英國道路與交通研究所(TRRL)在1966年推出的一套離線交通信號優(yōu)化配時程序，由于其良好的優(yōu)化效果，還經(jīng)常被用作研究交通信號控制的對照方法。TRANSYT主要是通過一種迭代的方式來對交通參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化：對于給定的信號燈控制參數(shù)(也就是系統(tǒng)的控制輸入，包括周期、綠信比和相位差等等)，動態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算出相應(yīng)的響應(yīng)指數(shù)，然后采用一種啟發(fā)式“hill-climb”優(yōu)化算法對這幾個控制參數(shù)值進(jìn)行優(yōu)化，并導(dǎo)出新的運(yùn)行模型，不斷進(jìn)行迭代計(jì)算，直到系統(tǒng)性能達(dá)到最優(yōu)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展和完善，RANSYT目前的最新版本是ll版，而美國、法國等國家的研究機(jī)構(gòu)也在TRANSYT的基礎(chǔ)上改進(jìn)研究出了相應(yīng)的控制系統(tǒng)。
2、自適應(yīng)控制方法
與定時控制方法相似，自適應(yīng)控制方法最早也是從單路口自適應(yīng)控制方法開始的。但是，由于多個交叉路口之間關(guān)聯(lián)度的復(fù)雜性，區(qū)域自適應(yīng)控制方法遠(yuǎn)比單路口自適應(yīng)控制方法復(fù)雜。因此，目前國際上研制出的具有實(shí)用性的區(qū)域自適應(yīng)控制方法不多，其中最具代表性的就是SCOOT和SCATS兩套系統(tǒng)。
（1）SCOOT(Split，Cycleand Offset OptimizmionTechnique，綠信比、周期和相位差優(yōu)化技術(shù))是由英國TRRI，的D．I．Robertson團(tuán)隊(duì)在TRANSYT系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研發(fā)的交通控制系統(tǒng)【261。SCOOT的核心算法與TRANSYT基本相同，二者的差別主要在于對交通狀態(tài)的交化是否實(shí)時響應(yīng)。SCOOT是一種基于模型的優(yōu)化控制方法，系統(tǒng)對所控制的交通網(wǎng)絡(luò)建立模型，并根據(jù)車輛檢測器獲取的實(shí)時交通信息來優(yōu)化求解出最合適的交通信號控制參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對交通網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制的目標(biāo)。類似的基于模型的交通控制優(yōu)化方法還有OPAC，RHODES，CRONOS等。由于這些方法是以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好，然而隨著交通網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大，模型的復(fù)雜度會呈指數(shù)級數(shù)增長，系統(tǒng)的計(jì)算復(fù)雜度也會相應(yīng)的增大，這是此類系統(tǒng)的缺點(diǎn)。
（2）SCATS(Sydney Coordinated AdaptiveTrafficSystem，悉尼協(xié)調(diào)自適應(yīng)交通系統(tǒng))是澳大利亞新南威爾士州道路交通局(RTA)歷時十年時間研究開發(fā)的實(shí)時自適應(yīng)交通信號控制系統(tǒng)。與SCOOT不同，SCATS是一種沒有交通模型的方案生成式自適應(yīng)交通控制系統(tǒng)。SCATS系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)置了多種交通信號控制方案，在實(shí)際運(yùn)行過程中，系統(tǒng)根據(jù)檢測到的實(shí)時交通信息來選擇一種合適的控制方案。SCATS將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三層，分別是中央控制中心、子區(qū)控制中心和路口信號控制機(jī)。這種分層控制的方式加上靈活的控制方案選擇方式，大大提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率，使得SCATS系統(tǒng)可以對整個區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)取得非常好的協(xié)調(diào)控制效果，也因此成為了應(yīng)用最廣泛的區(qū)域交通信號控制系統(tǒng)。目前我國上海、廣州、香港等城市的交通信號管理就是采用SCATS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。
