车路协同下的城市道路交通诱导与控制研究毕业论文.doc

长春师范大学本科毕业论文分类号： TP391学号：1224240115学号：12345678910本科毕业论文车路协同下的城市道路交通诱导与控制研究Cooperation with the car road induction and control research of the urban road traffic姓 名： 李坤鹏 专 业： 交通工程 指导教师姓名： 刘 雪 指导教师职称： 2016年5月I摘 要当今城市交通面临着普遍的交通拥堵问题，尤其是在我国的大中型城市，伴随着社会经济的提升，城市私家车的拥有量日益增加，这对城市拥堵问题造成了更多的压力。为解决该问题，交通控制和交通诱导是当前最有效的手段之一。交通控制与交通诱导二者之间既相互独立又相互需要，只诱导不控制或只控制不诱导都是不可行的，只有在两者有效结合的前提下才能更好的保证城市交通系统的有序运行。车路协同系统作为智能交通系统的重要组成部分，是近年来快速发展起来的用于解决交通问题的有效方法之一，将车路协同系统与交通诱导与控制相结合进行研究，在车路协同环境下进行诱导和控制具有很大的应用前景和发展意义，也是当今智能交通发展的必然趋势。本文结合车路协同系统理论技术，在传统的诱导与控制模型理论的基础上，进行创新和改进，创建了基于车路协同环境下的城市交通诱导与控制模型。通过该模型提高交通系统的效能，使路网流量更加的均衡合理，从而在根本上为解决城市道路拥挤问题提供了可行和有效的手段。文中采用并设计了目标加权遗传算法，通过在路网中进行路径的设置来模拟实际的交通环境中的OD交通量，然后在Matlab中利用遗传算法对协同模型进行仿真求解。最后通过在Vissim微观仿真软件中建立一个4条道路和4个交叉口的小型路网来模拟车路协同环境中的数据获取。经过模拟和仿真后得到的结果证明本文所建模型能够有效的减少路网的行程时间和均衡路网流量。关键字：车路协同系统 交通控制交通诱导 遗传算法 Vissim微观仿真AbstractTodays urban transport is facing common traffic jams, especially in large and medium-sized cities of our country, along with the increase of social economy, city of the ownership of private cars increasing, the more pressure to the urban congestion problem.To solve the problem, traffic control and traffic guidance is currently one of the most effective means.Induced traffic control and traffic between the two are independent of each other and need each other, only induction control or not is not feasible, only on the premise of effectively combine both can better ensure the orderly operation of the urban traffic system.Car road collaborative system as an important part of intelligent transportation system, is developed fast in recent years one of the effective method to solve the traffic problems, cooperating the car road system and traffic induction combined with control, induced under the car road collaborative environment and control has great application prospect and development significance, also is the inevitable trend of the development of intelligent transportation today.Collaborative system theory this paper car road, induction and control model in the traditional theory on the basis of innovation and improvement, collaborative environment is created based on the vehicle road induction and control model of urban traffic.Through the model improve the efficiency of traffic system, road network traffic is more balanced and reasonable, thus fundamentally to solve the problem of urban road congestion means provides a feasible and effective.This paper adopts weighted genetic algorithm and the design goal, through the path in the network Settings of OD traffic volume to simulate the actual traffic environment, and then by using the genetic algorithm in the Matlab simulation to solve the collaborative model.Finally, in the microscopic simulation software Vissim build a 4 road and four small road network to simulate the vehicle road intersection data acquisition in collaborative environments.After simulation and the simulation results prove that this model can effectively reduce the number of road network travel time and balancing network traffic.keyword:Car road system together Traffic control Traffic induced Genetic algorithmVissim micro-simulation目录摘要IAbstractII第一章绪论11.1研究背景11.2研究目的及意义11.3国内外研究现状21.3.1国外研究现状21.3.2国内研究现状31.4主要研究内容及技术路线4第二章交通诱导与交通控制的基本理论62.1城市交通诱导理论62.1.1交通诱导的概述62.1.2交通诱导的基本理论72.1.3交通诱导的应用及评价82.2城市交通控制理论102.2.1交通控制的分类102.2.2交通控制基本参数122.3交通控制与诱导协同的必要性142.4本章小结15第三章车路协同环境下交通控制与诱导协同模型的建立153.1车路协同系统概述153.2基于车路协同的交通诱导与控制协同模型的建模思想163.3协同模型的建立163.3.1基于实时车速的行驶时间计算模型173.3.2交叉口延误模型的确立183.3.3模型的数学表达193.4 本章小结21第四章利用遗传算法对创建的模型进行求解224.1遗传算法的计算理论224.2 遗传算法对模型进行求解过程254.2.1模型求解的编码设计254.2.2 适应度函数的设计及作用264.2.3遗传算子的设计274.3模型的求解284.3.1实地交叉口调查数据整理284.3.2 模型的求解304.3.3小型路网的Vissim仿真实验334.4本章小结37第五章总结与展望385.1总结385.2展望39参考文献40IV第一章绪论1.1研究背景近年来，国内各大城市因城市交通拥堵问题造成的经济损失在逐年提升，仅北京市因城市交通拥堵造成的损失每年都在700亿元人民币以上。据北京市交管局统计，截至2015年8月，北京市机动车保有量已经达到557.5万辆，驾驶人数量达到965万，将近于2014年北京市常住人口的一半。交通拥堵问题不仅带来了经济损失，同时还造成因尾气排放引起环境的污染、资源消耗量的增加、交通事故的频发以及对居民健康的危害等诸多问题。目前，各大城市日益严重的雾霾问题也和机动车保有量的增加有一定的直接联系。伴随经济的增长，生活水平的提升，居民机动车拥有量的持续升高造成了当今城市道路建设无法满足交通需求是交通问题日益严重的直接原因之一。政府在交通建设的过程中也越来越重视对交通系统的管理与诱导，然而传统的管理模式只能够暂时缓解交通拥堵问题，并不能从根本上解决问题。因此，为适应当今城市交通的需求，创建并发展智能交通系统是非常有必要的。交通系统是一个传统的复杂系统，由于其多变性和时空性，一劳永逸的解决方法并不存在，只有跟进时代发展的需要，跟进经济发展的需要城市交通系统才能均衡有序的运行。当今面对国内城市交通拥堵问题，传统的解决交通问题的措施已经无法满足交通发展的需要。在北京等大城市采取的限购限行政策也不过是一种临时性的解决方案，只能是治标不治本，而且为此所投入的人力物力也和效果有很大反差。然而，伴随交通问题研究的深入，我国大中城市交通路网中的交通拥堵问题并不是无序可循的，其主要发生在城市主干道、商业集中路段以及学校所在路段和上下班高峰期，在时间上和空间上都呈现了一定的规律，研究交通系统属性，通过交通调查和实践，在积累数据的基础上总结交通系统发展规律，并合理的预测以后的发展状况，从整体的角度综合考虑车辆和道路的关系，发展智能交通系统是从根本上解决交通问题的有效手段。1.2研究目的及意义通过智能交通理念，结合当前的交通控制和交通诱导发展现状，将三种系统理论进行融合，有效的利用各自的技术优势合理的规划分配城市路网的交通流，使城市交通环境更加合理高效的运行，进而从根本上缓解城市道路的交通拥堵问题，是本文研究的主要方向和目标。以智能交通的车路协同环境为基础，将交通诱导和交通控制进行协同研究符合当前城市交通的需要，也是未来交通发展的必然趋势。智能交通系统(Intelligent Transport System ITS)是将先进的通讯技术、信息技术、控制技术、传感技术以及计算机技术等有效地结合应用于整个交通运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统。车路协同系统作为智能交通的主要研究方向之一，其理论是基于车车、车路信息交互建立的人、车、路一体化的协同系统，该技术将传统的交通诱导与控制和智能化的先进技术相融合，由点到线，再由线及面，全方位、一体化的优化和整合城市交通系统。车路协同系统也是当今世界各国交通发展的重点，在车路协同环境下，结合传统的交通控制与诱导理论，各取所长，充分发挥整体的优势，从空间和时间上通过诱导和控制使城市交通流分配的更加均衡，使路网各道路间根据主次关系，在交通中承担不同的角色，进而使道路资源的利用更加符合城市交通需求，从根本上提升城市交通系统的运行效率。因此，综合考虑，研究车路协同环境下的交通诱导与控制是我国智能交通发展和研究的必然趋势，也是改善我国交通环境，有效的减少交通拥堵的经济、实用的手段之一。1.3国内外研究现状目前，面对城市交通拥堵问题，国内外相关人员对交通诱导和车路协同系统都有一定的研究和实践经验，尤其是车路协同系统，伴随着电子信息技术和无线通信技术的发展和应用。智能交通越来越受到重视，作为智能交通的子系统之一，车路协同系统研究越来越成为解决城市交通拥堵问题的主要探索和应用手段。而且交通诱导与交通控制相结合也越来越受到重视。因此，只有将三者技术相结合才能更好的解决城市交通拥堵问题。1.3.1国外研究现状国外对交通诱导与交通控制的研究起源于上个世纪70年代，当时的研究学者已经开始意识到交通控制和诱导间的相互关系，70年代到80年代主要是理论探索时期，与真正的投入实践应用还有一段很长的历史。80年代到90年代这段时期学者们开始将迭代思想、一体化思想和博弈论应用到交通控制与交通分配相结合问题的数学模型当中。1980年Gartner等人提出了创建一个路径选择和交通控制协调问题的模型，是最早利用迭代思想求解交通控制优化模型之一。随后，到20世纪末Yagar提出了一个交通控制和交通分配问题的双层规划模型。将交通控制模型和静态交通分配模型相结合，并考虑了排队问题。Nathan H.Gartner提出了以交通诱导为主的交通诱导与规划的一体化框架。车路协同系统作为智能交通的主要子系统之一是伴随着智能交通理论创建起来的，国外研究开始于本世纪初，真正投入到实践应用的国家也很少，主要有以下国家的车路系统：（1） 美国Intellidrives美国车路协同系统(vehicle infrastructureintegration, VII)是由美国联邦公路局、AASH-TO、各州运输部、汽车工业联盟、ITS American等组成的特殊联合机构，通过信息与通信技术实现汽车与道路设施的集成，并以道路设施为基础，并于2005年推出实施的产品。Intellidrives项目利用无线通信技术全方位感知车路环境信息，不仅安全高效而且环保。（2） 日本Smartway计划Smartway计划是由政府和民间企业合作发起的。该计划重点整合了日本各项ITS的功能，通过ITS咨询的双向传输实现减少交通事故和缓解交通拥堵的目的。该系统于2009年开始在日本三大都会进行试验运行。（3） 欧盟eSafety2003年eSafety作为智能交通项目被列入欧盟计划，主要是利用先进的信息与通信技术开发研制交通安全系统，为城市交通提供全面的安全保障。其重点是研究安全问题，主要方向是社会公共基础设施建设、车辆预防与保护系统以及事故原因分析等。eSafety于2010年投入试验。1.3.2国内研究现状当前，国内有关城市交通诱导与交通控制的研究开始于上个世纪90年代，相较于西方发达国家起步较晚，然而近几年国内交通诱导与控制的发展也是比较迅速的，一方面是当前国内交通理念的深入，另一方面是出于国内各大城市交通发展的迫切需要。对于车路协同系统的研究，我国现在还处于理论研究阶段，有许多技术和经验还需要向西方国家学习和探索，并创建符合我国城市交通需求的智能交通系统。对于交通诱导与控制的相关研究理论有：1998年葛颖恩，杨佩昆等对交叉口控制组合问题进行分析提出的以流量小雨通行能力下的总阻抗最小为目标建立的模型。1999年杨兆升，徐立群利用模糊控制原理，提出通过路段的饱和率给出前方信号的控制方案，进而实现诱导的目的。2003年马寿峰，李艳君，贺国光根据诱导与控制的相关原理，全方位分析后提出了诱导与控制之间的协调必要性。2004年王亮，马寿峰，贺国光等首次提出了交通控制与诱导递阶协调优化模型。同年，张治觉在前人研究的基础上建立了交通分配和控制组合的双层模型，并通过等价变换提出了求解算法。2005年林松，马寿峰，张思伟等建立了一种系统最优下的感应控制诱导递阶优化协调模型。保丽霞，杨兆升等人于2005年考虑到交叉口信号控制对交通延误的影响，建立了以路网总出行时间最小为目标的交通流均衡分配方程。2006年戴红，杨兆升等人建立了诱导与控制的协同优化交通流分配模型，并首次提出了基于遗传算法的求解。保丽霞，杨兆升等人于2007年在解决城市拥堵和总出行时间最省等方面进行研究提出了双目标诱导控制协同优化模型，在算法上引入了饱和度的概念。2008年谷远利，李善梅等人分析了交通诱导与交通控制系统协同问题，提出了交通诱导与控制的一体化协同模型，并利用蚁群算法对模型进行了求解。通过国内外的研究现状可以看出，我国对交通诱导与控制的研究和发达国家有一定的差距，然而伴随着研究的深入，国内的相关研究收获很大，但也存在许多不足之处。各学者虽然都根据国内外研究经验提出了交通诱导与控制的模型，但在各研究文献中能够将交通诱导与交通控制两者协同起来的很少，或是即使能够建立协同研究模型，两者之间也不是同等平台的，而是各有侧重，这样就会导致交通诱导和交通控制的协同受限。因此有关交通诱导与交通控制的协同研究我们还有许多问题有待解决。1.4主要研究内容及技术路线1.研究内容：本文的主要研究了基于车路协同环境下的城市交通诱导与协同模型，在研究过程中，主要通过理论、计算和实例仿真验证等多个方面，从不同的角度对本文创建的模型进行分析和评估。首先，关于交通诱导和交通控制理论进行简单介绍，并概括分析了当前国内外的发展现状，总结当前国内交通在协同研究方面的不足之处，面对当前各大中城市的交通拥堵问题，结合前人的解决方案，本文从交通诱导和交通控制两个方面着手进行协同研究，提出更加可靠实用的解决方案。其次，在分析过相关理论以后，探讨了产生城市交通拥堵问题的原因，其关键是由于于城市交通流的分配不够均衡造成的，文中根据交通流的特性创建了以路网总延误时间为目标函数的协同模型，紧接着设计了遗传算法对模型进行求解，最后利用模型的求解结果，进行小型路网的Vissim仿真实验验证模型，对模型给予相应的评估。2.为了更直观简洁的说明本文的研究内容，图1-1为本文的主要技术路线流程图。第二章交通诱导与交通控制的基本理论交通控制和交通诱导在交通领域中是两个不同的概念，两者既有区别又有联系，其区别在于用不同的方式对交通流产生影响。交通诱导与交通控制之间存在着必然的联系，欲解决城市交通拥堵问题需要两者的协同。交通控制主要是以交通管理者的角度来影响交通流的，而交通诱导则是以交通参与者的角度考虑的。交通系统涵盖了交通参与者、管理者和相关的交通设施。研究车路协同环境下的交通控制与诱导，首先应该熟悉相关的基本理论。2.1城市交通诱导理论城市交通诱导系统是以实时交通动态分配理论为核心，综合运用先进的网络和无线通讯技术，在出行者通过网络终端输入出发地和目的地后，诱导系统可以实时的向其提供最优路线和其它相关道路信息，它是通过对单个车辆的诱导来改善整体道路运行状况的一个系统。通过城市诱导系统的诱导可以有效地提升对城市道路资源的利用，减少城市交通拥堵的发生，降低交通事故率。2.1.1交通诱导的概述智能交通诱导系统主要通过定位系统、地理信息系统、计算机网络技术、通讯技术和无线传输技术为使用者提供定位服务、最优的出行路线，进而减少车辆在道路上的行驶时间，使出行者的出行更加便捷高效。交通诱导按照诱导信息的发布方式，可以分为单车诱导系统和群体车辆诱导系统；按照诱导的对象可以分为静态交通诱导和动态交通诱导。无论哪种诱导系统，交通诱导的组成都包括以下结构：交通信息采集单元：实现对交通数据的采集，根据采集的数据生成诱导信息并提供给其他诱导组成部分的使用。交通信息的采集主要通过城市道路的交通设施和相关调查来完成。当前城市道路设施的完善为道路信息的采集提供了许多的便利，这也是智能交通诱导系统能够发展起来的原因之一。目前参与道路信息采集的相关技术主要有：视频检测技术、通讯技术、雷达探测技术、计算技术和电子传感技术等。信息处理与控制终端：主要用于对正确的交通信息进行接收和处理，用无线通讯和互联网技术对信息进行发布，提供相关的诱导参数。该终端主要用于信息的筛选、处理和发布。交通诱导数据服务器：用于各种数据的存储，对数据进行备份，为数据的存储、调用和分析提供便利。数据传输部分：交通数据信息的传输，目前主要有两种形式，无线传输和有线传输，无线传输主要以无线通讯技术为主。有线传输可以用光纤网络技术等将数据信息从信息采集终端传输至信息发布终端。诱导信息的发布设备：经由车载终端、无线广播、网络、户外多媒体设施等将诱导信息发布给出行者。车载终端主要包括一些导航设备，如：北斗导航和GPS导航等。无线广播是指一些交通调频广播，可以播报附近道路的实时路况。网络技术是指出行者在出发之前通过网络查询获得信息的途径。户外多媒体信息发布设施是指道路上的可变诱导显示屏，以及传统的道路指示标志等。图2-1交通流诱导系统结构原理图2.1.2交通诱导的基本理论交通诱导系统最关键的组成部分为诱导信息的采集。交通诱导信息包括静态诱导信息和动态诱导信息两部分。静态诱导信息包括路网或路段的地理信息、路网或路段的运行状态、停车场状态、道路出入口状态、交叉口组织和控制策略等。动态的诱导信息包括路段车流量、平均车速、实时的车辆位置、车辆类型、突发事件发生事件、预计持续时间及气象信息等。其中，实现动态交通信息的准确、及时采集是交通诱导信息采集的重点，主要采集技术有车辆检测技术、利用车辆定位技术检测的技术、车辆识别技术。交通诱导的基本原理是通过诱导信息的采集，根据当前和历史的交通信息数据，采用一些预测模型来推断未来的交通信息数据，并通过先进的网络和无线通信技术将信息发布给交通参与者，进而为出行者的出行提供可供选取的最优路径，以减少出行者的出行时间，减少道路拥堵，实现路网车流量的合理分配。从不同的角度出发交通诱导主要有两种诱导思想，一种是以用户角度考虑的，另一种是以整体系统最优角度考虑的。当前的诱导系统多是从两方面考虑的，从个体角度，作为诱导系统使用者以自身利益为主寻找最优的行车路径，是以人为本的思想。从整体角度，注重对路网上的车辆进行调度和分配，对个体的考虑少，为整体的车流量合理分配可能会导致一些个体的行驶时间超过系统的平均时间。交通诱导系统用到的预测模型主要有基于神经网络的交通信息预测模型、基于神经网络的实时交通流量模糊预测模型和基于卡尔曼滤波理论的交通信息预测模型等。交通诱导系统用到的检测技术主要有车辆检测技术、利用车辆定位技术检测的技术和自动车辆识别技术等。这些检测技术是近年来在电视监控系统的基础上发展起来的对道路上车辆进行检测和定位，从而分析出车流信息的技术。图2-2 厦门市的停车场智能诱导结构原理2.1.3交通诱导的应用及评价当前，交通诱导在国内的发展和应用主要体现在一些大中城市，并呈现着逐步上升的趋势。我国交通诱导系统虽然起步较晚，但部分一线大城市在这方面的应用已经走在了前列，如：北京、上海等城市。北京市的交通数据采集已经覆盖了二、三、四环路，并且投入使用的系统已经能为大众出行提供可靠的信息。与诱导信息的发布相比，我国的诱导信息采集发展较快，已经获得了很好的应用。交通诱导的应用在国内呈现两大方向：动态交通诱导和静态交通诱导。目前来说投入应用的诱导系统，静态交通诱导的发展相对较好。静态交通诱导主要以城市停车诱导为主，通过信息的采集、整合将车流量较大的城市区域内的停车设施和实时数据提供给出行者，优化城市车辆的停放，改变城市车辆乱停乱放的现象，进而对城市静态交通进行疏导，从根本上解决城市交通系统的拥堵现象。 现阶段，交通诱导系统最大的问题就是信息在实现共享时受限、不能充分挖掘数据，为公众提供有用的信息。造成诱导子系统各自为营，形成多个信息孤岛。另外，在内外部系统之间的交互建设方面还不够完善，缺少统一管理机制。随着智能交通的快速发展，急需通过信息化建设来加速信息间的流转，实现交通系统内部各系统的有效交互，使各子系统之间以及部门之间形成紧密结合的统一整体。目前我国城市交通诱导系统的发展还处于起步阶段，各项技术需要提升得地方还有很多，并且随着各地区政府部门对交通诱导系统的实践，一些问题逐渐暴露出来，主要表现在以下三方面:（1）系统间缺乏相互联通城市交通诱导系统由多方面组成，主要包括停车诱导系统和道路行车诱导系统两个方面。要整体发挥城市诱导系统的效能就需要两方面的紧密配合，使静态交通和动态交通的数据能够实现共享。但是，当前各城市的诱导系统在建设方面的侧重点不相同，呈现了系统诱导的不均衡性，因此导致了各系统之间的信息数据无法进行合理的交互与共享。因此，为了完善交通诱导系统，不同区域间的标准需要实现统一，进而才可以合理的规范设备和信息平台的建设，实现各子系统间的统一管理机制。（2）缺乏数据的挖掘与利用在诱导系统的组成部分中，信息的采集与信息的处理和应用同等重要，目前在信息处理和应用方面我国还处于起步阶段，缺乏对信息的数据资源的挖掘和利用，因此在提供有效的服务信息方面受到限制，不能够实现信息的实时共享，造成采集的信息资源浪费。（4） 诱导信息的发布建设有待完善诱导信息在对外发布时涉及计算机网络技术、无线通讯技术和多媒体技术等，由于诱导系统的发展起步较晚，相关的设备在建设和使用过程中不能够及时跟上现代化城市交通管理的需求，一些发布设备还有待完善。交通流诱导系统作为智能交通的重要组成部分，包含了许多高新科技，是一个构成要素比较复杂的系统，而且，由于交通学科的实时多变的特性，在系统实施和应用的过程中，不可避免的会出现一些实践性问题，造成资源的浪费和实用效果不佳的现象。我国各城市的交通诱导现在还处于理论研究阶段，对诱导的评价和分析尤为重要，在评价方面一般包括宏观和微观两个部分：1.交通诱导系统的微观评价作为对单个车辆的诱导系统，选择出行的最佳路径是诱导的主要方向，最优路径的选择主要以走行费用为主，走行费用可以包括多项指标，例如车辆的行程时间、油耗、磨损等，各项指标的评价标准不尽相同，因此评价的方法也不同。实际应用中，出行者最关心的还是以出行时间的长短为主。在微观和宏观评价过程中，行驶时间都是一项重要标准。在对单个车辆进行诱导时，为了最佳路径的选择一般要考虑经验路径、诱导路径和动态最佳路径对比分析。最后根据最短行驶时间为标准，为使用者提供最优的出行路径。2.交通诱导系统的宏观评价以整个路网作为研究对象，从动态交通分配的原理看，在系统给定的路径诱导和行驶方案下使路网的交通状态达到最佳性能，即使整体的车辆行程时间最短。但是，由于动态交通分配原理在实际应用中存在很大的局限性，对于大中型城市路网而言，并不能完全实现其理论所欲达到的效果，另外在经济和人为因素方面，不可能要求每一位交通参与者完全按照系统给出的诱导路径来行驶，也不可能每一辆车都配备诱导终端。因此，在诱导系统的宏观评价方面根据不同的情况应有不同的评价标准。2.2城市交通控制理论交通控制，也叫交通信号控制，或城市交通控制，就是依靠交通管制人员或采用交通信号控制设施，根据交通变化特性来实时指挥车辆和行人的通行，使交通环境、车流、人流更加的合理有序，保障交通的畅通。交通控制运用现代化的通讯设施、信号装置、传感器、监控设备和计算机对运行中的车辆进行准确地组织、调控，使其能够安全畅通地运行。交通管制分为静态管理和动态管理，而交通控制就是其中的动态管理。交通信号控制最早于1868年出现在英国。最初的交通控制主要以单个的交通信号灯控制交通路口的车辆，避免不同方向的车辆发生冲突。后来伴随着交通发展的需要以及相关技术的提升，交通控制演变为线控制和区域控制，控制目的也有原来的减少车辆间的冲突点转变为以减少路口延误时间为目的。下图2-3为早期的交通控制信号灯。图2-3早期控制信号灯2.2.1交通控制的分类按照不同的角度，城市交通信号控制可以分为不同的种类，主要的分类形式有：交通控制按照控制范围划分，可以分为单点交通控制、干线交通控制和区域交通控制。（1）单点交通控制单点控制是线控制和面控制的基本单元，它通过安装在单个平交路口上的信号机控制信号周期和绿信比。信号周期是信号灯的红、黄、绿灯各显示一次的时间。绿信比是信号灯某方向的绿、黄灯显示时间之和与信号周期之比。（2）干线交通控制干线交通控制是一种线控方式。在城市道路网中，交叉口相距很近，两个相邻的交叉口之间的距离通常不足以使一队车流完全疏散。当交叉口分别设置单点信号控制时，车辆经常遇到红灯，时停时开，行车不畅，油耗增加，环境污染严重。为了减少车辆在各个交叉口的停车次数，特别是希望干道上的车辆比较畅通，人们研究了干道相邻交叉口协调控制策略。最初协调信号计时的方法是基于绿波概念，即相邻交叉口执行相同的信号周期，主干道上各交叉口同一相位的绿灯开启错开一定时间，交叉口的次干道在一定程度上服从主干道的交通。当一列车队在具有许多交叉口的一条主干道上行驶时，协调控制使得车辆在通过干道交叉口时总是能在绿灯相位内到达，因而无须停车通过交叉口。这样能提高车辆行车速度和道路通行能力，确保道路畅通，减少车辆在行驶过程中的延误时间。（3）区域交通控制区域交通控制又称面控制，是整个路网的动态交通控制，区域交通信号控制的控制对象是城市或某个区域中所有交叉口的交通信号。随着计算机、自动控制和车辆检测技术的发展使这种技术成为可能。区域交通控制把一个交通区域内以路网总延误时间和平均排队长度最小为控制目标，把多个交叉口的信号控制联系起来进行协作，有助于实现对车流的统一调度和优化管理。从车流的角度来看，交通控制可以分为主动式交通控制和被动式交通控制。 (1)主动式交通控制主动式交通控制即交通诱导控制，是通过播发媒介发布交通信息，向道路的使用者提供道路的实际运行信息，提醒、建议或控制道路使用者的最佳出行路线，从而减少时间延误的一种现代交通控制模式。 (2)被动式交通控制被动式交通控制是利用各类信号控制装置向道路的使用者发布强制的控制指令，以达到对交通流的疏导和优化的目的。前面提到的点控制、线控制、面控制等控制模式都属于被动式交通控制，被动式控制通过获取道路上的交通流信息，在了解交通流运行规律的基础上选择合适的控制方案来控制信号变化，从而满足交通流需求，交通信号的变化实质上是受限于交通流的变化，所以，称之为被动式交通控制。从控制方式的角度来看，交通控制可以划分为定时交通控制、感应交通控制、自适应交通控制。(1)定时交通控制定时交通控制是在通过交通流的历史数据，分析不同时段交通流的变化规律，根据不同的情况制定相对应的信号控制方案，通过段执行不同的方案来实现对交通流的控制，它是一种固定周期的信号控制。由于交通流变化规律的多样性，定时交通控制又分为单段式和多段式，同时也是一种应用较为广泛的交通控制模式。(2)感应交通控制感应交通控制是通过获取交叉口的即时车流信息来实现对信号控制方案的实时变换，并以此来来实现对车流的控制。根据获取的数据的多少，感应交通控制可分为半感应式和全感应式，相比于定时交通控制，感应控制更为适合饱和度较低或车流变化较大的交叉口。(3)自适应交通控制自适应交通控制通过持续检测交叉口的排队长度、延误时间、交通量等交通信息并依据交通流的动态特性预测未来的交通需求，产生系统所希望的交通控制优化方案，其考虑到了动态变化的交通信息，能够适应随机变化的交通环境。2.2.2交通控制基本参数交通控制的主要参数有周期时长、信号相位、绿信比、绿灯间隔时间、饱和流量、流量比、饱和度和通行能力等，其具体内容如下:1.周期时长周期时长简称周期是指信号灯色按设定的相位顺序循环显示一遍所需的时间，即一个循环内各控制步伐的步长之和，用字母C表示，一般可如下表示:C=G+A+R （2-1）式中:C周期时长，单位为s; G绿灯时长，单位为s; A黄灯时长，单位为s; R一红灯时长，单位为s;周期的长短是影响交通信号控制效果优劣的重要参数，其长短由交叉口的交通流特性和所采用的控制方式决定。如果周期时长取得太短，则难以使各个方向的车辆顺利通过交叉口，导致车辆的频繁启停、交叉口运行效率下降;如果周期时长取得太大，则会导致车辆通过时间过长，反而严重影响车辆的运行时问。一般来说，对于车流较小、周期相位相对单一的小型交叉口，周期取70秒左右；对于车流较大、周期相位相对复杂的大型交叉口，周期则取180秒左右。2.信号相位在交叉口信号控制中一只或几只交通流获得的优先通行权做信号一相位，根据交叉口各方向车流量的不同，对机动车来说信号相位数一般为2至8个，使用最普遍的信号相位方案一般为两相位，即东西方向放行，南北方向禁行为第一相位，东西方禁行，南北方向放行为第二相位，其相位示意图如下图所示。图2-1 两相位信号示意图3.绿信比绿信比是指交通信号灯一个周期内可用于车辆通行的时间比例，即绿灯时间与信号周期的比值。其公式如下: (2-2)其中:k一绿信比;有效绿灯时间，单位为S;C周期长度，单位为S。有效绿灯时长是指在绿灯时间内车辆可以有效通过交叉口的时间。由于驾驶员的反应和车辆启动以及信号相位的变幻会造成一定的时间损失，车辆在这段时间内是不能通行的，所以称此段时间为损失时间，绿灯时长减去损失时间即为有效绿灯时长。4.绿灯间隔时间绿灯间隔时间是指在相邻两相位中，从上个相位的绿灯结束到下个相位的绿灯开始所用的时间。绿灯间隔时间是为了清空冲突区域，以免不同方向来的车辆发生冲突，其值可采用下列公式计算: (2-3)其中:绿灯间隔时间，单位为s;驾驶员反应时间，单位为s;车辆进入路口的车速，单位为m/s;车辆制动加速度，单位为m/ ;一一交叉口宽带，单位为m。5.饱和流量在一次绿灯信号时间内，入口车道上一队不间断车流能通过入口车道停车线的最大车流量，单位是pcu/绿灯小时。6.系统速度:系统速度即线控中绿波带速度，是指干线协调控制系统要求车辆运行的速度。该速度的确定一般有两种方法:一种是人为设定，另一种是以车流的正常行驶速度计算。7.通行能力道路的通行能力是道路交通设施能够承受车流的一种性能指标，其定义为:在单位时间内通过道路上观察地点或断面的最大车流量。道路的通行能力是交通工程设计、交通规划以及交