智能交通控制系统的发展与现状

智能交通控制系统的发展与现状

郭瑞

塔城公路管理局，新疆维吾尔自治区塔城地区塔城市， 834700

摘要：近年来，科学技术的进步促进了城市化进程的加快，伴随而来的交通污染和交通堵塞问题日益引发人们的关注。传统的交通控制方法已经无法适应现代化的发展，建立在大数据和云计算基础上的新的智能交通控制体系顺应而生。本文阐述了智能交通控制系统发展及在我国的现状。

关键词：智能交通；交通控制；发展；现状

前言

随着经济社会的快速发展，交通问题越来越引起人们的重视。通过限制排放、扩建交通道路只能短时间内解决交通堵塞和交通污染问题，如何长期有效的控制交通问题，保证人、车、路的的协调统一成为研究的关键，交通控制体系的建立和完善很大程度上解决了这一问题。大力发展城市交通智能控制系统是解决现代社会交通需求与供给矛盾的重要途径之一。实现城市交通系统的智能控制不仅有利于提高交通运输效率，增加道路交通运营安全，而且还关系到土地资源与能源的合理利用、城市环境的改善，乃至国民经济的持续发展和社会效益的提高。

一、智能交通控制系统的起源

1868年，英国伦敦安装了一台红绿煤气照明灯，用来控制交叉路口的马车，城市交通控制的序幕由此拉开。1913年，美国Cleveland市出现了采用电力驱动的交通信号控制系统，即世界上最早的交通信号控制，此控制与现在意义上的信号灯己经相差无几。随着交通量的增加，逐渐地从对单个交叉口交通信号的控制发展到对同一条道路若干个相邻交叉口交通信号的控制，即线控制。1917年美国盐湖城出现世界上第一个实现交通线控制的系统—内联式线控制系统,它把一条道路上6个连续的交叉口的信号灯用电缆联接，使用手动开关。1926年美国Chicago市采用了交通灯控制方案，每个交叉口设有唯一的交通灯。英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯，标志着城市交通自动控制的开始。此后，交通控制技术和相关控制算法得到迅速发展和改善，提高了交通控制的安全性、有效性并减少了对环境的影响。1959年加拿大多伦多市进行实验并于1963年建立了一套使用IBM650型计算机的集中协调感应控制信号系统，这是世界上第一个实现面控制的面控制系统。之后，美国、英国、前联邦德国、日本等国家相继建成计算机区域交通控制系统，这种系统一般还配备交通监视系统组成交通管理中心。20世纪80年代初，全世界建有交通管制中心的城市有300多个。各国广泛使用最具代表性城市道路交通控制系统有TRANSYT、SCOOT和SCATS系统等。

二、国内智能交通控制系统

国内交通信号控制系统起步较晚，20世纪70年代北京市采用DJS130型计算机对干道协调控制进行了研究；20世纪80年代以来国家一方面采取引进与开发相结合的方针，先后建立了一些城市道路交通控制系统；另一方面投入力量研发城市交通信号控制技术，开发适应我国以混合交通为主要特点的智能交通控制系统。从行业规模来看，2011年中国智能交通行业应用总体规模达到252.8亿元，比2010年201.9亿元增长了25.21%，2012年随着各地智慧城市建设的推进，在智能交通行业IT应用投资方面加大了力度，2012年比2011年增长了25.59%，规模达到了317.5亿。2013年受政府投资推动智慧城市建设的影响，智能交通行业应用投资增长至408亿元，增长率高达28.5%。2014年，智能交通行业市场规模达到557.1亿元。预计到2020年国内智能交通领域的投入将达到上千亿元，智能交通将进入新一轮的快速发展轨道。虽然在整体规模和层次上与世界发达国家还有不少差距，但部分领域技术水平已处于世界先进位置。

三、主要智能交通控制系统

1、SCOOT系统

SCOOT(绿信比周期长相位差优化技术)是一种方案生成式自适应区域协调控制系统，主要由交通流数据采和分析、交通模型、配时参数优化调整及信号控制方案的执行以及系统监控4部分组成。SCOOT系统通过检测器定时采集和分析交通信息，交通模型和优化程序配合生成最佳配时方案，最后送入路口信号机予以实施；其优化程序采用小步长渐近寻优方法，连续实时地调整绿信比、周期和时差三个参数，不但降低了计算量，而且也很容易跟踪和把握当前的交通趋势；系统检测器信息的敏感度低，所以优化器的个别错误不会导致整体的关键错误。

2、SCATS系统

SCATS(悉尼协调区域交通系统)是澳大利亚新南威尔士道路交通局于20世纪70年代末研究的一种实时自适应区域控制系统，其结构层次大体可以分为：中央监控中心→区域控制中心→信号控制器。在区域控制中心对路口信号控制器实施控制时，通常将若干个信号控制器组合为一个子系统，若干个子系统组合为一个相对独立的系统。随着交通状况的变化，子系统既可以合并，也可以重新分开。SCATS系统事先利用脱机计算的方式为每个交叉口设定4个绿信比方案、5个内部相位差方案和5个外部相位差方案，把信号周期、绿信比和相位差作为独立的参数分别进行优选，优选算法以“综合流量”和“饱和度”为主要依据。

3、ACTRA系统

ACTRA(先进控制和交通响应算法)系统是目前技术比较领先的交通信号控制系统软件之一，先后为汉城、亚特兰大、盐湖城、北京等奥运城市提供了交通控制服务。ACTRA系统符合NTCIP协议，具有良好的开放性，实际应用中能够实现对基于NTCIP协议的第三方信号机的正常监控和管理；采用ACS-L算法来实现区域自适应协调。

四、国内应用实例

1992年广州市引进了SCATS，在中心区道路的60个路口装机使用，至2014年装机路口达870多个，每个路口的每条车道都敷设了车道检测线圈，可以检测交通流量和饱和度等交通参数，这些数据通过光纤网络传输到交通控制中心。2006年开始建立专门的交通流检测系统VDS，至2010年，全市建成交通流检测点430多个，地域上分布在内环路、市区主干道路，技术上包括微波检测器、线圈检测器和视频检测器。2010年至2014年，又加大了交通流检测点的建设，增设了400个交通流检测点，几乎覆盖了全市主要干道。除了上述专门检测器之外，2010年起广州研究应用的交通卡口系统具有更全面的交通检测功能，它通过拍摄并识别每一车辆的号牌，可以计算经过该道路截面的交通流量、车速等重要信息。

参考文献

[1]翟高寿.基于智能工程的城市交通控制系统的研究[D].北方交通大学，2000

[2]马玉娟，刘伟伟，张川.我国城市道路交通控制体系的发展研究[J].硅谷,2012(1):29-29

[3]曹银平.车路协同—交通信号控制系统未来发展方向[J].自动化博览,2016(7):70-72

[4]王海忠,于泉,顾九春,石建军.城市交通信号控制系统研究(二)[J].交通科技,2004(06)

[5]隋莉颖,石建军,宋延,车广侠,尚德申.城市交通信号控制系统(ACTRA)应用简介及构想[J].交通与计算机,2007(02)

[9]吴凡.基于短时交通流预测的城市区域交通信号控制研究[D].南京理工大学，2016

[10]尚龙华.基于车辆队列的交叉口信号主动控制方法研究[D].长安大学，2015

[11]陆化普．交通规划理论与方法［M］．北京:清华大学出版社，2006

[13]杨兆升.城市交通流诱导系统理论与模型[M].人民交通出版社，2000郭瑞（1986-），男，汉族，籍贯山东阳谷县，工程师，工学学士，现任职与塔城公路管理局，主要从事设备管理工作