《交通灯智能交通系统.doc

第一章 课题的研究背景及意义 §1-1 课题研究的意义 得益于工业革命的巨大成果，以及现代社会经济的迅速发展和人们生活水平的不断提高，汽车已成为世界各国人民出行的主要交通工具，由此产生的城市交通问题已经越来越引起世界各国的重视。随着人口的不断增加和车辆的不断增加而产生的交通拥堵和环境污染已经严重的制约了世界各国的经济发展，使得城市的功能无法正常发挥。因此如何有效的解决城市交通问题，提高城市交通运转效率，已成为各个国家各个地区的当务之急 目前，解决城市交通问题主要有两个方法。一是加快城市道路设施规划建设，完善城市交通网络体系。固然，不断的进行道路设施建设可以缓解城市交通压力。但是任何国家任何地区都会受到建设资金和城市空间的制约，因此不可能无限的进行道路交通建设。所以该方法并不是行之有的解决途径。第二种方法是采用当前各领域先进的技术，对城市交通进行现代化的科学的管理和控制，提高道路的通行能力，此方法是目前公认的成本少、见效快的方法。 ITS（Intelligent Transport System）—智能交通系统，是指将先进的信息技术、电子控制技术及计算机技术等有效地运用于整个交通运输管理系统而建立起的一种精确、高效、实时的综合运输和管理系统。传统的交通管理模式已经不再适应现代化的交通需求，因此 ITS 便成为改善城市交通的一个重要途径。对于一个城市的交通系统来说，能有效地提高交通运输效率，保证各交通道路顺畅，同时又环保节能，是 ITS 实现的最终目的。本课题通过控制交通路口的交通信号灯，达到能够有效地提高交通路口的通行效率，使得各个方向的车辆能够有效迅速的通过各个交通路口，如此便提高了整个城市的道路通行能力，保护环境，节约资源。因此，本课题的设计有着重要的研究意义，在未来的社会发展中有着广阔的应用前景 §1-2 智能交通系统的起源与发展 早在 20 世纪 60 年代，美国便开始了智能交通系统的开拓性研究。到了 80 年代中期，California交通部门研制出了加速了智能交通的发展的系统—PATHFINDER。92 年 5 月，美国交通部制定出描述其未来 20 年发展蓝图的《美国智能交通系统战略规划》，该规划书将智能交通系统划分为商用车辆操作系统(CVO)、高级公共交通系统(APTS)、高级车辆信息系统(ATIS)、农区交通系统(RTS)、高级车辆控制与安全系统(AVCSS)几个研究开发领域。 欧洲早在 1969 年便开始发展 ITS。1985年，在法国的倡导和推动下，欧洲开始了一项名为“由里卡”的计划，制定了包括交通技术在内的九大重点研究领域。1986 年，欧洲十一家汽车公司以奔驰为主，进行了民间主导 PROMETHEUS(Programme for European Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented Safety)计划,于 1994 年结束，取得了巨大的成功。 当前世界各国使用广泛的且具有成效的交通控制系统有英国的 TRANSYT 系统、SCOOT系统和澳大利亚的 SCATS系统。 （1）TRANSYT(traffic network study tool)是当今世界上最负盛名的信号配时优化设计程序。其最初版本是由英国道路运输研究所于 1968 年研制成功的。该系统是一种脱机操作的定时控制系统，主要由优化模型和仿真模型两部分组成，自 1968 年问世以来，得到了不断的发展，目前已经发展到先进的TRANSYT-8，其主要技术特征有： 控制模式：静态模式，即脱机时预测确定控制参数，再上机调试。 系统目标：平均延误时间、停车次数、排队长度最小。 参数优化特征：绿信比与相位差是通过建立数学模型计算的，即是优化确定的，周期不参加优化，只是从给定的数值中通过试探法找到性能指标最优的目标周期，也就是选择确定。 优化方法：瞎子爬山法。 （2）SCATS(Sydney Coordinated Adaptive Traffic System)：是澳大利亚于 20世纪 70 年代末研制成功的，从 1980 年起陆续在澳大利亚全境安装使用。该系统采用分层递进控制方式，主要的技术特征有： 控制模式：地区级、联机、中央级、联机与脱机同时进行。 系统目标：类饱和度最大（车辆有效利用绿灯时间与绿灯显示时间之比）和通过带最宽。 参数优化特征：根据最大周期类饱和度确定下一周期的参数，从事先准备好的 4 种绿信比方案中以“投票”方式选出下一周期的绿信比，选中的依据是类饱和度最小：相位差是根据通过带的宽度比较选择得出 （3）SCOOT(Split Cycle Offset Optimization Technique)是 20 世纪 7