城市交通控制路网协调自组织的研究.pdf

城市交通控制路网协调自组织的研究术 翟高寿。查建中⑦ ①(北方交通大学计算机学院北京 100044) ②(北方交通大学机械与电子控制工程学院北京 100044) 摘要社会的飞速发展和交通工具的现代化使城市交通的规模复杂性特征日渐突出，城市 交通控制的范围也越来越大，而交通运行状态动态时变特征与效应亦日益增强，这 使得以往那种不加区分地统一对某区域实施面控、线控或点控且一经确定便不再改 变的策略显得过时，并极大地制约了系统的整体控制效能，城市交通控制模式正从 孤立的单点控制、干线协调控制和区域协调控制向集成多模式控制方向发展，其实 质是城市交通控制系统控制结构的自组织过程。本文将着重就集成智能城市交通控 制系统体系结构中自组织决策功能的实现方法与思想展开研究和讨论。 关键词城市交通控制系统点控线控面控 自组织决策 1引言 城市交通控制是为方便各冲突车流分时使用交叉路121和避免发生交通事故而产生和发展 起来的。伴随社会的发展、城市化进程的加快及科学技术的进步，城市交通控制的范围已不 再局限于最初的某个关键交叉路口或主干线上的多个交叉路口，而是扩大到几乎覆盖整个城 市的成百上千个交叉路口(特别对于大中城市往往如此)，从而使城市交通控制系统的规模复 杂性特征更为突出。与此同时，交通控制技术与方法也得到了很大的改进和提高。从控制机 理来看，出现了点线面三种控制形式、非优化与优化两种配时方式及定时、实时选择、实时 产生等三种控制实施方式“齐放”和“争鸣”的局面(参图1所示)，并进而在系统体系结构 上朝汇聚集中式与分散式优势于一 体的分层递阶控制结构【lJ方向发 信号配时 展。 本文将就现代城市交通的规模 复杂性及孤立的点、线、面三种控 制模式和静态的综合型控制模式的 局限性进行剖析，论述城市交通路 控制规模 网控制动态协调即控制区域动态划 及形式 分的必要性，进而阐明实现集成智 空 能城市交通控制系统体系结构【2】中 自组织决策功能的基本思想。 方式 图1交通控制方法三维示意图 244 2城市交通控制路网协调白组织的研究 起初，交通工程师倾向于孤立地考察点、线、面三种控制模式，并以单纯的面控模式来 实现和实施城市区域的交通路网控制。伴随城市规模的扩大化和城市交通路网中交叉路口信 号化比例的上升，人们逐渐认识到城市交通路网诸多交叉路口或不同街区在交通流量、交通 流向及交通方式构成等方面的复杂性、多样性和差异性特征，以及这些特征对不同交通控制 策略控制效果的影响作用，于是开始将整个城市或其各区域范围内的交通信号控制作为由点 线面三种控制模式构成的综合型交通控制系统来看待，并按实际道路条件及交通状况将相应 交通路网划分为若干控制子网，进而分别采用相应的控制模式及控制对策来组织系统结构和 实施信号控制【3J。不过，必须指出的是，现有城市交通控制系统的控制子网划分是基于历史交 通数据来进行的，因而本质上是一种静态的综合型控制模式。 综合型城市交通控制系统的核心思想是在宏观控制方面引入控制子网划分(即区域划分) 策略，其关键是关于协调控制结构及范围适度性的确定和判决问题，也即交通路网中协作控 制路口群的规划问题。而控制协调的可行性及有效性归根结底应取决于交通路网的拓扑结构、 道路交通条件及实时交通状况(参图2所示)。由于实时交通状况是不断动态变化的，故而协 调控制结构也应随路网交通状况的变化而做及时和相应的调整，也就是说，协调控制结构应 是动态自适应的。为此，应当对城市交通控制系统组织结构布局作出相应的调整，这便是城 市交通控制系统控制结构自组织决策的目标所在。 必须指出，尽管SCATS在路网交通控制过程中根据