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交通控制系统是采用与时刻变化着的交通情况相适应的设备,组成按交通规则正确指挥交通的系统。交通控制系统今后将从被动系统向主动系统发展。在控制方法上,将改变定周期的系统控制,使系统内的周期可随时改变,增加系统的灵活性,以适应瞬时变化的交通流量。在控制设备上,将广泛采用大规模集成的电子化设备和微型计算机。

基本信息

  • 中文名称

    交通控制系统

  • 定义

    按交通规则正确指挥交通的系统

  • 前景

    从被动系统向主动系统发展

  • 起源

    1868年在英国伦敦

折叠 编辑本段 基本信息

采用与时刻变化着的交通情况相适应的设备,组成按交通规则正确指挥交通的系统。

折叠 编辑本段 发展简况

最早控制交通的设备是1868年在英国伦敦安装的色灯信号机。它是用煤气灯照亮,后因煤气爆炸而毁坏。1914年在美国克利夫兰开始使用电光源定时信号机。1918年在纽约开始使用手动红、黄、绿三色信号机。用信号机控制单个交叉口的交通信号称为点控制。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。世界上第一个实现交通线控制的系统于1917年出现在美国盐湖城。这是一种内联式线控制系统,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。此后十年间,先后又试验成功了同时式、交变式、推进式线控制系统,它们都是机械联动。到50年代,一些国家的汽车保有量进一步增加,线控制系统已不能满足城市道路交通的需要。1952年美国在丹佛市试验用电子计算机对道路网各交叉口的交通信号进行控制,这就是面控制。与此同时,在高速公路上也安装了交通控制系统。1959年加拿大多伦多市进行实验并于1963年正式安装了世界上第一个实现面控制的面控制系统。此后,许多国家也都采用新型电子计算机,使一个区域内的信号灯协调运转。中国于1932年在广州开始采用手动信号灯,1976年在北京安装了第一台单点感应式信号机,1978年在北京试用线控制系统。

折叠 编辑本段 交通控制系统

普通道路交通控制分点控制、线控制和面控制。它们分别使用不同的控制系统。

折叠 编辑本段 点控制系统

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。点控制的分类如下:定周期控制是使信号灯按预先定好的周期和绿信比运转。这是最简单、应用最普遍的一种控制方式。一段定周期控制是在全控制过程中信号灯只有一种周期和绿信比;多段定周期控制是信号灯预先定有若干个周期和绿信比,在控制过程中,根据交通量的变化,自动变换周期和绿信比。感应式控制是用感应式信号机根据安置在交叉口各入口的车辆检测器所收集的交通情报,灵活地控制绿灯开放时间。全感应式控制是在交叉口各入口处都设有车辆检测器;半感应式控制只在交叉口的某两个入口设有车辆检测器,使该方向的绿灯能灵活开放。

折叠 编辑本段 线控制系统

线控制有三个基本参数,即信号周期、绿信比和相位差。相位差是相邻两个交叉口信号机同方向绿灯开启时间差与周期之比。实现线控制的系统有两种:①有电缆线控制系统。系统设有主控制器。预先编好的各种控制模型贮存在主控制器内,主控制器通过传输电缆把控制指令发给各交叉口上的信号机,使其按控制模型的要求变换灯色;同时收集车辆检测器所提供的交通情报,并进行处理。②无电缆线控制系统。这种系统不设主控制器,各种控制模型分别贮存在各交叉口的信号机内。这些信号机都装有高精度的石英晶体钟,用统一的时间而相互协调一致,按预定的控制模型运行。线控制系统根据功能又可分为三种:①单时段线控制系统。整个系统只有一种周期、绿信比和相位差,只能组合成一种控制模型。系统只按一种控制模型工作,不能适应经常变化的交通流量。这是早期发展的一种简单线控制系统。②多时段线控制系统。它具有多种周期、绿信比和相位差,可组成多种控制模型,并能按时间自动变换,以适应交通流量的变化。③感应式线控制系统。具有有电缆控制系统所具有的控制功能。主控制器内贮存多种控制模型,根据车辆检测器所检测到的交通量大小,实时地改变控制模型。普遍应用的线控制模型有同时式、交变式、推进式等几种。其基本原理是在各交叉口信号周期统一的前提下,适当调整各信号机的绿信比和相互间的相位差,使被控制的干道上形成"绿波带",车辆在行驶中减少遇到红灯的次数,从而提高干道的通行能力。

折叠 编辑本段 面控制系统

面控制是对城市道路网上若干个相邻交叉口的信号周期、绿信比、相位差和设在道路上的各种可变标志进行集中统一控制。面控制系统由以下几部分构成:①控制中心,在控制中心设有中心处理机及其外围设备、地图显示板、交叉口信号状态显示板、交通情况显示板、交通事故和车辆诱导显示装置、控制台等;②传输系统,由中央数传机、终端数传机和传输线组成;③信号控制系统;④交通情报收集系统,由设在道路上的各种车辆检测器组成;⑤可变标志系统;⑥通信系统,包括有线电通信无线电通信;⑦电视监视系统;⑧控制模型和软件系统。

面控制系统的功能:①收集交通情报。设在道路上的车辆检测器随时把检测到的车辆数、车辆行驶速度、车辆阻塞度和空间占有率等情报,通过传输系统送到中心处理机处理。②控制终端信号机和可变标志。中心处理机根据交通流量的变化,实时地改变控制模型,随时发出控制指令,控制终端信号机和可变标志。③诱导车辆。中心处理机根据收集的交通情报,对于交通阻塞地点,一方面控制有关的终端信号机和可变标志以诱导车辆,另一方面通过通信系统,发布交通阻塞情报,诱导车辆避开阻塞地点。④集中监视。通过各种显示设备和电视监视系统,工作人员可了解控制区域内的交通状况,为迅速排除交通阻塞、处理异常情况、采取人工干预提供直观依据。面控制系统因有上述功能,所以对疏导交通流量,提高道路通行能力,减少交通事故和交通公害有明显的效果。

折叠 编辑本段 面控制模型

面控制模型是保证实现系统功能的软件系统。在一个区域内,把各种复杂的交通流视为一个整体,用交通流理论,确立其数学模型。

目前各国的面控制,多采用TRANSYT(Traffic Net-work Study Tool)程序和 SIGOP(Traffic Signal Optimization Program)程序实现对信号的控制。这种程序的基本原则是通过优化相位差,实现配时方案,以求全区域的最佳运行效率。

高速公路交通控制系统 对高速公路上匝道(进出口)、交汇和行驶速度进行控制的系统。在高速公路匝道上设有信号灯或可变标志。当高速公路上车辆阻塞或车流达到饱和容量时,便控制入口处的信号灯或可变标志,限制车辆驶入。在发生交通事故或遇有施工等紧急情况时,也限制车辆驶入或驶出,或完全关闭匝道。对于刚驶入高速公路匝道的车辆,靠匝道上的信号机引导进入干线,以保证交汇时的安全。设在高速公路上的各种可变标志,随时给驾驶人员提供道路上的车辆阻塞度、速度限制、路面湿度和冰冻状况、交通事故和施工等情报,保证车辆按规定速度行驶。

高速公路交通控制系统由各种检测器、信号机、可变标志、通信传输系统、设在控制中心的中心处理机及其外围设备、交通状况显示板和使上述设备协调工作的软件系统组成。控制人员为了直观了解道路上的交通状况和控制效果,还设有电视监视系统。

展望 交通控制系统今后将从被动系统向主动系统发展。所谓主动系统即是按程序行驶系统。主动系统的中心处理机可直接掌握控制区域内每辆车的出发点和要去的目的地,并为其选择最佳路径。在控制方法上,将改变定周期的系统控制,使系统内的周期可随时改变,增加系统的灵活性,以适应瞬时变化的交通流量。在控制设备上,将广泛采用大规模集成的电子化设备和微型计算机。

折叠 编辑本段 参考书目

U. S. Department of Transportation,Traffic Control Systems Handbook, Washington DC, Federal Highway Administration,1976.

猪濑博,浜田乔:《道路交通管制》,产业偑书,东京,昭和47年。

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