城市路网交叉口信号配时的研究与应用
用在线计算机程序调整配时参数，得到最佳控制方案。我国各大城市也几乎都建立了区域交通控制系统。
随着计算机信息技术的迅速发展，信号控制技术已经朝着智能化，信息化方向发展，形成了智能交通控制系统。
2.1 信号控制基本概念
2.1.1 信号灯色
(1)信号绿灯
信号绿灯表示允许车辆、行人通行，车辆和行人获得通行权，常用符号G(s)表示。
(2)信号红灯
信号红灯表示禁止车辆、行人通行，车辆和行人失去通行权，红灯启亮时，车辆禁止越过停车线，常用符号R(s)表示。
(3)信号黄灯
信号黄灯表示提醒驾驶员，信号灯色即将变更为红灯，己越过停车线的车辆可以继续行驶，其余车辆应该在停车线后依次排队等候，常用符号A(s)表示。黄灯的设置是考虑了交叉口交通安全的要求，一般黄灯时长为3一55。
(4)全红
全红是指交叉口所有信号灯色均为红灯，它是黄灯时间的延续，目的是使滞留在交叉口内部的车辆安全地驶离交叉口，常用符号r(s)表示。全红时间的取值与交叉口的几何条件和交通条件有关，可依据实际情况进行适当的调整。
2.1.2 信号相位、信号阶段
(1)信号相位
信号相位是指一股或者几股车流，在一个信号周期内，任何时刻都能获得相同的信号灯色，把获得的灯色的连续组合定义为信号相位。
(2)信号阶段
车流通行权的每一次转换就称为一个信号阶段。信号相位是根据车流获得的
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信号显示时序划分的，信号阶段是根据车流获得的通行权在一个周期内的轮换次数来划分的。
2.1.3 信号控制基本参数
(1)信号周期
信号灯色交替循环显示一个回合的时间，称为一个信号周期，常用符号C(s)表示。
(2)绿灯间隔时间
相邻两个相位的绿灯终止时刻和起始时刻的时间差，一般包括黄灯时间和全红时间，常用符号I(s)表示。
(3)有效绿灯时间
能够被有效利用的绿灯时间，等于绿灯时间减去损失时间。 (4)损失时间
由于车辆启动和停车需要相应的加速和减速时间，这些不能够被利用的时间称为损失时间。
(5)绿信比
有效绿灯时间与周期的比值称为绿信比。
2.1.4 实例
下面以一交叉口为例，如图2-1，对上述概念进行具体说明。 (1)信号条件：
该交叉口信号灯控制分为五个信号阶段，如图2-2，信号阶段i的起始点和终止点分别用Fi和Fi+I，(i=1，2，3，4)，信号阶段5的终止点即FI。
(2)各参数的计算方法: 以相位i为例：
有效绿灯时间为gi；损失时间为li=ai+bi，，其中ai表示启动损失，bi表示清尾损失；绿信比λ=gi/C。对于周期而言，各参数计算方法如下：
有效绿灯时间：
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损失时间：
(2-1)
绿信比：
(2-2)
(2-3)
图2-1 交叉口示意图
图2-2 交叉口信号阶段
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2.2 典型信号控制系统
2.2.1 TRANSYT系统
TRANSYT是用于路网信号协调配时设计的一种方法，最初由英国道路运输研究所提出，经过多年的改进，在世界范围内获得了广泛的应用，目前最新版本是11版。TRANSYT属于脱机操作的固定配时系统，主要由优选方法和交通模型组成如图2-3，对已知交通状况的交叉口，给出合适的配时方案。
TRANSYT把包含多个参数的运行指标(油耗、延误、停车次数等)作为优化目标函数，其可靠程度和预测准确度自然要高于仅以延误时间作为唯一目标函数的传统方法。
TRANSYT的交通模型在确定最优配时方案时，选择“爬山法”作为计算方法，充分反映了车流的运动特点和相互之间的影响。
TRANSYT方法中有如下几条基本假设：
(1)在路网上，所有交叉口均由信号灯控制(或由优先通行权控制)。 (2)在仿真的路网范围内，所有信号灯交叉口，均使用一个相同的信号周期长度；或者，某些交叉口采用相同周期长度的二分之一作为它的信号周期。每个交叉口信号阶段划分情况以及各信号阶段的最短时间是相同的。
图2-3 TRANSYT工作原理图
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2.2.2 SCATS系统
SCATS控制系统是一种实时自适应控制系统。该系统是自70年代开始研究，并于80年代初投入使用。最初应用于澳大利亚悉尼市，故而得此名。目前，我国的上海等城市采用了SCATS系统。这一系统是由澳大利亚新南威尔士干线道路局的西姆斯(A.Gsims)等人开发的，实际上也是一种实时配时方案选择系统。西姆斯等人为SCATS系统寻求一种能最大限度地减少路网上车辆的延误时间和停车次数的配时参数优化“算法”，用以对三项基本参数一信号周期、绿信比及相位差进行优选。诚然，在目前的SCATS系统中，并没有使用模拟实时交通的数学模型，但它却也有一套以实时交通数据为基础的“算法”，用于实时方案选择。按不太严格的归类方法，这种系统也可算作一种实时反馈控制系统。
SCATS为分层式三级控制结构，包括:中央监控中心，区域控制中心，信号控制器，如图2-4。
中央监控中心既需要集中监视整个系统的运行状况以及工作状态，又需要动态存储区域控制中心的数据和信号控制器的运行参数。
区域控制中心对信号控制器进行实时控制，把1一10个信号控制器作为子系统，依据实际交通情况，子系统既可以合并又可以分开，非常灵活。
图2-4 SCATS控制系统结构
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