智能交通信号灯

研究热点

智能交通信号灯是一个研究热点，属于智能交通系统。智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS），旨在基于行人、车辆、道路、信号系统的多元互通，通过新一代信息技术构建可保障安全、提高效率、改善环境、节约能源的未来综合运输系统，推动传统交通运输、服务控制及车辆制造等相关上下游的产业变革。

常见信号灯参数

1.周期：是指交通信号灯色发生变化，显示一个循环所需的时间，也称周期长，即红、黄、绿灯时间之和。

2.相位：即信号相位，是指在周期时间内按需求人为设定的，同时取得通行权的一个或几个交通流的序列组。

3.相位差：是指具有相同周期长的相关路口，在同方向上的两个相关相位的启动时间差。

4.饱和流量：是衡量路口交通流施放能力的重要参数，通常是指一个绿灯时间内的连续通过路口的最大车流量。

5.流量系数：是实际流量与饱和流量的比值。既是计算信号配时的重要参数，又是衡量路口阻塞程度的一个尺度。

6.绿信比：智能交通信号控制系统中的绿信比是指在周期长内的各相位绿灯时间与周期长之比。

7.绿灯间隔时间：是指从失去通行权的相位的绿灯结束，到下一个得到通行权的相位绿灯开始所用的时间。

8.有效绿灯时间：是指被有效利用的实际车辆通行时间。它等于绿灯时间与黄灯时间之和减去头车启动的损失时间。

常见信号灯分类

按控制范围分类

根据交通信号的控制范围，可以将交通信号控制方式划分为单点控制方式、干道协调控制方式（也称“线控”）和区域协调控制方式（也称“面控”）。

1．单点控制方式

单点控制方式是指被控交叉路口的交通控制信号只按照该交叉路口的交通状况独立运行，只考虑该单个交叉路口的交通运行效果最佳，而不考虑该交叉路口周围其他交叉路口交通状况的配时方案设计。

单点控制方式是最基本的交通控制形式，也是线控和面控系统的基础，适用于相邻信号机间距较远、线控效果不佳时，因各相位交通需求变动显著，其交叉路口的周期长和绿信比的独立控制比线控更有效。

2．干道协调控制方式

干道协调控制方式是指将干道上的多个交叉路口以一定方式联结起来作为研究对象，同时对各个交叉路口进行相互协调的配时方案设计，使得干道上按规定车速（通过带速度）行驶的车辆获得尽可能不停顿的通行权。

干道协调控制是基于“绿波交通”的概念：当一列车队行驶在有许多交叉路口的一条主干道上时，协调控制会使车辆总是在绿灯开始时到达干线交叉路口，因而通过交叉路口时无须停车。实践证明，通过协调各个交叉路口之间的信号配时可获得很大的通行效益。

3．区域协调控制方式

区域协调控制方式是指将区域内的所有交叉路口以一定方式联结起来作为研究对象，同时对各个交叉路口进行相互协调的配时方案设计，使得整个控制区域的交通运输效率提高、车辆平均延误时间减少。

按运行方式分类

根据交通信号的运行方式，又可将交通信号控制方式划分为定时控制方式、感应控制方式和自适应控制方式。

1．定时控制方式

定时控制是指根据以往的交通情况，预先设定信号周期和绿灯时间的信号控制方式，可运用于单个交叉路口的独立控制，也可运用于多个交叉路口甚至是区域协调控制。定时控制配时方案是根据交通调查的历史数据制定的，而且一经确定，即维持不变，直到下次重新进行交通调查。

2．感应控制方式

感应控制是指根据实际的交通情况（通过车辆检测器获取的当前交通情况数据），实时确定信号周期和绿灯时间的信号控制方式，通常只适用于单个交叉路口的信号控制。

感应控制是在相位起始绿灯，感应信号控制器内预设有一个“初期绿灯时间 gi”，到初期绿灯时间结束时，如在一个预置的时间间隔内（这个时间间隔称之为“单位绿灯延长时间 go），无后续车辆到达，则即可更换相位。这个初期绿灯时间 gi加上单位绿灯延长时间 go就是最短绿灯时间 gmin。如检测器检测到有后续车辆1到达，则每测得一辆车，绿灯延长一个预置的单位绿灯延长时间，即只要在这个预置的时间间隔内，车辆中断，即换相；连续有车，则绿灯连续延长。绿灯一直延长到一个预置的“极限延长时间 gmax”时，即使检测到后面有来车，也要中断这个相位的通行权。实际绿灯时间 g大于最短绿灯时间 gmin,而小于绿灯极限延长时间 gmax。

感应信号控制是一个反馈控制过程，从理论上讲，感应控制实时性较好，适应性较强，适用于车流量变化大而不规则、主次相位车流量相差较大、需要降低连应道干扰的情况，然而存在协调性差、不易实现联机控制的缺点。实践也表明，如果干扰的和次要道路上的交通流量都很大，甚至接近饱和状态时，感应控制的控果效果还不如定时控制。

感应控制根据控制实施方式又可分为半感应控制和全感应控制。半感应控制在路口部分人口处设置车辆检测器的感应控制方式，而全感应控制则是在路制全部入口处设置车辆检测器的感应控制方式。

3．自适应控制方式

自适应控制是指各交叉路口将检测到的交通信息经过分析处理后传送到控制中心，控制中心根据一定的控制规律制定相应的实时控制方案，再将实时控制参数下传到各交叉路口的信号控制方式，常用于整个区域或城市的信号控制。

自适应控制是一种具有学习、抽象、推理、决策等功能，并能根据环境的变化作出恰当适应性反应的控制技术，其中基于某些控制规则的模糊控制，具有较强的实时性、鲁棒性和独立性，设计简单实用，便于结合人的思维与经验，为城市交通信号控制提供了一条切实可行的途径。

产品的智能化

智能交通信号灯是现代城市交通管理系统中的关键组成部分，它们通过多种技术手段体现了智能化。

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