当前世界应用比较广泛的城市道路交通信号控制系统有英国的TRANSYT与SCOOTS交通控制系统和澳大利亚的SCATS系统。在交通信号灯的发展过程中,自适应理论一直受到各研究机构的欢迎,比如上面所说的SCOOTS与SCATS系统[ ]。61552
以现代电子信息技术为基础的智能交通系统(ITS)体现了现代交通系统的发展趋势。近几年,欧盟、美国和日本开展的大型ITS研发计划反应了车路一体化的发展趋势。欧盟于2006年提出了合作性车路基础设施一体化系统,主要目的是设计、开发和测试为了实现车辆之间通信以及车辆与附近的路边基础设施之间通信所需的技术,旨在提高旅客和货物的移动性以及道路交通运输系统的效率。美国交通部2009年启动IntelliDrive计划,研究内容主要覆盖了车载通讯及其安全应用等方面,为美国实施下一代ITS的重要战略目标打下基础。日本政府目前正在着手研发SMARTWAY智能交通系统,计划用5年的时间在重要道路上覆盖路况认知传感器、构建智能汽车系统、智能道路系统、车路间协调系统,实现交通信息的实时发布[ ]。
与我国城市快速增长的交通需求相比,我国交通基础设施发展较为缓慢。引进国外先进交通控制系统既昂贵又不适用于我国国情。因此,如何在现有设施条件下,采用合理的交通控制方法,以保证交通系统的畅通,是我国交通信号控制领域的研究方向。二十世纪八十年代,我国引入了交叉信号控制系统概念。该领域早期的研究方向定位于定时控制,通过建立精确的数学模型反应交叉口交通状况,并根据模型确定信号配时方案以及绿信比等信号控制参数[ ]。
随着城市交通的发展,这种定时控制方案的缺点逐渐暴露。例如往往会出现在某一方向绿灯点亮的情况下没有任何车辆通过, 而同时红灯方向等待车辆已经排队过长了, 导致在下一个绿灯周期车辆不能全部通过路口, 降低了该路口的通行率。
现阶段,人们对十字路口交通信号的控制方法大致有两种方式:第一种方式是建立城市交通流的数学模型,提出优化算法,但由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的,不确定的,所以难以建立数学模型,也很难实现控制策略中的最优目标,且算法复杂、计算量大,经实践证明控制效果不理想,实时性较差;第二种方式是根据模糊控制的原理,根据十字路口交通的车辆数确定某一相位的绿灯初始时间和绿灯延长时间,对交通灯的控制实现一定的模糊化。交通系统是一个具有随机性、模糊性和不确定性的复杂系统,因此对其建立数学模型非常困难,有时甚至无法用现有的数学方法加以描述。而模糊控制是一种无需数学模型的控制方法,它能模仿有经验的交警指挥交通时的思路,达到很好的控制效果。
目前,国内交通研究者在交通灯智能控制方面也取得一定设计成果。
许其清[ ]等人设计了一种多路联控智能交通灯,利用三菱Q系列PLC进行编程实现单路口智能控制, 使得单路口交通灯能够根据不同的路况自动改变红绿灯时间以保证路况管理最优化,并使用人机界面实现终端总控, 使得在控制室实现终端总控以及监控路口交通灯运行状况。
赵凯[ ]等人基于EDA技术,设计了一套十字路口的智能交通灯控制系统。整个系统由VerilogHDL硬件语言描述,实现了对十字路口干道和人行横道上的绿、黄、红交通灯的状态控制,并且通过对当前路段的车流量检测,智能化地改变绿灯的延时。经过系统仿真,证明该系统是可靠、有效的。
张菁[ ]等人对遗传算法中适应度函数、交叉算子和变异算子等进行了一系列改进, 设计了一种基于遗传算法和混沌优化思想的混合式优化算法, 并对由6个交叉路口组成的城市双向交通干线进行了仿真试验。文献综述