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1.2 智能交通信号系统的研究目的及意义
随着经济的飞速发展，社会对道路交通的需求日益增长。从20世纪50年代起，世界发达国家和地区大力发展交通道路基础建设，促进了道路交通的快速发展。在道路交通发展的同时，随之也产生了许多负面效果，例如交通堵塞并由此导致的交通污染和交通事故频发等严重问题，道路基础设施的增加依然无法满足交通运输量的增加，交通问题成为困扰各国的难题[17]。
早在上世纪70年代，英国道路研究实验室研究发现，英国的一个大约拥有100个交叉路口的城市，每年由于车辆拥堵引起的经济损失就达400万英镑。在东京，所有的主要交通干道由于车辆延误造成的经济损失达2亿美元。
近年来，我国道路建设有了很快发展，但同时交通工具也日益增加，这样对交通道路的基础设施建设就有了越来越高的要求。而在通常情况下，道路的各种情况制约了经济的发展，尤其是现有交通管理系统己经不能适应道路交通情况的变化情况，我国很多城市由于交通拥堵造成了巨大的经济损失，百万人口的大城市平均每年因交通情况产生1500多亿的损失。美国每年也因此造成经济损失约2400亿美元。
为了解决道路交通问题，世界各国都对交通管理进行深入的研究。目前，城市交通管理领域正发生一场深刻的变革，智能交通系统(ITS)在全球范围内的兴起，从根本上改变了传统的交通管理的思想观念，逐渐改善了交通道路情况，智能交通对交通流进行全面优化、统筹控制的先进交通管理控制技术在现实中逐渐得以实施。智能交通管理系统采用先进的交通信息采集技术、数据传输技术、信息控制技术及计算机处理技术等，通过信息的采集、分析和处理以及数据的优化产生高效的交通信号控制方案[1]。智能交通系统利用先进科学技术在道路、车辆和行人之间建立智能的联系。它的主要目标是充分利用现有的资源，最大程度上提高交通管理的高效性，缩减车辆的延误时间，提高社会经济效益。
在智能交通管理中，智能交通信号管理作为一种简单快捷的管理方式，对缓解道路的拥堵情况起到了积极有效的作用，同时也得到了交通管理有关部门的密切关注。智能交通信号管理系统就是利用先进的控制装置[13]，在时间和空间上控制交通网的分布，从而提高道路通行能力，实现对交通的高效管理，所以对交通信号管理系统进行研究具有很高的实用价值。
1.3 国外交通控制系统发展概况
早期的交通信号控制器都是按照某种固定不变的周期长度和信号灯显示时间来控制信号灯，随着计算机技术和交通信号感应式控制技术的不断发展，计算机在交通管理控制中发挥着越来越重要的作用。1952年美国的丹佛市出现了采用模拟电子计算机的交通信号控制系统，1963年加拿大多伦多市出现了第一个将数字计算机用于区域交通信号控制系统，从此开辟了交通控制发展的历史新纪元由于微处理器的发展及新型微处理机的出现，不仅出现了以微处理机作为主控制机的区域交通管理系统，而且各种终端控制设备也相继出现。
1969年，英国学者设计的区域控制系统优化程序TRANSYT(Traffic Network study Tool)被世界各国广泛采用[31]，从而把交通控制技术推向了一个更高的发展阶段。20世纪70年代初期，英国先后在伦敦和格拉斯哥市建立了实验性区域交通管理系统。从上世纪70年代开始许多国家开始了自适应交通管理系统的研究，其中被广泛采用的有英国的“STOOT”系统，与第一代区域控制不同的是，新的控制系统是一种数据反馈自控制系统，它是根据道路网络上的实时情况，利用上位机不断对信号配时方案进行调整，以达到最优的控制效果[2]。同时还有澳大利亚的“scATS”系统等。在此之后，美国、日本、法国等也随之成立了以计算机控制为核心的区域交通管理系统[29]。