（系统工程专业论文）城市交通网络信号优化.pdf

西北工业大学硕士论文摘 要 摘要 城市交通不仅直接影响着城市经济的发展也和城市居民的生活休戚相关。 近 年来， 交通拥挤以及 由此带来的经济损失和环境污染等问题使得各国政府面临严 峻考验。 如何对城市交通流进行合理 科学的调控与管理是全球交通工程和理论界 的焦点所在， 而城市交通网络信号优化又是其中一个重要的 发展方向。 本文主要针对过饱和单路口 及多路口 简单网络的信号优化控制问 题进行了 研究， 并设计了 基于c a n总线的 交通信号 机的通讯系统. 对单路口及多路口过饱和网络的交通信号优化问题，建立了以 s i n g h和 肠m u r a 模型为基础的优化模型，优化的目 标是通过协调交叉口的绿 信比 使过饱 和网络中的车辆排队队长最小。 并采用以大系统的降阶思想为 基础的t a m u r a 算 法对模型进行求解，并进行了 基于 m a t l a b的 仿真计算， 结果表明该优化算法在 一定程度上对排队队长进行了 有效的 疏散，同时 还有一些缺点 和不足有待改进。 对于智能交通信号机的通讯系统设 计， 通过几种通讯方式的比 较， 作者进行 了基于a t 8 9 c 5 2 单片机和s j a 1 0 0 0 c a n控制 器为核心的c a n总线通讯系统的 软硬件设计和调试。 为了 适应联网功能的实际要求， 还设计了基于p c总线的上 位机c a n总线通信适配卡， 并开发了 基于c语言的通讯子程序。 通过系统联调， 成功实现了 智能交通信号机和上位机之间的 通讯。 关键词: 城 市 交 通网 络， 交 通流 ， 城 市 智能 交 通控 制 系 统， 优 化， 智 能 交 通 信 号机，c a n总线 ab s t r a c t u r b a n t r a ff i c h a s b o t h d i r e c t e ff e c t o n e c o n o m y o f t h e c i ty a n d c l o s e r e l a t i o n s h i p w i t h t h e c i t i z e n s . f o r t h e mo m e n t , t r a ff i c c o n g e s t i o n , e c o n o m i c l o s s a n d p o l lu t i o n t h a t a r e r e s u l t e d fr o m t r a f fi c c o n g e s t i o n a r e b i g p r o b l e m s w h i c h g o v e rn m e n t s a r o u n d t h e w o r l d a r c f a c e d w i t h . t h e r e s e a r c h e r s a n d e n g i n e e r s i n t h e f i e l d o f t h e t r a ff i c e n g i n e e ri n g a r e f o c u s i n g o n h o w t o r e g u l a t e a n d c o n t r o l t h e t r a ff i c fl o w p r o p e r l y a n d s c i e n t i f i c a l l y . a n d o p t i m i z a t i o n f o r u r b a n r o a d t r a ff i c n e t w o r k s i s a n i m p o r t a n t b r a n c h . i n t h i s p a p e r , t h e o p t i m i z a t i o n p r o b l e m o f a c o m p l e x j u n c t i o n a n d t w o n e t w o r k s i s s t u d i e d a n d t h e c o m m u n i c a t i o n s y s t e m b a s e d o n c a n b u s i s d e s i g n e d . o n t h e b a s i s o f t h e m o d e l o f s i n g h a n d t a m u r a , t h i s p a p e r p r o p o s e s mo d e l s o f s e v e r a l p r a c t i c a l s y s t e m s , i n c l u d i n g a c o m p l e x j u n c t i o n a n d t w o n e t w o r k s . t h e g o a l o f t h i s o p t imi z a t i o n i s ma k e t h e p l a t o o n s h o r t e s t . h i e r a r c h i c a l a l g o r i t h ms a n d s i m u l a t i o n r e s u l t s a r e a l s o p r e s e n t s i n t h i s p a p e r . w e c a n d r a w a c o n c l u s i o n t h a t q u e u e s c a n b e e ff e c t i v e l y d i s s i p a t e d i n a c e r t a i n d e gr e e b y u s i n g t h i s o p t i m a l c o n t r o l . h o w e v e r t h e r e a r e s t i l l s o m e p r o b l e m a n d d i s a d v a n t a g e s n e e d e d t o b e s o l v e d . a n e w t y p e o f t r a f f i c s i g n a l m a c h i n e t h a t h a s t h e c a p a c i t y o f n e t w o r k c o n t r o l i s i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r a n d e m p h a s i s i s p u t o n t h e h a r d w a r e a n d s o ft w a r e d e s i g n s o f c a n b u s c o mm u n i c a t i o n s y s t e m t h a t i s a t t a c h e d t o t h i s t r a f f i c s i g n a l ma c h i n e . i n o r d e r t o r e a l i z e t h e n e t w o r k s c o n t r o l , t h e c a n a d a p t e r o f p c b a s e d o n p c b u s i s d e v e l o p e d . b y d e b u g g i n g t h e p c a n d t h i s t r a f f i c s i g n a l m a c h i n e c o m m u n i c a t e s u c c e s s f u l l y . k e y w o r d : u r b a n t r a ff i c n e t w o r k , t r a ff i c fl o w , i t s , o p t i m i z a t i o n , i n t e l l i g e n t t r a f f i c s i g n a l m a c h i n e , c a n b u s 西北丁 _ 业人学硕_ t 论文第一 章绪 论 第一章绪论 随着社会经济的 发展、 城市化进程的加快和机动车辆的迅猛增加， 城市交通 问题 日 益严重。 城市交通拥挤不仅造成交通事故频发、 车辆延误增大， 而且进一 步带来能源浪费和环境污染的增加，造成了不良的社会经济后果。目前，城市交 通 拥挤己 是全球性的“ 城市病” 之一， 是全 球经济发展的瓶颈问 题。 为了提高交 通网络使用效率， 解决交通拥挤和交 通安全问 题， 世界各国 在对交通流进行有效 管理方面投入了大量的研究，城市交通网络信号优化是其中一个非常重要的领 域。 ， . ，国内外交通现状 一、国外城市交通现状 交通系统是一个极其复杂的大系统， 与社会经济发展和人民日 常生活休戚相 关。由于各方面的原因，世界各国间的交通系统发展状况千差万别。总体说来， 发达国家 ( 美国、西欧、日本)的交通基础设施要优于发展中国家，智能化相应 较高， 但道路的饱和 度也较高。 美国当前城市交通系统存在以下几个主要的问题: 首先是安全问题， 美国每 年由 于交通事故死亡约4 0 0 0 0 人，受 伤约1 6 0 0 0 0 0 人，经济损失 达 1 5 6 0 亿美 元; 其次是交通堵塞、 拥挤问题，美国每 年由此导致的生产力损失 达 1 0 0 0 亿美 元;另 外还有由堵塞造成的油料 浪费，仅此项每年浪费 7 亿 5 千万加仑，预计 2 0 0 5 年将超过2 0 亿加仑 1 ， 这势必加剧资 源不足问 题。 日 本东京的铁路和道路网都十分发达， 但东京的城市交通却面临着极其严峻 的局面。首都高速道路的最大拥挤长度为 9 . 8 7 k m， 最长拥挤时间 1 7 h ， 几乎是终 日处于拥挤状态。其每年因交通拥挤造成交通参与者的时间损失相当于 1 2 30 0 0 亿日元 2 e 再看东南亚一些发展中国家的交通情况。8 0年代中 后期，泰国 等国 经济迅 猛发展， 1 9 8 61 9 9 3 年每千人的汽车占 有量急剧增加。 泰国由2 3 . 1 增至7 0 . 0 ， 印 度尼西亚由1 3 . 1 增至 1 8 . 1 , 菲律宾由1 5 . 8 增至3 2 .4 1 . 汽车拥有量增加的同时， 基 础设施和交通管理却没有相应的发展， 致使曼谷和其他一些东南亚城市交通非 常拥挤。 西a 匕1 一 业大学硕士论文 第 一 章 绪 论 二、我国城市交通现状 我国城市化水平和汽车化水平都远远不如工业化国家， 但大城市交通拥堵以 及能源、 环境问题却相当严重。 国内百万人口以上的大城市侮年由于交通拥挤带 来的直接间接经济损失达 1 6 0 0 亿元，相当于国内生产总值的 3 . 2 % 3 4 . 如北京，1 9 9 6 年全市共发生拥挤堵塞 1 6 7 9 8 起，市区严重拥堵路口、路段 从 1 9 9 4 年的3 6 处猛增到9 9 处。市区高峰期每小时机动车流量超过1 万辆的路 u已达 2 7 个，主要道路平均负荷度高达 9 5 % 以上。机动车车速下降到 1 2 k 耐h , 个 别路 段 时 速 仅 为7 - 8 k m / h 。 汽 车 尾 气 排 放 量c o z 已 超 过 其总 量 的5 0 % 5 0 在古城西安， 车辆迅速增加， 交通压力严峻。 车速从 1 9 8 8年的 2 1 . 2 k m / h 下降到目前的 1 2 k m / h 6 ，城区车速下降到 8 - 9 k m / h ,高峰时更低。交通拥挤的 同时也增加了 事故:1 9 9 6 年全市共发生 交通事故3 3 8 7 起， 死亡4 7 0 人， 平均每 天有 1 . 3 人死于车祸， 伤残 1 7 8 1 人， 直接经济损失 1 3 0 0 万元以上。 综合各种因 素，西安市每年由于交通拥挤所造成的经济损失高达数十亿元。 三、我国城市交通面临的问题 ( 1 ) 城市道路基础设施严重落后 城市发展模式与一定的城市经济水平、 交通工具体系密切相关。 过去我国 城 市主要是建立在以公共交通、 非机动车交通和步行为主要交通方式的基础上，因 此，城市布局紧凑、城市交通用地较少。 道路面积率 (%) 人均道路面积 ( m 2 )路网密度 ( k m / k m ) 发达国家2 5 % -3 5 %3 0 2 0 中国4 9 6 - - 1 5 %3 -7 5 - 7 ( 2 ) 汽车拥有量增长 速度快 1 9 8 3 年全国城市机动车 保有量近2 0 0 万辆， 比1 9 9 7 年几乎翻了一番; 1 9 9 4 年城市机动车保有量己近5 0 0 万辆， 又比1 9 8 3 年翻了 一番多， 约占 全国 机动车总 数的 5 0 % 。近年来，全国机动车的年平均增长率达到 1 5 %( 不包括摩托车) ， 个别 城市高达 3 0 % 。近 1 0 年来， 私人汽车的数量成倍增长，到 1 9 9 3 年北京私人汽车 拥有量约 1 0 万辆，占北京汽车总量的 1 7 % 2 1 。 ( 3 ) 交通管理和控制水平低 我国 城市交 通管理和交通安全的 现代化设施极少 7 l 。以 北京 和东京比较， 西北工业人学硕士论文 第一章 绪论 两市都有一个交通管制中 心，但北京交 通管制中心管理的路口 数目 仅是东京的 3 % ，交通标志的数目 是东京的7 % ， 人行横道数是东京的4 . 8 % ， 人行天桥是东 京 的3 . 6 % ， 地下人行过街是东 京的5 % 。 我国 的交通事故率居高不 下，万车事故死 亡 率北 京为6 人( 国内最小) ， 而东京是1 . 9 人， 美、 澳和英国分别为2 . 6 和2 . 7 . 1 .2 城市交通信号控制系 统 尽管各国交通系统都面临严峻挑战，人 均道路面积缺乏，但是单纯依靠大 幅度增加修建道路的 投资 无法解决所面临的困境。 因 此， 从软件设施上 入手对 交 通流进行科学的组织与管控， 充分发挥现有交通网 络的 通行潜力， 最大 程度上使 交通流做到有序流 动成为解决交通拥塞的主要方法。 城市交通信号控制系统成为 发 展的 必然。 一、城 市交 通信号控制系统的演变 1 8 6 8 年英国 伦敦首次使用的燃气色灯信号是交通控制思想的雏形。1 9 2 6 年 在英国等国家出 现了 简单的自 动信号机， 标志着真正意义上的 交通控制系统的形 成。 从此， 城市交通信号机由 手动到自 动， 交 通信号有固定周期到可 变周期， 从 无车辆检测器到有车辆检 测器， 经历了 近百年的发展。 在系统控制方式上， 最初 是定时控制的交通控制系统， 其中 包括单时 段定周期控制机， 多时段定周期控制 机， 感应式信号 控制机。 这些路口 信号机自 成系 统， 相互之间没有通信联系 和协 调关系， 虽然使单个交通路口的交通流得到一定程度的改善， 然而却常常导 致相 邻路口甚至整个网络内 的交通流更加拥挤 8 1 。 于是人们又重点 研究具有网 络协 调、 控制功能的交通信号控制系统。 1 9 6 3年加拿大多 伦多市建立了 一套使用 i b m6 5 0 型计算机的集中协调感应 控制 信号系统，标志着城市交通信号控制系统的发展进入了一个新阶段。 之后， 美国、 英国、日 本、 澳大利亚等国相继建成数字电 子计算机网络控制系统， 这种 系统一般还配备交通监视系统组成交通管制中 心。 到 8 0 年代初， 全世界 建有交 通管制中心的城市 有 3 0 0 多个。 二、典型城市交通信号控制系统简介 随着计算机技术和自 动控 制技术的发展，以 及交通流理论的不断发展完善， 交 通运输组织与优化理论的不断提高， 交通管 制中 心的功能得到了 增强， 控制手 西北 不业大学硕 l : 论文 第一奈 绪论 段也越来 越先 进，形成了多种城市交通信号控制系统一 澳大利亚的s c a t系统、 加拿大的r t o p系统、 英国的t r a n s y t和 s c o o t系统、 美国的u t c s - 3 g c 系 统以 及a s c o t系统。这其中，只有t r a n s y t系统、 s c o o t系统和s c a t 系统在实践中取得了较好的应用效果， 并在世界上很多城市得到广泛应用。 下面 将重点介绍这三种系统。 ( 1 )t r a n s y t( 即t r a ffi c n e t w o r k s tu d y t o o ts ) 9 】 系 统 ， 是山 英国 道 路 研 究 所( t r r l ) 花费 近十年时间研制而成的。自 从 1 9 6 8 年第一版问 世以来， 经历不断 改 进， 已 经发展成为先进的t r a n s y t i 9 型。 系统 采用静态模式， 以绿信比与相 位差为控制参数， 优化方法为 爬山法。 t r a n s y t 是最成功的静 态系统， 它被世界上4 0 0 多个城市 所采用， 证明其 产生的社会经济效益很显著。 但计算量很大、 很难获得整体最优的配时方案、 需 大量的 路网 几何尺寸和交通流数据等不足限制着它的 发展. ( 2 )s c o o t( 即s p lit , c y c l e a n d o ffs e t o p t im iz a tio n t e c h n iq u e ) 1 0 系 统也 是 由 t r r l 在 t r a n s y t 系统的基础上采用自 适应控制方式， 经过八年的 研究于 1 9 8 0年提出的动态交通控制系统。s c o o z ， 仍采用了 t r a ns y t的交通模型， 但扬长避短，获得了 明显优于静态系统的效果， 是现今主流的系统。 s c o o t系统采用联机实时 控制的动态模式，对周期、绿信比与相 位差进 行 控制， 采用小步长渐进寻优方法。 但s c o o t 相位不能自 动增减， 相序不能自 动 改变，现场安装调试时相当繁琐等不足也是有待改进的. ( 3 ) s c a t( 即 s y d n e y c o - o r d i n a t e d a d a p t i v e t r a f f i c m e t h o d ) 1 1 系统 是由澳大利亚 a . g . s i m s等人在 7 0 年末期进行开发的。s c a t采用先进的计算 机网络技术， 呈计算机分层递阶形 式。 采用地区级联机控制， 中 央级联 机与脱 机 同 时进行的控制模式; 控制参数为 绿信比、 相位差和周期， 其选取是从 预先 确定 的多 个参数中 通过比 较法确定;无实时交通模型。 s c a t系统充分体现了计算 机 网 络技术的突出优点，结构易于更改、改变， 控制方案较为 容易变换. 然而s c a t 系统也不是完美的: 它是一种方案选择系统， 限制了 配时参数的 优 化程度: 过分依赖于计算机硬件;无车流实时信息反 馈，可靠性低。 西北工业人学硕士论文第一章 绪论 1 . 3城市交通网络信号优化理论的发展概况 到上世纪8 0 年代，世界上己有z o o 多个城市实 现了 交通网络的计算机集中 控制。 这些计算机控制系统在平滑交通流量、 提高 运输能力、 减少事故和节约能 源 等方面发挥了 很大作用。 但由 于城市交通网 络一 般都有几十个到上百个交叉路 口 ， 规模庞大， 关联复杂。 现有的 计算机集中 控制系统绝大多数是用一台 计算 机 去 处理大量的交通数据和实时 信号， 耗时 太长。 因此， 一般只能作定周期 或多时 段控制， 很难实现实时最优控制。 为了 解决这一问题， 科研工作者引入了大系 统 理论， 不断改 进交通网络模型， 寻求各种分散、 递阶最优控制算法， 试图取代计 算机集中 控制。 s i n g h 和 t a m u r a最先运用大系统理论的方法和观点， 建立了过饱和状态下 的 城市交 通网络 模型，应用大系统递阶控制的目 标协调 法和t a m u r a 时滞算法对 这个最优 控制问题进行求解t 1 2 。 在他们工作基础上， 许多学者对其进行了 改进。 随着对交 通流特性的进一步认识， 人们除根据历史数据和经验估计以 外， 还可通 过埋在车道的车辆检测器采集实时数据来达到。基于这种思想，3 .s . b a r a s 和 wl w v i n e 等人运用随机点过程理论对城市交通网络进行了 深入细致的 研究， 取 得了 一些新的结果 1 3 . s a r a d i s 等在s i n g h 提出的 模型的基础上， 导出 了更进一 步 的 学 习 算 法， 代表 了 交 通 控 制的 一 个 新 方向 1 4 k z ， 则代 为 负 值， 表 示 波的 方向与 原 车 流 方向 相 反， 这 时 产 生 车 辆 排 队 现 象: 当v 为 正 值 时， 表 明 排 队 则dq一dk 将开始消散，不会产生拥挤。 若两区流率与 密度相近， ， ， e g 贬 =二 卫 之= 仓 ( 2 - 2 2 ) 可见在交通流中有微小扰动传播。 ( 3 ) 流体动力学 模拟模型评述 流体 动力学模拟模型未 考虑个 体车辆的相互作用、 司机的反应、 判断的随 机性等因素的影响， 与微观跟驰理论严重脱节， 不能对交通流进行有效的 稳定 性 分析。 流体动力 学模拟模型更适用于稠密、 均匀、 稳态的交通流情形， 对于自由 流 和间 歇流无能为力。 即使对于非自 由 流情形， 也不能完全解释交通拥挤、 走走 停 停交通、交通 堵塞和车流不稳定现象。 2 .3 . 5其他理论模型 前面介绍的是传统的交通流理论， 它们以 数理统计和微积分等传统数学和物 理的 方法为基础。 其明显 特点是交通流模型的限 制条件较苛刻， 模型的 推导 过程 比 较严谨， 模型的 物理意义明 确. 这些理论在当前的交通流体系中 仍处于主导地 位，有较成熟的应用。 下面介绍几种近年来发展起来的 现代交通流理论， 其特点是所采用的模型和 方 法不追求严格意义上的数学推导和明确的物理意义， 看重的是模型对真实的 交 西 匕 工业大学硕笠 1 :论文 第二章 交通流理论 通流的 拟合效果 3 1 , 3 4 1 . ( 1 ) 离散时间点模型 离散时间点模型是采用车流监测信息 构成点过程，它能充分利用车流检测信息， 在实践中可以提高交通管控的水平。 但是， 该模型对信息采集的实时性要求较高， 数学形式也较复杂。 ( z ) 突变理论模型 1 9 8 6 年， n a v in 和h a ll 3 6 ,3 7 首 次 将 突 变 理 论中 的 尖点 突变 形 式 应 用 于 交 通 流变量间关系的 描述; 1 9 8 8 年， d i l l i o n 和h a l l 3 8 又 对此模型进行了 改进: 后来 的 工作者 在前 人工作的基础上， 经改进后对实际交通流数据进行了拟合， 但实际 验证结果并不理想。 ( 3 ) 此外的一些理论模型 p r ig o g in e 提出 了b o ltz m a n 模型 【4 0 ， 对 交 通 流 从自 由 流到 稠 密 态 直 至 拥 挤 态的 跃 迁 过 程 进行 了 探 讨 : b ih a m等 用 元 胞自 动 机 模 拟 研 究 城市 交 通流 模 型 4 1 ; 杨家 本 等 对 交 通流 中 的自 组 织 现 象 进 行了 初步 研究 3 1 0 上 述的数种理论模型尽管由 不同程 度的限 制， 也没有经过实践广泛的验证， 但在理论上给了后来的工作者很大的启示和经验。 西北 工业人学硕 ! : 论文 第三章 城市交通网络信号机控制系统 第三章 城市交通网络信号控制系统 在城市路网中， 交叉口间距 较小， 相关性强。 若各交叉口 设置单点交通信号 控制时， 车 辆经常会遇到红灯， 走走停停， 造成 拥塞现象。 为了 尽量 减少车辆在 交叉n的停 车时间和次数， 特别是千线上交通 通畅， 人们首先 研究把一条干 线上 相邻的一些交通信号相联接加以 协调控制， 这就出 现了 干线交 叉口 交通信号控制 系统。 随着计算机、 计算方法、自 动控制、 车辆检测技术等的发展， 人们又把整 个区域内所有的交通信号相联接加以 协调控制， 就形成了交通网络信号控制系统 ( 也称区 域交通信号控制系统) 。 3 . ， 信号控制的基本概念 3 . 1 . 1信号相位和饱和度 ( 1 ) 相位 信号 相位是指在一个交叉口 某个 方向上的交通流 或几个方向 上的交通流的 组 合) 同 时 得 到的 通行 权 或 被 分 配 得到 这 些 通 行 权 的时 间 带 【2 ,4 1 1 。 例 如 一 个十 字路口( 如图3 . 1 ) ， 根据实际情况可以 设计为 两相、 三相甚至四到八 相。 两相时， 相 位 i 为南北向 直行和左、 右转弯， 相位2 为东西向直行和左、 右转弯。 若左转 车 较多，则可增加一个左转相位3 。 显然， 相位越多， 交通安 全性越好， 但交叉口 的利用率越低。 所以 在确定交 叉口 相位时， 应兼顾交通安全和交通效率的 双重 要求。 相位1 相位2 图3 、 1 信号相位图 相位3 ( 2 ) 饱和度 在 相 位 1 时 实 际 进 入 进 道 口 .% 的 交 通 流 量 9 g 与 进 道 口 i 的 饱 和 流 量凡 ( 交 叉 西北工业大学硕士论文第三章 城市交通网络信号机控制系统 口 上游有充分的需求量时， 单位绿灯时间的最大通过数 ) 的比值称为该进道日的 饱 和 度a 1 。 ( 3 - 1 ) 交叉口的饱 和度( a ) 为各相位饱和 度之和，即 几 = 艺 a i ( 3 - 2 ) 3 . 1 . 2控制参数 信 号 控制 的 参 数 主 要 有: 周 期 长 度 (c y c le ) 、 绿 信比 ( s p l it) 和 相 位 差 ( o ff s e t ) . 控制系统就是通过调整和确定各路口 在各车流方向 _ l 的 这些参数值， 达到对交通 流最佳的疏导与控制 3 9 1 . 日 ) 周期长度 周期长度即 信号 灯表示绿、 黄、 红一个循环所需的时间，单位为s 。 一般来 说， 交叉口 饱和度越高则周期越长， 饱和度越低则周期越短。 根 据 英 国 道 路 研 究 所 的 w e b s te r 的 研 究 结 果 ， 最 佳 的 信 号 周 期 长 c o p , 可 由 下 式求出。 c o p r = 1 . 5 l十5 1 一几 ( 3 - 3 ) 式 中 : l - -损失 时 间 ( s ， 指 处 理 交 叉口 内 车 辆的 清 场时 间 和 绿 灯 开 后 不 能 形 成 饱和交通流而产生的 汽车延误时间之和， 见式( 3 - 6 ) ; a 一 交叉口 饱和度，可由 式( 3 - 2 ) 计算得到。 过长的周期除了增加延误外， 从驾驶员、 行人的等待信一号 的心理效果来考虑 也不好， 在实际中最大的周期长一般不超过 1 2 0 s 。 周期也不能太短， 考虑到车 辆能安全通过交叉口 和行人过街所需的最短时间，最短周期长不低于4 0 s . ( 2 ) 绿信比 一 个 周 期 中， 相 位i 的 有效 绿 灯 时 间g i 与 周 期 长 度c 之比 称为 绿 信比 8 i (3 碑 ) 绿 信比的大小对于疏通交通流和减少路口总 等待时间有着举足轻重的作用。 西北一 业大学硕1:论文 第三章 城市交通网络信号机控制系统 通过合理地分配各车流方向的绿灯时间 ( 绿信比) ，可使各方向上阻车次数、等 待时im减至最少。 单个路口 的信号最优配时并不等于对整个网络也是最优的。 对 于交通网 络控制， 需要统筹考虑各路口的周期、 绿信比， 而且要妥善 确定 不同 路 日 信号 之间的相位差。 周期长 ( c ) 、绿信比 ( x t ) 、损失时间 l ) 之间存 在式( 3 - 5 ) 的关系: 苍 s 十 万 一 ( 3 -5 ) ( 3 ) 相位差 相位差有绝对相位差和相对相位差之分。 绝对相位差是指各个信号机的 绿灯或红灯的 起点或中点相对于某一个标准 信号 机的 绿灯或红灯的起点 或中点的时间之 差. 相对相位差是指相邻两信号机的绿灯或红灯的起点或中点的时间之差。 通过调整各路口间 相位差， 可以 使一串 路口的 信号灯形成一条绿波带， 车队 通过这些路口 时畅通无阻。 所以 相位差是实现对干线或网 络内的交通流进行协调 控制的一个关键参数。 3 . 1 . 3 交通信号 控制系统的分类 城市交通信号控制系统有多 种分 类 ( i ) 按控制范围分: 单个交叉口 控制 每个交叉口 的交通信号控制只按照该交叉口 的实际情况独立 运行， 不与邻 近 的 交叉口 有任何联系， 俗称 “ 点控制” 。 适用于 相邻信号及相距较远、线控无多 大 效果时，