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英國(guó)、澳大利亞、美國(guó)、法國(guó)、意大利和加拿大等西方發(fā)達(dá)國(guó)家在交通控制應(yīng)用研究方面開(kāi)發(fā)早,人力、物力投入量大,成果先進(jìn),控制效果好。交通信號(hào)控制隨從控制范圍上看,交通信號(hào)控制經(jīng)歷了點(diǎn)控、線控,發(fā)展到面控。從控制方式上看,經(jīng)歷了定周期控制、感應(yīng)控制發(fā)展的自適應(yīng)控制。

我國(guó)交通信號(hào)控制機(jī)的發(fā)展

隨著我國(guó)道路交通的快速發(fā)展、城市化水平不斷提高以及城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大,交通管理工作對(duì)道路交通控制技術(shù)的依賴和對(duì)道信號(hào)機(jī)產(chǎn)品的需求呈日益擴(kuò)大的趨勢(shì)。特別是近年來(lái),隨著暢通工程的深入實(shí)施,各地政府及道路交通管理部門積極采用各種先進(jìn)科技手段提高城市道路交通管理水平,加大對(duì)各種道路交通基礎(chǔ)設(shè)施和重要的道路交通管理設(shè)備的投入,我國(guó)信號(hào)機(jī)制造業(yè)因此面臨了良好的市場(chǎng)機(jī)遇,得到了迅速的發(fā)展。

信號(hào)機(jī)是控制交叉路口交通信號(hào)的重要設(shè)備,它是交通信號(hào)控制的重要組成部分,各種交通控制方案,最終都要由信號(hào)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前在我國(guó)的大、中型城市交通管理中,已經(jīng)普遍使用了信號(hào)機(jī)對(duì)交叉路口交通信號(hào)進(jìn)行單點(diǎn)、干線或區(qū)域控制。信號(hào)機(jī)的技術(shù)水平、可靠性直接關(guān)系到它在道路交通信號(hào)控制及信號(hào)控制系統(tǒng)中所發(fā)揮作用的大小,從而對(duì)城市道路交通管理的科學(xué)性、有效性產(chǎn)生最直接的影響。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)目前信號(hào)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)約有50余家,產(chǎn)品類型主要為多時(shí)段定時(shí)式、感應(yīng)式、集中協(xié)調(diào)式。自上世紀(jì)70年代我國(guó)自行研制開(kāi)發(fā)信號(hào)機(jī)起,經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展,國(guó)內(nèi)信號(hào)機(jī)質(zhì)量水平有了明顯的提高。特別是在公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA47-2002《道路交通信號(hào)控制機(jī)》實(shí)施后,國(guó)內(nèi)各企業(yè)在研發(fā)、生產(chǎn)時(shí)認(rèn)真貫徹標(biāo)準(zhǔn),提高了質(zhì)量意識(shí),加強(qiáng)了質(zhì)量管理,并且能夠產(chǎn)生集中協(xié)調(diào)式信號(hào)機(jī)的企業(yè)明顯增加,從整體上看,我國(guó)信號(hào)機(jī)產(chǎn)品制造和研發(fā)水平及信號(hào)機(jī)的技術(shù)水平得到了明顯提高。

但是,從整個(gè)行業(yè)現(xiàn)狀來(lái)看,企業(yè)規(guī)模普遍較小,科研、開(kāi)發(fā)、創(chuàng)新能力不強(qiáng),產(chǎn)品多以多時(shí)段定時(shí)式信號(hào)機(jī)為主流,能開(kāi)發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)式信號(hào)機(jī)的企業(yè)還不是很多。另外還有不少城市使用的信號(hào)機(jī)是由當(dāng)?shù)亟煌ü芾聿块T自行研制的,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能單一。2003年第3季度公安部交通安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的信號(hào)機(jī)進(jìn)行了國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督抽查,產(chǎn)品抽樣合格率僅為36.4%,基本上反映了國(guó)內(nèi)信號(hào)機(jī)質(zhì)量水平。同時(shí)也可清醒地看到,我國(guó)信號(hào)機(jī)總體水平與國(guó)外信號(hào)機(jī)還有一定差距。

采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線,具備很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力;

設(shè)置完全獨(dú)立的純硬件系統(tǒng)監(jiān)控電路,確保設(shè)備長(zhǎng)期可靠運(yùn)行;

常規(guī)通訊可兼容光纖和電話線兩種方式,也可根據(jù)需求擴(kuò)展TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通訊方式。

2、運(yùn)行參數(shù)遠(yuǎn)程設(shè)置:中央控制系統(tǒng)可將各種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的控制方案及時(shí)下載到信號(hào)控制機(jī)中保存,使信號(hào)控制機(jī)在獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)下也能按照指揮中心制訂的方案運(yùn)行。

3、自動(dòng)降級(jí)處理:在通訊異常或中斷等異常情況下具有自動(dòng)降級(jí)處理功能。

4、運(yùn)行參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)修改:控制方案及參數(shù)也可在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)控制面板進(jìn)行修改,或用手提電腦連接到串行接口上直接輸入修改。

5、無(wú)線纜自協(xié)調(diào)控制:依靠設(shè)備內(nèi)置的精密時(shí)鐘和優(yōu)化的方案配置,可在無(wú)系統(tǒng)或通訊中斷情形下實(shí)現(xiàn)無(wú)線纜自協(xié)調(diào)控制。

6、交通參數(shù)采集存儲(chǔ):配置車輛檢測(cè)模塊后,可實(shí)時(shí)上報(bào)檢測(cè)器狀態(tài)及自動(dòng)采集、儲(chǔ)存并傳送車流量、占有率等交通參數(shù)。

7、單點(diǎn)感應(yīng)控制:在信號(hào)機(jī)獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)下,可根據(jù)車輛檢測(cè)器的檢測(cè)參數(shù),進(jìn)行半感應(yīng)或全感應(yīng)控制。

8、分時(shí)段、變周期控制:在信號(hào)機(jī)獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)下,依據(jù)信號(hào)機(jī)中在座的多時(shí)段控制方案實(shí)現(xiàn)按不同日期、分時(shí)段、變周期控制。

9、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制:可通過(guò)控制面板在路口現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行手動(dòng)步進(jìn)控制或手動(dòng)強(qiáng)制黃閃控制。

10、其他控制方式:擴(kuò)充相應(yīng)的接口模塊和檢測(cè)設(shè)備,可實(shí)現(xiàn)公交車輛優(yōu)先等特殊控制方式。

單路口的交通信號(hào)控制是最基本的交通控制形式,也是線控和面控系統(tǒng)的基礎(chǔ),其目的是通過(guò)合理的信號(hào)配時(shí),消除或減少各向交通流的沖突點(diǎn),同時(shí)使車輛和行人的總延誤最小。單路口的交通信號(hào)控制方式適用于相鄰信號(hào)機(jī)間距較遠(yuǎn)、線控?zé)o多大效果時(shí),因各相位交通需求變動(dòng)顯著,其交叉口的周期長(zhǎng)和綠信比的獨(dú)立控制比線控更有效的情況。單路口的交通信號(hào)控制主要分為定時(shí)控制、感應(yīng)控制、實(shí)自適應(yīng)控制等,其中定時(shí)控制和感應(yīng)控制是最基本的交通控制方法。

線控制

城市干線交通的信號(hào)協(xié)調(diào)控制對(duì)主干線各個(gè)交叉口的協(xié)調(diào)控制是一種線控方式。在城市道路網(wǎng)中,交叉口相距很近,兩個(gè)相鄰的交叉口之間的距離通常不足以使一小隊(duì)車流完全疏散。各交叉口分別設(shè)置單點(diǎn)信號(hào)控制時(shí),車輛經(jīng)常遇到紅燈,時(shí)停時(shí)開(kāi),通行不暢。為了減少車輛在各個(gè)交叉口的停車次數(shù),使車輛在主干線上暢通行駛,人們研究了一種干線相鄰交叉口協(xié)調(diào)控制策略。

協(xié)調(diào)信號(hào)計(jì)時(shí)的最初方法是基于綠波的概念:當(dāng)一列車隊(duì)在具有許多交叉口的一條主干道行駛時(shí),協(xié)調(diào)控制使得車輛在通過(guò)干線交叉口時(shí)總是在綠燈開(kāi)始時(shí)到達(dá),因而無(wú)須停車地通過(guò)交叉口。實(shí)踐證明,通過(guò)協(xié)調(diào)各個(gè)交叉口之間的信號(hào)配時(shí)可獲得很大的效益。主干線交通信號(hào)控制可分為離線方式和在線方式。離線方式下,主干線上設(shè)定一臺(tái)主信號(hào)機(jī)和多臺(tái)從信號(hào)機(jī),由主信號(hào)機(jī)向各個(gè)從信號(hào)機(jī)發(fā)送同步信號(hào),從信號(hào)機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的相位差和綠信比分配紅、綠燈起始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間,從而實(shí)現(xiàn)綠波帶控制。在線控制方式是由城市中心計(jì)算機(jī)對(duì)主干線各個(gè)交叉口的交通信號(hào)機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,各個(gè)交叉口的交通信號(hào)機(jī)將檢測(cè)到的交通流信息發(fā)送給中心計(jì)算機(jī),后者根據(jù)采集到的干線上的交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理,然后向各交叉口的交通信號(hào)機(jī)發(fā)送紅、綠燈起始信號(hào)實(shí)現(xiàn)綠波帶控制。

區(qū)域控制

區(qū)域交通信號(hào)控制又稱為在線網(wǎng)絡(luò)控制,系統(tǒng)的控制對(duì)象是某個(gè)區(qū)域中所有交叉口的交通信號(hào)。人們把其中所有的交通信號(hào)聯(lián)結(jié)起來(lái)加以協(xié)調(diào)控制,以使得區(qū)域內(nèi)的各個(gè)車輛在通過(guò)交叉口時(shí)所產(chǎn)生的總損失最小。區(qū)域控制系統(tǒng)是隨著交通控制理論的不斷發(fā)展,以及通訊、檢測(cè)、計(jì)算機(jī)技術(shù)在交通控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代化交通信號(hào)控制系統(tǒng)。

區(qū)域交通控制從控制策略上基本分為兩大類:

定時(shí)式面控:這種系統(tǒng),利用交通流歷史及現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),進(jìn)行脫機(jī)優(yōu)化處理,得出多時(shí)段的最優(yōu)信號(hào)配時(shí)方案,存入控制器內(nèi),對(duì)整區(qū)交通實(shí)施多時(shí)段控制。

感應(yīng)式面控:是一種能夠適應(yīng)交通量變化的"自適應(yīng)控制系統(tǒng)"。