第17卷第4期2001年12月
北京建筑工程学院学报
JOURNALOFBEIJINGINSTITUTEOFCIVILENGINEERINGANDARC
Vol.17No.4Dec.2001
　　文章编号:01)04-0017-03
区域交通信号控制系统评价指标
张　蕊　　　　　　　　童斌华　　　
(11土木工程系,北京　100044)　　　(21浙江省交通工程建设集团,浙江,杭州　322000)
摘　要:交通信号控制系统作为ITS的一个子系统在交通管理与控制中越来越显其重要性。本文从控
。关键词:区域控制系统;运行效果;评价原则;评价指标
中图分类号:U491151　　　　文献标识码:A
1　问题的提出
　　近年来,以计算机、通讯、网络等高新技术为基础的智能化交通系统(ITS)已成为道路交通管理发展的主要趋势和解决日益严重的交通问题的重要手段。目前各城市均加大力度进行基础设施建设,交通信号控制系统作为ITS的一个子系统,其产品国内外均开发了许多,如何评价并认定系统是否达到设计目标、是否适合城市目前的交通状况,而且具有强大的可拓展潜力,适合城市将来对信号控制系统的总体要求,对生产厂家及用户来讲都是一个非常重要的问题。由于交通信号控制系统涉及的技术非常多,如:检测、通信、计算机、控制、优化、交通流理论、交通管理等等。因此,如何从众多因素中确定其评价指标显得非常重要。本文即从控制系统本身以及系统运行效果两个方面来对区域控制系统评价的基本原则及指标选取进行探讨。
,缩短旅行时间,减少交通事故,为城市道路交通管理现代化建设与发展建立良好的技术平台。
基于上述要求,系统评价的基本原则可分为对系统自身界定的评价原则和制定控制系统运行效果的评价标准的原则。
211　对系统自身界定的评价原则
考察交通控制系统,不仅要对其控制功能、控制机理、先进性、稳定性等进行认定,同时还要考察其是否适合城市交通发展的需要。因此对交通信号控制系统自身的界定,将遵循如下原则:
系统所采用的应是成熟的技术和经长时间检验证明是运作良好、完全能够达到产品技术指标要求、可靠性强的设备;在技术上应具有较强的可操作性、可维护性;所使用的应用软件要符合管理需要,界面要醒目、友好、系统各种操作要简单易学。
系统应采用先进的技术设备和先进的计算机软件;要有完备的系统功能;具有不断升级和更新的能力。
系统应采用高集成度的设备;具有较强的容错能力,应保证在数据传输出现故障时各单独的路口机仍具有优化功能;具有自动检测和自动报警功能。
2　系统评价的基本原则
从城市交通管理与控制总体规划的要求出发,
为了适应城市建设迅猛发展的需要,交通信号控制系统必须保证:
①在技术上采用先进的高科技手段,具有高度的智能化和可靠性;②在功能上能够优化交通控制,缓解交通拥挤,
Ξ收稿日期:
　作者简介:张蕊(1971年-),女,硕士,从事道路与交通工程研究,讲师。
18北京建筑工程学院学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第17卷
系统应具有较高的性能价格比,运营及维护费
●开放性和可拓展性
系统中的各种设备要有良好的互联能力和互操作能力,具有良好的扩展能力;应能与其它信号控制系统良好兼容;系统所提取的数据,应能运用于其它系统(如信息系统),达到数据共享;
各子系统之间应有良好的协调和通信功能;系统须具有模块化的结构,具有对城市区域进行分块、分层控制和管理功能。
●规范标准
系统应符合最新的国际标准、标准。212　系统的目标,、车、路、环境及管理各子系统。因此,经分析确立如下原则:
●系统全面性
从交通控制系统性质及其功能所涉及的重要因素及其内在的联系出发,力争不重复,尽可能不遗漏地选用合适的指标。
所选定的各级、各项指标是否能客观地、定量或定性地反映实际交通情况,其数据应可以在工程实施之前或之后,通过现有的设备、手段和其它条件能够采集得到的;
●可实施性
所选用的指标必须涵义明确。其中能定量的指标,其计算方法应简便实用,同时还可以用微型计算机编制程序建立数据库,并进行效益计算。定性描述的指标可为实际应用者所掌握,迅速给出系统实施后的综合效益。
选用的指标有利于系统工程实施前和实施后在相同或类似的条件下,从定量或定性方面加以比较。
传输功能、信息采集功能、管理功能、系统的兼容性、系统的可靠性和稳定性、经济性、可扩展性、售后服务的评判。评价指标如下:
●系统功能
包括控制模型、控制机理、在线仿真功能、数据库管理等四项指标。●控制功能
包括交通信号控制功能、故障检测及应变处理功能两项指标。其中交通信号控制功能要考虑区域协调控制功能、主干道协调实时控制功能、路口控制功能、。
●容●信息采集功能系统应能够采集用于实际交通监控的所有交通参数信息,这些数据应能通过计算机网络以标准数据库文件或文本文件的形式传送。其它用于交通分析的交通状况信息也要求输入到数据库中。在设备选型上能够接收常用类型检测器(磁感应检测器、视频检测器、微波检测器)的检测信息。准确率也应得到保证。
●管理功能
包括操作员功能、数据库管理功能、界面、命令语言的选择等四项指标。
●系统的兼容性功能
新建系统应能与国内外主流信号控制系统兼容、与其它交通控制系统兼容、与仿真系统兼容、与数字化城市综合交通管理系统兼容、与智能交通诱导系统兼容。
●系统的可靠性与稳定性
系统应具有高度的可靠性,能够在各种气候条件和容许干扰下可靠工作。其中,数据的传输和显示在可容许的干扰环境中不得中断;在发生重大意外事故时各种重要的交通信息能保持完整;系统应具有高度的稳定性,能够在长时间运行中保持上述各种控制功能、控制参数和控制效果不发生显著的改变。
系统在满足上述各项功能的情况下应力求最好的性能价格比;系统应易于维护且维护费用较低。
●可扩展性
系统应充分考虑到城市交通的发展,具有良好
3　指标选取
311　系统自身的评价指标
考虑上述原则,从系统建设方面考察系统的先进性和适应性。它包括对系统功能、控制功能、数据
第4期　　　　　　　　　　　　　张　蕊　童斌华:区域交通信号控制系统评价指标19
的可扩展性,这包括:功能的可扩展性和覆盖面的可扩展性。
对于使用者还应考虑售后服务方面的情况。312　系统运行效果指标
选用的指标的总原则应有利于系统工程实施前和实施后在相同或类似的条件下,从定量和定性两方面加以比较。所选地点和时间应具有典型性,调查方法具有科学性。另外所选用的指标应能满足并反映可持续发展理念对交通的要求,如能源、环境等。
对于小范围的系统试验,应在交通高峰时段,对信号控制系统安装前后的一些交通运营指标进行调查,其中最典型的指标如下所示:
●机动车旅行时间;●;●●路段机动车流量;●路口各方向机动车排队长度;
根据这些数据的调查可获得车辆行程时间、延误、停车等运行效率方面的信息,可定量的进行系统
运行前后状态的比较。
对于系统大范围使用后的评价,还应考虑以下一些指标:
●大气污染●震动
●交通事故率●燃料油耗
,可通过对指标的进,如相关树,。参考文献:
[1]　杨佩昆1张树升编1交通管理与控制[M]1人民交通出版社,
[2]　面向二十一世纪的城市交通管理[C]1第七届多国城市交通学
术会议论文集,团结出版社,2001.10
TheEvaluationIndexesofAreaTrafficControlSystem
(1.Dept.ofCivilEngineering,Beijing,100044)
TongBinhua
(2.TrafficEngineeringConstructionLtd.ofZhejiangProvince,Hangzhou,322000)
Abstract:TrafficcontrolsystemasapartofITSisveryimportantinmoderntrafficmanagementandcontrol.Theprinci2palsforselectindexesofareatrafficcontrolsystemfromsystemitselfandtrafficeffectstoevaluatethesystemarepresent2edinthepaper.
Keywords:indexes
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第一章绪论
1.1 研究背景
1.1.1问题的提出 改革开放以来，随着我国现代化、城市化进程的加速，交通拥挤问题也逐渐产生并日益严重。近20年，内地民用汽车年平均增长率为13.3%，私人汽车年平均增长率高达23.7% 。其中，北京作为人口超过2000万人、机动车500万辆的特大城市，交通拥堵已成为制约城市发展的主要问题，2010年10月的美国《外交政策》一书更是将北京列为世界五大拥堵城市之首。
城市交通拥挤已严重阻碍中国城市经济及空间布局结构的良性发展，在社会各个方面造成负面效应，具体表征为时间延误、能源浪费、大气污染及情绪影响等。这些负面效应使得社会外部成本增高，危害了人类的经济利益和健康安全，更不符合建设和谐交通的目的。
因此，从科学的角度对城市道路拥挤的根本原因进行深入分析显得格外重要。这不是单纯地统一增加道路基础设施建设、扩大路网规模来满足不断增长的交通需求量，而是通过拥挤识别确定城市不同道路的拥挤度来实施不同的解决措施。建立完善的、符合我国国情的交通拥挤识别体系并合理运用成为当务之急。
1.1.2 研究意义
我国是一个人口众多的发展中国家。自1991年以来，我国的经济发展速度持续超过10%，而持续的经济增长使得人民对交通的需求扩大。汽车产量增大，人民的购买力上升，人民的配车率提高，私人小汽车的数量快速增长,城市的交通需求与交通供给出现了不平衡状况,导致了城市尤其是大城市严峻的交通拥挤问题。因此，此次研究的目的就是通过分析交通指挥中心的固定检测器采集和实地考察的交通数据，在交通拥挤识别体系下，计算出有效的道路实时动态交通信息，根据获取的数据信息实时、准确地为管理者制定合理有效的交通拥挤疏导策略。
1.2国内外研究现状
1.2.1拥挤识别研究现状 到目前为止，国内外对很多学者研究开发了许多的 ACI 算法。
加利福尼亚算法。通过比较邻近检测站之间的交通参数数据，对可能存在的突发交通事件进行判别，由此确定交通拥挤的发生。此算法于
年间，由加利福尼亚洲运输部开发。
McMaster 算法。该算法由Persaud et al(1990)根据突变理论开发出来。它使用大量的拥挤和非拥挤交通状态下的流量-占有率历史数据，开发一个流量-占有率分布关系模板，通过将观测数据之间的关系与模板进行两次比较，判断是否发生了交通拥挤以及发生的是偶发性拥挤还是常发性拥挤。
1974年Cook开发了一种双指数平滑算法。这种方法通过将原有交通数据去除短期的交通干扰（如随机波动、交通脉冲和压缩波）后的处理数据与预定的闽值进行比较，判断是否有拥挤发生。
1982年Ahmad和cook提出了一种基于占有率时间序列分析方法的交通拥挤识别算法。在这种算法中，利用一个时间序列模型对一个检测站点过去几个时间间隔中占有率的变化趋势进行拟合，并通过此模型预测出下一个时间间隔占有率的范围，如果实测数据出现明显的偏差或者偏离预测平均值程度太大，此算法就会判定发生交通拥挤。
1.2.2解决拥挤措施成功案例
（1）国内成功案例
1998 年广州市进行了广州市城市交通需求管理的研究。同时，也介绍了需求管理策略，这一策略的核心是利用需要与价格之间的敏感关系进行的调整拥挤程度的策略。
自 20 世纪 70 年代以来, 香港出台了一系列措施, 如车辆驾驶员发照制度、大幅度提高小汽车税率、建立比较完善的交通影响评估制度以及1997 年开
始的电子道路收费系统,最终使香港成为世界上用地紧张但交通最畅通的城市之一。
科技部在“十五”期间确定的10个示范城市，包括北京、上海、杭州等，在示范工程建设过程中，几乎都将交通综合信息平台的研究开发作为示范工程的重要组成部分。目前各个城市都取得了一定的进展，部分城市开始进入实施阶段，也先后提出了ITMS的发展规划，并进行了不同程度的开发和研究。
（2）国外解决交通拥挤的措施 新加坡的拥车证和收费制度
在新加坡买车之前，须向政府投标买一张“拥车证”，没有拥车证不准注册登记领取牌照，政府通过控制拥车证的数量和价格来控制车辆的数量。早在 1975 年，新加坡政府就对中央商务区实施使用收费制度，凡在 7:30～18:30 之间驶入该区的汽车都要购买执照证，以减少中央商务区的交通流量，缓解交通压力。
美国的综合交通需求管理政策
通过车辆配额限制、车辆许可制度、车辆标准限制、经济调控限制等方法来控制车辆总需求量；通过交通管理限制、车辆行驶限制、车辆停车限制、经济调控限制等方法来控制交通流量。
荷兰政府的 ABC 政策
目的是通过合理的土地利用，促进出行者利用大运量公共交通工具，从而避免小汽车交通量的增加。
日本的单向通行政策
日本政府为了解决城市交通拥挤，早在 20 世纪 60 年代就引入了单向通行政策，并根据早晚高峰来变动道路中央分隔线，满足交通量大的方向的通行。
（3）存在的问题
国内对交通拥挤自动识别的研究比较晚，相关理论、方法和关键技术的研究进展缓慢，多是借鉴国外的经验。合理的交通拥挤解决方法必然是基于本国的社会、经济和地域背景而得出的，国外的政策不能直接应用到我国的实际建设之中，所以我们需要研究、分析它们的合理性，综合借鉴自身国情，提出比较完善的有
实际意义的措施。
1.2.3论文的研究内容和结构
研究内容 （1）综合数学、运筹学、系统动力学等学科知识，通过问卷调查、实地了解等调查方式，了解南京市主要路段交通拥挤基本情况，认真学习交通拥挤识别系统对于缓解交通拥挤的作用；
（2）深入探索各种交通拥挤识别模型，阐述拥挤发生时，交通流的基本特性以及在拥挤发生前识别系统对其的预测作用；
（3）参考国内外先进的交通拥挤识别研究，结合南京市具体情况，对南京市城区主要道路的城市交通网络提出交通拥挤分类识别的理论方法；
（4）城市交通流控制与诱导系统的实现可适应主要路段实时多变的交通状况，而实时、准确的交通流量预测正是这些系统实现的前提及关键；
（5）运用Pipes-Munjal方法判定主要路段的拥挤度，结合路段实际情况，探索该方法的实际效用。
第二章 城市道路交通状态评价指标体系
2.1 城市道路状态指标基本分析
交通拥挤之所以称为全世界大中城市所而临的共同问题，其本质是因为在道路系统中存在着低通行能力的道路组成部分，即交通瓶颈。当瓶颈上游的交通量大于瓶颈处的通行能力时，拥挤不可避免。同时交通量在时间_l几和空问上分布又存在着不均匀性，交通事故也是时常发生，这些都造成了城市道路频繁的发生交通拥挤，根据宏观交通流和微观交通流发生运行故障的本质不同，可以将交通拥挤分为
常发性交通拥挤和偶发性交通拥挤。
2.1.1 交通拥挤的含义及分类 交通拥挤是指交通需求超过道路的交通容量时，超过部分的交通量滞留在道路上的交通现象。它是某一时空交通供给难以满足交通需求所产生的交通滞留现象，是基于出行者主观感受做出的描述和判断，与出行个体基于不同出行目的的心理承受能力相关。
交通拥挤通常分为两种类型，由于过大的交通需求造成道路设施超载所引起的交通拥挤，例如上下班高峰时刻所发生的拥挤现象。另一种是由于道路上的随机事件所引起的延误和危险构成的交通拥挤，如交通事故、车辆停驻、恶劣的天气。
此外，根据拥挤形成的先后次序，可以将交通拥挤分为初始交通拥挤和后续交通拥挤。初始交通拥挤是指在一个道路瓶颈处首先产生的交通拥挤。后续交通拥挤是指由初始交通拥挤的回流和蔓延而形成的交通拥挤。
2.1.2 交通流特性及交通拥挤判别的基本参数
交通流特性可用交通量、车速和交通密度三个参数予以描述。速度和密度反应交通流从路上获得的服务质量，交通量可量度车流的数量和对交通工程设施的需要情况。三参数之间的关系式可表示为：
这一关系式可视为一个三维空间中的一条空间曲线，称为交通流模型曲线图，图3一1。为了研究方便，通常以图3一2所示的二维正交投影来表示它们两两之间的关系。
三亿文库包含各类专业文献、幼儿教育、小学教育、文学作品欣赏、专业论文、应用写作文书、高等教育、生活休闲娱乐、城市道路交通状态评价指标体系29等内容。　
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0　前言交通控制与诱导系统是智能交通系统的核心内容之一。在基础设施已基本建成并且比较完备的城市中 ,由于短期内交通总需求、宏观发展政策和设施条件都不会有较大波动 ,道路交通系统的运行效率在很大程度上依赖于已有交通设施的有效管理。尽管自6 0年代以来发展并得到广泛应用的各类交通信号控制系统已证实具有效果 ,但此类系统只能处理到达交叉口车辆的合理运行问题 ,对网络上车辆分布的控制却无能为力 ,也就是说 ,无法达到网络上交通负荷尽可能均衡分布从而使路网使用效率最高、用户最优的目标。因此 ,随着通讯、信息技术的发展 ,通过路网实时交通信息的采集、交互传播 ,来诱导车辆选择最佳路径的交通诱导系统 ,成为近年来研究的热点。与其它研究领域不同 ,交通是一个大系统 ,理论上它不能在实验室里准确再现 ,也很难采用大规模的实验来验证关键的理论、模型及方法。为此 ,采用仿真的手段 ,通过对交通系统中出行主体的行为特征、交通流运行特征的萃取和观测 ,来...&
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0引言城市交通控制系统(urban traffic contro lsystem,UTCS)和城市交通流诱导系统(urbantraffic flow gu idance system,UTFGS)是智能交通系统的核心内容,其使用对于缓解城市交通拥挤现象、改善城市交通环境、提高道路通行能力等方面发挥着重要的作用。近年来,我们意识到交通流诱导系统与交通控制系统协同运作,从空间上、时间上合理分配路网交通流,从而取得更好的交通管理效果。在实际应用中,协同效果如何,需要一个科学、系统的评价体系及评价方法。在这个背景下,研究交通控制和诱导协同的评价非常必要。目前,针对交通控制和诱导协同所涉及的有关问题,有许多学者进行了研究[1-3],但对协同的评价问题,研究成果还比较少。本文针对控制与诱导协同的特点建立了协同的综合评价体系,并基于单纯矩阵法的基本思想,对评价方法进行了研究及验证。1评价指标体系的建立ITS项目评价的主要内容包括技术、效果、经...&
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