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第1篇 交通控制基础 1

第1章 绪论 2

1.1概述 2

1.2城市道路交通 3

1.2.1城市道路交通系统 3

1.2.2我国的城市化与城市机动车增长现状 4

1.3城市交通的可持续发展 5

1.3.1城市交通可持续发展的必要性 6

1.3.2可持续的城市交通发展战略 6

1.3.3 ITS是解决城市交通可持续发展的保证 8

1.4城市交通控制研究的新进展 9

1.4.1传统城市交通控制 9

1.4.2现代城市交通控制 10

1.4.3城市交通控制的发展趋势 12

第2章 交通特性 19

2.1道路交通特性 19

2.1.1道路的组成 19

2.1.2城市出入口的道路交通特性 21

2.1.3平面交叉口特性 21

2.2交通量特性 22

2.2.1交通量的定义与分类 22

2.2.2交通量的时间分布特性 23

2.2.3交通量的空间分布特性 26

2.3车速特性 27

2.3.1车速基本定义 28

2.3.2车速统计分布特性 28

2.3.3时间平均车速与空间平均车速 29

2.3.4影响车速的因素 30

2.4车辆密度特性 31

2.4.1交通密度 31

2.4.2车头间距 32

2.4.3车头时距 32

2.4.4临界密度和阻塞密度 33

2.4.5交通密度的分布特征 33

2.5交通量、车速、密度之间的相互关系 33

2.5.1速度与密度关系 33

2.5.2交通量与密度关系 35

2.5.3交通量与车速关系 35

2.5.4交通量、车速、密度的三轴关系 36

第3章 交通流理论 37

3.1交通流基本概念及其发展现况 37

3.1.1交通流基本概念 37

3.1.2交通流理论发展现况 38

3.2交通流统计分布 40

3.2.1交通流统计分布的含义及其作用 40

3.2.2离散型分布 40

3.2.3连续型分布 43

3.3排队论 45

3.3.1排队论的基本原理 45

3.3.2排队论的应用 46

3.4跟驰理论 48

3.4.1车辆跟驰特性 48

3.4.2跟驰模型 49

3.4.3跟驰理论与模型的研究现状 51

3.5交通流的运动学与动力学模拟理论 53

3.5.1交通流运动学模型 54

3.5.2交通流动力学模型 55

3.5.3交通流动力论模型 56

第4章 道路通行能力 58

4.1道路通行能力的基本概念 58

4.1.1基本概念 58

4.1.2道路服务水平 61

4.2路段通行能力 62

4.2.1可能路段通行能力 62

4.2.2路段通行能力模型 63

4.2.3实测验证 65

4.3无信号灯控制交叉口的通行能力 66

4.3.1无交通信号交叉路口的控制方法 66

4.3.2优先控制交叉口通行能力的计算 67

4.3.3环形交叉口的通行能力 70

4.4信号灯控制交叉口的通行能力 71

4.4.1概述 71

4.4.2通用交叉口通行能力计算 72

4.4.3我国城市道路交叉口通行能力的计算 76

4.4.4提高交叉口通行能力的措施 84

4.5平面环形交叉口的通行能力 86

4.5.1概述 87

4.5.2模型建立 88

4.5.3模型计算分析 88

4.5.4 3路与5路环交时通行能力的分析 89

4.6信号控制环形交叉口的通行能力 90

4.6.1信号灯在环形交叉口上的应用 91

4.6.2设计通行能力 92

4.6.3两种环形交叉口通行能力比较计算示例 93

4.7高速公路的通行能力 95

4.7.1基本路段通行能力 95

4.7.2匝道、交织段、立交桥的通行能力 96

第2篇 传统交通控制 99

第5章 交通信号控制概论 100

5.1交通信号控制概述 100

5.2交通信号 103

5.2.1信号灯的种类 104

5.2.2信号灯的含义 104

5.2.3各式信号灯的次序安排 106

5.3交通信号灯的设置依据 107

5.3.1设置交通信号灯控制的作用 107

5.3.2设置交通控制信号的理论分析方法 107

5.4信号控制参数的种类与功能 111

5.4.1信号相位与饱和度 111

5.4.2信号控制参数 112

5.5信号控制方式的类别、功能及其评价指标 114

5.5.1控制方式的种类 114

5.5.2点控方式 115

5.5.3线控方式 116

5.5.4面控方式 117

5.5.5信号控制系统的基本结构 117

5.5.6信号控制的评价指标 119

第6章 单个交叉口交通信号控制 122

6.1定时信号 122

6.1.1定时信号配时方案的基本内容 122

6.1.2交通效益的评价指标 124

6.1.3定时信号配时的基本方法 124

6.1.4定时信号配时的修正方法 131

6.2交通感应控制 136

6.2.1交通感应控制基本原理 136

6.2.2交通感应控制参数 136

6.2.3半感应控制 137

6.2.4全感应控制 139

6.2.5优化感应控制 139

6.2.6定时信号与感应信号的选择 140

6.2.7自寻优控制 141

6.3环形交叉口交通控制 143

6.3.1环形交叉口交通特征及交通问题分析 143

6.3.2环形交叉口实施信号控制的意义 144

6.3.3实施信号控制的环形交叉口分类 144

6.3.4环形交叉口交通控制基本方法 144

6.3.5各控制方法的适用条件分析 150

6.4环形交叉口信号灯联动设计 151

6.4.1理论推导计算 151

6.4.2算例分析 152

第7章 干线交叉口交通信号协调控制 154

7.1干线交通信号定时式协调控制 154

7.1.1信号控制基本参数 154

7.1.2定时式线控协调方式 155

7.1.3定时式线控配时设计方法 157

7.1.4提高线控系统效益的辅助设施 164

7.2感应式线控系统和计算机线控系统 165

7.2.1感应式线控系统 165

7.2.2计算机线控系统 166

7.3线控系统的联结方式与选用依据 167

7.3.1无缆联结 168

7.3.2有缆联结 168

7.3.3选用依据 169

7.4现代城市交通监控系统 170

7.4.1系统组成 170

7.4.2系统结构 173

7.4.3工程设计 174

7.5交通监控指挥自动化系统设计 174

7.5.1工作原理 175

7.5.2系统的设计和实现 176

7.6基于多传感器的交通监控系统的智能接口 178

7.6.1智能接口方案 178

7.6.2智能接口的硬件设计 179

7.6.3计算机对双端口RAM的访问 180

7.6.4 89C51单片机小系统和串行接口设计 181

第8章 区域交通信号控制系统 183

8.1区域交通信号控制的概念与分类 183

8.1.1区域交通信号控制的概念 183

8.1.2区域交通信号控制分类 184

8.2定时式脱机操作系统 186

8.2.1仿真模型 186

8.2.2优化原理与方法 188

8.3感应式联机操作系统 190

8.3.1 SCATS系统 190

8.3.2 SCOOT系统 193

8.4德国VRS 2001型计算机交通控制系统 198

8.4.1 VRS 2001的系统结构 198

8.4.2系统功能 198

8.4.3系统特点 199

8.4.4系统的技术指标 199

8.5区域交通信号控制系统研究现状 200

8.5.1公交车辆优先 201

8.5.2交通监控 203

8.5.3 INGRID事故检测系统 204

8.6交通控制系统硬件设备简介 205

8.6.1交通控制系统硬件设备基本分类 205

8.6.2控制中心设施 207

8.6.3通讯系统 209

8.6.4加拿大的远程交通微波传感器 214

第9章 高速公路交通控制 218

9.1高速公路主线控制 218

9.2入口匝道控制 220

9.2.1入口匝道控制的作用 220

9.2.2入口匝道控制的方法 220

9.3出口匝道控制 226

9.4高速公路交通控制软件 226

9.4.1系统软件的作用与特点 227

9.4.2系统功能模块设计 228

9.4.3系统编程实现 230

9.4.4工程应用 232

9.5高速公路监控系统 232

9.5.1监控目的及其实现的功能 232

9.5.2监控系统的基本组成及运行方式 233

9.5.3高速公路交通事故的检测和排除监视系统 234

9.5.4高速公路的通道控制监视系统 237

9.5.5实例介绍——上海市高速公路网监控系统总体设计框架 238

第3篇 交通控制智能化 243

第10章 城市交通系统的递阶控制 244

10.1城市交通的分层递阶智能控制 244

10.1.1多微机系统组成 244

10.1.2多微机系统的计算时间 245

10.1.3实例介绍 246

10.2城市交通系统的递阶协调模糊控制 247

10.2.1单路口的分解协调模糊控制 247

10.2.2模糊控制器的设计 249

10.2.3仿真实验 250

10.3基于多智能体协调的城市交通控制与设计 251

10.3.1城市交通控制系统的集成智能化 252

10.3.2智能体 252

10.3.3多智能体系统建模 254

10.3.4智能体间的协调与全局规划 255

10.3.5多智能城市交通控制体系结构 255

10.3.6系统设计 259

10.4城市交通干线递阶模糊控制 262

10.4.1问题描述 263

10.4.2交通干线的递阶模糊控制 264

10.4.3仿真实验 270

第11章 交通系统的智能化控制 272

11.1智能路口交通信号控制机 272

11.1.1交通信号控制机的结构 272

11.1.2信号机的基本功能 275

11.1.3信号机的软件流程 275

11.2平面交叉口信号模糊控制仿真 276

11.2.1平面交叉口多相位控制基本原理 276

11.2.2多级模糊控制方案 277

11.2.3模糊控制器设计 278

11.2.4仿真实验 281

11.3平面交叉口模糊控制系统的实现 282

11.3.1控制原理 282

11.3.2系统设计 285

11.3.3运行结果分析 286

11.4城市单交叉路口交通流实时遗传算法优化控制 287

11.4.1单交叉路口交通流动态模型 287

11.4.2遗传算法优化配时控制 289

11.4.3仿真实验 291

11.5多传感器信息融合的智能交通控制系统 292

11.5.1系统结构 292

11.5.2信息融合计算 293

11.5.3控制方案 295

11.5.4仿真实验 296

11.6智能交通系统建模与控制 298

11.6.1 ITS建模与控制方法论 298

11.6.2高层宏观模型 298

11.6.3中层模型 298

11.6.4底层模型 300

参考文献 301