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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