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王殿海 等 著

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• 交通控制
• 城市交通
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• 交通规划
• 信号控制
• 优化算法
• 建模仿真
• 交通系统
• 控制理论

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121309366

版次：1

商品编码：12150854

包装：平装

丛书名： 城市交通协同联动控制技术丛书

开本：16开

出版时间：2017-03-01

用纸：胶版纸

页数：424

字数：678000

正文语种：中文

内容简介

本书首先介绍交通控制的基本理念、原理、思路及策略，阐述国外内的控制技术及控制系统的发展现状，分析我国在信号控制领域所面临的主要难题。其次，根据高、中、低三种状态详述区域平衡控制方法、区域协调控制方法和节点通行控制方法，构建面向交通状态的信号控制技术体系。同时，结合我国的城市交通流特点，论述连续流和间断流的协调控制策略及方法、变向交通的控制方法以及网络化公交优先信号控制技术及实现方法等。可为交通工程师及交通管理部门的工程实践提供有力决策依据。

作者简介

　　浙江大学建工学院教授，博士生导师。主持国家自然科学基金项目5项（其中1项为重点项目），负责国家863计划项目2项，973计划项目课题和国家科技支撑计划项目课题各1项。创建了模拟电子云居民出行分布模型、模拟弹簧车辆跟驰模型，提出了模拟电路系统网络交通流理论研究新方法和无检测器交叉口交通流量预测方法，建立了服务于混合交通控制的信号配时参数优化模型、交通强度测算模型和车辆转换系数确定模型。获得科技奥运先进个人称号，获第四届高校青年教师奖，教育部高等学校优秀骨干教师奖，被国家七部委评为首批新世纪百千万人才工程*家级人选，被交通部评为新世纪十百千人才工程*一层次人选，被国家七部委评评为全国优秀博士后，享受国务院政府津贴。

目录

第1 章 绪论????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1
1．1 交通控制基本理念????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1
1．1．1 交通控制定义?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1
1．1．2 交通控制基本原则??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1
1．1．3 交通控制目标?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2
1．2 交通控制策略???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3
1．2．1 交通控制策略概念??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3
1．2．2 使用者策略????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3
1．2．3 开发者策略????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3
1．3 城市交通特性???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3
1．3．1 城市路网特性?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3
1．3．2 交通流特性????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4
1．4 交通控制方式与方法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4
1．4．1 交通控制方式划分??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4
1．4．2 交通控制方法体系??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 6
1．5 交通控制系统的构成????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7
1．5．1 交通模型与算法?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7
1．5．2 交通信息采集系统??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 8
1．5．3 交通信号控制机?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 8
1．5．4 通信传输系统?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 9
1．5．5 交通控制中心???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 10
第2 章 交通控制基础理论????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 13
2．1 信号控制关键参数??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 13
2．1．1 基本参数定义???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 13
2．1．2 信号相位与信号阶段?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 14
2．1．3 车流运行模式与损失时间??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 15
2．1．4 饱和流率?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 17
2．1．5 黄灯时间的计算???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 17
2．1．6 绿灯间隔时间的计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 20
2．2 车流描述理论和计算模型??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 22
2．2．1 车辆在停车线后的排队和延误???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 22
2．2．2 车辆穿越交叉口的行为?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 34
2．2．3 车队离散模型???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 36
2．3 交叉口信号设置依据??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 44
2．3．1 准备工作?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 44
2．3．2 基本流程?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 45
2．3．3 信号设置依据分类????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 47
第3 章 交通数据的采集与处理???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 57
3．1 交通检测器的类型与采集原理??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 57
3．1．1 检测器类型??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 57
3．1．2 环形线圈检测器原理?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 59
3．1．3 数据采样间隔???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 62
3．2 面向交通控制的交通检测器布设??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 65
3．2．1 交通检测器的分类????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 65
3．2．2 交通检测器的设置????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 66
3．3 交通数据的筛选?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 67
3．3．1 交通数据筛选的基本方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 67
3．3．2 基本筛选?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 69
3．3．3 阈值筛选?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 69
3．3．4 交通流理论筛选???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 70
3．3．5 质量控制筛选???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 71
3．4 交通数据的修复?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 72
3．4．1 基于时间序列的数据修复??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 72
3．4．2 基于历史数据的数据修复??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 73
3．4．3 基于空间位置的数据修复??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 73
3．4．4 基于时空相关性的数据修复???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 74
3．5 交通数据的预测?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 75
3．5．1 历史数据生成???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 75
3．5．2 无历史数据预测???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 75
3．5．3 有历史数据预测???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 76
3．6 交通数据的处理流程??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 76
3．6．1 交通数据预处理流程?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 76
3．6．2 实例验证?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 77
3．7 单线圈检测器速度估计方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 78
3．7．1 单线圈检测器速度估计的基本原理?????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 78
3．7．2 速度估计的回归模型?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 80
3．7．3 基于模糊神经网络的速度估计方法?????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 82
3．7．4 速度的最大似然估计方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 85
第4 章 网络交通状态判别方法???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 91
4．1 基于固定检测器信息的排队长度估计方法???????????????????????????????????????????????????????????????? 91
4．1．1 基于单点信息的排队最远点估计方法?????????????????????????????????????????????????????????????????????? 91
4．1．2 单点排队检测的修正?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 97
4．1．3 基于相邻路段信息的路段排队长度估计??????????????????????????????????????????????????????????????????? 99
4．2 过饱和排队条件阈值估计方法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 107
4．2．1 简单情形下的交通流动力学?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 107
4．2．2 基本连线的分解?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 109
4．2．3 复杂情况下的过饱和临界条件???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????110
4．3 基于二流理论的路网宏观交通状态判别方法?????????????????????????????????????????????????????????? 120
4．3．1 二流理论概述?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 121
4．3．2 宏观交通状态参数??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 122
4．3．3 宏观交通状态参数映射关系?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 123
4．3．4 模型应用???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 127
4．4 区域交通状态级别划分????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 136
4．4．1 区域交通状态级别划分概述?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 136
4．4．2 区域路网宏观交通状态参数确定??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 138
4．4．3 区域交通状态级别划分方法?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 140
第5 章 交通控制子区动态划分技术????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 143
5．1 交通控制子区动态划分策略????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 143
5．1．1 子区划分环境?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 143
5．1．2 子区划分与信号配时的联系?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 145
5．1．3 子区划分目标集?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 148
5．2 交叉口关联度模型????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 150
5．2．1 排队长度关联度模型???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 151
5．2．2 通行能力关联度模型???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 151
5．2．3 延误时间关联度模型???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 152
5．2．4 绿灯效率关联度模型???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 176
5．3 交通控制子区动态划分算法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 176
5．3．1 路网元素表达?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 177
5．3．2 子区初始划分算法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 180
5．3．3 子区动态调整算法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 185
第6 章 未饱和状态交通信号优化控制技术???????????????????????????????????????????????????????????????? 192
6．1 信号周期优化基本理论????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 192
6．1．1 理想信号周期?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 192
6．1．2 最佳信号周期?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 193
6．1．3 实用信号周期?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 194
6．2 最大和最小信号周期????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 195
6．3 基于交通强度的信号周期确定????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 196
6．3．1 交通强度概念?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 196
6．3．2 相位交通强度确定??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 196
6．3．3 交叉口交通强度确定???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 197
6．3．4 交通强度与周期的关系???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 197
6．4 绿信比与绿灯时间确定方法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 199
6．4．1 关键车流判断方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 199
6．4．2 绿信比确定方法?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 204
6．4．3 绿灯时间确定方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 204
6．5 单点感应控制参数确定方法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 205
6．5．1 感应控制基本原理??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 205
6．5．2 感应控制基本参数确定方法?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 205
6．6 混合交通控制参数优化方法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 209
6．6．1 非机动车交通流基本参数????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 209
6．6．2 非机动车交通流基本参数统计特性?????????????????????????????????????????????????????????????????????????211
6．6．3 混合交通流信号配时优化方法?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 214
6．7 协同控制相位差优化方法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 224
6．7．1 基于最大绿波带的相位差优化方法???????????????????????????????????????????????????????????????????????? 224
6．7．2 基于最小延误的相位差优化方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 234
6．8 协调控制方案的平滑过渡方法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 248
6．8．1 方案平滑过渡的必要性???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 248
6．8．2 消耗时间的定义?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 249
6．8．3 平滑过渡方法?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 249
第7 章 饱和状态交通信号优化控制技术???????????????????????????????????????????????????????????????????? 253
7．1 集群过饱和状态下的平衡控制技术????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 253
7．1．1 区域平衡控制的基本思想????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 253
7．1．2 区域瓶颈极限状态阈值确定方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 254
7．1．3 有效路径筛选方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 255
7．2 孤立过饱和下的瓶颈控制技术????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 261
7．2．1 瓶颈控制流程?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 261
7．2．2 单点瓶颈状态识别方法???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 262
7．2．3 瓶颈状态结束条件??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 276
7．2．4 面向单点瓶颈的瓶颈控制参数优化方法????????????????????????????????????????????????????????????????? 279
第8 章 公交优先信号控制技术?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 290
8．1 公交优先信号控制策略????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 290
8．1．1 公交优先信号控制目标???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 290
8．1．2 公交优先信号控制方式???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 290
8．1．3 公交信息检测方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 291
8．2 单点公交优先信号控制????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 291
8．2．1 单点主动公交优先信号控制?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 291
8．2．2 单点被动公交优先信号控制?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 305
8．3 干线公交优先信号控制????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 308
8．3．1 基于公交车延误的干线公交优先信号控制?????????????????????????????????????????????????????????????? 309
8．3．2 基于运行时刻表的干线公交优先信号控制?????????????????????????????????????????????????????????????? 314
第9 章 城市快速路匝道控制?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 323
9．1 城市快速路的基本特性????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 323
9．1．1 道路特性???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 323
9．1．2 衔接形式???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 324
9．1．3 匝道类型???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 327
9．1．4 交通流特性????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 330
9．1．5 匝道拥堵成因分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 331
9．2 城市快速路的控制策略????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 335
9．2．1 基本思想???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 335
9．2．2 控制目标???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 336
9．2．3 控制策略???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 336
9．2．4 控制范围???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 339
9．2．5 控制方式???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 341
9．2．6 检测器布设????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 346
9．3 城市快速路的单点控制????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 348
9．3．1 单入口匝道控制?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 348
9．3．2 单出口匝道控制?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 359
9．4 城市快速路匝道的协调控制????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 367
9．4．1 成对出入口匝道的协调控制?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 367
9．4．2 多入口匝道的协调控制???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 372
9．4．3 面向拥挤疏散的匝道协调控制?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 373
9．5 城市快速路与衔接道路的优化式协调控制?????????????????????????????????????????????????????????????? 376
9．5．1 入口匝道与衔接道路上游交叉口的协调控制?????????????????????????????????????????????????????????? 377
9．5．2 出口匝道与衔接道路下游交叉口的协调控制?????????????????????????????????????????????????????????? 380
9．5．3 出入口匝道与衔接道路的协同优化控制????????????????????????????????????????????????????????????????? 384
9．6 城市快速路与衔接道路的触发式协调控制?????????????????????????????????????????????????????????????? 389
9．6．1 触发式协调控制内涵???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 389
9．6．2 触发式协调控制实现框架????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 391
9．6．3 触发检测器布设?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 392
9．6．4 触发式协调控制主流程???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 395
9．6．5 触发式协调控制核心算法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 397
9．6．6 仿真测试方案设计??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 402
9．6．7 仿真测试结果分析??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 404
参考文献?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 410

精彩书摘

　　《城市交通控制理论与方法》：
　　实质上，确定相邻交叉口是否适合划入同一子区的最直观方式是对比控制效益。当两个交叉口划入同一子区执行协调控制能够取得相对二者分别执行单点控制更好的控制效益时，那么它们适合划入同一子区，否则需要划入不同子区。然而城市路网包括成百上千个信号交叉口，采用这种直观方法需要不断计算相邻两交叉口、多交叉口划入同一子区前后的最佳协调配时方案、单点配时方案，然后对比两种控制方案的控制效益。这种计算方法将产生巨大计算量，直接影响子区划分的实时性、快速性。
　　单点配时方案及其对应的控制效益比较容易计算得到（如采用韦伯斯特信号配时模型、HCM车流延误公式），而协调控制由于涉及多个交叉口之间车流运动状态建模和相位差优化，所以计算量比较大。但是经验分析发现，协调控制效益与交叉口周期时长、交叉口间距、流量等存在密切关系，如果能够在考虑这些影响因素的情况下建立一个反映协调控制效益变化的指标，那么就可以避开协调配时方案的反复优化过程而直接得到协调控制效益。这个指标即是本文之前提到的关联度，用来计算关联度的数学模型叫做关联度模型。
　　由此可见，关联度是一个间接反映协调控制相对于单点控制效益优劣的指标。建立该指标是为了在于区划分时避免大规模的数学运算，达到快速、实时的目的。
　　……

前言/序言

　　总 序

　　随着我国社会机动化、城镇化进程的发展，城市交通问题日益突出。为了应对频发的城市交通拥堵问题，现代交通控制的内涵已从狭义的“信号控制”向广义的“信号控制+诱导控制+需求控制”拓展，在信息获取网络化和多元化的基础上，追求控制对象的多层次化、控制目标的全局化、控制过程的主动化和动态化、控制手段的多样化和集成化，信号控制、交通诱导、需求控制的协同联动成为现代交通控制技术发展的重要趋势。

　　2011 年9 月，科学技术部在“863”计划现代交通技术领域立项了“大城市区域交通协同联动控制关键技术”主题项目。项目瞄准现代交通控制技术发展前沿，以大城市区域交通协同联动控制技术为突破口，攻克重点关键技术，研制符合国情的大城市区域交通控制技术和装备，实现区域出行调控、网络化诱导、时空动态优化的协同联动控制，为提升交通运行效能、缓解拥堵和产业发展提供技术支撑。项目由北京四通智能交通系统集成有限公司牵头，参加单位有北京宏德信智源信息技术有限公司、北京交通发展研究中心、北京交通大学、浙江大学、同济大学、清华大学、东南大学、中山大学、北京通达交安科技发展中心等，北京航空航天大学、北京工业大学、重庆交通大学、哈尔滨工业大学等单位的有关人员也参与了项目的相关研究工作。

　　历经两年多的研究探索，项目较好地完成了各项研究内容，实现了项目预期的目标。项目研究突破了城市区域交通协同控制领域的多项关键技术，研发了区域路网智能化分析和决策支持系统、网络化智能诱导控制系统、区域动态交通协同优化控制系统以及区域交通协同联动控制集成平台，在出行行为调控、交通信号控制与诱导之间的协同联动控制等方面实现了技术创新和集成创新。项目研究成果丰富，部分成果初步实现产业化并得到实际应用，取得了良好的经济效益和社会效益。

　　本丛书以“863”计划主题项目“大城市区域交通协同联动控制关键技术”六个研究课题的研究成果为主要内容，包括网络化动态交通信息获取与交互、面向出行行为的区域交通智能分析与控制、区域交通网络化智能诱导控制、区域交通动态协同优化控制、特殊需求下区域交通协同管控以及协同联动控制平台集成与测试等关键技术。丛书全面系统地总结了城市区域交通协同联动控制技术的主要研究进展和成果，以期能对城市交通控制管理领域的持续研究提供基础和参考，也希望能对我国城市交通控制工作的发展和提升起到实际指导作用。

　　丛书各册内容的撰写是由项目各个课题负责人带领课题研究团队主要成员完成的，感谢他们为此所做出的努力和付出。同时要感谢“863”计划现代交通技术领域主题专家马林教授、王云鹏教授、王长君研究员、王勇研究员对项目研究和丛书编写给予的指导和宝贵意见。

　　现代科学技术发展迅速，应用需求也在不断变化，城市区域交通控制技术面向实际需求的挑战，需要在新技术背景下不断创新发展。本丛书是基于“863”项目研究的阶段性总结，偏颇之处在所难免，内容不妥甚或错误之处，敬请业内专家学者和广大读者批评指正。

　　国家高技术研究发展计划（863）主题项目

　　《大城市区域交通协同联动控制关键技术》

　　首席专家 关积珍

　　2015 年2 月于北京

　　序

　　从第一个交通信号灯诞生算起，交通信号控制已经有一个半世纪的历史。随着城市交通工具的演变、交通需求的增长和交通治理难度的增大，城市交通信号控制技术越来越被交通管理者所重视，使得这项本意是借助信号灯实施路权时空分离达到交通安全有序的交通流控制技术被寄予了调整交通流、提高交通效率、缓解交通拥堵的希望。由于信息技术和计算技术的不断发展，科研工作者正在把这一希望变为现实，而且不断加载更具有新意的内涵。如今，我国城市交通拥堵愈发严重，交通管理更加困难，此时尤其需要研究适应当前交通管理需求的交通控制系统。

　　本书作者长期从事交通控制理论和相关技术的研究，承担过多项国家“973”计划项目课题、“863”计划项目、国家自然科学基金项目及大量的工程咨询项目，在交通控制研究领域积累了丰富的经验和研究成果。本书虽然只是国家“863”计划课题的研究成果，却包含了他们多年的研究积累，内容涉及区域交通动态协同优化控制策略、交通信号控制的基础理论、检测器的优化布设方法、交通数据的获取与利用、交通状态判别方法、交通控制子区划分、各种交通状态交通信号控制理论与方法、公交优先信号控制以及快速路匝道控制策略和方法等。除了介绍一些传统的交通控制理论外，书中提出的全局交通状态判别方法、基于“虚拟停车线”思想的排队长度估计及拥堵预测模型、不同交通状态的子区划分策略及其与控制的协同、交通瓶颈形成与消散的判别方法和控制策略、区域交通拥堵的控制策略等许多内容都切中当前我国城市交通管理需求，思想新颖，值得领会。

　　本书涉猎的内容非常广泛，对很多问题的研究思想独到，方法新颖。但城市交通问题复杂，单从交通控制角度来说也有各种不同的角度和理念，何况新技术、新理论的出现还会引发更新的研究思路和手段，因此希望作者能够以此书成果为起点，取得交通控制研究的更新成就。同时也希望广大读者和同行能受此书启发，投身于交通控制乃至交通管理相关问题的思考和研究中来，为城市交通治理贡献我们的智慧。这正是我为此书写序的主要目的，我想也应该是作者的主要目的。

　　王玮

　　2016 年12 月17 日

　　前 言

　　人们司空见惯的交通信号灯是城市交通控制的具体表现，看似简单的红绿灯背后蕴含着城市交通管理者的交通管理理念和策略。简单地理解，交通控制意味着出行者在交叉口的安全、秩序、效率和公平，如果深入探讨，交通控制还能实现大范围的交通流科学组织，合理利用交通设施、节约出行者时间等目标。诚言，当交通供需矛盾到达一定程度后，再优秀的交通控制也不可能从根本上解决交通拥堵问题，但不合理的交通控制却会加剧交通拥堵，因此，在城市交通供需矛盾愈加激化的今天，交通控制系统的研究显得尤为重要。也正因如此，国家“863 计划”主题项目立项研究“大城市区域交通协同联动控制关键技术”，“区域交通动态协同优化控制技术”作为该项目的课题之一，重点研究城市交通控制相关问题，本书正是结合该课题研究成果整理而成的。

　　本书共9 章。第1 章论述了区域交通动态协同优化控制策略；第2 章论述了城市交通信号控制中的关键参数与基础理论，为构建区域交通动态协同优化控制的理论与方法奠定基础；第3 章论述了面向交通控制的交通数据获取的基本手段、交通检测器的优化布设方法、交通数据的筛选、恢复与预测方法以及交通数据的预处理流程；第4 章论述了基于固定检测器信息的单点、单路段的交通状态判别方法以及基于二流理论提出的路网宏观层面的状态判别与划分方法；第5 章阐述了交通控制子区划分策略、动态划分指标——关联度的量化方法以及划分方案动态调整方法；第6 章给出了未饱和状态下的城市交通流特性和构建相应的交通信号控制理论与方法；第7 章以过饱和状态为研究对象，分述集群过饱和及孤立过饱和两种情况下的信号控制技术；第8 章介绍了公交优先信号控制策略以及常见的单点公交优先信号控制方法和干线公交优先信号控制方法；第9 章阐述了快速路匝道控制策略和控制方法。王殿海负责全书内容框架设计，约占总工作量的10%，金盛、马东方、别一鸣、祁宏生负责整理完成具体内容，分别完成总工作量的30%、25%、20%和15%。

　　课题研究是在项目首席科学家关积珍领导下进行的，成果的取得与他的总体协调和各方面的帮助是分不开的，在此提出特别的感谢。课题在进行过程中，浙江大学的王慧教授、王福建副教授、梅振宇副教授、孙轶琳博士，东南大学陈峻教授及其团队，清华大学李志恒教授及其团队，中山大学余志教授及其团队等付出了大量心血，在此向他们表示感谢。饮水思源，在这里要特别感谢吉林大学交通学院交通控制团队的曲昭伟教授、陈永恒副教授、李智慧副教授、宋现敏副教授、胡宏宇副教授、陶鹏飞博士以及该团队毕业的博士、硕士研究生，本书的五位作者六年前曾与他们并肩作战，成果包含了他们的基础工作和相关成果。在此，还要感谢海信网络科技股份有限公司的同事们，是他们提供了课题相关研究成果的应用环境，使得一些理论成果转化成实用技术。

　　由于时间仓促和作者水平有限，错误之处在所难免，敬请读者批评指正。

　　王殿海

　　2016 年于浙江大学紫金港校区

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