前言
秦治馳道，漢通西域，歷經數千年，道路交通系統已成為“衣食住行”中“行”的最主要方式。近代的工業化發展徹底改變了生產力水平，也極大地推進了城鎮化進程，目前中國生活在城市中的人口已經過半，且城鎮化建設規模仍在不斷擴大。與此同時，華夏神州車輪滾滾，九州大地之上小汽車已進入尋常百姓家。人口密集、經濟發達的“城市”，更是聚集了高密度的機動車，機動車在為居民出行帶來便利、舒適的同時，也導致了道路運行壓力的不斷增加，進而產生了困擾全體道路交通出行者的交通擁堵、交通事故、環境惡化等問題。
當前中國城市道路絕大部分為平面道路，由此產生了成千上萬個平面交叉口。作為管理平面交叉口的最主要手段，信號控制近年來在中國城市中的套用發展迅猛。據估計，目前全中國年均增設、更新信號控制交叉口的數量已經過萬，信號控制的優劣已經成為影響中國城市道路交通系統運行效率的重要因素。
從誕生之日起，城市道路交通信號控制在百餘年的發展歷程中不斷革新，技術水平、控制理念不斷進步，且隨著城市道路交通系統的不斷發展仍將不斷改革更新，而近年來迅速發展的智慧型交通系統、多源交通信息採集技術等，也將為城市道路交通信號控制水平的不斷提高提供強有力的支撐。
城市道路交通信號控制涉及眾多方面的內容，除信號控制本身，信號控制運行的效率與交通組織、道路設計等方面密切相關。就信號控制內部而言也很複雜，既需要考慮基本的交通流模型、檢測器設計等內容，也要能夠從點、線、面等不同層面去最佳化相位方案、配時參數等；既需要考慮不斷出現的新的控制內容如公交優先、快速路信號控制等，也要兼顧信息通信技術的發展而不斷改進交通信號控制系統；更為重要的是交通信號控制運行的效果很大程度上依賴於科學合理的信號控制設計、建設及維護工作等。本書從上述的多個方面入手編寫，以期能夠為信號控制相關人員提供較為全面的知識體系，如科研人員、在校學生、交通管理人員、企業研發及工程人員等。
本書第1~3、5~8、10、11、13、14章由李瑞敏執筆完成，第4、9、12章由章立輝執筆完成。在本書成稿過程中，編者向國內外領域專家進行了諮詢並得到了眾多寶貴意見，主要包括北京工業大學李振龍、華南理工大學盧凱、中國城市規劃設計研究院交通專業分院戴繼鋒、北京易華錄信息技術股份有限公司栗紅強、中國人民公安大學朱茵、合肥工業大學張衛華、同濟大學馬萬經、precisionsystem,inc王建偉等。在此表示誠摯的感謝。
感謝清華大學出版社的秦娜編輯對本書的關注、支持、完善、建議以及辛苦的編校工作。本書的部分成果來自國家自然科學青年基金、國家自然科學基金等項目，本書的出版得到了國家科技支撐計畫課題的部分支持。
信號控制的研究成果用浩如煙海來形容恐怕也不為過，本書的內容只是作者多年來學習、研究、教學、實踐中的一些所得，無法涵蓋更多的範圍。我國的城市交通信號控制所面臨的狀況又由於不同的發展階段、不同的機動化程度、不同的城市特性而千差萬別，僅期望本書能夠為我國城市交通信號控制系統的改善略盡綿薄之力。
考慮到知識點的分布，本書編譯了國外的一些研究成果，但由於國內外城市道路交通系統特性方面的差異，一些規則、參數未必能夠直接適用於我國的城市道路交通信號控制，僅供學習時參考。
由於時間、學識所限，本書難免存有局限，希冀本書的讀者能夠給出完善的建議，如需要與本書配套的課程ppt，也可通過信箱與作者聯繫。
目錄
第1章概述
1.1城市交通信號控制概述
1.1.1交通控制類型
1.1.2城市交通信號控制的目的
1.1.3城市交通信號控制的作用
1.1.4城市交通信號控制的歷史與發展
1.2交通信號控制分類
1.2.1按控制範圍劃分
1.2.2按控制方式劃分
1.2.3特殊的信號控制
1.3設定交通信號控制的分析方法
1.3.1概述
1.3.2美國交通信號控制設定依據
1.3.3德國交通信號控制設定依據
1.3.4我國交通信號控制設定依據
1.3.5其他
1.4交通控制參數與概念
1.4.1定時控制相關參數
1.4.2感應控制相關參數
1.4.3協調控制相關參數
1.4.4其他相關概念及參數
思考題
參考文獻
第2章信號控制交通流基礎理論
2.1信號控制交叉口車輛運行基本規律
2.1.1車輛行駛軌跡及排隊
2.1.2交通流量圖
2.1.3累積車輛圖
2.1.4排隊累積圖
2.2飽和流率
2.2.1飽和流率的測量與分析
2.2.2飽和流率估算方法
2.2.3飽和流率的其他影響因素
2.3通行能力及飽和度
2.3.1車道通行能力及飽和度
2.3.2相位通行能力及飽和度
2.3.3交叉口通行能力及飽和度
2.3.4通行能力分析
2.4關鍵車道
2.4.1關鍵車道的基本概念
2.4.2轉彎流量等效因子
2.4.3關鍵車道的識別
2.4.4關鍵車道流量和最大值
2.4.5確定恰當的周期長
2.4.6案例
2.5延誤
2.5.1延誤類型
2.5.2基本分析
2.5.3信號控制延誤的組成要素
2.5.4穩態理論
2.5.5定數理論
2.5.6過渡函式曲線
2.5.7HCM中的延誤模型
2.6停車次數
2.6.1基本分析
2.6.2穩態理論
2.6.3定數理論
2.6.4過渡函式
2.7排隊長度
2.7.1穩態理論
2.7.2定數理論
2.7.3過渡函式
2.7.4綠燈開始時的平均排隊長度
2.8信號控制評價指標
2.8.1概述
2.8.2典型評價指標
2.8.3行人評價指標
2.8.4腳踏車評價指標
2.8.5信號控制交叉口服務水平
2.8.6交通控制評價方法
2.9過飽和交通流狀態
思考題
參考文獻
第3章交叉口渠化設計
3.1交叉口渠化設計的基本規定
3.1.1交叉口渠化設計的範圍與內容
3.1.2交叉口渠化設計的原則與要求
3.2交叉口形狀
3.2.1交叉口進口方向數
3.2.2道路夾角
3.2.3視距
3.2.4路緣石轉彎半徑
3.2.5Y形交叉口
3.3機動車交通組織設計
3.3.1機動車道設計總體要求
3.3.2左轉交通設計
3.3.3右轉車道的設計
3.3.4可變車道
3.3.5可變進口道
3.4腳踏車交通組織設計
3.4.1基本原則
3.4.2設計方法
3.5行人交通組織設計
3.5.1設計原則
3.5.2行人過街橫道設計
3.5.3交叉口範圍內的行人設施處理措施
3.5.4路緣石坡道設計
3.6交叉口內部空間交通組織設計
3.7案例分析
3.7.1典型交叉口案例
3.7.2右轉渠化案例
3.7.3交叉口中的特殊情況
思考題
參考文獻
第4章交通流檢測器
4.1檢測器類型
4.1.1基本功能分類
4.1.2檢測原理分類
4.1.3交通流檢測器的性能
4.2基本概念
4.2.1單交叉口檢測器布設
4.2.2檢測器運行模式
4.2.3信號控制機記憶體模式
4.2.4檢測配置及參數
4.3檢測器布設
4.3.1布設目標
4.3.2布設內容及基本概念
4.3.3低速交通流的線圈檢測器設定
4.3.4為高速直行交通流服務的檢測器設定
4.4不同控制方式的檢測器設計
4.4.1單點感應信號控制
4.4.2城市幹道及路網系統控制
4.4.3路網檢測器的典型布設
4.5套用情景設計
4.5.1基本的全感應控制檢測器布設
4.5.2流量密度控制檢測設計
4.5.3行人檢測
思考題
參考文獻
第5章交通信號相位設計
5.1概述
5.1.1基本概念
5.1.2信號相點陣圖
5.1.3“環隔離線”圖
5.1.4相位搭接
5.2基本相位方案設計
5.2.1影響因素
5.2.2相位數量的選擇
5.2.3信號相位順序
5.2.4幾種典型相位方案
5.3左轉相位設定
5.3.1許可型左轉相位
5.3.2保護型左轉相位
5.3.3保護型許可型左轉相位
5.3.4一個周期內兩次左轉
5.3.5左轉相位設定條件
5.4行人相位
5.5右轉相位
5.6T形交叉口
5.75岔或6岔交叉口
思考題
參考文獻
第6章單點信號控制
6.1定時信號控制方案設計概述
6.1.1所需數據
6.1.2設計內容
6.1.3設計流程
6.2定時信號配時參數計算
6.2.1周期長
6.2.2綠信比
6.2.3黃燈時間及全紅時間
6.2.4行人相位
6.2.5損失時間計算
6.2.6組合信號配時
6.3感應控制
6.3.1交通感應信號控制的基本原理
6.3.2交通感應信號控制的基本參數
6.3.3檢測器位置
6.3.4感應控制類型
6.3.5流量密度控制
6.4信號交叉口分析
思考題
參考文獻
第7章幹線協調控制
7.1幹線協調控制目標與類型
7.1.1幹線協調控制目標
7.1.2幹線協調控制類型
7.2幹線協調控制基礎
7.2.1時距圖
7.2.2左轉相位的影響
7.2.3幹線控制的主要參數
7.2.4交通流協調聯動類型
7.3協調條件
7.3.1影響因素
7.3.2子區劃分方法
7.4幹線協調控制基本類型
7.4.1單向協調
7.4.2雙向協調
7.4.3案例分析
7.4.4配時方案轉換模式
7.5幹線協調控制參數計算方法
7.5.1幹線協調控制配時所需的數據
7.5.2幹線協調控制配時步驟
7.5.3幹線協調控制相位差基本計算方法
7.6影響幹線信號協調控制效果的因素
7.7幹線協調控制的聯結方法
思考題
參考文獻
第8章公交優先信號控制
8.1概述
8.1.1交通信號優先類型
8.1.2公交信號優先的目標
8.1.3公交信號優先的影響因素
8.1.4公交信號優先控制所需要的信息
8.1.5公交信號優先控制可能的局限性
8.2公交信號優先方法
8.2.1被動優先
8.2.2主動優先
8.2.3實時自適應優先控制
8.2.4信號的恢復與轉換
8.2.5無條件/有條件優先
8.3系統構成與系統類型
8.3.1系統總體構成
8.3.2系統類型
8.4公交信號優先系統結構
8.4.1分散式系統結構
8.4.2集中式系統
8.5優先策略
8.5.1基於運行時刻表
8.5.2基於車頭時距
8.5.3基於配時方法
8.6公交信號優先項目的實施
8.6.1實施步驟
8.6.2實施事項
8.6.3輔助措施
8.7信號控制系統中公交信號優先模組發展情況
8.8套用情況
思考題
參考文獻
第9章城市快速路控制
9.1匝道控制
9.1.1匝道信號控制
9.1.2其他匝道控制方法
9.2主線控制
9.2.1快速路主線的交通流特徵
9.2.2限速控制方法
思考題
參考文獻
第10章交通信號控制系統基本原理
10.1發展歷程
10.2信號控制系統組成
10.3交通信號控制系統結構
10.3.1分散式系統
10.3.2集中式系統
10.3.3多層分散式控制系統
10.4交通信號控制系統分類
10.5自適應交通控制系統的特性對比
10.6信號控制系統的發展方向
10.6.1信號控制系統的發展特點
10.6.2信號控制系統的發展趨勢
10.6.3信號控制系統的適應性問題
思考題
參考文獻
第11章典型交通信號控制系統
11.1SCOOT系統
11.1.1SCOOT基本原理
11.1.2系統架構
11.1.3SCOOT最佳化過程
11.1.4SCOOT的擴展功能
11.1.5SCOOT系統的特點
11.2SCATS系統
11.2.1SCATS系統的結構
11.2.2SCATS的子系統及關鍵參數
11.2.3SCATS的參數最佳化
11.2.4SCATS的特點
11.2.5SCOOT系統與SCATS系統的分析與比較
11.3SPOT/UTOPIA系統
11.3.1SPOT
11.3.2UTOPIA
11.3.3中心軟體
11.3.4互動和監視工具
11.3.5SPOT/UTOPIA系統特點
11.4MOVA
11.4.1MOVA概述
11.4.2MOVA控制原理
11.4.3過飽和控制原理
參考文獻
第12章交通信號最佳化軟體
12.1SynchroStudio
12.1.1主要模組
12.1.2Synchro的主要功能
12.1.3SimTraffic的主要功能及特點
12.2PASSER
12.2.1PASSERⅡ02
12.2.2PASSERⅢ98
12.2.3PASSERⅣ96
12.2.4PASSERⅤ09
12.3OSCADYPRO
12.3.1簡介
12.3.2OSCADYPRO的功能
12.3.3關鍵模組及模型
12.3.4數據輸入
12.4TRANSYT
12.4.1概述
12.4.2仿真模型
12.4.3最佳化原理與方法
12.4.4TRANSYT15
12.4.5TRANSYT7F10
12.5CROSSIG
12.5.1CROSSIG的功能與特點
12.5.2CROSSIG最佳化的簡要流程
12.5.3CROSSIG中信號配時參數的確定方法
12.5.4CROSSIG信號配時設計流程
12.6信號控制最佳化軟體選擇
12.6.1各軟體對比分析
12.6.2軟體選擇
12.7微觀交通仿真軟體
參考文獻
第13章交通信號控制機
13.1交通信號控制機構成及功能
13.1.1交通信號控制機的構成
13.1.2交通信號控制機的基本功能
13.2信號機類型
13.2.1基本類型
13.2.2國外信號機類型
13.2.3NEMA標準
13.2.4Model170型信號控制機
13.2.5ATC標準
13.3我國的交通信號控制機發展及現狀
13.3.1發展歷程
13.3.2相關標準
13.3.3現狀
思考題
參考文獻
第14章交通信號控制的實施及套用
14.1影響因素
14.1.1地點位置
14.1.2路網特點
14.1.3交叉口幾何特徵
14.1.4出行需求特點
14.2信號控制類型的選擇
14.2.1國內的原則
14.2.2國外經驗
14.2.3信號控制系統的選擇
14.3自適應交通信號控制系統的實施
14.4交通信號配時最佳化的實施
14.4.1信號配時最佳化的巨觀思路
14.4.2信號配時最佳化的工作流程
14.4.3信號配時最佳化流程實例
14.5交通信號控制的維護
14.5.1交通信號運行維護
14.5.2日常維護
思考題
參考文獻
