【道路交通管理与控制】第一章 —— 绪论

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引言

北交道路方向复试要求的第二部分内容是管控，我打算同时和规划一起复习了。一直看规划的内容有点乏味了，而且一起复习的话说不定两门课之间有呼应的地方。

对于绪论这一部分，大纲的要求是理解管理与控制的概念，新技术和新方法。

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一、交通管理与控制的目的

1.1 基本概念

1. 道路交通管理

道路交通管理是用交通法规、交通工程技术措施和交通安全教育对道路上的行车、停车、行人以及道路的使用进行的执法管理和交通治理的统称。

道路交通管理有狭义和广义之分。其中，狭义仅仅指相关的职能部门对道路交通所进行的一系列形成调控活动；广义指相关的职能部门对道路交通系统的构成要素及相互关系的所有调控活动，包括：公路的建设、养护和管理，城市道路的建设、养护和管理，公路运输的管理，城市公共交通运输的管理，道路交通秩序的管理，机动车辆和非机动车辆的管理，机动车驾驶人员的管理，交通事故的处理。

2. 道路交通控制

道路交通控制是指采用交通信号，对道路交通系统中的交通流进行控制，使之畅通有序地运行。其中，根据《道路交通安全法》及其配套法规的规定，交通信号包括 4 类：交通警察的手势和指挥、交通标志、交通标线以及交通信号灯。

道路交通自动控制是指不依靠交通警察的人工指挥，主要采用交通信号设施或其他自动化设备，随交通变化特性来指挥车辆和行人的通行。

3. 交通管理与交通控制

有的学者把狭义的交通管理称为静态管理，而把交通控制称为动态管理；又把它们统称为“交通管制”。

1.2 交通管理与控制措施

交通管理与控制措施，按其是否具有法律意义，在性质上可分为以下两类。

1）具有法律意义且必须强制执行的管理措施，是指在交通法规中制定的，为维护交通秩序、保障交通安全所必需的基本交通规则，也称为“交通执法管理”。例如对酒后驾车、超速等的管理措施。

2）用以改善交通状况的工程技术措施，这些措施本身不具有法律意义，但要使这些措施得以有效实施，还需要依靠具有法律意义的管理措施来强制执行，或依靠经济手段来诱导执行。如单向交通、公交专用道、收费停车场等，都是一些技术措施，并不列入交通法规，不具有法律意义，但在实施时，必须由交通管理部门在这些路上设立具有法律意义的交通标志，才能强制实施。这类技术措施，可称之为“交通治理”。

1.3 交通管理与控制的目的

1. 保障交通安全。我国每年因交通事故死亡人数接近 10 万，居世界第一。因此，交通管理与控制最基本的目的是保障交通安全，减少交通事故的发生。
2. 提高交通效益。除交通安全外，还要求交通管控达到疏导交通、保障交通畅通、提高交通效益的目的。
3. 交通需求管理（TDM）。道路交通工程设施的建设速度总是跟不上车辆的增长速度，因此不能单纯从交通供给不足考虑。新的思路是通过减少交通总量，对城市交通需求实行最有效的调控、疏解、引导等管理措施，以期优化交通分布，防止有限的道路空间资源浪费，实现交通供需的总体平衡。

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二、交通管理与控制的主要模式

2.1 交通管控原则

1. 分离原则

分离原则是为避免车辆与行人以及不同方向的行车发生冲突、维护交通的正常秩序、保障交通安全的最基本原则。分离原则大致可分为两类：空间分离和时间分离。

2. 限速原则

高速驾驶的汽车出现后，非机动车和行人的安全受到汽车的严重威胁。因此，在一些事故高发的路段常采用限速的措施来保障交通安全。另外，为提高线控制或网络信号控制的效果，往往也规定行驶车速。

3. 开流原则

随着车辆增加，道路上的交通量也在不断地增长，单凭分离、限速的方法已经无法很好地解决交通拥堵和交通事故的问题。新的思路是：从着眼于局部扩展到整个道路系统，在整个道路系统上来疏导交通，以充分发挥原有道路的通车效率。相应的措施有：单向交通、禁止交叉口左转、专用道等。此外，还有一些社会性措施如弹性工作时间、分区轮休日等。

4. 节源原则

用“交通需求管理”来降低交通量，如实施公共交通优先、限制私人汽车进入市中心等。

2.2 交通管理的主要模式

1. 按管理范围划分

1）全局性管理模式。是指在全国或某地区范围内，在较长时间内有效的那些措施。

2）局部性管理模式。是指仅在局部范围内，在较短时间内有效的那些措施。

2. 按管理内容划分

1）行车管理。主要是针对道路上行驶的车辆进行管理的模式，包括限制车速管理、车道管理等，主要是为了保障车辆行驶的正常秩序。

2）停车管理。

3）交叉口管理。

4）路面标志标线管理。是在道路上设置标线和标志，以管制车辆通行的一种管理方式。标志标线是最基本和最主要的交通管理手段。

2.3 交通控制的主要模式

1. 按控制区域划分

可分为单个交叉口的控制（点控制）和交通干线的协调控制（线控制）以及区域交叉口的网络控制（面控制）。其中，线控和面控都属于信号协调控制。

2. 按控制原理划分

可分为定时控制、感应控制、脱机优化控制和自适应控制。

1）多段定时控制。

2）感应控制。原理是根据车辆检测器测量的交通流数据，调整信号机内相应方向的绿灯时间长短和时间顺序，以适应交通的随机变化。

3）脱机优化控制。在对交通流历史统计数据进行分析与计算中，采用计算机技术，适用于复杂道路网的信号配时优化。但当道路网结构参数和交通流数据变动较大时，需要重新进行优化求解，因此多适用于交通流相对稳定的道路网。

4）自适应控制（联机优化控制）。在一条干线或一个区域，根据交通流动态的随机变化而自动地调整信号控制参数，使控制系统自动地适应交通流的随机变化。此种控制方式适用于交通流波动较大的道路网。

3. 按控制思想划分

1）被动式控制——交通信号控制系统

交通信号控制系统是通过路边装置或设备，如交通信号灯、固定或可变信息标志板，向驾驶人员或行人显示控制信息，来达到对交通流进行时间分离和控制的目的。无论是按控制区域分的点、线、面控制，还是按控制原理分的定时、感应和自适应控制，其控制的思想都是以已经运行到道路上的交通（车辆或行人）为主体，通过事先人工调查或实时自动检测的方法，了解其变化规律和实时状态，在此基础上选择适当的控制方案（或控制参数），再去应对交通需求。

从表面上看，交通是受信号控制的，而实际上，交通信号受制于已形成的交通需求。也就是说，交通信号是被动式地控制交通流的变化。

2）主动式控制——交通自动化路径诱导系统

传统的信号控制方法的不足之处在于控制系统与道路使用者之间交换的信息量的局限性，限制了系统功能的发挥。控制系统给予驾驶人的信息通常是以交通信号或可变交通标志显示出来的，而道路使用者给予控制系统的信息仅仅是通过检测器“告诉”系统某些车辆从哪里通过，最多还给出大致的行驶速度，信息交换十分有限。

新的控制系统——自动化交通路径诱导系统的研究，能根据驾驶人事先给出的位置和行驶的目的地等信息，给出优化的行驶路线，通过对所控区域内行驶的车辆发出指令和忠告，使区域内的道路系统的交通负荷合理地均匀分布，从而预防交通阻塞的发生，即使阻塞发生也不会加剧；相反，通过对交通流主动地引导、分配而使阻塞缓解和消除。

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三、交通管理与控制的发展

3.1 发展历史

1. 信号灯的诞生

1868 年，在应该伦敦的威斯敏斯特 (Westminster) 街口安装了世界上第一台交通信号灯。1914 年，在美国克利夫兰、纽约和芝加哥街头出现了新的交通信号灯，这是与当今使用的信号灯极为相似的红、黄、绿三色信号灯。1926 年，英国人首次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯，标志着城市交通自动控制的开始。

2. 定时控制向协调控制发展

3. 车辆检测器与感应式信号控制器的诞生

4. 计算机在交通控制中的应用

1963 年加拿大多伦多市第一个将数字计算机用于区域交通信号控制系统 (UTC 系统) ，从此开始了交通控制发展历史的新纪元。1969 年，英国学者设计的区域控制系统优化程序 TRANSYT (Traffic Network Study Tool) 被世界各国广泛采用，把交通控制技术推向更高的发展阶段。为克服定时控制方式的局限性，许多国家开始自适应交通控制系统的研究，其中英国开发的 “SCOOT” 系统获得了成功。

3.2 目前存在的问题

1. 交通量预测的准确性和实时性

2. 信号配时优化算法的可行性

3. 配时算法的实时性

TRANSYT 是离线优化系统，它在实际应用中存在比较明显的局限性，而 SCOOT 和 SCAT 系统尽管是在线实时优化系统，但是其算法是以简化了的数学模型为基础、算法精准度较差。

3.3 发展趋势

1. 车辆、道路和交通管理系统一体化

2. 城市交通信号控制系统计算机网络化

3. 在城市交通系统中应用人工智能技术

4. 信息采集和信息提供技术更加先进和多样化

5. 城市交通信号控制具有多种新功能

ITS 中信号控制主要有以下新功能：

1）右 (左) 转弯感应控制：通过由车辆检测器感知出交叉口的右 (左) 转弯专用道上的车辆，延长其右 (左) 转弯箭头信号的显示时间。

2）公共交通感应控制：在交叉口前面通过专用感知器件检测出公共汽车的存在，延长绿灯信号的显示时间，或缩短红灯信号的显示时间，可减少公共汽车等公交车辆的等待时间。

3）踌躇感应控制：为避免进入交叉口车辆的驾驶人在该区域里踌躇、犹豫该停车还是该开过去的情况，显示黄灯，由此可减少冲撞和迎头碰撞事故的发生。

4）老弱病残专用控制：老年人、有视觉缺陷的人等交通方面的弱者可通过操作专用的按钮装置和随身携带的专用信号发生器发出信号，将行人用的绿灯延长，以确保安全通过马路。