一、城市交通控制系统百年

    发展历程

    随着城市化进程的逐步加快，城市交通问题已经成为中国各大城市共同面对的难题。越来越多的现象表明，城市交通拥挤往往突出表现在城市道路交叉口处，很多平面交叉口的通行能力不足相关路段的平均通行能力的50%。因此，道路资源充分利用与否的关键是交叉口资源的利用。作为ITS的一个子系统的城市交通控制系统（Urban Traffic Control System, UTCS）的研究，也就成为是否能够最大限度地发挥交叉口的通行能力、缓解城市交通拥挤问题的重要的、有效的和经济的解决途径，引起了国内外众多研究机构的关注。

    UTCS是为方便各种冲突车流分时使用交叉路口和避免发生交通事故而发生和发展起来的。从1868年至今，UTCS的研究经历了百余年的发展历程：
1868年，英国在伦敦WestMinster地区安装了世界上第一台交通信号灯，揭开了城市交通信号灯控制的序幕，人类的交通从此结束了无序的历史。当时的信号灯采用红绿两色的煤气照明灯，仅限于夜间使用。

    1918年，美国在盐湖城建成了第一个使主干线上各个信号灯基于“绿波思想”同步运作的互联信号系统。与此同时，信号灯也改进为白天晚上皆可运行的电气照明三色信号灯。

    1926年，英国在沃尔佛汉普顿第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号，标志着城市交通自动控制的开始。鉴于当时的信号灯主要采用机电设备连锁的定周期控制方式，因此，数据处理功能有限，信号灯之间的协作也较少。

    1952年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了交通信号灯的实用化，并成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市。伴随着计算机的发展和推广使用，城市交通信号控制系统得到了迅速的发展。人们认识到，要更好地提高城市交通管理水平，不仅仅依靠硬件设备的更新和改进，还必须同时在控制逻辑和方法上有所突破。

    因此，随之而来的英国运输与道路实验室（TRRL）基于TRANSYT（TRAffic Network StudY Tool）方法开发的SCOOT（Split, Cycle, Offset Optimization Technique）和澳大利亚设计的基于配时方案实时选择方法来实现路网协调控制的SCATS（Sydney Coordinated Adaptive Traffic System）成为世界上两个最优秀的城市交通信号控制系统。

    除了在技术和功能上得到增强和完善，而且直至今日仍在不断升级的SCOOT和SCATS系统以外，许多新一代城市交通控制系统也相继推出并投入应用。

    二、新一代城市交通控制系统

    随着现代科技的进步，人工智能技术、现代控制理论、计算机技术等广泛应用于新一代城市交通控制系统的设计与开发中。

    1、RT-TRACS

    美国的RT-TRACS（Real-Time-TRaffic Adaptive Control System）系统，是N.H.Gartner等依据美国联邦公路局UTCS项目研究开发过程中交通信号控制策略的更新和演变以及各种策略的性能特征而提出的，具有多层结构交通控制系统，支持系统基于路网和交通特征来选取具有最大效益以及最大化系统性能的控制策略，并提供各种程度的响应级别。需要指出的是，该多层体系结构中，每层都具有自己的特征，且上层策略可以嵌入方式吸收其下层策略协作进行，从而方便系统进行正式开发和灵活响应、选取不同的控制策略；其最高层采用人工智能技术中的专家系统针对具体局部路况条件（包括信号状态、路网特征和实时交通流模式）选取适当的最优控制策略。当前，RT-TRACS已经开始成为美国各大城市交通信号控制系统的主流，并在全美推广实施。