《道路交通控制》教学大纲.docx
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《道路交通控制》教学大纲
《道路交通控制》教学大纲
编制说明
《道路交通控制》课程是按照交通管理工程专业本科培养方案要求开设。
该课程主要讲授道路交通控制概述、交叉口优先规则控制的原理及方法、交叉口交通信号控制原理及方法、交叉口交通控制方案评价指标、交通控制系统的控制原理及系统构成、高速公路交通控制的主要方法、交通控制系统的建立等内容。
通过本课程学习，力求使学生全面掌握道路交通控制理论的相关内容，并切实掌握道路交通控制理论在实际工作中的应用方法。
《道路交通控制》课程主要采用多媒体教学、实例分析、课堂讨论、实验教学等多样化的教学手段和方法，注重理论联系实际，突出公安特色。
《道路交通控制》教学大纲是本课程开展教学活动的基本依据。
在课程组集体讨论后，由翟润平、周彤梅、刘广平起草完成。
于2015年4月30日由交通管理工程系学术委员会审定。
一、课程名称：
《道路交通控制》
二、课程性质：
专业课
三、授课对象：
交通管理工程专业本科学生。
四、总学时数：
54，其中讲授48学时，实验6学时。
五、教学内容：
第一章绪论
教学目的和要求：
通过本章内容的学习,使学生了解道路交通控制的历史与发展现状，掌握道路交通控制的目的，掌握道路交通控制的各种分类形式，熟悉交通控制的理论基础。
重点与难点：
道路交通控制的目的及分类。
学时数：
3
主要内容：
第一节交通控制概述
一、道路交通控制的目的
二、交通控制的主要研究内容
三、交通控制的历史与发展
（一）信号控制设备的历史与发展
（二）信号控制系统的历史与发展
第二节交通控制的分类
一、按控制类别划分
（一）以交通限制为主的控制
（二）以交通信号为主的控制
（三）以传递交通情报信息为主的控制
二、按控制范围划分
（一）单点控制
1.单点控制的概念
2.单点控制的控制参数
（二）干线控制
1.干线控制的概念
2.干线控制的控制参数
（三）区域控制
1.区域控制的概念
2.区域控制的控制目标
三、按控制方式划分
（一）单点定时控制
1.单方案定时控制
2.多方案定时控制
（二）单点感应控制
1.半感应控制
2.全感应控制
（三）干线无电缆协调控制
（四）干线有电缆协调控制
（五）区域定时协调控制
（六）区域自适应协调控制
四、按信号配时生成的技术划分
（一）人工优化技术
（二）脱机优化技术
（三）联机优化技术
第三节交通控制的相关技术
一、检测技术
二、通信技术
三、计算机技术
四、控制技术
第四节交通控制的理论基础
一、交通流理论
二、自动控制理论
（一）经典控制理论
（二）现代控制理论
第二章交叉口优先规则控制
教学目的和要求：
通过本章内容的学习,使学生掌握交叉口优先规则控制理论的主要内容，掌握交叉口优先规则控制方式的运行特性，掌握影响优先规则控制交叉口运行状态的主要参数及其确定方法。
重点与难点：
交叉口优先规则控制理论、交叉口优先规则控制方式的运行特性、影响优先规则控制交叉口运行状态的主要参数及其确定方法。
学时数：
2
主要内容：
第一节交叉口优先规则控制的方式
一、停车标志控制
（一）单向停车控制
（二）多向停车控制
二、让路标志控制
第二节交叉口优先规则控制的交通运行特性
一、交叉口优先规则控制的交通特点
（一）交叉口优先规则控制的概念及交通特点
（二）交叉口优先规则控制的通行顺序及穿插顺序
二、主要道路交通
（一）非间断流
（二）周期队列流
三、流向冲突交通流
（一）主要道路左转流向
（二）次要道路直行流向
（三）次要道路左转流向
四、空当
第三章交通信号控制基础
教学目的和要求：
通过本章内容的学习,使学生掌握信号参数及信号控制参数的概念及主要参数的确定方法，掌握交叉口各种运行状态的描述方法。
重点与难点：
信号及控制参数的概念及确定方法、交叉口运行状态（欠饱和、临界饱和、过饱和）的描述。
学时数：
7
主要内容：
第一节概述
一、信号控制的概念
二、信号控制的适用条件
第二节信号相位
一、信号相位
二、相序
第三节信号控制基本参数
一、信号参数
（一）信号绿灯
（二）信号红灯
（三）信号黄灯
（四）全红时间
（五）绿灯间隔时间
二、信号配时参数
（一）信号周期
（二）相位有效绿灯时间
（三）相位损失时间
（四）周期损失时间
（五）周期有效绿灯时间
（六）相位绿信比
（七）周期绿信比
第四节饱和流率
一、饱和流率的影响因素
二、直行车道的饱和流率
三、左转车道的饱和流率
（一）保护信号相位
（二）许可信号相位
四、右转车道的饱和流率
五、饱和流率的测量与分析
第五节交叉口车辆受阻状况描述
一、欠饱和及其车辆受阻描述
（一）欠饱和状况
（二）欠饱和状况的描述
（三）欠饱和车辆受阻图
二、临界饱和及其车辆受阻描述
（一）临界饱和状况
（二）临界饱和状况的描述
（三）临界饱和车辆受阻图
三、过饱和及其车辆受阻描述
（一）过饱和状况
（二）过饱和状况的描述
（三）过饱和车辆受阻图
四、说明
第四章单点信号控制
教学目的和要求：
通过本章内容的学习,使学生掌握单点定时信号控制的原理及配时设计方法；了解单点感应信号控制的基本原理及应用。
重点与难点：
单点定时信号控制原理及配时设计方法，单点感应信号控制的基本原理。
学时数：
6
主要内容：
第一节单点定时信号控制
一、主要特点
二、信号配时设计
（一）交叉口的相位设计
（二）关键车道的确定
（三）配时参数的确定
三、配时方案表与配时时间表
（一）配时方案表与时段的划分
（二）配时时间表
第二节单点感应信号控制原理
一、感应信号控制原理
（一）感应信号控制参数
（二）工作原理
二、半感应信号控制
三、全感应信号控制
四、感应控制参数的确定
第五章干线及区域信号控制
教学目的和要求：
通过本章内容的学习,使学生掌握干线及区域信号协调控制的原理。
重点与难点：
信号协调控制原理。
学时数：
5
主要内容：
第一节干线信号协调控制
一、干线信号协调的工作原理
二、干线信号协调的基本参数
三、干线信号协调配时参数的确定
四、说明
第二节区域信号协调控制
一、区域信号协调控制的工作原理
二、区域协调控制的基本方法
三、区域信号协调控制配时方案生成的技术方法
（一）人工技术
（二）脱机优化技术
（三）联机优化算法
第六章交通控制的评价指标
教学目的和要求：
通过本章内容的学习,使学生全面掌握道路交通控制主要评价指标及应用。
重点与难点：
通行能力、饱和度、车辆延误与停车、服务水平等参数在交通评价中的应用。
学时数：
6
主要内容：
第一节评价方法和主要评价指标
一、交通控制评价的方法
（一）调查法
（二）仿真法
二、交通控制的主要评价指标
第二节通行能力
一、概述
二、交叉口通行能力的计算
（一）优先规则控制交叉口通行能力计算
（二）信号控制交叉口通行能力的计算
三、通行能力的分析
（一）优先规则控制交叉口通行能力分析
（二）信号控制交叉口通行能力的分析
第三节饱和度
一、饱和度的定义
二、饱和度的计算式
（一）相位饱和度
（二）交叉口饱和度
三、饱和度的分析
第四节车辆延误与停车
一、车辆延误的定义
二、延误的模型
（一）欠饱和延误模型
（二）过饱和延误模型
（三）综合延误模型
三、停车次数与停车率的概念
（一）停车次数与停车率的模型
（二）过饱和进口道的停车次数与停车率模型
四、延误及停车次数分析
第五节服务水平
一、服务水平的定义
二、服务水平的等级划分
三、确定服务水平的延误计算
（一）信号控制交叉口进口道加权平均延误表达式
（二）信号控制交叉口的加权平均延误表达式
第七章交通控制系统的组成及原理
教学目的和要求：
通过本章内容的学习,使学生掌握单点信号控制系统的原理及组成，掌握交通信号机的类型、功能及工作原理；掌握区域信号控制系统的组成及原理。
重点与难点：
交通信号机的工作原理、区域交通信号控制系统的组成及原理。
学时数：
6
主要内容：
第一节基本设备简介
一、交通信号机
（一）信号机的类型
1.定时信号机
2.感应信号机
3.联网信号机
（二）信号机的基本功能及工作原理
1.基本功能
2.工作原理
（三）信号机的性能指标
1.交通控制方式
2.控制参数的调整范围
3.基本电气指标
4.安全措施
5.环境与其他物理指标
二、交通信号灯
（一）信号灯及灯具的类别
1．红、黄、绿三色的基本信号灯
2．箭头信号灯
3．闪烁灯
（二）信号灯的安装及排列
三、交通检测器
（一）检测器的类型
（二）检测器的功能
（三）检测器的原理及组成
第二节单点控制系统的原理及组成
一、定时信号控制系统的组成
二、感应信号控制系统的组成
第三节区域信号控制系统的组成
一、区域控制系统的基本形式
（一）集中式
1.集中式的优点
2.集中式的缺点
（二）非集中式
1.非集中式的优点
2.非集中式的缺点
二、区域控制系统的典型结构
（一）中央集中式控制结构
（二）非集中（分层）式多级控制结构
三、区域控制系统的主要设备及功能
（一）中心控制器
（二）交通信号机
（三）交通检测器
（四）通信系统
（五）显示系统
第四节区域交通控制系统的工作原理
一、交通信息采集与处理
（一）交通信息采集
（二）采样频率与采样误差
（三）采样数据的滤波与平滑
二、控制策略的生成与实施
（一）定时式控制
1．路网交通流模型
2．性能指标
3．优化算法
（二）方案选择式控制
1．特征值（Signature）的确定
2．匹配（Match）原理
（三）响应式控制
（四）自适应式控制
第八章典型交通控制系统简介
教学目的和要求：
通过本章内容的学习,使学生了解比较典型的交通信号控制系统，如TRANSYT系统、SCOOT系统、SCAT系统、RHODES系统、以及OPAC系统，以及这些系统的特点、结构、原理、模型以及配时参数的确定。
重点与难点：
TRANSYT系统、SCOOT系统、SCAT系统。
学时数：
6
主要内容：
第一节TRANSYT系统
一、TRANSYT的结构
二、TRANSYT的交通模型
（一）道路网及交通流状况的基本假定
（二）交通模型所需数据和资料
（三）TRANSYT的建模步骤
（四）TRANSYT的延误及停车模型
三、TRANSYT的性能指标及信号配时优选
（一）TRANSYT的性能指标
（二）绿灯起步时差的优选
（三）绿灯时间的优选
四、系统的特点
第二节SCOOT系统
一、SCOOT系统的结构及原理
（一）SCOOT系统的结构
（二）SCOOT系统的原理
二、SCOOT系统的交通模型
（一）流量预报模型
（二）队长预报模型
三、SCOOT系统的配时参数优化及性能指标计算
（一）SCOOT系统的配时参数优化
1．绿灯时间的优化
2．相位差的优化
3．周期的优化
（二）SCOOT系统的性能指标计算
四、SCOOT系统的特点
第三节SCAT系统
一、SCAT系统的结构及功能
（一）SCAT系统的结构
（二）SCAT系统的功能
1．交叉口信号控制器
2．区域控制中心
3．控制中心
二、SCATS系统的工作原理
三、SCAT系统的饱和度和综合流量概念
（一）饱和度
（二）综合流量
四、SCAT的配时参数调整
（一）信号周期的调整
（二）绿信比方案的选择
（三）相位差方案的选择
五、SCATS中子系统的合并与局部车辆感应控制
（一）子系统的合并问题
（二）局部车辆感应控制
六、SCAT系统的特点
第四节RHODES系统
一、RHODES系统的原理及其结构
（一）RHODES主要原理
（二）RHODES系统的结构
二、RHODES系统的预测模型
（一）RHODES的路段车流预测
1．车辆到达时间的预测
2．转向率估计
3．车辆到达数预测
4．排队长度估计
5．车队消散率估计
（二）网络车流预测
三、RHODES的控制方法
（一）交叉口控制
（二）网络流控制
四、RHODES的特点
第五节OPAC系统
一、OPAC系统的发展
（一）OPACI-OPACIII
（二）OPAC-RT
（三）OPACIV
（四）OPACV
二、OPACIV的系统结构
（一）局部控制层
（二）协调控制层
（三）同步控制层
三、OPACIV的车流分布图和配时优化
（一）车流分布图
（二）相位时间优化
（三）相位差时间优化
（四）虚拟定周期（VFC）的概念
（五）虚拟定周期（VFC）的优化
四、OPAC系统的特点
第九章高速公路交通控制
教学目的和要求：
通过本章内容的学习,使学生了解高速公路交通控制的主要内容；掌握高速公路交通控制的基本概念；了解匝道控制、主线控制、通道控制等高速公路交通控制的主要方法及高速公路事件的监测与管理、高速公路监控系统组成及功能等。
重点与难点：
匝道控制、主线控制、通道控制等高速公路交通控制的主要方法。
学时数：
4
主要内容：
第一节概述
一、高速公路的主要特点
二、导致高速公路拥挤的主要因素
（一）几何因素
（二）运行因素
（三）随机因素
三、高速公路的控制方法
第二节入口匝道控制
一、匝道关闭
二、定时控制
（一）限流率的确定
（二）定时控制方式
1．单车进入控制
2．车队进入控制
（三）入口匝道定时控制系统的组成
三、交通感应控制
（一）需求—通行能力控制
（二）占有率控制
（三）入口匝道感应控制系统的组成
四、匝道汇合控制
（一）汇合控制的基本工作过程
（二）可接受空当汇合控制
（三）可接受空当汇合控制系统的组成
五、匝道协调控制
第三节出口匝道控制
一、出口匝道调节
二、出口匝道关闭
第四节主线控制
一、驾驶人信息诱导
（一）单一信息标志
（二）可变信息标志
（三）无线电广播
（四）电话
二、可变速度控制
三、主线调节
四、车道控制
五、可逆车道控制
（一）采用可逆车道控制的条件
（二）可逆车道的基本运行方式
（三）实施可逆车道控制的方法
第五节通道控制
第六节高速公路事件的监测与管理
一、事件的影响
二、事件的管理
（一）事件的检测
（二）事件的确认
（三）事件信息服务
（四）事件响应
（五）现场管理
（六）交通事件管理
（七）事件清除
第七节高速公路监控系统
一、监控系统的功能
二、监控系统的组成
（一）驾驶人信息系统
（二）图像监视系统
（三）控制系统
三、监控系统的组织结构
（一）基本组织结构
（二）监控系统的设备分类
（三）监控站及监控中心的功能
第十章交通控制系统的建立
教学目的和要求：
通过本章内容的学习,使学生了解交通控制系统的创建、运行以及维护等过程及其内容。
重点与难点：
系统选择、系统设计、设计方案和规范、交付服务、系统管理。
学时数：
2
主要内容：
第一节系统选择
第二节系统设计
一、顶层设计
二、详细设计
第三节采购方式
一、工程师（顾问）/承包商法
二、系统经理法
三、设计/建造法
第四节设计方案和规范
一、设计方案
二、规范
三、合同文本
四、技术规范
五、软件、数据库、性能和系统测试
第五节交付服务
一、系统管理
二、文档
三、培训
四、试运行
五、质保
六、维护
七、系统验收测试
第六节项目管理
一、合同管理
二、进度安排
第七节系统管理
一、系统运行
二、系统维护
三、系统评价
六、课程实践
（一）课程实验
1.单点信号控制配时优化设计
（1）实验教学目标和基本要求
学生通过进行单点信号控制配时优化程序设计，掌握设计交叉口单点信号控制配时方案的思路和方法，具体包括掌握使用韦伯斯特算法计算最佳信号配时方案的过程和方法、掌握交叉口运行状况评价程序设计的思路和方法，以巩固所专业知识。
学生应全面掌握交通信号控制原理，掌握计算机语言C、VB或专业优化软件Synchro等在道路交通控制中的应用，为今后工作打下坚实基础。
确定交叉口类型及信号控制方式（两相位或多相位）；
应用VC、VB、VFP等计算机语言进行交叉口信号配时方案程序设计和交叉口运行状况评价程序设计，要求绘制程序设计流程图、写出具体程序设计代码及运行结果（配时参数、评价参数计算结果等）；
或应用Synchro软件进行配时设计和方案评价，要求写出交叉口编辑流程及详细的运行结果。
按照要求完成实验报告。
（2）主要仪器设备
计算机及相关软件。
2.智能交通控制系统的应用
（1）实验教学目标和基本要求
智能交通控制系统是道路交通管理系统的重要组成部分。
学生通过本实训，可以全面地掌握智能交通信号控制系统的控制原理、系统构成及基本功能，掌握智能交通控制系统的使用方法，并巩固所专业知识。
路口信号机（交通信号机）是智能交通控制系统中必不可少的硬件设备，是实现信号控制的基础设施。
学生通过路口信号机实训，可以掌握路口信号机的工作原理、基本功能和使用方法，掌握路口信号机的基本应用，并巩固所学专业知识。
掌握交通信号控制系统的控制原理、基本功能；掌握单点控制、协调控制的实现方法；进行信号控制方案的调整与设计；掌握信号机功能模块构成、基本控制功能和使用方法。
按照要求完成实训报告。
（2）主要仪器设备
控制系统及计算机终端。
3.实验项目设置
实验项目设置表
序号
实验项目名称
内容提要
实验学时
实验类型
每组人数
实验
性质
一
单点信号控制配时优化设计
应用计算机语言编制交叉口信号配时方案优化程序（程序1）；应用程序1计算最佳信号配时方案；应用计算机语言编制交叉口运行状况评价程序（程序2）；应用程序2，对交叉口运行状况进行评价。
或应用Synchro软件完成上述实验内容。
4
综合性
40
必做
二
智能交通控制系统的应用
观察智能交通信号控制系统基本构成；启动智能交通控制控制，观察系统工作状态是否正常；通过键盘操作，掌握智能交通控制系统的使用方法、系统所具备的基本功能，掌握设置不同交通控制方案的基本方法；设计交叉口的信号配时方案；观察路口信号机的基本构成；通过操作，掌握信号机的工作状态、配时方案表的构成；观察并设计路口信号机的信号控制配时参数；通过模拟操作，了解感应信号控制的实现过程；通过操作，掌握路口信号机的手动控制功能。
2
验证性
20
必做
4.考核方式与成绩评定
以实验报告为考核方式，成绩按五分制或百分制评定。
5.实验教材与主要参考文献
实验讲义及软件说明书。
七、教学内容学时安排
《道路交通控制》课程讲授内容学时分配表
课内学时：
48
课程内容
（按章标题排列）
讲授
学时
其他
形式
小计
学时
备注
第一章绪论
3
3
第二章交叉口优先规则控制
2
2
第三章交通信号控制基础
7
7
第四章单点信号控制
6
6
第五章干线及区域信号控制
6
6
第六章交通控制的评价指标
6
4
10
含实验
第七章交通控制系统组成及原理
6
2
8
含实验
第八章典型交通信号控制系统简介
6
6
第九章高速公路交通控制
4
4
第十章交通控制系统的建立
2
2
48
6
54
八、考核方法：
本课程考核一般采用试卷（闭卷）考试方式，也可以根据教学需要采用论文、课程设计等形式，平时成绩和实验/实训成绩共占20—30%。
九、参考书目：
1、《道路交通控制》，吴文芝主编，东方出版社，1994年第1版；
2、《交通管理与控制》，杨佩昆、张树升编著，人民交通出版社，2005年第3版；
3、《交通控制工程》，张飞舟、范耀祖编著，中国铁道出版社，2005年第1版；
4、《城市交通控制》，全永燊编著，人民交通出版社，1989年第1版；
5、《交通控制系统手册》，美国运输部联邦公路局编，李海渊等译，人民交通出版社，1987；
6、《城市交通信号控制系统术语》GA509/T-2004，中国标准出版社，2004；
7、《TrafficControlSystemsHandbook》，RobertL.Gordon,WarrenTighe，FHW-HOP-06-006,FHWA,2005；
8、《高速公路系统控制方法》，刘伟铭，人民交通出版社，1998。
十、本课程核心概念
1．信号相位
2．交通信号控制
3．信号配时
4．信号协调
5．交通信号控制系统
升级会员 