本书主要介绍了智慧城市下道路单交叉口和交叉口群的信号控制方法。第一章作为绪论简单介绍了智慧城市及交叉口群信号控制的概况；第二-四章研究了单交叉口信号的智能控制方法；第五~七章针对干道研究了各种路况下的信号优化及自适应控制方法；第八一-十四章讨论了基于各种性能指标需求的干道及交叉口群区域划分问题、信号优化问题、协调控制问题；其中第十二章介绍了突发事件下基于非线性综合指标评价的交叉口信号分类控制方法。

前 言 智慧城市是以物联网为基础，通过物联化、互联化、智能化方式，让城市中各个功能彼此协调运作，以智慧技术高度集成、智慧产业高端发展、智慧服务高效便民为主要特征的城市发展新模式。 随着经济发展与城市规模的扩张，交通需求快速增长，城区路网在突发事件下，道路交叉口排队常超过检测器布设位置，致使常规自适应信号控制设备生成的配时方案无法准确地对交通流进行调控。城市道路交叉口群是路网中交通关联性强的道路交叉口的集合，对路网交通运行状态影响显著，在路网未全面瘫痪时，准确地检测交通状态，结合道路交叉口群的关键路径，优化交通信号控制策略及算法，修复突发事件下负面效应，对提升路网通行能力具有重要意义。 当城市道路交叉口发生突发事件时，道路交叉口处常发生溢流、滞留排队等现象，从而致使检测器所收集的交通数据存在较大误差，交通状态识别亦存在误差，此时，以均衡交通流运行状态为优化目标的传统交通信号配时方案不仅无法缓解交通拥堵，且交通拥堵会从突发事件产生的道路交叉口向周边蔓延，进而使拥堵蔓延更加迅速。优化突发事件下道路交叉口群的交通控制方案需深入分析引发突发事件的影响因素，而现有的交通信号控制优化软件不能针对突发事件下的关键影响因素（如道路交叉口群的关键路径、突发事件下交通流变化特征等）优化交通信号控制方案，此时应考虑采用新的控制策略来管理控制道路交叉口群的交通信号控制。 在此背景下，本书以城市路网中单交叉口、干道、道路交叉口群等交通控制系统为研究对象，以防止溢流等交通负面效应和充分利用路网的存储能力为目标，确定道路交叉口在 的各种控制策略，使城市道路交叉口群交通控制系统具有对突发事件的自愈合能力。本书所提方法可缓解现阶段城市道路交叉口交通控制效果不佳的情况，并为研究适用于突发事件下的交通控制系统提供理论依据，在理论和实践方面都具有较为重要的意义。 本书由陈复扬教授与安徽工业大学姜太平副教授共同完成，前言、第1～6章由陈复扬编写；第7～14章由姜太平编写；陈复扬、姜太平共同负责内容设计、编写工作的组织和安排，以及全书的统稿和排版。研究生姜峰、王砾、徐后椽、郭健、马琳、贡景秀、李子恒、牛娟等也为本书的出版贡献了他们的聪明才智，在此一并表示诚挚的谢意。 由于水平和经验有限，书中难免存在错误和不足之处，恳请广大读者不吝指正。 编者 中国南京

目 录 第1章 绪论 1.1 智慧城市下道路交叉口群的研究背景 1.2 国内外研究现状 1.3 最新研究成果 第2章 基于模糊控制的单交叉口信号配时控制 2.1 引言 2.2 单交叉口的模糊控制 2.2.1模糊控制理论概述 2.2.2 单交叉口的两级模糊控制 2.3 基于两级模糊控制的单交叉口信号控制 2.3.1模糊控制器设计 2.3.2模糊控制器研究 2.4 具有公交优先的单交叉口信号模糊控制 2.4.1模糊控制器设计 2.4.2模糊控制器仿真 第3章 基于蚁群算法的单点公交优先信号控制 3.1 信号配时参数优化算法 3.1.1 Webster算法 3.1.2蚁群算法 3.2 基于蚁群算法的单交叉口公交优先信号配时优化 3.2.1基本参数选取 3.2.2公交优先信号配时多目标优化模型的建立 3.2.3公交优先信号配时多目标优化模型的仿真 第4章 同时考虑行人效益和车辆效益的单点信号控制 4.1 行人交通 4.1.1行人交通设施 4.1.2行人过街心理特征及影响因素 4.2 同时考虑行人效益和车辆效益的多目标优化模型 4.2.1多目标的参数选取 4.2.2信号配时多目标优化模型的建立 4.2.3信号配时多目标优化模型的求解 4.3 同时考虑行人效益和车辆效益的多目标优化模型仿真 第5章 基于效率指标的干道交叉口信号寻优 5.1 引言 5.2 改进的干道信号优化的效率指标 5.2.1干道交叉口的延误模型的建立 5.2.2干道交叉口综合效率指标的获取 5.3 基于爬山法的交叉口信号寻优 5.3.1爬山法寻优 5.3.2信号寻优仿真 第6章 基于Petri网的干道交叉口信号自适应控制 6.1 引言 6.2 干道交叉口Petri网建模 6.2.1带有token变迁和监督弧的Petri网 6.2.2干道交叉口Petri网模型 6.3 基于Petri网的模型参考自适应控制 6.3.1控制器设计 6.3.2仿真分析 第7章 路网中限制溢流的信号自适应控制 7.1 引言 7.2 基于面向对象Petri网的区域交叉口建模 7.3 防止溢流的区域交叉口自适应控制 7.3.1控制设计 7.3.2仿真分析 第8章 基于滞留排队的过饱和状态评估方法设计 8.1 引言 8.2 过饱和状态下的交通现象 8.2.1延误时间增多 8.2.2滞留排队的形成 8.2.3绿灯时间利用率的提升 8.3 基于滞留排队的过饱和状态评估 8.3.1滞留排队模型的构建 8.3.2结合严重性指标的过饱和程度评估 8.4 基于滞留排队的过饱和状态评估方法仿真 第9章 基于多目标优化的单交叉口信号控制 9.1 引言 9.2 过饱和状态下单交叉口的多目标控制模型 9.2.1单交叉口物理模型 9.2.2效率评价指标函数 9.2.3综合多目标控制模型 9.3 多目标控制模型优化求解 9.3.1遗传算法 9.3.2 遗传算法的改进 9.4基于多目标优化的单交叉口信号控制仿真 9.4.1仿真确定MGA中选择操作的参数值 9.4.2 MGA和GA寻优能力的对比仿真 9.4.3 三种信号控制策略下过饱和单交叉口的信号配时效果对比 第10章 基于自适应调参法的双向干道信号控制 10.1 引言 10.2 过饱和状态的双向干道协调控制模型 10.2.1城市干道物理模型 10.2.2建模基本过程 10.2.3控制目标方程 10.3基于自适应调参法的信号控制 10.3.1自适应调参法的设计 10.3.2 参数约束 10.3.3 相位相序优化 10.4基于自适应调参法的双向干道信号控制仿真 10.4.1 三种不同干道协调控制模型下的效率评价指标对比 10.4.2仿真验证所提结合自适应调参的控制方法的有效性 第11章 考虑区域划分的交叉口群信号控制 11.1 引言 11.2 过饱和状态下交叉口群的子区划分 11.2.1城市交叉口群物理模型 11.2.2改进路径关联度模型 11.2.3基于聚类分析的交叉口群子区划分过程 11.3基于NSGA-Ⅱ算法的交叉口群信号控制 11.3.1 NSGA-Ⅱ算法 11.3.2 NSGA-Ⅱ的设计过程 11.4考虑区域划分的交叉口群信号控制仿真 11.4.1三种子区划分结果下的交叉口群控制效果对比 11.4.2基于固定配时和NSGA-Ⅱ信号控制方法下的交叉口群的配时效果对比 第12章 基于非线性综合评价指标的交叉口信号分类控制 12.1 引言 12.2 交叉口的单指标评价 12.2.1突发事件下的交叉口 12.2.2交叉口的交通评价指标 12.3交叉口的多指标评价 12.3.1多指标线性综合法 12.3.2多指标非线性综合法 12.3.3多指标线性综合与非线性综合对比 12.4基于非线性综合指标评价的交叉口分类控制 12.4.1交叉口的可控性分析 12.4.2可控交叉口的控制目标 12.4.3粒子群算法求解目标函数 12.5基于非线性综合指标评价的交叉口分类控制仿真 12.5.1单指标与多指标对比 12.5.2两种多指标综合方法对比 12.5.3可控交叉口的信号优化 第13章 基于交通需求和关联度计算的交叉口群划分 13.1 引言 13.2 交叉口交通需求计算 13.2.1排队最远点模型 13.2.2改进的排队最远点模型 13.2.3交通需求的量化 13.3相邻交叉口关联度计算 13.4关联交叉口群的划分 13.4.1相关参数计算 13.4.2基于层次聚类的关联交叉口群划分 13.5基于交通需求和关联度计算的交叉口群划分仿真 13.5.1验证排队最远点模型 13.5.2算例说明交叉口群聚类划分和关键协调路径确定 13.5.3关键路径协调 第14章 基于延误最小和饱和度均衡的折线型路径协调控制 14.1 引言 14.2 基于延误最小的关键路径相位差优化 14.2.1折线型关键协调路径的延误模型 14.2.2非关键路径的协调控制 14.3基于饱和度均衡的关键路径绿信比优化 14.3.1基于饱和度均衡的交叉口信号优化模型 14.3.2 fmincon函数求解模型 14.4基于延误最小和饱和度均衡的折线型路径协调控制仿真 14.4.1 基于延误最小的多交叉口相位差优化 14.4.2 基于饱和度均衡的多交叉口绿信比优化