解決交通堵塞的根本在于拓展空間和時(shí)間，沒(méi)有翅膀的人類，被重力之井束縛在地面上，只能榨干紅綠燈分配時(shí)間的效率。
相信很多司機(jī)都感覺(jué)到，以平均車速直行，有可能遇到一路綠燈，這并不是運(yùn)氣，而是交通專家們?cè)诒澈髢?yōu)化的成果。本系列旨在介紹人們解決交通堵塞的努力。
交通控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，充分利用計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，衛(wèi)星定位技術(shù)以及圖像處理技術(shù)等發(fā)展城市智能交通控制技術(shù)來(lái)解決交通問(wèn)題，是未來(lái)城市交通管理的發(fā)展方向。本系列的第二篇，主要為大家介紹智能化交通系統(tǒng)(Intelligent Transportation Systems，簡(jiǎn)稱ITS)的歷史和現(xiàn)狀。
交通燈目前已經(jīng)有一百多年的歷史了。1858年，在英國(guó)倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行，這是世界上最早的交通信號(hào)燈。1868年，英國(guó)機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。
1914年，電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。
1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。一種是把壓力探測(cè)器安在地下;另一種是用擴(kuò)音器來(lái)啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺(jué)到有人要過(guò)馬路。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。
隨著人類步入汽車社會(huì)，交通壓力越來(lái)越大，這種頭腦簡(jiǎn)單的非智能交通燈完全無(wú)法滿足要求，最理想的交通控制系統(tǒng)控制方案應(yīng)該是根據(jù)交通流量的變化情況，實(shí)時(shí)做出調(diào)整，以便達(dá)到最優(yōu)控制。自從采用交通控制系統(tǒng)對(duì)交通路口實(shí)行自動(dòng)控制以來(lái)，交通專家一直就在尋找最優(yōu)的控制方案可以對(duì)單個(gè)交通路口，整條線路以及整個(gè)區(qū)域的交通流的控制達(dá)到最合理，以實(shí)現(xiàn)均衡整個(gè)區(qū)域的交通流，使得交通流暢通，從而使得行人和車輛在整個(gè)區(qū)域的行駛安全，舒適，暢通。
因此人們開(kāi)發(fā)出了智能交通燈。1930年，美國(guó)鹽湖市開(kāi)始使用聯(lián)動(dòng)式信號(hào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)把相鄰的幾個(gè)交叉路口作為一個(gè)整體，以人工方式集中控制，這種控制系統(tǒng)也就是當(dāng)今協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的雛形。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，1963年，加拿大多倫多市建立了一套由IBM650型計(jì)算機(jī)控制的交通信號(hào)協(xié)調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)第一次把計(jì)算機(jī)技術(shù)用于交通控制，大大提高了控制系統(tǒng)的性能和水平。
城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)(Urban Traffic Control System，簡(jiǎn)稱UTC系統(tǒng))，是現(xiàn)代城市交通管理的重要環(huán)節(jié)，城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了如下幾個(gè)階段：
(1)第一代交通信號(hào)控制系統(tǒng)
英國(guó)交通與道路研究實(shí)驗(yàn)室1968年提出離線優(yōu)化交通控制方法與TRANSYT軟件(交通網(wǎng)絡(luò)研究工具)可視為第一代交通信號(hào)控制系統(tǒng)。
(2)第二代交通信號(hào)控制系統(tǒng)
以SCOOT和SCATS為代表的信號(hào)控制系統(tǒng)為第二代交通信號(hào)控制系統(tǒng)。它們沿用了傳統(tǒng)的控制方法，原理仍然是首先建立數(shù)學(xué)模型，然后根據(jù)檢測(cè)信號(hào)和數(shù)學(xué)模型用計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化和對(duì)信號(hào)燈的實(shí)時(shí)配時(shí)。需要指出的是，無(wú)論是SCOOT系統(tǒng)還是SCATS系統(tǒng)，盡管版本以更新幾代，但主要還是硬件和軟件的更新?lián)Q代，使得人機(jī)界面越來(lái)越友好，原理并未發(fā)生改變。
(3)第三代交通信號(hào)控制系統(tǒng)
OPEC交通信號(hào)控制系統(tǒng)是1983年由美國(guó)提出的較先進(jìn)的一代智能控制交通系統(tǒng)，并在90年代初開(kāi)始試運(yùn)行。該系統(tǒng)采用了動(dòng)態(tài)規(guī)劃原理來(lái)優(yōu)化控制策略;同時(shí)采用分散式控制結(jié)構(gòu)以減少網(wǎng)絡(luò)通信量，分布并行處理以便將危險(xiǎn)分散，并使優(yōu)化過(guò)程可以達(dá)到最少的約束條件。
(4)第四代交通信號(hào)控制系統(tǒng)
最新一代智能化交通信號(hào)控制系統(tǒng)是將人工智能等先進(jìn)的前沿科學(xué)應(yīng)用于交通信號(hào)控制系統(tǒng)，其研究已取得了一系列重要成果。智能控制主要是指基于專家系統(tǒng)的控制，模糊控制，基于遺傳算法等的控制等。智能控制方法的最大特點(diǎn)是其控制算法不依賴于精確的數(shù)學(xué)模型，這對(duì)于交通系統(tǒng)這樣復(fù)雜難以建立較好數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)是一個(gè)有效方法。
目前國(guó)內(nèi)已有一些自主開(kāi)發(fā)的城市交通控制與管理系統(tǒng)，但整體性能與國(guó)外同類系統(tǒng)相比較仍有較大差距，只在一些中小城市得到部分應(yīng)用。國(guó)內(nèi)城市尤其是大城市引進(jìn)的交通控制系統(tǒng)大部分為進(jìn)口的SCOOT和SCATS系統(tǒng)。
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