1、国外发展历程及研究现状

城市的发展进步越来越快，道路交通安全问题也被重点指出，国内外各大城市对这一问题的看待也越来越重视。城市交通控制系统（UTCS）作为能够提高道路建设对车流量和行人的有效疏导从而提高道路通行效率，降低因为道路建设问题导致的交通拥堵和交通事故的重要解决途径，已经被国内外众多大学、科研机构作为重要研究内容[1]。自1868出现到现在以来已发展已经一个多世纪UTCS，原本最初的目的是只是在道路交叉口对交通事故的预防，为了处理各种交通安全问题，UTCS从刚刚出现到现在，已经有了好几个阶段和层次的发展，每次新的发展都是从控制技术的突破而来。

1868年，世界上第一台交通信号灯出现在英国的威斯敏斯特区[2]，结束了人类交通无序的历史，从此城市交通进入了有序时代，但是由于技术有限，当时的煤气照明灯只能够在晚上使用，也只有红、绿两色发出信号。

1914年，在美国出现了只能够靠人力操作来发出信号的交通信号灯，这时的信号灯就已经有了红、绿、黄三种颜色，采用电力发出信号，但是那时的技术还不成熟[3]。

1918年，美国在盐城湖主干线上建立了互联信号系统来控制三色信号灯[3]。该信号灯采用电气照明的方式，可以在白天和夜晚都能够运作，是基于“绿波思想”同步运作的信号灯。

信号灯的自动控制开始的标志是1926年，第一个自动控制器被用来控制交通信号，这个控制器首次被安装在英国的沃尔佛汉普顿。但是由于那时候的交通灯采取的是机电设施链中设置的循环控制模式，所以对于信号灯之间的协调，以及对接收的信号的处理等功能也相对简单。

车辆感应式信号控制器在20世纪30年代初开始被使用，那个时候检测器使用的是气动橡皮管，这种控制器分别在美国和英国得到了应用[4]。这种控制器的优点是，它通过检测器测量车流量来发出信号，然后通过这个信号来调整绿灯的时间，这样道路口就可以更高效的被用来疏导交通，一定程度上减少了机动车在道路交叉口的等待时间，相比之前固定时间的控制系统的拥有更大的适应性。这一方面技术上的突破，直接带动了汽车检测这方面的发展。

世界上第一个拥有了数字计算机控制城市的交通系统的城市是美国科罗拉多州丹佛市，这个控制系统首次使用了模拟计算机和车辆检测器来对交通灯的信号进行处理[3]。之后在加拿大多伦多，一套由计算机处理交通信号的控制系统建立，使用计算机来控制信号灯实际完成并可以实际应用，这是城市道路的交通系统再一次很大的突破。通过这次技术上的突破，人们意识到，为了提高城市道路的通行能力，光依靠城市建设的改良和完善是不够的，重要的是在控制方法和控制逻辑有着技术突破。

随后，英国运输与道路实验室（TRRL）基于TRANSYT方法开发了SCOOT控制系统，澳大利亚设计了可以根据实际情况调整信号灯亮灭时长的区域性协调配合的SCATS控制系统，SCOOT和SCATS系统除了功能和技术的改进和增强之外，直到现在仍然在不断升级，同时许多新一代的城市交通控制系统也已经被推出和投入使用[1]。

美国的RT-TRACS（RealTimeTRafficAdaptiveControlSystem）系统，是N.H.Gartner等根据美国联邦公路管理部门UTCS计划中各种性能特点以及交通信号控制方法的更新与演变，提出的一种新型的交通控制系统[5]。这个系统根据网络和交通流量选择相应的控制方法，从而提高系统的应对能力。值得一说的是，这个控制系统有着自己特点的层次结构，高层的控制方式可以结合底层的控制方式协同合作，使系统的灵活性更强，可以面对更多的实际情况进行有效灵活的处理。其最顶层的控制技术可以针对实际的道路条件选择合适的最佳控制方法。