交通大系统是社会经济的“血液循环系统”,是制约经济发展的瓶颈。研究交通问题具有重大的理论和现实意义,为此交通问题吸引了众多学者的注意。交通问题也是运筹学中研究的重要问题之一,它越来越受到运筹学家的重视,尤其是近年来人们发现物流是另外一条节约成本的重要途径,是“第三利润源泉”之后更是如此。在交通方式中有一个重要的方面,那就是城市内部的交通问题。随着社会生产力的不断发展和人类社会的不断进步,各国特别是像我国这样的发展中国家城市化水平会越来越高,城市交通问题会越来越严重,严重的堵车现象是每个人有目共睹和亲身体验的。究其原因,主要有:或是现行路网的通行能力不够,或是现行路网的道路定向不合理,或是由于对交通流的管理控制不力。解决城市交通问题的根本途径有两条:一是加快交通设施建设;二是加强交通管理。然而在城市内修建或扩建已有道路的可能性越来越小,因而加强对现有道路的合理利用以及对交通信号灯的有效控制和管理成为改善交通状况的重要途径。 2001年刘家壮教授提出分三个层面解决城市内部的交通问题,即从城市路网的优化改造、城市道路的合理定向和城市交通信号灯智能控制三个层面系统探讨解决城市交通问题。 2002年刘京礼、2003年王新红、2004年韩强的论文分别主要对第一、第二层面进行比较详细的探讨和研究,当城市交通路网经过优化改造和合理定向以后,如何指挥控制交通流有序快速的运行,即如何利用交通信号灯控制交通流将成为城市交通管理的核心问题。本文将继续城市交通问题的研究,开始讨论第三个层面的问题,即系统地对城市交通信号灯的智能控制与管理进行讨论和研究,对整个信号灯控制系统进行较为详细的刻画。 利用红绿灯来控制和管理交通的方式已有百余年的历史。交通信号诞生于1868年,最早采用燃气燃烧发光,随着科技的进步和交通的发展,信号机不断的获得改进,今天已达到了完全自动化的水平。交通信号灯的作用主要是从时间上将相互冲突的交通流分离,使其在不同的时间通过,以保证行车安全;同时交通信号对于组织、指挥和控制交通流的流向、流量以及维护交通秩序等均有重要的作用。而城市交通系统是一个不确定影响因素众多的复杂系统,用以往精确建