本書(shū)全面、系統(tǒng)地介紹了城市交通控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法，包括城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述、控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)環(huán)境、交通信號(hào)控制理論基礎(chǔ)、固定配時(shí)信號(hào)控制器程序設(shè)計(jì)、感應(yīng)信號(hào)控制原理及程序設(shè)計(jì)、信號(hào)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、信號(hào)控制系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)以及信號(hào)控制系統(tǒng)管理平臺(tái)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
本書(shū)可作普通高等院校交通設(shè)備與控制工程、交通運(yùn)輸工程、交通工程、智慧交通及自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)本科生和研究生的教材，也可作從事相關(guān)工作的工程技術(shù)人員和科研人員的參考書(shū)。

★重點(diǎn)介紹了城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)相關(guān)的理論知識(shí)、模型算法、技術(shù)工具以及實(shí)現(xiàn)案例； ★主要內(nèi)容包括現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、中心系統(tǒng)等； ★配套圖書(shū)有《城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程》； ★本書(shū)可作交通設(shè)備與控制工程、交通運(yùn)輸工程、交通工程、智慧交通及自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)的教材，也可作從事相關(guān)工作的工程技術(shù)人員和科研人員的參考書(shū)。

交通信號(hào)控制是定義道路通行權(quán)分配的重要工具。自交通信號(hào)控制出現(xiàn)以來(lái)，其由傳統(tǒng)固定配時(shí)信號(hào)控制到感應(yīng)式信號(hào)控制，再到車(chē)路協(xié)同環(huán)境下的交通感知與控制，完成了從宏觀到微觀、從路權(quán)粗放式管理到道路資源全時(shí)空精細(xì)化分配的進(jìn)階。
本書(shū)面向交通設(shè)備與控制工程、交通運(yùn)輸工程、交通工程、智慧交通及自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)本科生和研究生，以及從事交通控制相關(guān)工作的技術(shù)及管理人員，重點(diǎn)介紹了與城市交通控制系統(tǒng)相關(guān)的理論知識(shí)、模型算法、技術(shù)工具以及實(shí)現(xiàn)案例，包括現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、中心系統(tǒng)等主要內(nèi)容。本書(shū)配套了城市交通控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)教程，讀者可參閱輔助使用。
本書(shū)共分為8 章，由淺入深、理論聯(lián)系實(shí)際地對(duì)城市交通控制系統(tǒng)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)及技術(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了介紹和闡述：第1 章介紹了城市交通控制發(fā)展歷程和趨勢(shì)，并對(duì)典型交通控制系統(tǒng)進(jìn)行了說(shuō)明；第2 章介紹了該教材配套實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)研發(fā)環(huán)境；第3 章對(duì)交通信號(hào)控制理論進(jìn)行了講解，包括固定配時(shí)信號(hào)控制、感應(yīng)信號(hào)控制和干線協(xié)調(diào)控制等常見(jiàn)控制模式；第4 章和第5 章分別講解了固定配時(shí)信號(hào)控制、感應(yīng)信號(hào)控制的算法需求分析、控制器程序設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化；第6 章介紹了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)常用方法，并結(jié)合兩類(lèi)典型數(shù)據(jù)需求闡述了控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過(guò)程；第7 章介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)和socket 編程接口，并結(jié)合控制器通信需求特點(diǎn)，講解了控制系統(tǒng)通信協(xié)議設(shè)計(jì)和通信程序設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法；第8 章介紹了信號(hào)控制系統(tǒng)管理平臺(tái)的業(yè)務(wù)需求、系統(tǒng)框架以及功能結(jié)構(gòu)，并通過(guò)典型平臺(tái)界面進(jìn)行展示。期望讀者通過(guò)學(xué)習(xí)本書(shū)內(nèi)容，能夠掌握城市交通控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)概念、關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法。
在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，清華大學(xué)李力教授為第1 章城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)概論提供了無(wú)私幫助，特此感謝！胡鈺琴、袁倩、劉福裕等在資料收集、文字及文獻(xiàn)整理、圖表繪制等方面做了大量工作，在此向他們的辛勤、無(wú)私付出表示感謝！此外，書(shū)中參閱了國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)論文、技術(shù)手冊(cè)、MOOC 等文獻(xiàn)資料，在此對(duì)各文獻(xiàn)作者一并致謝！
本書(shū)涉及內(nèi)容較多，由于編者水平所限，書(shū)中難免存在不足之處，歡迎廣大讀者批評(píng)指正。

編 者

第1 章 城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)概論 1
1.1 城市交通控制發(fā)展歷程1
1.2 典型交通控制系統(tǒng)5
1.2.1 英國(guó)SCOOT 系統(tǒng) 5
1.2.2 美國(guó)ACTRA 系統(tǒng) 8
1.2.3 澳大利亞SCATS 9
1.2.4 典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能10
1.3 交通信號(hào)控制發(fā)展趨勢(shì) 15

第2 章 控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)環(huán)境 18
2.1 Linux 操作系統(tǒng)基礎(chǔ) 19
2.1.1 Linux 系統(tǒng)登錄方式19
2.1.2 Linux 系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu)20
2.1.3 Linux 系統(tǒng)常用基本命令21
2.2 C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 21
2.2.1 編譯與鏈接21
2.2.2 C 程序構(gòu)成23
2.2.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)23
2.2.4 輸入與輸出24
2.2.5 基本結(jié)構(gòu)24
2.2.6 函數(shù)及形參實(shí)參25
2.2.7 程序的調(diào)試27
2.3 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ) 27
2.3.1 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)常見(jiàn)指令27
2.3.2 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件 28
2.3.3 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)C 語(yǔ)言接口 29
2.4 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)庫(kù)函數(shù)29

第3 章 交通信號(hào)控制理論基礎(chǔ) 31
3.1 信號(hào)控制基礎(chǔ)31
3.1.1 信號(hào)控制的設(shè)置依據(jù) 32
3.1.2 信號(hào)控制類(lèi)別 32
3.1.3 信號(hào)控制基本概念 33
3.2 固定配時(shí)信號(hào)控制原理36
3.2.1 周期計(jì)算 36
3.2.2 綠燈時(shí)間計(jì)算 36
3.3 感應(yīng)信號(hào)控制原理39
3.4 干線協(xié)調(diào)控制原理42

第4 章 固定配時(shí)信號(hào)控制器程序設(shè)計(jì) 47
4.1 固定配時(shí)信號(hào)控制器需求分析47
4.1.1 控制器輸入 48
4.1.2 控制器輸出 48
4.2 固定配時(shí)信號(hào)控制器程序設(shè)計(jì)49
4.2.1 主流程設(shè)計(jì) 49
4.2.2 子流程設(shè)計(jì) 50
4.3 固定配時(shí)信號(hào)控制器程序優(yōu)化52
4.3.1 方案結(jié)構(gòu)可變 52
4.3.2 過(guò)渡燈態(tài)執(zhí)行 54
4.3.3 輸出函數(shù)封裝 54
4.3.4 特殊常量處理 56
4.3.5 配時(shí)方案輸入 57
4.4 固定配時(shí)信號(hào)倒計(jì)時(shí)算法及程序設(shè)計(jì)58
4.4.1 綠燈倒計(jì)時(shí)程序設(shè)計(jì) 59
4.4.2 全燈態(tài)倒計(jì)時(shí)程序框架 63
4.4.3 全燈態(tài)倒計(jì)時(shí)計(jì)算方法 66
4.4.4 全燈態(tài)倒計(jì)時(shí)程序設(shè)計(jì) 67

第5 章 感應(yīng)信號(hào)控制原理及程序設(shè)計(jì)69
5.1 感應(yīng)控制器需求分析69
5.1.1 控制器輸入 69
5.1.2 控制器輸出 70
5.2 車(chē)輛檢測(cè)算法原理及設(shè)計(jì)70
5.2.1 檢測(cè)器類(lèi)型及特點(diǎn) 71
5.2.2 多線程獨(dú)立檢測(cè)72
5.2.3 車(chē)輛檢測(cè)原理及設(shè)計(jì)73
5.3 全感應(yīng)信號(hào)控制算法及設(shè)計(jì) 75
5.3.1 全感應(yīng)控制程序框架76
5.3.2 綠燈時(shí)長(zhǎng)算法設(shè)計(jì)76
5.3.3 全感應(yīng)控制程序設(shè)計(jì)77
5.4 半感應(yīng)信號(hào)控制算法及設(shè)計(jì) 79
5.4.1 主路半感應(yīng)控制程序設(shè)計(jì)79
5.4.2 支路半感應(yīng)控制程序設(shè)計(jì)80

第6 章 信號(hào)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 82
6.1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述 82
6.1.1 什么是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)82
6.1.2 關(guān)系數(shù)據(jù)模型84
6.1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟85
6.1.4 概念數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)87
6.1.5 邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)90
6.2 控制方案數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 93
6.2.1 需求分析93
6.2.2 概念數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)94
6.2.3 邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)96
6.3 控制方案程序設(shè)計(jì) 98
6.3.1 控制器主流程設(shè)計(jì)98
6.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)連接和查詢(xún)流程設(shè)計(jì)99
6.3.3 數(shù)據(jù)解析和輸出流程設(shè)計(jì)99
6.4 時(shí)間表/調(diào)度表控制器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)102
6.4.1 需求分析 102
6.4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 103
6.4.3 C 語(yǔ)言時(shí)間頭文件 104
6.4.4 控制器程序設(shè)計(jì) 105

第7 章 信號(hào)控制系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)107
7.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)107
7.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 108
7.1.2 常用通信協(xié)議 112
7.1.3 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)模型 113
7.2 socket 接口基礎(chǔ)114
7.2.1 socket 常用函數(shù) 115
7.2.2 socket 調(diào)用流程 117
7.3 信號(hào)控制器應(yīng)用層通信協(xié)議設(shè)計(jì)122
7.3.1 通信協(xié)議架構(gòu)設(shè)計(jì)122
7.3.2 通信協(xié)議內(nèi)容設(shè)計(jì)124
7.4 信號(hào)控制器通信程序設(shè)計(jì) 128
7.4.1 數(shù)據(jù)封裝及發(fā)送129
7.4.2 數(shù)據(jù)接收及解析134

第8 章 信號(hào)控制系統(tǒng)管理平臺(tái)設(shè)計(jì) 140
8.1 系統(tǒng)管理模塊 141
8.2 配置模塊 141
8.2.1 基礎(chǔ)信息配置141
8.2.2 控制信息配置145
8.2.3 輔助參數(shù)配置148
8.3 監(jiān)控模塊 150
8.3.1 空間監(jiān)控150
8.3.2 機(jī)柜監(jiān)控150
8.4 數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊 151
8.4.1 管理日志151
8.4.2 運(yùn)行狀態(tài)151
8.4.3 交通數(shù)據(jù)151

參考文獻(xiàn) 152