CN102915636A - 交通信号机控制策略综合性能有效性测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

交通信号机控制策略综合性能有效性测试系统及方法，涉及交通信号机的综合运行性能及控制策略的测试和评价，对信号机控制策略的有效性进行评估，属于交通信息信号控制领域。本发明运用微观交通仿真软件VISSIM建立虚拟路口交通环境，与实际的交通信号机进行信息交互，实现信号机输出信号控制虚拟路口交通环境中的交通运行，同时，虚拟路口交通环境中返回交通车辆检测信息给交通信号机。通过交通信号机与虚拟路口交通环境的同步运行，基于微观交通仿真软件VISSIM的交通运行评价功能，实现对虚拟路口的交通运行情况的评价，其交通运行情况是交通信号机所控制的结果，即实现对交通信号机控制策略综合性能有效性的测试和评价。

Description

交通信号机控制策略综合性能有效性测试系统及方法

技术领域

本发明涉及交通信号机控制策略的综合性能测试和评价，用于对信号机控制策略的有效性进行评估，属于交通信息信号控制领域。本发明实现对交通信号机用于实际道路交叉口管控效果的测试和评价。

背景技术

随着经济社会的高速发展，工业化、城镇化、国际化的快速稳步推进，交通需求迅猛增加，机动车保有量呈高速增长态势，庞大的机动车出行量给道路交通带来了巨大压力，交通拥堵问题日益突出。

造成交通拥堵的原因有很多方面，既有宏观规划方面的问题，也有建设环节的问题，还存在管理方面问题。针对路网交通运行中存在的各种问题，近些年采取了一系列改善措施。交通信号控制系统作为实施管控及优化方案的主要手段在交通疏堵方面起着关键的作用。而信号灯和交通信号控制机（简称交通信号机）作为交通控制系统中的基础设备，其工作效率以及设备性能对于交通信号控制系统的有效发挥至关重要。交通信号机是智能交通系统中交通信号控制系统的前端重要设备，也是该系统的主要执行机构，其功能的完备性、性能的优劣性以及对于路网复杂度的适应性等特征备受人们的关注。

目前，交通控制系统中交通信号机的使用存在的问题包含以下几个方面：

1、交通信号机控制策略的制定具有盲目性，对于交通状态的适应能力无法事先进行确切的评价；

在当前对交通信号机的应用过程中，交通信号机内固化的控制方式（也称控制策略或控制方案）是在交通信号机生产时已经确定了的，很难由实际环境来提前测试控制策略的性能特征，无从验证该策略是否真正适合于现场实际交通情况，无从获取其运动状态和控制效率的高低。同时，新定策略同样缺乏事先评价，导致控制策略制定具有一定盲目性。以上问题的根本原因在于交通信号机的控制策略无法在使用之前得到一种客观的评价和验证。

也就是说，交通信号机所提供控制策略（控制算法）对于交通状态（特别是在特定使用地点的交通状态）的适应能力无法进行确切的事先评价，必须采用“先实施后评价”的方法。造成了交通信号机控制策略部署的盲目性。

2、目前基于仿真软件技术测试交通信号机性能的方法存在明显的不足；

为了改变这种盲目部署的模式，目前常见的解决办法是采用仿真软件技术实现控制算法适应性的离线评价。但是，这种评价方法，无法避免信号控制算法与实际应用之间的严重脱节的现象，仿真软件是否具备某种典型交通流特征这一问题没有得到足够的关注。因此，控制算法的适应性问题也就只是解决普遍适应的问题，对于多种交通特征、各种交通环境下的交通信号机的使用条件和算法的有效性，不能给出客观而量化的评价结果。

因此，需要构建适合用户交通状况的相对真实的交通环境和交通特征，制作相对典型而真实的模拟环境，为交通信号机控制算法的测试奠定测试环境基础；

3、交通信号机性能的测试缺乏实时评价平台、测试标准及测试设备，缺乏统一的认证机制和规范；

交通信号机的算法功能的测试缺乏测试平台和评测标准。目前交通信号机所具备的功能的评价主要是靠厂家的定性说明及实施后评价的方法，但是具体采用什么样的道路特征，采用什么样的标准进行交通信号机的功能测试，目前基本没有统一的测试方法和设备。其结果就是“人云亦云”，缺乏客观而直观的评测结果。

发明内容

本发明的目的在于，通过提供一种交通信号机控制策略综合性能有效性测试方法，开发交通信号机控制策略有效性评价的系统平台，用于交通信号机控制策略对于路口控制效果的评价，实现交通信号机性能检测。

交通信号机控制策略综合性能有效性测试方法，利用由VISSIM微观交通仿真软件构成的虚拟交通测试环境和与交通信号机通信的信号转换设备，按照如下步骤进行：

步骤1：构建典型虚拟路口交通环境

步骤1.1：调查实际路口环境特征，包括结构、尺寸、车道数、车辆组成、交通流流向及交通量、信号灯相位数及相序；

步骤1.2：运用VISSIM微观交通仿真软件，基于所述调查的实际路口特征，搭建与实际路口特征一致的虚拟路口环境，在路口入口处放置虚拟检测器与信号灯；

步骤2：交通信号机控制虚拟路口信号灯

将交通信号机与具有虚拟路口交通环境的PC机通过RS232串口连接，基于交通信号机的通讯协议，所述PC机实时获取信号控制信息；基于所述VISSIM微观交通仿真软件COM接口技术，修改所述虚拟路口中的信号灯状态与交通信号机信号控制信息一致，交通信号机中的信号控制信息每改变一次，相应的对虚拟路口信号灯改变一次，将所述交通信号机的灯态信息与虚拟路口中的信号灯同步，实现交通信号机控制虚拟路口中的虚拟信号灯；

步骤3：虚拟路口交通量信息反馈回交通信号机

步骤3.1：通过虚拟路口中放置的虚拟检测器获得虚拟交通量信息，基于所述的COM接口技术输出该信息；

步骤3.2：基于单片机技术开发信号转换设备，通过RS232串口通讯接收步骤3.1中所述的虚拟交通量信息，根据此信息在单片机输出端口对应输出数字电平信号，一个输出端口对应一个虚拟路口中的虚拟检测器，每输出一个高电平表示通过一辆车；

步骤3.3：将步骤3.2中所述的输出数字电平信号通过DB37接口传输给交通信号机，实现虚拟交通量信息反馈给交通信号机；

步骤4：交通信号机控制策略的测试及评价

步骤4.1：基于VISSIM微观交通仿真软件的COM接口技术对仿真软件中的评价功能进行评价设置，选择评价指标，包括排队长度、行程时间、车辆延误、路网性能；

步骤4.2：基于交通信号机的通讯协议，设置需要检测的信号控制策略，包括定时控制策略、分时段控制策略、感应控制策略、自适应控制策略；

步骤4.3：同步运行交通信号机及虚拟路口交通环境，运行结束后基于VISSIM微观交通仿真软件的COM接口技术读取评价指标结果，该结果即反应交通信号机控制策略综合性能特征。

根据上述方法可以形成一套测试交通信号机性能的系统：

交通信号机控制策略综合性能有效性测试系统，由虚拟交通测试环境模块、交通信号机与虚拟交通测试环境的信息交互模块、控制策略有效性评估模块组成，其中，

所述虚拟交通测试环境模块通过在PC机平台上运行并设置VISSIM交通微观交通仿真软件构建，包括虚拟城市路口交通环境和虚拟测试环境，其中，虚拟城市路口交通环境通过典型路口结构设置、车辆组成设置、交通流向及交通量设置构成；虚拟测试环境通过信号灯安放位置设置、检测器安放位置设置、评价区域设置构成；

所述交通信号机与虚拟交通测试环境的信息交互模块包括交通信号机控制信息传输给虚拟交通测试环境部分和将虚拟交通测试环境中虚拟检测器信号反馈到交通信号机部分，其中前者由RS232串口实现连接，后者由采用单片机MC9S12XS128及其配套电路构成的信息转换设备，以及与虚拟交通测试环境连接的另一RS232串口电路和与交通信号机连接的DB37接口电路构建；

所述控制策略有效性评估模块通过在环运行虚拟交通测试环境和交通信号机，即虚拟环境中的信号灯状态随着交通信号机的控制信息改变而改变来实现同步运行，利用VISSIM微观交通仿真软件具有的交通运行效果评价功能，实现交通信号机中的信号控制策略对于交通流状态控制性能和效果的评价，其中，VISSIM微观交通仿真软件中的交通运行效果评价指标包括交叉口排队长度、行程时间、车辆延误、路网性能。

所述交通信号机的信号控制策略可以是定时控制策略、分时段控制策略、感应控制策略、自适应控制策略。

本发明是基于硬件在环仿真的思想而设计完成的。硬件在环仿真，即是硬件在回路(HIL)的仿真测试技术，其主要方式是实际控制器+虚拟对象=硬件在回路(HIL)仿真系统，是系统的另一种半实物仿真。硬件在环仿真是将部分实际被控对象或系统部件用高速运行的实时仿真模型来代替，而控制系统则用实物（即硬件）与系统实时仿真模型连接成为一个硬件在环仿真系统，通过仿真试验对控制系统的控制策略、控制功能及系统可靠性等进行测试和评价。硬件在环仿真用于控制系统的开发，能够对控制系统的软、硬件进行测试和评价。本发明搭建一套可与交通信号机融合的虚拟交通系统，可以设置各种交通状况，同时将当前的交通状况反馈给交通信号机，并利用仿真软件的输出评价指标对交通信号机控制策略综合性能有效性进行测试。通过此系统，可以在环地测试交通信号机的性能，为进一步开发交通信号机测试系统奠定基础。

附图说明

图1为实现本发明交通信号机控制策略综合性能有效性测试方法的结构图。

图2为本发明交通信号机控制策略综合性能有效性测试系统的硬件连接图。

图3为本发明中的基于信号机通讯协议与交通信号机进行通讯控制的流程图。

图4为本发明中基于COM技术与VISSIM进行通讯控制的流程图。

图5为本发明中检测器仿真设备电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作具体描述。

本发明诣在通过利用VISSIM交通微观仿真软件（Vissim）构建的虚拟交通测试环境以及VISSIM交通微观仿真软件本身具有的评价功能，对实际交通信号机的控制策略综合性能有效性进行评估。如图1所示，利用VISSIM交通微观仿真软件构建的虚拟交通测试环境模块和控制策略有效性评估模块发送交通车辆信息给交通信号机，并接收交通信号机的信号控制信息来对交通信号机的控制策略进行评估。

上述评价交通信号机控制策略综合性能有效性的方法通过以下手段来实现：

其中关键技术包括：虚拟交通测试环境的构建、交通信号机与虚拟交通测试环境的信息交互技术、基于VISSIM交通微观仿真软件的控制策略有效性评估技术、上位机系统的开发技术。

（一）虚拟交通测试环境的构建

发明中主要采用VISSIM交通微观仿真软件搭建虚拟交通测试环境，通过Vissim的COM接口实现虚拟交通环境与外部交互连接，Vissim提供的所有模块都包含丰富的数据对象和功能全面的属性与函数，利用这些开放函数，通过c#编程技术对Vissim中的各个参数进行设置与控制。

Vissim中包含的主要模块有Network（路网）、Traffic（交通）、Intersection Control（交叉点）、Simulation&Test（仿真和测试）、Result（评价结果）、Triggered Scripting（触发脚本），不同的模块完成不同的接口类型。本发明中，主要应用Network、Traffic、Simulation&Test和Result模块以及其中的对象和函数，来实现对Vissim路网、车辆组成、交通流、信号灯、虚拟检测器、评价参数的信息交互与控制。

（com技术可以实现运用编程语言通过调用开放的函数接口实现控制，本发明中，通过调用Network实现VISSIM交通微观仿真软件的运行，通过直接调用Traffic、Simulation&Test和Result函数，对开放的参数进行赋值，实现对Vissim中的路网、车辆组成、交通流、信号灯、虚拟检测器、评价参数信息的设置与控制。）

（二）交通信号机与虚拟交通测试环境的信息交互技术

这种交互主要包括：

1）交通信号机对虚拟交通测试环境中的信号灯及交通流的控制；

2）虚拟交通测试环境中虚拟检测器信号对交通信号机的控制作用。

这两方面信息交互的实现主要基于两个方面的关键技术：

1）交通信号机通讯接口技术

2）检测器仿真设备

下面分别就两项关键技术进行说明：

1）交通信号机通讯接口技术

本发明中此项功能的实现首先采用具有开放通讯协议的交通信号机，其通讯协议是实现交通信号机与外设通讯的一种通信数据标准。通过此协议，可以对交通信号机内部的参数设定、方案选择、方式认定等交通信号机信息进行读取与设置。

在本发明中，交通信号机通信协议采用RS-232C异步序列式传输，它能够实现交通信号机与上位机通信交互，通过协议对交通信号机进行参数设置、运行控制、实时监控、信息读取等。本发明中交通信号机的协议是以十六进制字符串形式发送的，发送格式为：

字头+协议号+协议内容+字尾+校验位

其中校验位采用纵向附加核对LRC(Longitudinal Redundancy Check)方式，进行错误帧知。

在与交通信号机交互时，需遵守交通信号机握手协议规范。当接收端接收到通信指令时，应先检验指令码及参数范围，如准确无误则立即自动以正认知码指令回报传送端，如有误则立即以负认知码指令回报传送端。

不同内容对应不同的协议编号及协议格式。交通信号机通信协议的计算机实现就是对交通信号机通信协议进行编码及解码的过程。

a)对于编码，根据交通信号机协议，将待发送信息以相应格式进行编辑，然后加上协议字头和字尾，并计算校验位之后即可发送给交通信号机，发送后判断交通信号机是否回传正认知码表示发送成功，否则重新发送。

b)对于解码，根据交通信号机协议，在计算机或者设备串口接收信息后应先通过协议字头找到信息起始位，再根据协议号判断协议的内容，然后根据协议号所定义的协议格式读取信息内容，若读取成功，则向交通信号机发送正认知码表示接收成功，否则等待下一次接收。

基于交通信号机通讯协议，将提取的交通信号机控制状态和控制策略打包传输给虚拟交通测试环境，进而实现交通信号机控制虚拟交通测试环境中的信号灯和交通流的功能。

2）构建检测器仿真设备

虚拟交通测试环境中的虚拟检测器信号属于虚拟信号，而交通信号机所接受识别的检测信号为数字电平信号。因此，从虚拟交通测试环境中输出的虚拟检测器信号无法控制和驱动交通信号机。因此，需要检测器仿真设备，其主要任务是将虚拟交通测试环境中的虚拟检测器信息用于控制交通信号机，促发交通信号机中感应控制等反馈控制策略。本发明中采用单片机搭建硬件电路，实现数字量的电平转换，进而驱动控制交通信号机。

本发明中选择单片机MC9S12XS128进行逻辑控制，控制逻辑是：只要车辆在线圈上停留，电路一直导通；车辆一旦离开，电路断开。设计中加入USB转串口模块，使单片机与电脑实施类串口通信。为保证交通信号机能正确接收电平信号，仿真设备搭建硬件电平转换电路，电平转换模块由16个三极管完成独立的16路电路通断，从而仿真16路车辆虚拟检测器线圈。控制逻辑是：只要某路线圈上有车停留时，单片机会给相应端口发出高电平，使三极管导通，从而使交通信号机电路一直导通，交通信号机判别有车；车辆一旦离开，单片机相应端口输出低电平，三极管不导通，交通信号机电路断开，交通信号机判别无车。基于以上控制逻辑，完成了虚拟交通测试环境中车辆虚拟检测器信号的电平输出。

（三）基于Vissim微观交通仿真软件的控制策略有效性评估技术

在实现虚拟交通测试环境搭建及交通信号机与虚拟交通测试环境间的信息交互的基础上，通过实现交通信号机与虚拟交通测试环境的同步操作，利用虚拟交通测试环境中的诸多的控制策略有效性评价指标（交叉口车辆延误、排队长度、路网性能、行程时间等），评估交通信号机控制策略的有效性。本发明中，首先完成交通信号机对于Vissim仿真环境的实时同步控制，然后利用Vissim-COM接口控制技术，采用高速单步运行与灯态控制相结合的方式实现交通信号机对虚拟交通环境的同步实时控制，进而实现虚拟交通测试环境中的信号状态和交通信号机输出的灯态之间的同步效果，从而利用仿真软件的策略效果评价指标实现交通信号机控制策略的有效性评价。Vissim本身具有评价功能，当选定评价区域后，仿真软件根据区域内运行车辆的运行速度，停车时间，停车造成的排队长度，车辆运行时间等参数，得到评价区域内的交通运行评价指标结果。本系统中，所选定的评价区域为整个路口，而路口车辆运行情况主要是受交通信号机控制的，因此，得到的交通运行评价指标即可反映交通信号机控制策略的控制效果，即实现对其性能的检测评估。

上述的交叉口车辆延误、排队长度、路网性能、行程时间具体为：

排队长度：包括在不同时段，路口四个入口方向的车辆在一定时间间隔中的平均排队长度[m]，最大排队长度[m]，排队车辆中的停车次数。在路口的四个入口方向道路上，均放置有Vissim专属排队计数器，排队长度的检测是基于各个计数器实现。

行程时间：路口有四个入口，每个入口的车辆行驶方向分为左转、直行、右转，则总的车辆行驶方向共有12个，检测到的行程时间对应分为12个。在路口的四个方向道路上距离交叉口200米处放置VISSIM专属的行程时间检测器，12个方向的行程时间即每辆车在两个行程时间检测器通过时的时间差。

交叉口车辆延误：对应于12个方向的行程时间，共得到12个方向的车辆平均延误时间。延误时间的检测，即VISSIM首先计算在期望车速下车辆通过行程时间检测器之间的期望时间，与实际的车辆行程时间做差，即车辆延误。

路网性能：路网性能是综合评价路口及周边道路中车辆运行的整体性能，包括车辆的总体停车延误[h]、全部车辆停车次数、全部车辆车均停车次数、全部车辆车均停车延误[s]、全部车辆车均延误[s]、全部车辆平均车速[公里/小时],、全部车辆总延误时间[h]等。

（四）上位机控制操作平台的开发技术

为了实施发明中所提及的交通信号机控制策略效果评价，便于用户操作控制及参数设置，实现发明中各功能模块间的参数设置与功能选择，本发明提供了上位机控制操作平台。

本发明中上位机控制操作平台基于C#环境开发，充分考虑各项实际需求，便于人员操作使用，实现功能的模块化、流程化、步骤化设计，各个功能均实现独立模块设置，同时具有操作流程提示功能。整体设计基于Vissim-com外部接口技术，一方面可以设定虚拟交通测试环境中的仿真参数，另一方面也可以设置交通信号机的各种参数和实施方案选择。在实现过程中采用多线程并发技术，操作平台可以同时完成与交通信号机及Vissim的参数传递。

按照上述实现方式形成了交通信号机控制策略综合性能有效性测试系统：

本发明中的硬件系统如图2所示，包括PC机、信息转换设备，以及需要测试的交通信号机。其中，PC机与信息转换设备通过RS232串口连接，信息转换电路与交通信号机通过DB37接口连接，交通信号机与PC机通过RS232串口连接。这里，

PC机内安装VISSIM交通微观仿真软件，结合人机交互界面（上位机控制操作平台），构成虚拟交通测试环境模块和控制策略有效性评估模块，通过人机交互界面对在环测试系统进行设置和操控。其中，所述虚拟交通测试环境模块利用VISSIM交通微观仿真软件产生虚拟城市路口交通环境和虚拟测试环境，虚拟城市路口交通环境通过典型路口结构设置、车辆组成设置、交通流向及交通量设置构成；虚拟测试环境通过信号灯类型和安放位置设置、虚拟检测器安放位置设置、评价区域设置构成。所述控制策略有效性评估模块通过在环运行虚拟交通测试环境和交通信号机，即虚拟环境中的信号灯状态随着交通信号机的控制信息改变而改变来实现同步运行（如图3），并使交通信号机的信号灯状态输出同步于虚拟交通测试环境中的信号灯组（如图4），利用VISSIM微观交通仿真软件具有的交通运行效果评价功能，实现交通信号机中的信号控制策略对于交通流状态控制性能和效果的评价，其中，VISSIM微观交通仿真软件中的交通运行效果评价功能包括交叉口排队长度、行程时间、车辆延误、路网性能。

信息转换设备采用单片机MC9S12XS128及其配套电路构建了检测器仿真设备，其电路图如图5所示。检测器仿真设备采用RS232串口与PC机连接，由于目前PC机普遍采用USB串口，本发明还设置有USB接口与RS232串口转换电路。由于目前交通信号机普遍采用DB37接口，本发明还设置有与DB37接口连接的电平转换模块。

对于被测试的交通信号机，根据不同的型号具有不同的配时方案和控制方案，一般来说交通信号机都包括：定时控制策略、分时段控制策略、感应控制策略、自适应控制策略。下面给出测试交通信号机BHS-2000C的应用实例：

1、路口环境形式：

选择南北方向双向八车道，东西方向双向八车道的十字交叉口为路口基本形式，各个方向入口均为左转专用道一条，直行车道两条，右转车道一条。在路口各个入口处放置检测器。各个方向均放置信号灯，信号灯控制为四相位。

2、各方向车流量设置为：

在3600秒内，南北各进口道通过1800辆车。其中左转车辆500辆，直行车辆800辆，右转车辆500辆。东西各进口道通过1800辆。左转500辆，直行800辆，右转500辆。车辆组成为小型车、中型车、大型车比例设置为：7:2:1。

3、测试对象：

在此路口环境下，测试信号机两套控制策略的控制性能，对比两者控制效果。测试时间为3600秒。

4、信号机与仿真测试环境同步运行

启动信号机分别运行信号机内部已经具有的控制策略一（如定时控制）、控制策略二（如定时控制+感应控制）（控制策略是信号机内部的，也可以并不清楚控制策略类型，只是实现对某一策略的评），连接所述评价系统，设定信号机及与仿真测试环境同步运行，测试环境中的信号灯与信号机的信号灯态一致，分别运行测试3600秒。

5、得出评价

在运行过程中，VISSIM微观交通仿真软件根据测试得到车辆运行情况，得到虚拟路口中车辆运行的情况，并给出评价结果。

简要评价结果分别如下，

控制策略一（定时控制）：

排队长度

东入口平均99m;最大214m;西入口平均125m;最大253m;南入口平均87m;最大223m;北入口平均121m;最大241m;

行程时间

东西南北四个入口方向的车辆分别左转、直行、右转的平均行程时间依次为（s）：43.2、22.6、9.1、41.5、36.6、10.4、43.4、30.5、9.3、48.9、29.0、9.8

交叉口车辆延误

东西南北四个入口方向的车辆分别左转、直行、右转的平均延误时间依次为（s）：34.5、15.7、0、33.9、18.2、2.3、35.5、23.5、2、36.1、20.9、4.2

路网性能

车辆的总体停车延误[h]:1.999;

全部车辆停车次数:200;

全部车辆车均停车次数:0.568

全部车辆车均停车延误[s]:20.443;

全部车辆车均延误[s]:21.151;

全部车辆平均车速[公里/小时]:21.193;

全部车辆总延误时间[h]:2.655;

控制策略二（定时控制+感应控制）：

排队长度

东入口平均80m;最大144m;西入口平均57m;最大117m;南入口平均52m;最大128m;北入口平均95m;最大186m;

行程时间

东西南北四个入口方向的车辆分别左转、直行、右转的平均行程时间依次为（s）：33.2、30.6、9.1、47.5、35.6、10.4、36.4、28.5、11.3、39.6、45.0、11.8

交叉口车辆延误

东西南北四个入口方向的车辆分别左转、直行、右转的平均延误时间依次为（s）：26.5、22.3、0.1、38.8、28.1、4.7、27.4、19.4、3.4、29.9、35.8、5.2

路网性能

车辆的总体停车延误[h]:1.628;

全部车辆停车次数:175;

全部车辆车均停车次数:0.426

全部车辆车均停车延误[s]:17.573;

全部车辆车均延误[s]:18.341;

全部车辆平均车速[公里/小时]:21.457;

全部车辆总延误时间[h]:2.268;

所得路口交通运行评价参数，可用于控制策略控制效果的评估，即实现对信号机控制策略有效性的评价，根据以上评价结果，其应用为：

1、控制策略比选：可通过对比两套控制策略对同样的交叉口控制效果，选择较好的控制策略来使用；同理，若有多个控制策略，可以选出最佳策略。从以上两套策略控制效果上比较，控制策略二相对好于控制策略一。

2、从评价结果本身可估计控制策略控制交叉口的效果，能够直接评估控制策略本身是否适合于相应交叉口，同时有助于预测实际道路运行情况。

3、在交通信号机运行过程中，检测交通信号机运行稳定性。

Claims (3)

1.交通信号机控制策略综合性能有效性测试系统，由虚拟交通测试环境模块、交通信号机与虚拟交通测试环境的信息交互模块、控制策略有效性评估模块组成，其特征在于：

所述虚拟交通测试环境模块通过在PC机平台上运行并设置VISSIM交通微观交通仿真软件构建，包括虚拟城市路口交通环境和虚拟测试环境，其中，虚拟城市路口交通环境通过典型路口结构设置、车辆组成设置、交通流向及交通量设置构成；虚拟测试环境通过信号灯安放位置设置、检测器安放位置设置、评价区域设置构成；

所述交通信号机与虚拟交通测试环境的信息交互模块包括交通信号机控制信息传输给虚拟交通测试环境部分和将虚拟交通测试环境中虚拟检测器信号反馈到交通信号机部分，其中前者由RS232串口实现连接，后者由采用单片机MC9S12XS128及其配套电路构成的信息转换设备，以及与虚拟交通测试环境连接的另一RS232串口电路和与交通信号机连接的DB37接口电路构建；

所述控制策略有效性评估模块通过在环运行虚拟交通测试环境和交通信号机，即虚拟环境中的信号灯状态随着交通信号机的控制信息改变而改变来实现同步运行，利用VISSIM微观交通仿真软件具有的交通运行效果评价功能，实现交通信号机中的信号控制策略对于交通流状态控制性能和效果的评价，其中，VISSIM微观交通仿真软件中的交通运行效果评价指标包括交叉口排队长度、行程时间、车辆延误、路网性能。

2.如权利要求1所述的交通信号机控制策略综合性能有效性测试系统，其特征在于：所述交通信号机的信号控制策略可以是定时控制策略、分时段控制策略、感应控制策略、自适应控制策略。

3.交通信号机控制策略综合性能有效性测试方法，利用由VISSIM微观交通仿真软件构成的虚拟交通测试环境和与交通信号机通信的信号转换设备，按照如下步骤进行：

步骤1：构建典型虚拟路口交通环境

步骤1.1：调查实际路口环境特征，包括结构、尺寸、车道数、车辆组成、交通流流向及交通量、信号灯相位数及相序；

步骤1.2：运用VISSIM微观交通仿真软件，基于所述调查的实际路口特征，搭建与实际路口特征一致的虚拟路口环境，在路口入口处放置虚拟检测器与信号灯；

步骤2：交通信号机控制虚拟路口信号灯

将交通信号机与具有虚拟路口交通环境的PC机通过RS232串口连接，基于交通信号机的通讯协议，所述PC机实时获取信号控制信息；基于所述VISSIM微观交通仿真软件COM接口技术，修改所述虚拟路口中的信号灯状态与交通信号机信号控制信息一致，交通信号机中的信号控制信息每改变一次，相应的对虚拟路口信号灯改变一次，将所述交通信号机的灯态信息与虚拟路口中的信号灯同步，实现交通信号机控制虚拟路口中的虚拟信号灯；

步骤3：虚拟路口交通量信息反馈回交通信号机

步骤3.1：通过虚拟路口中放置的虚拟检测器获得虚拟交通量信息，基于所述的COM接口技术输出该信息；

步骤3.2：基于单片机技术开发信号转换设备，通过RS232串口通讯接收步骤3.1中所述的虚拟交通量信息，根据此信息在单片机输出端口对应输出数字电平信号，一个输出端口对应一个虚拟路口中的虚拟检测器，每输出一个高电平表示通过一辆车；

步骤3.3：将步骤3.2中所述的输出数字电平信号通过DB37接口传输给交通信号机，实现虚拟交通量信息反馈给交通信号机；

步骤4：交通信号机控制策略的测试及评价

步骤4.1：基于VISSIM微观交通仿真软件的COM接口技术对仿真软件中的评价功能进行评价设置，选择评价指标，包括排队长度、行程时间、车辆延误、路网性能；

步骤4.2：基于交通信号机的通讯协议，设置需要检测的信号控制策略，包括定时控制策略、分时段控制策略、感应控制策略、自适应控制策略；

步骤4.3：同步运行交通信号机及虚拟路口交通环境，运行结束后基于VISSIM微观交通仿真软件的COM接口技术读取评价指标结果，该结果即反应交通信号机控制策略综合性能特征。

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