第2章网络协议的安全

第一篇：第2章网络协议的安全

计算机网络原理第2章习题

1. 通常通信信道的带宽越大，在数据传输中失真将会()

A. 严重B. 不变C.越大D. 越小

2.已知某信道的信号传输速率为64kbit/s，一个载波信号码元有4个有效离散值，则该信道的波特率为()

A.16kBaudB.32 kBaudC.64 kBaudD. 128 kBaud

3. 某信道的波特率为1000Baud，若令其数据传输速率达到4kbit/s，则一个信号码元所取的有效离散值个数为()

A. 2B.4C. 8D.16

4.有一条无噪声的8kHz信道，每个信号包含8级，，每秒采样24*103次，则可以获得的最大传输速率是()

A 24 kbit/sB. 32 kbit/sC. 48 kbit/sD.72 kbit/s

5.假设一个信道的带宽是3000Hz，信噪比为20dB，那么这个信道可以获得的理论最大传输速率是()

A.1 kbit/sB.32 kbit/sC.20 kbit/sD. 64 kbit/s

6.测得一个以太网数据的波特率是40Mbaud，那么其数据率是()

A.10Mbit/sB.20 Mbit/sC.40 Mbit/sD.80 Mbit/s

7.用PCM对语音进行数字量化，如果将声音分成128个量化级，采样频率为8000次/秒，那么一路话音需要的数据传输率为()

A. 56 kbit/sB.64 kbit/sC. 128 kbit/sD.1024 kbit/s

8.[2009]在无噪声的情况下，若某通信链路的带宽为3KHz，采用4个相位，每个相位具有4种振幅的QAM调制技术，则该通信链路的最大数据传输速率是()。

A.12kbit/sB. 24kbit/sC. 48kbit/sD. 96kbit/s

9.[2011]若某通信链路的数据传输速率为2400bit/s，采用4相位调制，则该链路的波特率是()。

A.600波特B.1200波特C.4800波特D.9600波特

第二篇：哈理工网络安全管理第4章_习题答案

课后练习

一、填空

1. Windows 98系统有三种登录方式，分别是()、()、()。

2. NTFS可以使用大于()B的卷;FAT文件容量最大为()B;FAT32在Windows XP中，只能格式化最多()B 的卷。

3. Windows NT4.0中主要的分布式安全协议是();而在Windows 2000中，()是缺省的分布式安全协议。

4. 在Unix操作系统登录过程中，login进程根据文件()和()的内容来验证用户的身份。

5. 操作系统的脆弱性可以分为()、()、()三个等级，其中()类级别的威胁性最大。

二、选择

1. Windows 98系统的登录方式中，最不安全的方式是()。

A. Windows登录B. 网络用户登录C. 友好用户登录D. 远程登录

2. 以下几种文件格式中，最大文件长度不能超过2GB的是()，最大文件长度不能超过4GB的是()。

A. NTFSB. FATC.FAT32D. HFS

3. 以下的几种措施，不属于修改注册表信息来提高Windows 98安全性的是()。

A. 禁止非法用户登录

B. 隐藏或禁止访问控制面板 D. 禁止网络用户登录方式 C. 禁止访问注册表编辑器

4. Windows NT系统上的重大安全漏洞，主要体现在以下方面：()。

A. 浏览器的安全漏洞

C. NT工作站的漏洞B. NT服务器的漏洞 D. NT系统的漏洞

5. Unix操作系统的安全焦点是()，其中包括()。

A. 文件许可权

三、简答

1. 为什么说Windows 98的注册表很重要?如何提高Windows 98的安全性? B. 读许可权C. 写许可权D. 执行许可权

2. 为了加强Windows 2000账户的登录安全性，做了哪些方面的工作(即账户的登录策略)

3. Windows NT/2000/XP系统的缺陷漏洞有哪些?

4. UNIX系统有哪些安全漏洞?用什么方法来防范?

5. Linux系统为何会成为当前主流的网络操作系统?

课后练习答案

一、填空

1.Windows登录、Microsoft网络用户登录和Microsoft友好登录;

2.2TB4GB32GB;

3.NTLM Kerberos;

4./etc/passwd /etc/shadow;

5.A B C A

二、选择

1.A;

2.B C;

3.D;

4.A B C D;

5.A B C D;

三、简答

1.Windows 98的注册表，是一个庞大的数据库，其中存储了应用程序和计算机系统的全部配置信息，是Windows 98系统的核心内容之一。它存在Windows 98目录下的System.dat文件里，这是一个只读、隐藏的文件，每次系统启动时候都要访问它，根据它内部的设置信息来加载各种服务和应用程序。所以，不论在任何时候，使用任何工具，在对注册表进行修改操作之前，有必要对注册表进行备份，以便在操作系统受到意外损坏以后可以方便恢复到修改前的状态。由此可见，它对整个Windows 98系统的安全运行起到十分重要的作用。

通过修改注册表信息来提高Windows 98的安全性，可以有以下几种方法：禁止非法用户登录;隐藏和禁止访问“控制面板”; 禁用“注册表编辑器”编辑注册表„„等，详见4.1.2.1;

2. 在Windows 2000中用户可以在活动目录用户和计算机管理工具中实现建立用户账号、计算机账号、组、安全策略等项。它可以用于建立或编辑网络中的用户、计算机、组、组织单位、域、域控制器以及发布网络共享资源等。活动目录用户和计算机管理器，是安装在域控制器上的目录管理工具，用户可以在Windows 2000 Professional中安装它的管理工具，以便利用客户机对活动目录进行远程管理。

Windows 2000提供公钥和私钥加密，在私钥加密中，加密和解密的密钥是相同的。Kerberos不需要用户(一个安全实体)用一个特别的加密密钥，而只使用一个一般的密码。在Windows 2000中，密码不会直接用来加密用户和服务器之间传送的数据。事实上，那些基于密码的密钥仅在登录时候有效，其他用来加密在网络上传送数据的密钥，都是动态产生的。因此，准确的解释是，用户用来登录的密钥是用户密码的散列值。由

于散列算法是单向的，因此，给定一个密钥的散列值是无法获得密码的。在Windows 2000中，每个用户都拥有密码，而访问服务器都会要求认证用户的密码。

3.

Windows NT系统上的重大安全漏洞，主要集中体现在两个方面：NT服务器和工作站的安全漏洞;关于浏览器和NT系统的严重安全漏洞。详见4.2.2。

4.

/etc/passwd中包含有用户的登录名，经过加密的口令，用户名，用户组名，用户注释，用户主目录和所有用户的shell程序。使用同一个口令在不同的机器中登录，特别是在不同安全级别的计算机上使用同一个口令，很容易整体的系统受到威胁。用户的.profile文件能被系统的任何用户修改;在一个用户不能控制的目录中运行编辑程序，可以运行其他人的.exrc文件;Unix系统的临时目录有可能会被其他用户破坏;模拟的crypt程序和login程序等可以被特洛伊木马之类的程序利用进行某种非法的访问操作，甚至破坏安全性;计算机病毒感染的程序被root运行，会大面积感染其他程序和文件„„详见4.3节内容。

5.

Linux具有与UNIX高度兼容、稳定性和可靠性高、源代码开放和价格低廉、安全等特点。正是由于Linux的源程序代码是开放式的，从而学习者可以阅读到操作系统的核心代码。Linux可以在个人计算机上就可以进行。此外，Linux有诸如gcc编译器等众多的免费资源可以利用，极大地降低了开发成本也是它得以广为流传的一个主要原因。

Linux和Windows NT比起来技术上存在很多优势，最主要体现在三个方面：Linux更加安全;Linux更加稳定;Linux的硬件资源占用比Windows NT少很多。在安全问题上，首先是针对Linux的病毒非常少。经常用户会碰到这样的现象，就是运行Windows NT的服务器时，每个星期都会由于故障而重新启动一次机器，而运行Linux的机器很少发生这样的故障。对此，解释的原因可以认为是Linux在稳定性上确实比Windows胜出一筹。在资源占用率方面，Linux和Windows Nt的差距超出人们的想象。一台运行Windows NT的服务器可以支持50个用户登录使用，而同一台PC服务器如果换成了Linux，则可以支持1000名用户使用。由此算来，使用Windows NT和使用Linux的成本差异，有20倍之大，实在令人吃惊。详见4.4节相关内容。

第三篇：第2章 我们身边的物质

第一节 由多种物质组成的空气（2课时）

本节分析

本节教材主要分三部分：第一部分探究空气的成分以及纯净物和混合物的概念；第二部分介绍氮气和稀有气体的性质和用途；第三部分介绍空气污染带给人类的危害以及如何来防止空气污染。

在探究空气的成分时，首先通过磷燃烧的实验让学生自己观察实验现象并总结出结论：氧气占空气总体积的五分之一。在此基础上，自然的引出纯净物和混合物的概念，使学生明白：纯净物有固定的组成，混合物没有固定的组成。

在介绍氮气和稀有气体时。通过大量的图片使学生明白氮气和稀有气体都是化学性质不活泼的气体。但是在生产和生活中却有非常重要的用途。

关于空气污染的知识。教材先通过图片介绍了空气污染的途径以及带给我们的危害。在此基础上，提出了防治空气污染是保护人类生存、保障社会持续发展的全球性大事，并具体指出了一些防治空气污染的措施。

由于本节内容是学生走进化学世界后遇到的第一个课题。难度不算太大，所以培养学生对实验的观察和分析能力，从多方面、多角度考虑问题是本节内容教学的关键。

第一节 由多种物质组成的空气（第一课时）

一、教学目标 1．知识与技能

(1)了解空气的主要成分；

(2)初步认识纯净物、混合物的概念；

(3)掌握空气中氧气体积含量的测定的方法和实验。 2．过程与方法

(1)初步学习科学实验的方法，进行观察、记录并初步学习分析实验现象；

(2)学习运用观察、实验、收集资料，从日常生活经验进行总结等方法获取信息； (3)运用分析、对比、归纳的方法对获取的信息进行整理使其变成学生自己的知识。 3．情感态度与价值观

(1)树立对待任何事物都必须有一个实事求是的科学态度； (2)保持对生活中化学现象的好奇心和求知欲；

(3)逐步树立关注社会、热爱自然、为社会进步而学习化学的远大志向。

二、教学重点

1．探究空气的成分；

2．纯净物和混合物的概念。

三、教学难点 1．“磷燃烧测定空气的成分”实验的注意事项及结论应用； 2．纯净物和混合物的判断。

四、教学方法

实验探究法、交流讨论法、分析总结法

五、课型 新授课

六、课前准备

学生用具：空气发现史的资料。

教师用具：集气瓶、燃烧匙、红磷、烧杯、塞子(带导管)、弹簧夹、火柴、酒精灯。

七、教学过程 导入新课：谜语

一物到处有，用棒赶不走；眼睛看不见，手摸也没有；咀嚼无滋味，没它活不久。 导入：第二章 我们身边的物质，第一节 由多种物质组成的空气

思考：空气，看不见也摸不着，日常生活中哪些事例让我们感受到空气的存在?

实验指导1：请同学们利用老师提供的小烧杯、针筒、水槽设计实验证明空气的存在。

实验指导2：请同学们根据P28活动与探究，利用所示仪器怎样把一只集气瓶中的空气“捕捉”到另一只集气瓶中?

思考讨论：

（1） 怎样捕捉某地的空气? （2） 空气是单一的物质吗?空气中有哪些气体?如何证明这些气体存在?

过渡：大家知道空气成分的发现经历了怎么样的历程吗?空气成分的测定是由几代人研究的成果。 自学指导1：认真默看P27拓展视野，划出重要的语句。

过渡：为了探究空气中到底有哪些气体?让我们通过下面的实验一起来研究空气的成分。

一、探究空气的成分

实验指导3：认真默看P26观察与思考，注意领会操作要领。 实验现象：红磷燃烧时：产生大量白烟，放出热量。

等装置冷却后：水沿导管进入集气瓶，约占集气瓶容积的1／5。

实验结论：

[分析]根据实验中观察到的现象，我们来思考并讨论下列问题： (1)红磷在集气瓶中燃烧，消耗了什么气体? (2)红磷在集气瓶中未能全部燃烧，说明了什么? (3)集气瓶中剩余的气体是氮气吗? (4)打开止水夹后，为什么集气瓶中能吸入约占集气瓶容积1／5的水? [思考1]实验中氧气的体积分数低于1／5或高于1／5，则误差产生的主要原因有哪些? 总结：所以在实验过程中我们必须取过量的红磷进行实验，以保证集气瓶内的氧气消耗完，并且装置必须密闭，不能漏气，必须等集气瓶冷却下来再进行观察。 [思考2]能否用其他物质代替红磷? 特别注意：无论选用什么装置，关键是把装置中的氧气全部消耗，所选的物质容易点燃，且不能生成气体。如红磷、白磷等，不能用蜡烛、硫等代替。

自学指导2：认真默看P27第1—3段，划出重要语句，思考回答下列问题： (1) 空气中包含哪些物质，按体积分数计算含量分别是什么? (2) 什么是纯净物?什么是混合物?两者间主要区别是什么? (3) 判断下列物质是纯净物还是混合物?判断标准是什么? A、糖水 B、洁净的空气 C、氧气 D、冰水混合物 E、矿泉水 F、白酒 G、米醋 H、氢气

[分析]纯净物有固定的组成，混合物无固定的组成。组成混合物的各物质不发生化学反应，它们保持各自的性质。如空气中的氮气和氧气各自保持了已的性质。

[课堂小结]本节课我们主要学习了空气成分的测定和纯净物、混合物的概念。掌握了空气中氧气含量的测定方法及应注意的问题，能从物质分类中区分纯净物和混合物。

八、板书设计

由多种物质组成的空气

一、探究空气的成分

空气中的成分按体积计算，大约是：氮气78％、氧气21％、稀有气体O．94％、二氧化碳0．03％、其他气体和杂质O．03％

二、纯净物和混合物

纯净物：由一种物质组成

混合物：由两种或两种以上物质混合而成

第四篇：第2章 我们身边的物质第一节 第1课时

第2章 我们身边的物质

第一节 有多种物质组成的空气第1课时主备人：尹桂刚 学习目标：

1.能说出空气的主要成分，能正确区分纯净物和混合物;

2.学会实验室研究氧气在空气中含量的实验，并理解各项注意点;

3.养成关心空气质量，自觉保护大气环境的良好习惯与责任感;

4.初步学会科学探究的思想

学习重点与难点：

空气的成分与探究空气成分的方法;

教学过程：

一、探究空气的成分

1.测定空气中氧气体积分数的实验方法

(1)实验装置

(2)实验现象：

a.点燃红磷后，打开止水夹前观察到红磷燃烧，发出黄白色火焰，产生大量的白烟，放出大量热;

b.待集气瓶冷却到室温后，打开止水夹，观察到白烟消失，烧杯中的水进入集气瓶中，其体积约占集气瓶容积的1/5;

c.等反应结束后，用燃着的木条伸入到集气瓶中，发现立即熄灭，说明集气瓶中不含有氧气，剩余的气体基本上都是氮气了。

(3)化学原理：红磷(P)+氧气(O2)点燃——→五氧化二磷(P2O5)

(4)思考问题：

a.实验中为什么要使用磷，而不用木炭?

b.某同学进行该实验中，发现实验结果进入集气瓶中液体体积远不足1/5，为什么?

答：第一，红磷不过量。这样无法将集气瓶中的氧气完全消耗;

第二，装置漏气，外面的空气进入集气瓶，使得水进入的量就减少;

第三，未等到装置冷却到室温就打开了止水夹。

2.空气的成分

(1)空气的成分按体积分数来分，大约是：氮气(N2)78%，氧气(O2)21%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%，其他杂质和气体0.03%;

(2)空气的主要成分一般是比较固定的。

提问：为什么空气中的氧气的含量会保持相对恒定呢?

答：动植物的呼吸、物质的燃烧、动植物的腐烂、钢铁的锈蚀都需要消耗大量的氧气。但是绿色植物在日光下进行光合作用，会放出大量的氧气。实验证明植物放出氧气的总量比它呼吸时需要氧气的量多20倍左右，这就是氧气量保持相对平衡的原因。

(3)空气的“捕捉”和证明空气存在的实验

a. 实验仪器：如书上图所示

b. 实验过程中要注意气密性的检查，该装置的气密性如何检查? c. 排水集气法：收集的气体不易溶于水，也不与水发生反应。 在捕捉空气的实验里，用水可以把空气从瓶子里“赶出”，空气又可以把水从瓶子里“赶”出来“取而代之”，这说明空气有什么性质?

二、混合物与纯净物

a. 混合物有两种或两种以上的物质混合而成的，而纯净物则只有一种物质组成的;

b. 纯净物有固定的组成，混合物没有固定的组成，各成分的含量可以改变;

c. 混合物中各种物质的化学性质与它处于纯净物时的化学性质相同。

学生讨论：举例说出生活中常见的一些纯净物和混合物。

三、课堂小结：

这节课你学到了哪些知识?还有什么问题需要解决?

四、作业布置

完成导学案相关练习

第五篇：第2章 交通信号控制的基础理论知识

2.1交通控制的分类

城市交通控制有多种方式，其分类也有很多种。从不同的角度看有不同的划分方式。

1、从控制策略的角度可分为三种类型

(1)定时控制:交通信号按事先设定的配时方案运行，配时的依据是交通量的历史数据。一天内只用一个配时方案的称为单时段定时控制，一天内不同时段选用不同配时方案的称为多时段定时控制。根据历史交通数据确定其最优化配时的方法webster(1958)，Bollis(1960)，Miller(1963)，Blunden(1964)，Allsop(1971)等人的著作中已有详述。我国杨佩昆等学者也有这方面的研究成果。现在最常用的信号配时方法有:韦尔伯特法、临界车道法、停车线法、冲突点法。定时控制方法是目前使用最广的一种交通控制方式，它比较适应于车流量规律变化、车流量较大(甚至接近于饱和状态)的路口。但由于其配时方案根据交通调查的历史数据得到，而且一经确定就维持不变，直到下次重新调整。很显然，这种方式不能适应交通流的随机变化，因而其控制效果较差。

(2)感应控制:感应信号控制没有固定的周期，他的工作原理为在感应信号控制的进口，均设有车辆检测器，当某一信号相位开始启亮绿灯，感应信号控制器内预先设置一个“初始绿灯时间”。到初始绿灯时间结束时，增加一个预置的时间间隔，在此时间间隔内若没有后续车辆到达，则立即更换相位;若检测到有后续车辆到达，则每检测到一辆车，就从检测到车辆的时刻起，绿灯相位延长一个预置的“单位绿灯延长时间”。绿灯一直可以延长到一个预置的“最大绿灯时间”。当相位绿灯时间延长到最大值时，即使检测器仍然检测到有来车，也要中断此相位的通行权，转换信号相位。感应式信号控制根据检测器设置的不同又可以分为半感应控制和全感应控制。只在交叉口部分进道口上设置检测器的感应控制称为半感应控制，在交叉口全部进道口上都设置检测器的称为全感应控制。感应控制方法由于可根据交通的变化来调节信号的配时方案，因此比定时控制方法有更好的控制效果，特别适用于交通量随时间变化大且不规则、主次相位车流量相差较大的路口。感应控制方法存在的缺陷在于，感应控制只根据绿灯相位是否有车辆到达而做出决策，而不能综合其它红灯相位的车辆到达情况进行决策，因此它无法真正响应各相位的交通需求，也就不能使车辆的总延误最小。

(3)自适应控制:连续测量交通流，将其与希望的动态特性进行比较，利用差值以改变系统的可调参数或产生一个控制，从而保证不论环境如何变化，均可使控制效果达到最优。自适应控制系统有两类，即配时参数实时选择系统和实时交通状况模拟系统。配时参数选择系统是在系统投入运行之前，拟定一套配时参数与交通量等级的对照关系，即针对不同等级的交通量，选择相应最佳的配时参数组合。将这套事先拟定的配时参数与交通量对应组合关系贮存于中央控制计算机中，中央控制计算机则通过设在各个交叉口的车辆检测器反馈的车流通过量数据，自动选择合适的配时参数，并根据所选定的配时参数组合实行对路网交通信号的实时控制。实时交通状况模拟系统不需要事先贮存任何既定的配时方案，也不需要事先确定一套配时参数与交通量的对应选择关系。它是依靠贮存于中央计算机的某种交通数学模型，对反馈回来的实时交通数据进行分析，并对配时参数作优化调整。配时参数的优化是以综合目标函数(延误时间，停车次数，拥挤程度及油耗等)的预测值为依据的。因此，它可以保证整个路网在任何时段都在最佳配时方案控制下运行。从总体来看，自适应系统的控制在很大程度上依赖于交通流数据的实时检测，因此系统对交通检测设备和交通数据传输设备的精度和可靠性要求很高。与定时系统相比，自适应控制系统的设备配置复杂得多，建设投资要高很多。

2、按照控制结构分类

可分为集中控制、分散控制和递阶控制。

(1)在集中控制中，控制中心直接控制每个子系统，每个子系统只能得到整个系统的部分信息，控制目标相互独立。其优点是系统的运行的有效性较高，便于分析和设计;但若中心有故障，则整个系统将瘫痪。

(2)在分散控制中，控制中心控制若干分散控制器。每个分散控制器控制一个独立的控制目标，即具体的子系统，此类结构的优点在于局部故障不至于影响整个系统，但全局协调运行较困难。

(3)递阶控制中，当系统由若干个可分的相互关联的子系统构成，可将系统的所有决策单元按照一定优先级和从属关系递阶排列，同一级各单元受到上一级的干预，同时又对下一级单元施加影响。此类结构的优点是全局和局部控制器性能都较高，灵活性和可靠性好。

3、按照控制方式分类

可分为方案选择和方案生成。

(1)方案选择式控制是在控制系统中存贮适合各种交通流状况的多套配时方案，控制系统根据检测器送来得实时交通流、占有率等数据从方案库中选出一套控制信号灯的动作。这种控制方式在线计算量小，执行速度快，但由于存贮的方案数总是有限，因而只能找到比较适合当时交通流状况的配时方案，而不是最优的。

(2)方案生成式控制能根据每个控制周期交通流的变动情况，自动进行信号周期、绿信比、相位差(甚至是相序)等控制参数的优化计算。此种控制方式在线计算量增大，但适应交通流变化的能力大大增强，能实现基于某个目标函数下的最优控制。方案生成式控制有多种形式，如自寻优控制、最优控制等。

4、按照控制范围的不同分类 可以分为点控、线控和面控。

(1)点控:单点交叉口交通信号控制，通常简称为“点控制”。点控方式适用于相邻信号机间距较远、线控无多大效果时;或因各相位交通需求变动显着，其交叉口的周期长和绿信比的独立控制比线控更有效的情况。单路口的交通信号控制是最基本的交通控制形式，也是线控和面控系统的基础，其目的是通过合理的信号配时，消除或减少各向交通流的冲突点，同时使车辆和行人的总延误最小。单路口的交通信号控制主要分为定时控制、感应控制、实时自适应控制等，其中定时控制和感应控制是基本的交通控制方法。

(2)线控:线控方式是将一条主干道的一连串交叉路口作为控制对象。它要考虑这一连串交叉路口的交通流状况，并对其进行协调控制。

(3)面控:面控方式是将城市中某个区域中的所有信号化交叉路口作为控制对象，其控制方案相互协调，使得在该区域内某种指标，如总的停车次数，旅行时间，耗油量等最小。

由于任何一个交叉路口都处于整个城市交通网的大环境中，所以为了能够提高整个交通网络的通行能力，今后交叉口研究方向将趋向于多路口协调控制即线控和面控。未来的交通信号控制仍然是点、线、面控制并存的形式。对于中小城市，仍将是点、线控制相结合的控制方式。对于大型城市，大多将采用网络控制方式。智能交通系统将是今后研究的热点。

2.2交通信号控制的主要控制参数

交叉口信号控制的参数主要包括周期、绿信比及相位。控制系统的控制目标就是要最佳地确定道路各交叉路口在车流方向上的控制参数，并付诸实施。 2.2.1周期

指信号灯的各种灯色轮流显示一次所需要的时间。也即各种灯色显示时间之总和。它是决定点控制定时信号交通效益的关键控制参数。一般信号灯的最短周期长度不少于36秒，否则就不能保证几个方向的车流顺利通过交叉口。最长周期长度一般不超过120秒，否则，可能引起等待司机的烦躁或误以为灯色控制已经失灵。适当的周期长度对路口交通流的疏散和减少车辆等待时间具有重要意义。

从疏散交通的角度讲，显然当交通需求越大时，周期应越长，否则一个周期内到达的车辆不能在该周期的绿灯时间内通过交叉口，就会发生堵塞现象。

从减少车辆等待时间的角度来讲，太长或太短的周期都是不利的。若周期太短，则发生堵车现象。若周期太长，则某一方向的绿灯时间可能大于实际需要长度，而另外方向的红灯时间不合理延长必然导致该方向车流等待时间的延长。正确的周期时长应该是，每一个相位的绿灯时间刚好使该相位各入口处等待车队放行完毕。 2.2.2绿信比

在一个信号周期中，各相位的有效绿灯时间与周期长度的比值。 若设 tG为第i相信号的有效绿灯时间，则该相信号的绿信比i为 c为周期长度，iitGic (2.1)显然，0i1绿信比反应了该信号相位交通流在一个周期中需要绿时的大小。 绿信比的大小对于疏散交通流和减少交叉路口总等待时间有着举足轻重的作用。通过合理地分配各车流方向的绿灯时间(绿信比)，可使各方向停车次数、等待延误时间减至最小。 2.2.3相位

在交通控制中，为了避免平面各交叉口上各个方向交通流之间的冲突，通常采用分时通行的方法，即在一个周期的某一个时间段，交叉口上某一支或几支交通流具有通行权，而与之冲突的其它交通流不能通行。在一个周期内，平面交叉口上某一支或几支交通流所获得的通行权称为信号相位。简称相位;一个周期内有几个信号，则称该信号系统为几个相位系统。在相位的时间这一概念上，相位时间包括绿灯时间与黄灯时间。

2.3交通控制的评价指标

交通信号控制的目的是，就是采用合理的配时方案要使单个交叉口或交通网络获得良好的交通效益。评价交通效益的指标有:通行能力、饱和度、排队长度、延误、停车次数、停车率、油耗、行程时间等。目前，常用的交通效益指标是延误、排队长、通行能力。交通信号控制的评价函数可以由设计者根据需要进行选择。

2.3.1延误时间

延误时间是指车辆在没有交通信号和等待队列的阻碍下行走所需的时间和实际的行程时间之差。延误时间有平均延误和总延误两个评价尺度。交叉口进道口所有车辆的延误总计称作总延误;交叉口进道口每辆车的平均延误称作平均延误。

2.3.2饱和度

某个交叉口进口的车流量与可从该进口通过交叉口的最大流量的比值，即际到达交通量与通行能力之比，就是该进口的饱和度。计算公式为: x式中: q—进口的车流量;

qs(2.2)

—相应相位有效绿灯时间与周期时间的比值; s—进口的饱和流量。

2.3.3通行能力

通行能力是指在实际的道路条件、交通条件和控制条件下，在一定时间内通过进道口停车线的最大车辆数;交叉口的通行能力不仅与控制策略有关，还与实际道路条件(包括引道宽度、车道数、转弯半径、转弯长度、引道坡度)和交通条件(车流量、车辆种类、拐弯车比例、车速、非机动车和行人干扰、车道功能划分等)密切相关。通行能力是交叉口饱和程度的重要评价指标。在一定的道路条件下，信号控制路口的通行能力受信号周期的影响。在正常的周期长范围内，周期时长越长，通行能力越大，但车辆延误和油耗等也随之越大。而且在饱和度相当小时，片面的追求通行能力的提高，只会无谓的增加油耗和车辆延误，对交叉口的交通效益无多大意义。

2.3.4平均排队长度

平均排队长度是指在信号一个周期内各条车道排队的最长长度平均值。各条车道最长排队长度一般是指该车道的绿灯相位起始时的长度。

Lavglii1nn (2.3)式中n为车道数。

平均排队长度以周期为单位计算。某个周期平均车辆排队长度与此周期平均车辆延误的指标基本是一致的。

2.4交通流的基本参数

表征交通特性的三个基本参数分别是:交通量q、车流密度k和行车速度v。 2.4.1交通量

交通量q是指在选定的时间段内，通过道路某一地点、某一断面或某一条车道的交通实体数。交通量是一个随机数，不同时间、不同地点的交通量都是变化的，交通量随时间和空间变化的现象，称之为交通量的时空分布特性。通常取某一时间段内平均值作为该时间段内的交通量，如式(2.4)所示。

1nqqini1式中: qi—规定时间段内的交通量;

(2.4)n—时间段数。

2.4.2车流密度

车流密度片是指某一瞬间单位道路长度上的车辆数目。

kNL(2.5)

式中:k—车流密度(veh/km); N—路段内的车辆数(Veh); L—路段长度(km)。

车流密度大小反映一条道路上的交通密集程度。为使车流密度具有可比性，车流密度也可按单车道来定义，单位为:Veh/km/车道。 2.4.3行车速度

行车速度v是指区间平均速度。即是指在某一特定瞬间，行驶于道路某一特定长度内全部车辆的车速分布平均值。当观测长度一定时，其数值为车速观测值的调和平均值。见式(2.6)。

nL v1(2.6) nn11tinvi1ii1式中: L—路段长度; ti—第i辆车的行驶时间; n—行驶于长度为L路段上车辆数; vi—第i辆车的行驶速度; v—区间平均速度; 交通流三参数之间的基本关系式为qvk。

2.5本章小结

本章首先对交通信号控制的分类进行了详细的阐述，然后介绍了信号控制的基本参数，包括周期长度、绿信比和相位差。最后介绍了交通信号控制的评价指标和交通流的几个参数以及它们之间的关系。对此我们将以平均延误时间最短为目标，综合交通信号的各项指标和参数，采用自适应控制对点线面交通进行智能控制。

第3章 城市路网结构

3.1路网几何形状描述 3.1.1路段几何形状描述

路段是组成路网的基本元素。路段的几何形状包括：起点、终点、长度、宽度、中间隔离带、车道的数量、车道的走向、车道的宽度等。

路段由车道组成，车道按照走向分为两类：上行车道组和下行车道组。两组车道的方向相反，上行车道和下行车道在物理位置上相邻，包含的车道数目多数情况下是相等的，如图3.1所示。在路段上行走的车辆可以在上行车道组内切换车道，但是不能从上行车道组切换道下行车道组。如果将路段由两个管道来描述，车辆可以自由地从一个管道进出，但是进入管道的车辆不能进入另外一个相邻的管道，如图3.2所示。

图3.1路段车道示意图 图3.2路段管道示意图

3.1.2交叉口几何形状描述

城市路网普遍存在两种类型的交叉口：“+”字交叉口和“T”形交叉口。对于“T”形交叉口与“+”字交叉口类同且简单一些，我们这里主要针对复杂一些的“+”字交叉口作分析。如图3.3 所示平面十字交叉口, 进口道分别编号为1，2，3，4, 车道分别编号为1，2，3， ⋯16;图3.4 为交通流具体示意图。

图3.3平面十字交叉口示意图 图3.4 交通流具体示意图

3.2路网中交叉口相位划分 城市交通中将长期存在大量的交叉口，虽然三维空间的立交桥是解决交叉口局限性的一种有效措施，但是立交桥占地面积大，对空间非常有限的城市而言不够现实，而且立交桥造价昂贵。在交通不太紧张的区域，交叉口完全能够应付。

在交通控制中，为了避免平面交叉口各个方向上交通流之间产生冲突，通常采用分时控制的方式。在一个周期的一段时间上，允许交叉口上某一支或几支交通流通过，其他交通流上的车辆则不允许通过。一个周期内，平面交叉口上某一支或几支交通流所获得的通行权成为信号相位，简称相位。一个周期内有几个信号相位，则称交叉口为几相位交叉口。

对相位的划分不是越多越好，相位太多，会带来一些问题。首先相位切换需要一定的时间，频繁切换，会浪费交叉口的通行时间，影响通行率;再次，对与周期固定的交叉口，意味着相位的通行时间变短，这样会导致没有在绿灯时间通过的车辆承受较长的红灯时间，影响驾驶员的情绪，增加交通安全隐患。 3.2.1“T”型路口相位划分

侧支路段与主干道相连接形成“T”型路口，它是城市交通路网中普遍存在的控制点;城市小区与小区之间通常存在连通的路网，面积大的小区和面积小的小区并列时也会形成“T”型路口。图3.5为“T”型口在时间上会发生冲突的相位分组：西路段上存在右转交通流，不存在左转交通流。东路段上存在左转交通流，不存在右转交通流，对所有右转交通流和东路段上向西的交通流也不需要控制。相位1为西路段向东的交通流，相位2为南路段上向北左转的交通流，相位3为东路段上向西左转的交通流。

图3.5“T”形路口单相位控制相位划分示意图

3.2.2“十”字路口相位划分

如果不考虑进入“十”字路口的车很少存在相邻路段返回的情况。“十”字路口应严格划分为四个相位：东西直行相位，南北直行相位，东西左转相位，南北左转相位。所有右转交通流不会与其他交通流发生空间上的冲突，所以不予控制，如图3.6所示。

周期

图3.6 信号控制的4种相位描述

3.3 路网中交叉口信号控制原理 现在城市中最常用的就是四相位的定周期控制策略，它可以较充分的描述路口的各种交通流状态，同时这种四相位的控制模式也是现在研究最多的一种控制模式。四相位如图3.7所示，第一相位为东西相位，第二相位为南北相位，第三相位为东西左转相位，第四相位为南北左转相位。在任何时刻，四个相位中只有一相处于通行状态。检测器对路口各个车道车流量进行实时检测而获取车流量信息，为模糊控制提供必要的数据。

图3.7 “十”字路口单相位控制相位划分示意图

对于此交叉口，我们可以通过信号控制，只使相位1通行，而其他相位不通行;接着相位1通行一段时间后只使相位2通行;同理使相位

3、相位4依次处于通行状态，从而使各相位都通行一次，使各相位的车辆都尽可能通行完。本文就是针对这种四相位模式应用模糊控制方法，既使控制效率得到提高，同时也尽可能的保持了大家原有的习惯，更便于应用于实际情况。