城市交通的智能控制系統(tǒng)綜述

袁宇

【摘 要】隨著城市交通要求的不斷提高，研究其智能控制系統(tǒng)凸顯出重要意義。本文首先介紹了交通信號(hào)控制的基本思想，分析了城市交通智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用。在探討智能控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，研究了發(fā)展中國(guó)智能交通控制系統(tǒng)的對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】城市交通；智能；控制系統(tǒng)

一、前言

作為一種實(shí)際應(yīng)用效果良好的控制系統(tǒng)，城市交通智能控制系統(tǒng)在近期得到了廣泛的應(yīng)用。該項(xiàng)課題的研究，將會(huì)更好地提升智能控制系統(tǒng)的實(shí)踐水平，從而優(yōu)化城市交通的整體效果。本文從介紹其基本思想著手本課題的研究。

二、交通信號(hào)控制的基本思想

傳統(tǒng)的路口交通信號(hào)控制，一般是基于對(duì)單個(gè)路口交通信號(hào)燈的控制，以對(duì)該信號(hào)點(diǎn)的交通流量進(jìn)行疏導(dǎo)為出發(fā)點(diǎn)，目標(biāo)是提高當(dāng)前路口的通過(guò)能力。目前先進(jìn)的路口信號(hào)控制技術(shù)，基于對(duì)一條線(xiàn)路上若干個(gè)信號(hào)點(diǎn)的聯(lián)合控制，以對(duì)該線(xiàn)路的交通流量進(jìn)行疏導(dǎo)為出發(fā)點(diǎn)，目標(biāo)是提高整條線(xiàn)路的通過(guò)能力。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮區(qū)域交通流量的疏導(dǎo)，以提高區(qū)域通行能力為目標(biāo)。由此，交通信號(hào)控制的策略可以看作是點(diǎn)、線(xiàn)、面結(jié)合的立體架構(gòu)，在不同的層面上涉及的因素是不同的。具體實(shí)施時(shí)，考慮的方式有以下幾種：

1.按流給燈

即按照車(chē)流運(yùn)行的方向給出各種方向的信號(hào)燈，車(chē)流按方向信號(hào)指示的方向行駛，從而避免路口左轉(zhuǎn)彎車(chē)流與直行車(chē)流的沖突。這種方式屬于交通信號(hào)的“點(diǎn)控制”策略，設(shè)置在各主要繁忙路口。

2.動(dòng)態(tài)配時(shí)

同一路口紅綠燈相互轉(zhuǎn)換的間隔時(shí)間，隨路口候車(chē)數(shù)量的多少而動(dòng)態(tài)改變。早晚時(shí)間段車(chē)流少時(shí)，紅綠燈轉(zhuǎn)換的間隔（轉(zhuǎn)換頻率）應(yīng)該短一些，以避免出現(xiàn)綠燈下無(wú)車(chē)流的現(xiàn)象；上下班車(chē)流高峰期，轉(zhuǎn)換間隔應(yīng)相對(duì)延長(zhǎng)，以加速車(chē)流的通過(guò)。

另外，當(dāng)各方向車(chē)流不均衡時(shí)，各方向信號(hào)燈的延時(shí)應(yīng)不等，車(chē)流少的方向轉(zhuǎn)換頻率應(yīng)提高，車(chē)流多的方向轉(zhuǎn)換頻率應(yīng)降低。這種方式屬于交通信號(hào)的“點(diǎn)控制”策略。

3.點(diǎn)點(diǎn)聯(lián)鎖

當(dāng)一條干線(xiàn)上有很多個(gè)路口時(shí)，為不使車(chē)輛在每個(gè)路口都停車(chē)等待信號(hào)，影響車(chē)輛的直線(xiàn)通過(guò)速度，各路口信號(hào)間應(yīng)建立一定的相互聯(lián)鎖的關(guān)系，盡量使各信號(hào)相對(duì)于運(yùn)行中的車(chē)輛透明，減少車(chē)輛停車(chē)等待的次數(shù)，消除因過(guò)多的紅燈引起的擁塞。這種方式屬于交通信號(hào)的“線(xiàn)控制”策略，目前典型的技術(shù)是“綠波帶”技術(shù)。

三、城市交通智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1.自動(dòng)化公路系統(tǒng)（AHS）

該系統(tǒng)主要是在現(xiàn)有道路上開(kāi)辟專(zhuān)用車(chē)道，利用專(zhuān)門(mén)敷設(shè)在路面下的磁體來(lái)引導(dǎo)汽車(chē)的行駛，并確定汽車(chē)在公路上的位置；用高效雷達(dá)來(lái)控制車(chē)速，并保持與其他車(chē)及障礙物的間距。汽車(chē)在其上自動(dòng)行駛，無(wú)任何人為干預(yù)。這種系統(tǒng)在高速公路中應(yīng)用的前景會(huì)很好，但是在城市交通中卻有明顯的不足，因?yàn)樗枰獙?duì)本來(lái)就不夠?qū)掗煹穆访婕釉O(shè)專(zhuān)用車(chē)道，對(duì)于現(xiàn)有道路不是很適合。

2.智能停車(chē)誘導(dǎo)系統(tǒng)在我國(guó)應(yīng)用

現(xiàn)階段完善的智能停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)在我國(guó)還很少，主要在增加停車(chē)場(chǎng)數(shù)量、解決停車(chē)場(chǎng)分布，各地修建了許多地下或立體停車(chē)場(chǎng)。個(gè)別地方正探索車(chē)位信息的聯(lián)網(wǎng)發(fā)布和誘導(dǎo)。我國(guó)智能停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)應(yīng)該著力發(fā)展停車(chē)場(chǎng)車(chē)位信息的發(fā)布和誘導(dǎo)；加強(qiáng)停車(chē)場(chǎng)信息的聯(lián)網(wǎng)；加快停車(chē)位預(yù)定平臺(tái)的建設(shè)；逐步實(shí)現(xiàn)使用ECT收費(fèi)的停車(chē)場(chǎng)管理。

3.電子站牌在我國(guó)的應(yīng)用

統(tǒng)一規(guī)劃，大力基于Zigbee和RFID等免使用費(fèi)通信方式的電子站牌系統(tǒng)。如繼續(xù)使用商業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，則應(yīng)探索電子站牌建設(shè)者和乘客間的合理收費(fèi)模式；應(yīng)將電子站牌納入公眾出行信息平臺(tái)，候車(chē)乘客可通過(guò)智能手機(jī)和PAD掃描二維碼由移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入信息平臺(tái)查詢(xún)，完成電子站牌的顯示功能。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省電子站牌的顯示器等設(shè)備購(gòu)置、使用、維護(hù)成本；降低控制中心與電子站牌間的通信費(fèi)用；由于智能手機(jī)和PAD就像車(chē)載定位導(dǎo)航儀一樣使用者明確，且是自愿查詢(xún)，收費(fèi)容易達(dá)成。

4.事故管理系統(tǒng)

事故管理系統(tǒng)能夠及時(shí)地檢測(cè)和定位交通事故，迅速地移除事故車(chē)輛，并警示上游車(chē)輛減速，防止二次事故的發(fā)生！因?yàn)槎问鹿室呀?jīng)成為了近年來(lái)交通事故死亡率增高的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

四、智能控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究

1.基于信息技術(shù)的交通監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

信息技術(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件工程技術(shù)等，是實(shí)現(xiàn)城市交通系統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)核心，基于信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市交通系統(tǒng)的監(jiān)控和運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化，將城市交通系統(tǒng)各組成部分進(jìn)行有效的集成，使城市交通系統(tǒng)呈現(xiàn)出各組成要素所沒(méi)有的整體功能。

2.智能監(jiān)控平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)分層設(shè)計(jì)

在確定城市交通監(jiān)控系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)方案中所采用的基本技術(shù)是面向?qū)ο蟮慕煌ㄏ到y(tǒng)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)。所謂對(duì)象是城市交通系統(tǒng)中的基本要素，其特征包括其中存儲(chǔ)或產(chǎn)生的信息，以及在城市交通監(jiān)控系統(tǒng)確定的邊界條件下所能夠進(jìn)行的信息加工基本操作。對(duì)象之間具有信息交換關(guān)系和邏輯關(guān)系，在城市交通監(jiān)控系統(tǒng)中采用網(wǎng)絡(luò)圖的形式在對(duì)象概念的基礎(chǔ)上描述城市交通系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，將有助于我們?cè)诒姸鄥⑴c者中間建立有關(guān)城市交通監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的共同語(yǔ)言。

兩級(jí)劃分的城市交通監(jiān)控結(jié)構(gòu)的弊端主要體現(xiàn)在，劃分層次模糊，星網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單導(dǎo)致城市交通系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈擁擠，不容易及時(shí)處理復(fù)雜的城市交通系統(tǒng)的信息，城市交通系統(tǒng)智能化程度難以實(shí)現(xiàn)高水準(zhǔn)。所以，在此基礎(chǔ)上，城市交通系統(tǒng)中應(yīng)用多采用三級(jí)或更多級(jí)的城市交通監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行層次劃分，引入城市交通監(jiān)控區(qū)域級(jí)，對(duì)中大型城市交通或大地區(qū)級(jí)交通采取劃區(qū)域監(jiān)控。城市交通監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)域級(jí)監(jiān)控本身相當(dāng)于一個(gè)二級(jí)監(jiān)控中心，具有一定的城市交通系統(tǒng)信息處理的獨(dú)立性，隸屬于城市交通監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控中心，這樣就更好的理順了城市交通系統(tǒng)信息的通信、處理、控制的結(jié)構(gòu)。

五、發(fā)展中國(guó)智能交通控制系統(tǒng)的對(duì)策

1.打好ITS發(fā)展基礎(chǔ)，特別是應(yīng)加強(qiáng)ITS基礎(chǔ)理論的研究工作

目前，國(guó)際上ITS理論仍不完善，還處于發(fā)展時(shí)期，我們應(yīng)積極加強(qiáng)與ITS開(kāi)展較先進(jìn)國(guó)家的交流，在國(guó)際ITS現(xiàn)有發(fā)展水平上結(jié)合中國(guó)特點(diǎn)，深入細(xì)致地進(jìn)行理論研究，盡快接近或達(dá)到世界水平，以迎接21世紀(jì)ITS發(fā)展的挑戰(zhàn)。

2.建立ITS協(xié)調(diào)組織機(jī)構(gòu)

中國(guó)交通體制目前仍是條塊分割狀況，現(xiàn)已出現(xiàn)了各自發(fā)展自身ITS的勢(shì)頭，這將造成中國(guó)資源上的巨大浪費(fèi)。為此應(yīng)盡快成立一個(gè)由國(guó)家統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)的，有關(guān)部門(mén)、學(xué)者、企業(yè)和研究部門(mén)參與的“ITS中國(guó)”組織，類(lèi)似于美國(guó)的ITSAmerica，日本的VERTIS及歐州的ERTICO組織，來(lái)統(tǒng)一制訂中國(guó)ITS發(fā)展戰(zhàn)略、目標(biāo)、原則和標(biāo)準(zhǔn)，特別是制定有關(guān)ITS的技術(shù)規(guī)范和整體發(fā)展規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)ITS技術(shù)和產(chǎn)品的通用性、兼容性和互換性，加強(qiáng)政府的宏觀(guān)調(diào)控，以減少局部利益的沖突和有限資金的浪費(fèi)。

3.注重人才的培養(yǎng)

隨著ITS的進(jìn)一步發(fā)展，21世紀(jì)交通運(yùn)輸將會(huì)發(fā)生重大變化，而與之相應(yīng)的是對(duì)不同層次的專(zhuān)業(yè)人才需求情況與以往大不相同，為此應(yīng)加強(qiáng)國(guó)內(nèi)高校及科研單位交通運(yùn)輸領(lǐng)域與國(guó)外ITS的交流合作，派出人員學(xué)習(xí)培訓(xùn)，走出去、請(qǐng)進(jìn)來(lái)，將最新的ITS技術(shù)溶入交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和科研之中，以高素質(zhì)的ITS人才去迎接新世紀(jì)的挑戰(zhàn)。

4.當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題

作為資金不足的發(fā)展中國(guó)家，應(yīng)根據(jù)中國(guó)現(xiàn)有條件，以ITS個(gè)別項(xiàng)目入手選擇恰當(dāng)?shù)那腥朦c(diǎn)，諸如ITS技術(shù)及其產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化；ITS中的城市交通管理系統(tǒng)；先進(jìn)的公共交通營(yíng)運(yùn)系統(tǒng)；車(chē)輛控制和安全系統(tǒng)；先進(jìn)的物流管理系統(tǒng)等。

六、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)城市交通智能控制系統(tǒng)的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)系統(tǒng)的整體效果離不開(kāi)多項(xiàng)因素的效能，有關(guān)人員應(yīng)該從城市交通的客觀(guān)實(shí)際要求出發(fā)，在掌握自身現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，研究制定最為符合實(shí)際的智能控制系統(tǒng)實(shí)施方案。

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