智能交通信號控制系統(tǒng)及控制策略淺談

文/王東宇 魯長柱，.身份證號：40599000856；.身份證號：45498965635

智能交通信號控制系統(tǒng)及控制策略淺談

文/王東宇1魯長柱2，1.身份證號：410521199001081516；2.身份證號：411524198911265635

隨著我國社會、經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化、自動化進(jìn)程的加快,我國機(jī)動車輛擁有量及道路交通量急劇增加。交通擁擠的加劇不僅造成巨額的經(jīng)濟(jì)損失,而且將會導(dǎo)致交通事故的增加和環(huán)境污染的加劇。智能交通系統(tǒng)是解決交通擁堵問題的重要途徑，城市交通信號控制是當(dāng)前控制領(lǐng)域和交通工程領(lǐng)域的研究熱點之一，也是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。本文從智能交通控制系統(tǒng)的內(nèi)容入手，著重提出交通控制的方法策略，以期為各位讀者朋友提供參考。

智能交通信號；控制系統(tǒng)；線控調(diào)控

1 前言

加強(qiáng)對于智能交通信號的控制系統(tǒng)及其控制策略的研究，不僅對于直接提高交通服務(wù)滿意度有著重大意義，同時對于提升公共交通效率，進(jìn)而對整個社會經(jīng)濟(jì)與技術(shù)結(jié)構(gòu)朝著更加智能化的道路前進(jìn)也起到巨大作用。因而，只有做好相關(guān)方法探究，并積極地運用于實踐，才能以此滿足社會發(fā)展的需要。

2 智能交通信號控制系統(tǒng)的具體架構(gòu)

在城市交通信號的控制中主要囊括了交叉路口信號控制、UTC模型、分布式的數(shù)據(jù)管理、路徑誘導(dǎo)以及UTC集成化控制系統(tǒng)等。簡單來說這些控制內(nèi)容主要有以下幾個方面：

2.1 關(guān)于智能交通信號的子系統(tǒng)

智能交通系統(tǒng)中具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性， 主要通過多個子系統(tǒng)間的相互協(xié)調(diào)來完成分布在各個路段的管控工作。有關(guān)智能交通信號的控制系統(tǒng)又可以包括了平均車速、交通流量、交通密度、飽和交通流量、通行能力以及交通流量和交通密度之間的關(guān)系。其中，交通流量指的是N輛汽車gn 道路S的比值，交通密度指的是在所考察的區(qū)間內(nèi)車輛數(shù)N同道路長度S間的比值。因而，交通流量同交通密度間的模型關(guān)系則可以表示如下：

上式中：v1——車速（m/s）；

p1——車輛阻塞密度（輛/m）。

在通常情況下v1的值是介乎于道路限速和預(yù)計的車速之間的，而p1的值則主要在115～155 的范圍之內(nèi)。從式（1）及交通實踐中不難得出，在道路交通中，交通的密度值越大，其平

均的車速也就越緩慢。據(jù)此，對于交通流量和交通密度的模型情況進(jìn)行推導(dǎo)則為：

從式（2）中可以看出，交通流量為其密度模型的一支拋物線，在 p 沒有超出其特定范圍時，則q是隨著p值的增大而同步增大的，而當(dāng)p超過特定數(shù)值之后，則q會隨著P值的增大而逐漸減小，因而只有探求到最為合理的交通密度，才能既保障交通出行的目的，同時也能夠確保車輛流通速度能夠符合要求。

2.2 關(guān)于點控制的相關(guān)內(nèi)容

在單一的十字路口中會由交通信號來控制車流，這既可以對地域相對孤立偏僻的郊區(qū)或其他平面路口的交通信號完成較好的控制管理，同時也能夠是吸納線性、面性的多方位控制效果，從捕捉到的信息內(nèi)容中進(jìn)行分析，從而得出具體管控方案。從實施情況上來看，我國在單一的路口環(huán)境中的調(diào)整策略具有定時性，并且這種調(diào)控沒有主次分別，所以這也會導(dǎo)致不論實際交通情況出現(xiàn)什么變化，而交通信號始終是恒定的，從而不能滿足社會發(fā)展與人們實際出行的需求。由此，智能型的交通信號燈則顯得尤為重要。簡單來說該控制系統(tǒng)則能在一定的周期范圍內(nèi)，智能信號燈可以根據(jù)不同的車流、人流狀況，從而對信號燈情況做出調(diào)整，增加綠色信號等比重與單一路口相位數(shù)等，一般情況下這種周期時長應(yīng)在低于36s或是超出150s的情形下完成。

3 智能交通信號控制系統(tǒng)的控制策略

智能交通信號控制系統(tǒng)的具體控制策略，簡要概括起來主要包含以下方面的內(nèi)容：

3.1 關(guān)于智能信號燈的控制策略

（1）在有車輛駛來的情況下，不論次路是否有車，則調(diào)控的策略如下：當(dāng)智能系統(tǒng)檢測到前方有車輛行駛過來時，則主路為綠燈；當(dāng)主路有連續(xù)車輛經(jīng)過時，主路為繼續(xù)路燈，在綠燈時間達(dá)到最大值時這時可變換為次路綠燈； 當(dāng)次路上的綠燈信號時間超多最小時長時，應(yīng)改變?yōu)橹髀肪G燈；當(dāng)主路有連續(xù)車輛并且達(dá)到最小的綠燈時長后，則次路綠燈通行。

（2）在主路沒有車輛而次路駛來車輛的情況下，主要調(diào)控方式主要為：當(dāng)次路出現(xiàn)車輛而主路沒車的情況下，次路應(yīng)當(dāng)為綠燈；當(dāng)主路駛來車輛，而次路已達(dá)到綠燈最小時長時，則主路為綠燈，反之則次路綠燈；而在主路沒有車輛行進(jìn)次路已經(jīng)達(dá)到最小的綠燈時間時，則主路為綠燈，反之則次路繼續(xù)轉(zhuǎn)為綠燈。

3.2 關(guān)于綠燈時間的最小與最大化的設(shè)計

通常情況下要結(jié)合行人與非機(jī)動車的情況進(jìn)行考慮，舉例來說，設(shè)次干路的道路車道是x，而主干路的車道數(shù)目為nx，個人的步行速度是v，單行車道的寬度為H，交通信號燈的周期時間值為T，則有以下表示：

最小的綠燈時間：t1=nxH/v（3）

最大的綠燈時間：t2=T-t 1（4）

3.3 從線控的方向?qū)煌ㄐ盘栠M(jìn)行調(diào)控

線控方式即為“綠波帶”控制，指的是在具體某路段中，車輛是以一定速度行駛著的， 假設(shè)在前行的第一個道路口便遇到了紅燈，則之后的路口便會全部遇到綠燈。假設(shè)在第一個道路口遇到的是綠燈，那么隨后車輛所經(jīng)過的路口則也為綠燈，這樣的調(diào)控方式使得駕駛者仿佛是行進(jìn)在綠色的道路之中。在高速公路上，當(dāng)既沒有交通信號控制也沒有交匯的道路口時，則需要對單一的十字路口、高速路口以及其他交叉路口的車輛狀況與通行能力分別展開詳細(xì)分析。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著城市的現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，交通擁堵已經(jīng)成為一項嚴(yán)重的社會問題，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致交通癱瘓或是交通事故的頻發(fā)，而引入先進(jìn)的智能交通信號控制則成為了緩解交通現(xiàn)狀的有效手段。據(jù)此，本文對智能交通信號控制系統(tǒng)以及其控制策略所做出的分析具有十分深刻的現(xiàn)實意義。

[1]黃晶晶，陶元芳．智能交通信號控制調(diào)控策略探討[J]．交通標(biāo)準(zhǔn)化，2014．

[2]宋頂利，張 昕．城市交通樞紐智能交通信號控制系統(tǒng)設(shè)計[J]．中國高新技術(shù)企業(yè)， 2015．

[3]楊文臣，張 輪，施弈騁．智能體技術(shù)在城市交通信號控制系統(tǒng)中應(yīng)用綜述[J]．武漢理工大學(xué)學(xué)報（交通科學(xué)與工程版），2014．