城市交通信號控制系統(tǒng)

彭爽

摘 要：城市交通信號作為城市道路交通管理的重要組成部分，它直接關(guān)系著我國城市道路交通系統(tǒng)是否能夠維持正常運(yùn)行，與人們?nèi)粘Ｉ钪械慕煌ǔ鲂杏兄芮嘘P(guān)系。隨著我國現(xiàn)代化的飛速發(fā)展，城市發(fā)展對交通方面的需求越來越高，城市交通信號控制也因此扮演著越來越重要的角色。文章將針對我國城市交通信號系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并提出優(yōu)化城市交通信號系統(tǒng)的策略及有效措施。

關(guān)鍵詞：交通信號控制 發(fā)展特點(diǎn) 優(yōu)化策略

中圖分類號：U231.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2018）05（c）-0025-02

城市交通信號控制系統(tǒng)在協(xié)調(diào)控制方面主要包括五個(gè)方面：聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)、交通調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)、交通響應(yīng)控制系統(tǒng)、交通自適應(yīng)控制系統(tǒng)以及基于時(shí)間的協(xié)調(diào)控制。自我國改革開放以來，城市現(xiàn)代化的迅速發(fā)展導(dǎo)致交通工具的數(shù)量大大增加，為了保證我國城市交通能夠適應(yīng)發(fā)展的現(xiàn)狀，我國也逐漸產(chǎn)生了適合自己城市發(fā)展特點(diǎn)的交通信號控制系統(tǒng)，例如，南京的萊斯城市交通控制系統(tǒng)，上海交大的舒達(dá)城市交通自適應(yīng)控制系統(tǒng)，以及海信交通信號控制系統(tǒng)等。此外，我國每年也對城市交通控制系統(tǒng)進(jìn)行了不小的投資，致使我國城市交通信號控制路口都擁有著萬臺(tái)信號機(jī)作業(yè)的大型規(guī)模。但為了滿足日益增長的交通發(fā)展需求，應(yīng)該針對我國交通的現(xiàn)狀更深層次地優(yōu)化城市交通信號控制系統(tǒng)。

1 城市交通信號控制系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)

1.1 技術(shù)革新對交通信號控制的推動(dòng)作用

新型采集技術(shù)的出現(xiàn)推動(dòng)了城市交通信號控制系統(tǒng)的發(fā)展。線圈檢測技術(shù)作為我國交通信號控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)技術(shù)，也存在著一定的局限性。比如不能精準(zhǔn)辨別每輛車的類型、不能獲取旅行時(shí)間等信息。而隨著科技的發(fā)展，衛(wèi)星定位技術(shù)以及車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸被廣泛運(yùn)用到城市交通信號控制系統(tǒng)的各個(gè)方面，不僅能夠通過檢測車輛車牌和電子標(biāo)簽來獲取車輛的完整信息，而且能夠?yàn)榻煌ㄐ盘柨刂萍訌?qiáng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，使傳統(tǒng)的“單項(xiàng)數(shù)據(jù)輸入→模型制造→信號輸出轉(zhuǎn)變”的模式改變?yōu)楝F(xiàn)在的“反饋數(shù)據(jù)輸入→模型制造→信號輸出改變→效果檢測→模型反饋”的模式，其系統(tǒng)更加完善、更加科學(xué)，從而達(dá)到對交通管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

1.2 控制方式發(fā)生改變

以控制方式來劃分，目前我國城市交通控制系統(tǒng)可分為兩種，一是被動(dòng)式控制系統(tǒng)，二是主動(dòng)式控制系統(tǒng)。被動(dòng)式交通信號控制，顧名思義，交通信號是被動(dòng)地控制交通流的變化和波動(dòng)，以道路車輛為檢測主體，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測的方法，掌握其實(shí)時(shí)狀態(tài)和變化規(guī)律，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生控制參數(shù)來對信號變化進(jìn)行控制，其控制隨交通情況的變化而變化，我國大多的城市基本都屬于被動(dòng)式交通信號控制系統(tǒng)。因?yàn)楸粍?dòng)式控制具有控制情況復(fù)雜多變的弊端，給交通信號的控制帶來了一定的難度，所以近年來主動(dòng)式控制方式受到了專業(yè)人員重視，主動(dòng)式交通信號控制具有主動(dòng)調(diào)節(jié)路口交通流的作用，能夠按照交通管理者的意愿進(jìn)行規(guī)劃，這樣能夠大大降低交通事故出現(xiàn)的概率，實(shí)現(xiàn)交通信號的主動(dòng)控制。其主動(dòng)的交通控制思想在大數(shù)據(jù)、車聯(lián)網(wǎng)等方面都有了顯現(xiàn)，但其落實(shí)和運(yùn)用還需要預(yù)測技術(shù)、檢測技術(shù)的更高發(fā)展。

1.3 仿真集成的運(yùn)用

在交通信號控制的優(yōu)化和評價(jià)方面，我國正在從目前運(yùn)用較廣泛的的仿真軟件逐漸向新興的半實(shí)物仿真的集成技術(shù)靠攏。近年來仿真集成技術(shù)取得不小的發(fā)展，目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)通過信號控制機(jī)在仿真的交通狀態(tài)下進(jìn)行控制系統(tǒng)的模擬測試。信號控制機(jī)在仿真狀態(tài)下的實(shí)施組成部分包括交通仿真軟件、接口DLL、控制及接口（CID）以及交通信號控制機(jī)?，F(xiàn)如今運(yùn)用較多的交通仿真軟件包括VISSIM、CORSIM和PARAMICS等，這些軟件通過與信號機(jī)界面設(shè)備與信號控制機(jī)進(jìn)行交互，以DLL開發(fā)軟件接口從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與信號機(jī)的信息交流。通過半實(shí)物仿真技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)的模擬測試，從而驗(yàn)證信號控制軟件是否完備合理，不足之處可以繼續(xù)修改和完善。此外，半實(shí)物仿真技術(shù)也擁有模型預(yù)測控制、智能理論控制等人工智能技術(shù)特點(diǎn)，通過線后的數(shù)據(jù)反饋評估，達(dá)到使交通控制模型擁有在線自學(xué)能力的目的。

2 優(yōu)化交通信號控制系統(tǒng)的策略及措施

2.1 推動(dòng)智能化發(fā)展

近年來隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化在城市交通控制系統(tǒng)的運(yùn)用受到了廣泛的關(guān)注。此外，城市交通控制方式多樣，包括定時(shí)控制、感應(yīng)控制以及自適應(yīng)控制等，其進(jìn)行監(jiān)測的目標(biāo)也較為復(fù)雜，例如延誤最小、通行能力最大以及特殊車輛有限等情況。而如果只依靠人工進(jìn)行手動(dòng)對交通信號控制系統(tǒng)調(diào)控，顯然會(huì)需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。因此，為了提高交通信號控制的效率，需要根據(jù)交通變化選擇最科學(xué)最合理的的控制策略，運(yùn)用人工智能技術(shù)通過遺傳算法、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等方式使交通信號控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化，提高交通信號控制的運(yùn)行效率。

2.2 促進(jìn)集成化管理

隨著我國檢測技術(shù)以及通信技術(shù)水平的提高，城市交通控制系統(tǒng)逐漸向集成化方向靠攏，同時(shí)，也為了滿足現(xiàn)代化交通變化的多種需求，城市交通信號控制的集成化也是無法避免的。

促進(jìn)集成化管理需要從下面兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化改革，一是控制方法的集成，二是信號控制設(shè)備的集成?？刂品椒ǖ募墒峭ㄟ^匯聚多種控制方法實(shí)現(xiàn)對交通變化的控制，使每個(gè)城市能夠根據(jù)自己不同的交通現(xiàn)狀構(gòu)建最優(yōu)的策略加以適應(yīng)。信號控制設(shè)備的集成化能夠在完成信號控制功能的基礎(chǔ)上通過模塊化設(shè)計(jì)使數(shù)據(jù)的發(fā)布和監(jiān)控功能相集成，從而達(dá)到對終端設(shè)備的控制集成化，提高信號控制系統(tǒng)的管理效率。

2.3 形成多模式化控制

傳統(tǒng)的交通信號控制系統(tǒng)由于在許多方面存在局限性，所以形成多模式的控制方式是十分必要的。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中可充分發(fā)揮分散系統(tǒng)、中心系統(tǒng)以及多層分布系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行全面的、綜合的控制，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加靈活、多樣以及具有較強(qiáng)適應(yīng)性的控制優(yōu)勢，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠和穩(wěn)定性。

2.4 建立標(biāo)準(zhǔn)化體系

由于傳統(tǒng)的交通信號控制沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系，所以在面臨復(fù)雜多樣的交通變化時(shí)常常會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)硬件設(shè)備的混亂。針對這樣的問題，美國在系統(tǒng)硬件設(shè)備方面制定了ATC標(biāo)準(zhǔn)體系，應(yīng)用NTCIP的標(biāo)準(zhǔn)體系來規(guī)范系統(tǒng)與系統(tǒng)間的信息交流，我國的城市可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行效仿，推動(dòng)交通信號控制的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。

3 結(jié)語

綜上所述，我國的交通信號控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在科技技術(shù)的革新、控制方式的改變以及仿真集成的廣泛運(yùn)用，而為了進(jìn)一步滿足現(xiàn)代化交通變化的多種需求，需要從智能化、集成化、多模式化、標(biāo)準(zhǔn)化這幾個(gè)方面優(yōu)化改革，以更高效、更科學(xué)的策略實(shí)現(xiàn)對交通信號控制全面發(fā)展的推動(dòng)。

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