基于交通信號(hào)擁塞控制的智能交通系統(tǒng)研究

徐州市市政設(shè)計(jì)院有限公司 / 袁遠(yuǎn)

隨著城市人口的不斷增加、汽車數(shù)量不斷提高，城市交通擁堵已經(jīng)成為備受世界關(guān)注的問(wèn)題。就目前我國(guó)城市發(fā)展?fàn)顩r研究表明，北京、上海等我國(guó)幾個(gè)重點(diǎn)城市的交通擁堵情況最為嚴(yán)重。所以我國(guó)經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展，在城市交通出行方面施行相關(guān)政策。比如車輛限行政策以及車輛選號(hào)政策，通過(guò)這種辦法來(lái)減輕交通壓力。而目前世界各地應(yīng)對(duì)交通擁堵的策略也不盡相同。隨著科技的發(fā)展，人們也開(kāi)始利用科技的手段來(lái)應(yīng)對(duì)交通問(wèn)題，通過(guò)更加智能化的紅綠燈管控系統(tǒng)，按時(shí)、分區(qū)的對(duì)來(lái)往人流、車輛進(jìn)行分析，然后通過(guò)智能化交通系統(tǒng)來(lái)調(diào)整交通信號(hào)燈的時(shí)間，從而提高交通網(wǎng)絡(luò)的效率，減少交通擁堵的現(xiàn)象。

1.智能交通系統(tǒng)

1.1 智能交通系統(tǒng)發(fā)展

智能交通系統(tǒng)最先是西方國(guó)家提出，在20世紀(jì)80年代，隨著城市人口的急劇增多，車輛的不斷升高，西方國(guó)家出現(xiàn)了嚴(yán)重交通擁堵現(xiàn)象，以歐美日為主的國(guó)家就開(kāi)始研究智能交通系統(tǒng)，到1994年發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)具備了智能車輛道路系統(tǒng)ITS，后來(lái)經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展與完善，又將其改為了智能交通系統(tǒng)。而對(duì)于智能交通系統(tǒng)的研究就將涉及多個(gè)方面，如先進(jìn)交通管理系統(tǒng)ATMS、先進(jìn)旅行信息系統(tǒng)ATIS、先進(jìn)車輛控制和安全系統(tǒng)AVCSS等系統(tǒng)研究。

1.2 中國(guó)交通發(fā)展

我國(guó)相關(guān)交通研究起步較晚，在20世紀(jì)70年代，重點(diǎn)研究交通理論跟交通工程學(xué)，到了20世界80年代后，我國(guó)才慢慢引進(jìn)外國(guó)的ITS公路系統(tǒng)，到了20世紀(jì)90年代中期后，我國(guó)有關(guān)部門開(kāi)始重視對(duì)我國(guó)ITS的研究，結(jié)合相關(guān)城市衛(wèi)星定位系統(tǒng)項(xiàng)目，逐漸完善我國(guó)ITS。

2.交通信號(hào)擁堵控制

2.1 交通信號(hào)控制的概念

交通信號(hào)擁堵控制的概念有如下幾點(diǎn)：(1)步與步長(zhǎng)：在某一段時(shí)間內(nèi)，燈控交叉口內(nèi)不同位置信號(hào)燈狀態(tài)所構(gòu)成的一組能夠判定燈色狀態(tài)被叫做步，而不同燈色狀態(tài)構(gòu)成不同的步，而構(gòu)成步所用的時(shí)間叫步長(zhǎng)。(2)信號(hào)周期：交通信號(hào)是有循環(huán)的改變，若每一個(gè)循環(huán)有n步，這這個(gè)循環(huán)內(nèi)步的和為信號(hào)周期。(3)相位：每個(gè)周期內(nèi)，平面交叉口跟某一支或者不相沖突間交通流所能獲得的通行權(quán)利為信號(hào)相位。(4)綠信比：周期內(nèi)，內(nèi)一相位路燈用時(shí)與周期時(shí)間之比。（5）車頭時(shí)距：在同車道內(nèi)行使車輛，兩連續(xù)車輛頭端通過(guò)某一斷面所用時(shí)間間距。

2.2 非主流交通信號(hào)控制系統(tǒng)的工作原理

就目前發(fā)展情況來(lái)看，比較主流且成熟的交通信號(hào)控制系統(tǒng)主要有三種：SCATS、SCOOT、TRANSYT。下面就做相關(guān)分析。(1)配時(shí)參數(shù)實(shí)時(shí)選擇系統(tǒng)（SCATS）：此系統(tǒng)的運(yùn)行。需要擬定配時(shí)參數(shù)跟交通等級(jí)進(jìn)行匹配，不同級(jí)別交通量對(duì)應(yīng)不同配時(shí)參數(shù)。通過(guò)擬定的此存儲(chǔ)于中央控制計(jì)算機(jī)中，它將通過(guò)交通情況進(jìn)行反饋，自動(dòng)來(lái)選擇合適的配時(shí)參數(shù)，同時(shí)它也對(duì)所匹配配時(shí)數(shù)據(jù)的交通信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。由于交通體量不能表現(xiàn)擁堵程度，所以此系統(tǒng)并不可以及時(shí)判斷是否擁堵。(2)配時(shí)參數(shù)實(shí)時(shí)生成系統(tǒng)（SCOOT）：此系統(tǒng)不需要先存儲(chǔ)任何配比方案，也不用配時(shí)參數(shù)，它主要通過(guò)設(shè)計(jì)的優(yōu)化模型來(lái)進(jìn)行配時(shí)參數(shù)的相關(guān)調(diào)整。但是相關(guān)實(shí)驗(yàn)發(fā)展，此系統(tǒng)在交通擁堵現(xiàn)狀下表現(xiàn)也不是很好。(3)固定配時(shí)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（TRANSYT）：而這種系統(tǒng)是世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣的系統(tǒng)。它通過(guò)假定交通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)車流量某一個(gè)時(shí)間間隔平均流量跟道路交叉口車輛轉(zhuǎn)彎數(shù)百分比是已知，后面也以延誤跟停車數(shù)來(lái)做最小優(yōu)化目標(biāo)，從而來(lái)對(duì)交叉路口信號(hào)進(jìn)行配時(shí)優(yōu)化控制。

此系統(tǒng)相對(duì)于以上兩種系統(tǒng)來(lái)講它需要的成本要更低一些，并且它對(duì)交叉道路內(nèi)信號(hào)管控要更好。但是缺點(diǎn)也明顯，此系統(tǒng)脫機(jī)使用，不能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控判別路況，也不能按交通動(dòng)態(tài)來(lái)實(shí)時(shí)信號(hào)調(diào)整。

2.3 交通信號(hào)控制效果評(píng)價(jià)指標(biāo)

這些指標(biāo)主要有車輛延誤、車輛排隊(duì)長(zhǎng)度等，并且車輛排隊(duì)長(zhǎng)度還要涉及平均排隊(duì)長(zhǎng)度、最大排隊(duì)長(zhǎng)度、平均最大排隊(duì)長(zhǎng)度、排隊(duì)消散長(zhǎng)度。

3.結(jié)束語(yǔ)

本文章介紹了我國(guó)交通的發(fā)展?fàn)顩r以及智能交通的發(fā)展歷史，對(duì)基于交通信號(hào)擁堵控制方面的智能交通系統(tǒng)技術(shù)做了相關(guān)說(shuō)明介紹，這對(duì)于我國(guó)交通系統(tǒng)的管理跟維護(hù)有著積極的意義，通過(guò)對(duì)相關(guān)系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)的分析也能夠我國(guó)交通網(wǎng)絡(luò)管理提供依據(jù)。