基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的交通信號控制策略分析

付明明

（吉林廣播電視大學(xué)白城分校，吉林 白城 137000）

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)參與交通信號控制中需要采取多種方式進(jìn)行，應(yīng)對同一路段中的不同車輛運(yùn)行狀況，包括單個(gè)交叉口交通信號控制、干道線路協(xié)調(diào)控制、區(qū)域協(xié)調(diào)控制等多種策略。相對應(yīng)的，需要安裝各種類型的監(jiān)測裝置作為物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用的基礎(chǔ)設(shè)備，監(jiān)測裝置的反饋由計(jì)算機(jī)處理得到有效信息。實(shí)時(shí)監(jiān)控交叉路口路段的車輛運(yùn)行狀況，超出設(shè)定數(shù)值后進(jìn)行及時(shí)的處理，改變交通信號的時(shí)間段，為國民出行提供保障。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的交通信號控制的基本要求

1.1 感知路口交通狀況

日常生活中的實(shí)時(shí)狀況的反饋是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得以實(shí)施的基礎(chǔ)，因此，為了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠有效地在交通信號控制方面得到運(yùn)用，工作人員首先需要將用于感知的檢測器裝置于需要交通信號燈的地區(qū)，包括固定以及可移動的兩種監(jiān)測設(shè)備。同時(shí)，進(jìn)行多方面的檢測，將路口的交通狀況及時(shí)準(zhǔn)確的反饋給計(jì)算機(jī)，進(jìn)行裝置的區(qū)域需要工作人員提前到相關(guān)地點(diǎn)進(jìn)行檢測計(jì)算，最后才能決定檢測器的最終安裝位置，盡可能精準(zhǔn)地安裝檢測器，準(zhǔn)確地反饋數(shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)。

1.2 融合交通狀況信息

在計(jì)算機(jī)得到易發(fā)生堵塞的路口交通實(shí)際數(shù)據(jù)后，利用歸納算法生成可讀的規(guī)則和決策樹，然后，使用決策對新數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將具有全球定位系統(tǒng)定位功能的城市出租車和私家車進(jìn)行位置和時(shí)間信息的采集，計(jì)算城市出租車和私家車所在位置點(diǎn)的速度。并把這些速度信息與電子地圖進(jìn)行對應(yīng)，直觀描述道路的交通流速度狀況，計(jì)算機(jī)將這兩種數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，處理得到路口交通的具體狀況，根據(jù)計(jì)算機(jī)提前存儲的數(shù)據(jù)以及公式進(jìn)行對比，由此得出最適合當(dāng)前交通路段的交通信號變換時(shí)間段。

1.3 處理交通狀況信息

除了處理已分析的數(shù)據(jù)，還需要對檢測器進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，對于固定檢測器需在相似的基礎(chǔ)上收集數(shù)據(jù)來分類處理，創(chuàng)建一個(gè)固定監(jiān)測器獨(dú)有的對于真實(shí)交通狀況的判斷算法，這需要收集大量的數(shù)據(jù)，要在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正式參與交通信號控制之前進(jìn)行收集處理。對于前文根據(jù)城市出租車以及私家車的位置、時(shí)間在電子地圖上進(jìn)行對應(yīng)的方式需要計(jì)算機(jī)提前對該路段的地圖、大致行車路線、過去實(shí)際狀況等進(jìn)行提前的收集補(bǔ)充，盡可能地完善數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理當(dāng)中做出最科學(xué)有效的判斷。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的交通信號控制的實(shí)施策略

2.1 單個(gè)交叉口交通信號控制

（1）定時(shí)信號控制。對于定時(shí)信號控制需要針對當(dāng)?shù)氐穆范畏譃槎鄠€(gè)分段值，包括早高峰、晚高峰，以及相對應(yīng)的晚早低峰、晚低峰。同時(shí)，在平面交叉口設(shè)置交通標(biāo)志、標(biāo)線和交通島等，引導(dǎo)車流和行人各行其道以及在一個(gè)信號周期內(nèi)，一股或幾股車流在任何時(shí)刻都獲得完全相同的信號燈色顯示的方式進(jìn)行同時(shí)的信號調(diào)控。

（2）交通感應(yīng)信號控制。為了進(jìn)行交通感應(yīng)信號控制，需要進(jìn)行兩種形式的檢測器布置，一是布置測量行程速度及運(yùn)行時(shí)間的檢測器，二是布置測量汽車隊(duì)伍長度的檢測器。并不是一開始就可以將進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)控制的路段進(jìn)行完美的調(diào)控，是需要檢測器進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，進(jìn)行不斷的調(diào)試，才能完成路段的有效調(diào)控的任務(wù)。

工作人員需要做的是在一開始設(shè)定初始調(diào)控方案，在接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行不斷的調(diào)試。監(jiān)測裝置會檢測到每一個(gè)周期時(shí)間段內(nèi)車流量的變化，將這些數(shù)據(jù)及時(shí)準(zhǔn)確的存儲在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的完善。每隔一段時(shí)間計(jì)算機(jī)將會計(jì)算得到的數(shù)據(jù)中的最大的車流量，再根據(jù)計(jì)算機(jī)中事先存儲好的算法進(jìn)行處理，最后，對交通信號燈變化時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

2.2 干道交通協(xié)調(diào)控制

（1）線協(xié)調(diào)控制。當(dāng)干道路口的主要道路方向的車流的實(shí)際交通流量與車流的飽和通行能力的比值小于0.9，次要道路方向的實(shí)際交通流量與車流的飽和通行能力的比值小于0.7時(shí)，就需要改變交通路口信號控制的方式，采用線協(xié)調(diào)控制的策略。在通過已收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)鍵的交叉路口的車流的實(shí)際交通流量與車流的飽和通行能力的比值計(jì)算，選擇適合的綠波帶協(xié)調(diào)控制，使車流到達(dá)每個(gè)路口時(shí)，正好遇到“綠燈”。在經(jīng)過調(diào)整后，干道路口的主要道路方向和次要道路方向的車流的實(shí)際交通流量，與車流的飽和通行能力的比值小于0.6時(shí)，適合使用交通感應(yīng)信號控制，減少車輛在交通信號燈前的等待時(shí)間。

（2）干線動態(tài)綠波控制。為了讓每個(gè)路口能夠有一個(gè)最適合的控制方式，需要對每個(gè)路口的信息進(jìn)行收集處理，經(jīng)過交叉對比，對每個(gè)路口都設(shè)置一個(gè)最恰當(dāng)?shù)男盘栔芷冢瑑?yōu)化交通路口的狀況。首先，需要將信號周期最大的交叉路口作為關(guān)鍵點(diǎn)，將其所有信號周期中的最大值作為所有交叉路口的信號周期，再將每個(gè)路口的信號周期與這一信號周期進(jìn)行對比，結(jié)合車輛隊(duì)伍的長度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整出來最適合這一交叉路口的有效綠燈時(shí)間和周期時(shí)長的比值。在調(diào)整完成后，對每個(gè)交叉路口的車流的實(shí)際交通流量與車流的飽和通行能力的比值進(jìn)行正、反方向的兩次計(jì)算，每隔一段時(shí)間就根據(jù)這一計(jì)算得出的數(shù)據(jù)，對交叉路口的有效綠燈時(shí)間和周期時(shí)長的比值、交通信號周期進(jìn)行調(diào)整，確保所有車輛可以順利通過干道。

2.3 區(qū)域信號協(xié)調(diào)控制

（1）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。為了確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性與有效性，需要在交叉路口布置感應(yīng)裝置，及時(shí)地收集所有來往車輛的數(shù)量、停留時(shí)間等數(shù)據(jù)，根據(jù)先前制定的標(biāo)準(zhǔn)對交通路口的車輛長度進(jìn)行調(diào)整。除此之外，在交叉路口處可以安裝排隊(duì)溢出的監(jiān)測裝置，一旦交叉路口處的車輛超過檢測器的規(guī)定范圍，可以及時(shí)地對車輛長度進(jìn)行控制。兩種布置同時(shí)進(jìn)行調(diào)控，將交叉路口的車輛數(shù)量控制在合理范圍內(nèi)。

（2）實(shí)施步驟。首先，要對交叉路口的實(shí)際狀況進(jìn)行檢測，包括道路的長度、寬度、堵塞密度等狀況，根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算出最適合監(jiān)測裝置安裝的區(qū)域。正式開始使用后，計(jì)算機(jī)接收到監(jiān)測裝置反饋的數(shù)據(jù)后，分析判斷交叉路口路段上的車輛長度是否超出了設(shè)定的規(guī)定數(shù)值，實(shí)時(shí)的改變?yōu)榻煌魈峁┓?wù)的時(shí)間，調(diào)整每個(gè)路段的車輛長度，使交叉路口的車輛長度維持在較好的水平內(nèi)，既可以減少駕駛者的等待時(shí)間，也不會造成交通堵塞。同時(shí)，監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)傳輸是實(shí)時(shí)進(jìn)行的，計(jì)算機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)不斷地進(jìn)行調(diào)整變化，保持交叉路口路段的交通狀況，形成一個(gè)良好的周期控制，降低了意外出現(xiàn)頻率并提高了駕駛者可利用的時(shí)間。

（3）檢測器安裝。檢測器的位置安裝需要工作人員進(jìn)行精密的計(jì)算，確保檢測器對于檢測的交叉路口路段存在預(yù)留空間。用于車輛長度過長時(shí)需要的最低的調(diào)整空間，確定車輛長度在可測量的范圍內(nèi)。

（4）設(shè)定測量閾值。一般測量裝置的作用并不是用于交叉路口路段發(fā)生問題后檢測反饋的，而在對交叉路口路段的車輛數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。一旦檢測到的數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算機(jī)的檢測，極有可能發(fā)生車輛長度過長的問題時(shí)，就要進(jìn)行緊急的處理，從而事先預(yù)防交叉路口路段車輛長度過長的問題，而不是在問題發(fā)生后進(jìn)行緊急的處理。因此，在裝置正式啟用前，需要工作人員對計(jì)算機(jī)設(shè)定相應(yīng)的閾值以及計(jì)算公式，一旦交叉路口上的車輛數(shù)量達(dá)到閾值后，將收集的該路段的資料代入公式進(jìn)行計(jì)算處理，降低車輛長度過長對路段造成堵塞的概率。

（5）設(shè)定綠燈時(shí)間。每個(gè)路段的綠燈時(shí)間都需要根據(jù)收集到的資料進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整，但是，在最開始的設(shè)定需要根據(jù)最大交叉口的有效綠燈時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，正式開始使用后，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整。

3 結(jié)語

隨著信息技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，私家車的數(shù)量逐年上升，即便我國制定相關(guān)的政策進(jìn)行限行，每天仍舊有許多車輛在行駛，造成交通堵塞，浪費(fèi)時(shí)間在等待的途中。為此，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的交通信號控制的方式應(yīng)運(yùn)而生，提高了每個(gè)路段的通行能力，滿足我國人民出行的基本需求，減少駕駛者在行駛過程中所需要花費(fèi)的時(shí)間，同時(shí)，提高了城鎮(zhèn)道路的服務(wù)水平，提升國民的幸福度、滿意度。