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)濟的高速發(fā)展和城市化、自動化進程的加快,我國機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)濟損失,而且將會導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前控制領域和交通工程領域的研究熱點之一，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)；線控調控

1 前言

加強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滿意度有著重大意義，同時對于提升公共交通效率，進而對整個社會經(jīng)濟與技術結構朝著更加智能化的道路前進也起到巨大作用。因而，只有做好相關方法探究，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

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、路徑誘導以及UTC集成化控制系統(tǒng)等。簡單來說這些控制內容主要有以下幾個方面：

2.1 關于智能交通信號的子系統(tǒng)

智能交通系統(tǒng)中具有復雜性和系統(tǒng)性， 主要通過多個子系統(tǒng)間的相互協(xié)調來完成分布在各個路段的管控工作。有關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計的車速之間的，而p1的值則主要在115～155 的范圍之內。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行推導則為：

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 關于點控制的相關內容

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，從捕捉到的信息內容中進行分析，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)境中的調整策略具有定時性，并且這種調控沒有主次分別，所以這也會導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，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容：

3.1 關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，則調控的策略如下：當智能系統(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，在綠燈時間達到最大值時這時可變換為次路綠燈； 當次路上的綠燈信號時間超多最小時長時，應改變?yōu)橹髀肪G燈；當主路有連續(xù)車輛并且達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，主要調控方式主要為：當次路出現(xiàn)車輛而主路沒車的情況下，次路應當為綠燈；當主路駛來車輛，而次路已達到綠燈最小時長時，則主路為綠燈，反之則次路綠燈；而在主路沒有車輛行進次路已經(jīng)達到最小的綠燈時間時，則主路為綠燈，反之則次路繼續(xù)轉為綠燈。

3.2 關于綠燈時間的最小與最大化的設計

通常情況下要結合行人與非機動車的情況進行考慮，舉例來說，設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 從線控的方向對交通信號進行調控

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，這樣的調控方式使得駕駛者仿佛是行進在綠色的道路之中。在高速公路上，當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分析。

4 結語

綜上所述，隨著城市的現(xiàn)代化進程的不斷加快，交通擁堵已經(jīng)成為一項嚴重的社會問題，嚴重時甚至會導致交通癱瘓或是交通事故的頻發(fā)，而引入先進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。

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

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