基于物聯網技術的交通信號控制策略分析

付明明

（吉林廣播電視大學白城分校，吉林 白城 137000）

將物聯網技術參與交通信號控制中需要采取多種方式進行，應對同一路段中的不同車輛運行狀況，包括單個交叉口交通信號控制、干道線路協調控制、區域協調控制等多種策略。相對應的，需要安裝各種類型的監測裝置作為物聯網運用的基礎設備，監測裝置的反饋由計算機處理得到有效信息。實時監控交叉路口路段的車輛運行狀況，超出設定數值后進行及時的處理，改變交通信號的時間段，為國民出行提供保障。

1 基于物聯網技術的交通信號控制的基本要求

1.1 感知路口交通狀況

日常生活中的實時狀況的反饋是物聯網技術得以實施的基礎，因此，為了物聯網技術能夠有效地在交通信號控制方面得到運用，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，包括固定以及可移動的兩種監測設備。同時，進行多方面的檢測，將路口的交通狀況及時準確的反饋給計算機，進行裝置的區域需要工作人員提前到相關地點進行檢測計算，最后才能決定檢測器的最終安裝位置，盡可能精準地安裝檢測器，準確地反饋數據給計算機。

1.2 融合交通狀況信息

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

1.3 處理交通狀況信息

除了處理已分析的數據，還需要對檢測器進行數據的處理，對于固定檢測器需在相似的基礎上收集數據來分類處理，創建一個固定監測器獨有的對于真實交通狀況的判斷算法，這需要收集大量的數據，要在物聯網技術正式參與交通信號控制之前進行收集處理。對于前文根據城市出租車以及私家車的位置、時間在電子地圖上進行對應的方式需要計算機提前對該路段的地圖、大致行車路線、過去實際狀況等進行提前的收集補充，盡可能地完善數據，在數據處理當中做出最科學有效的判斷。

2 基于物聯網技術的交通信號控制的實施策略

2.1 單個交叉口交通信號控制

（1）定時信號控制。對于定時信號控制需要針對當地的路段分為多個分段值，包括早高峰、晚高峰，以及相對應的晚早低峰、晚低峰。同時，在平面交叉口設置交通標志、標線和交通島等，引導車流和行人各行其道以及在一個信號周期內，一股或幾股車流在任何時刻都獲得完全相同的信號燈色顯示的方式進行同時的信號調控。

（2）交通感應信號控制。為了進行交通感應信號控制，需要進行兩種形式的檢測器布置，一是布置測量行程速度及運行時間的檢測器，二是布置測量汽車隊伍長度的檢測器。并不是一開始就可以將進行物聯網控制的路段進行完美的調控，是需要檢測器進行數據的收集，進行不斷的調試，才能完成路段的有效調控的任務。

工作人員需要做的是在一開始設定初始調控方案，在接收到數據后進行不斷的調試。監測裝置會檢測到每一個周期時間段內車流量的變化，將這些數據及時準確的存儲在數據庫中進行數據庫的完善。每隔一段時間計算機將會計算得到的數據中的最大的車流量，再根據計算機中事先存儲好的算法進行處理，最后，對交通信號燈變化時間進行適當的調整。

2.2 干道交通協調控制

（1）線協調控制。當干道路口的主要道路方向的車流的實際交通流量與車流的飽和通行能力的比值小于0.9，次要道路方向的實際交通流量與車流的飽和通行能力的比值小于0.7時，就需要改變交通路口信號控制的方式，采用線協調控制的策略。在通過已收集的數據進行關鍵的交叉路口的車流的實際交通流量與車流的飽和通行能力的比值計算，選擇適合的綠波帶協調控制，使車流到達每個路口時，正好遇到“綠燈”。在經過調整后，干道路口的主要道路方向和次要道路方向的車流的實際交通流量，與車流的飽和通行能力的比值小于0.6時，適合使用交通感應信號控制，減少車輛在交通信號燈前的等待時間。

（2）干線動態綠波控制。為了讓每個路口能夠有一個最適合的控制方式，需要對每個路口的信息進行收集處理，經過交叉對比，對每個路口都設置一個最恰當的信號周期，優化交通路口的狀況。首先，需要將信號周期最大的交叉路口作為關鍵點，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，再將每個路口的信號周期與這一信號周期進行對比，結合車輛隊伍的長度進行調整，調整出來最適合這一交叉路口的有效綠燈時間和周期時長的比值。在調整完成后，對每個交叉路口的車流的實際交通流量與車流的飽和通行能力的比值進行正、反方向的兩次計算，每隔一段時間就根據這一計算得出的數據，對交叉路口的有效綠燈時間和周期時長的比值、交通信號周期進行調整，確保所有車輛可以順利通過干道。

2.3 區域信號協調控制

（1）設計基礎。為了確保數據的實時性與有效性，需要在交叉路口布置感應裝置，及時地收集所有來往車輛的數量、停留時間等數據，根據先前制定的標準對交通路口的車輛長度進行調整。除此之外，在交叉路口處可以安裝排隊溢出的監測裝置，一旦交叉路口處的車輛超過檢測器的規定范圍，可以及時地對車輛長度進行控制。兩種布置同時進行調控，將交叉路口的車輛數量控制在合理范圍內。

（2）實施步驟。首先，要對交叉路口的實際狀況進行檢測，包括道路的長度、寬度、堵塞密度等狀況，根據數據計算出最適合監測裝置安裝的區域。正式開始使用后，計算機接收到監測裝置反饋的數據后，分析判斷交叉路口路段上的車輛長度是否超出了設定的規定數值，實時的改變為交通流提供服務的時間，調整每個路段的車輛長度，使交叉路口的車輛長度維持在較好的水平內，既可以減少駕駛者的等待時間，也不會造成交通堵塞。同時，監測裝置的數據傳輸是實時進行的，計算機根據數據不斷地進行調整變化，保持交叉路口路段的交通狀況，形成一個良好的周期控制，降低了意外出現頻率并提高了駕駛者可利用的時間。

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

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

（5）設定綠燈時間。每個路段的綠燈時間都需要根據收集到的資料進行實時的調整，但是，在最開始的設定需要根據最大交叉口的有效綠燈時間進行設置，正式開始使用后，根據收集到的數據進行實時的調整。

3 結語

隨著信息技術、經濟的快速發展，私家車的數量逐年上升，即便我國制定相關的政策進行限行，每天仍舊有許多車輛在行駛，造成交通堵塞，浪費時間在等待的途中。為此，基于物聯網技術的交通信號控制的方式應運而生，提高了每個路段的通行能力，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的時間，同時，提高了城鎮道路的服務水平，提升國民的幸福度、滿意度。