大數據技術驅動下的城市道路智能交通信號控制方法研究

吳頌超,馮天軍

(吉林建筑大學,吉林 長春 130000)

1 城市道路智能交通信號控制

1.1 含義與特征

智能交通信號控制系統旨在利用先進的信息技術,實時監測和分析交通樞紐的流量,有效地調整紅綠燈的發出時間,從而極大地改善交通狀況,提高交通安全性[1]。在智能交通控制系統中,主要特點是:第一,兼容性。系統能夠與任何標準的交通信號控制器相互協調,以滿足不斷變化的環境;第二,實用性。為了有效地控制城市道路交通信號,采取了一系列措施來實現這一目標,系統中所用的設備、技術和軟件必須具備良好的可靠性和穩定性,為了應對氣候變化帶來的挑戰,需要進行有效的操作和后期維護;第三,開放性。該系統既能夠應對當前的城市交通問題,又能提供更多的便利性,而且可以在未來發揮更大的作用;第四,先進性。在構建系統時,應該盡可能地使用先進的決策模型和信息技術,以期達到更高的運行效率;第五,可靠性。為了確保系統的穩定性和可靠性,需要設置一個能夠自動檢測、報警和恢復的功能,以防止由于異常情況導致的道路交通擁堵問題。

1.2 硬件設計

現代城市的智能交通控制系統經過精心設計,包括中央控制器、鍵盤、傳感器、電子圍欄、車道指示牌、車輛行駛速度監測器、車輛行駛速度報警器、車輛停車報警器等多種功能。這些模塊的組合可以有效地提高控制的效率和準確性。例如,鍵盤和參數輸入模塊的核心功能是實時監控系統的運行狀態,以便及時發現問題并采取措施解決,包括時間、倒計時等。一般而言,八段數碼管可以有效地描述各種信息,其中三段代表倒計時,四段代表時間,而最后一段則是將時間與倒計時進行對比的重要工具。CH454芯片是一種具有重要功能的鍵盤掃描和數碼管驅動器,它可以通過I2C總線與LPC2378控制器相連,從而提高系統的可靠性和穩定性。燈泡檢測板模塊不僅滿足信號機的所有功能需求,還提供了簡單易用的操作按鈕,使用起來更加方便快捷,以實現人機交互,通過對城市道路交通燈的實時監控,可以及時發現和維護出現故障的交通信號燈,從而確保其正常運行,從而提高交通安全性;該模塊能夠識別各種顏色的交通燈,并采取措施來預防這些顏色的重疊,保證城市道路的安全和暢通。

1.3 軟件設計

與傳統的硬件設計相比,現代城市智能交通信號系統的設計和應用更加依賴于軟件的支撐,即將信號控制策略融入系統,從而使智能交通信號控制系統能夠更好地實現其內在的控制思想[2]。現代城市智能交通控制系統的核心技術之一就是人機交互,它不僅要求實時監測城市道路上的車輛流量,并且確保信號設備的穩定運行,同時也要求為城市交通管理者提供有效的控制參數,并且根據收集到的數據,采取有效的措施來處理相關的問題,從而達到更好的效果。現代城市智能交通系統的核心在于嵌入式軟件,它可以根據不同的環境和條件,自動調整和優化,以適應不斷變化的道路交通狀況。此外,它還可以提供實時的監測和管理,以及精確的數據傳輸,以便及時響應和處理各種交通控制信息。在構建現代城市智能交通信號控制系統時,為了更好地滿足用戶的需求,軟件設計部門將著力于實現以下幾個功能:調整系統參數、查詢和實時監測;發生故障時及時發起并進行處置;支持數據的快速傳輸;具備自動檢測的能力;支持控制量的輸出及其相關的算法;支持多種控制模式的靈活切換。經過精心設計的軟件,我們可以充分利用智能交通信號控制系統,有效地改善城市道路的交通狀況,從而達到最佳的管理效果。為了提高現代城市智能交通信號控制系統的可靠性和穩定性,必須采取科學的方法來設計控制程序,并將它們有效地聯系起來。特別是在軟件開發過程中,應該特別關注主程序的優化,根據不同的設計和技術需求,不斷改進和完善這些程序,使它們成為一個高效、穩定的整體。

1.4 系統的構成

現代城市的智能交通控制系統由多個元素組成,包括控制器、信號燈、通訊設備、監控裝置、控制器、軟件等[3]。控制器是整個系統的核心,它負責控制車輛的行駛方向,并與周圍的環境保持聯動。現代城市的智能交通信號控制系統被劃分為三個不同的層次:首先,中心控制器,該系統負責全面監測,涵蓋了區域控制層面,同時還擁有多種不同層次的功能;其次,區域控制器是一種重要的設備,它能夠協調并控制城市道路上的交通信號,通過實時監控信號機的運行狀態,以便能夠快速地向區域計算機發送有效的報告;最后,路口控制器,主要職責是監督和管理城市道路上的交通信號燈。

2 大數據技術驅動下的城市道路智能交通信號控制方法

引用先進的智能控制技術,可以大大改善城市道路交通系統的運行狀況,克服傳統控制手段的不足,極大地提高系統的運行效率。

2.1 模糊控制技術

模糊控制可以有效地模擬人腦,通過使用計算機技術,我們可以更準確地表達人類的常識和主要經驗,并建立一個更適合計算機處理的模型結構,而不需要依賴于復雜的數學模型。采用模糊控制技術對交通信號燈進行操作,能夠更好地模擬交警的指揮,實現更加高效的交通管理。專家系統是模糊控制中最重要的組成部分,它利用計算機和人工智能技術,結合推理機、知識數據庫和模型數據庫,可以處理大量復雜的信息,通過模擬人類的決策過程,可以更有效地控制和優化系統的運行。使用專家系統,可以有效地監測和預測交通狀況,并通過人機交互界面輸入用戶信息,以便更好地管理交通流量,將其轉換成計算機系統中規范化的表達形式,以便于用戶的理解。盡管模糊控制系統具有一定的優勢,但仍然存在一些不足,例如缺乏有效的參數調整和建立方法,以及需要技術人員多次嘗試才能達到理想的操作效果,而且由于主觀性較強,使得它很難根據外部環境的變化及時做出調整,從而降低了系統的精度。

2.2 神經網絡控制技術

通過利用人工智能的原理,神經網絡控制技術可以有效地模擬和預測系統的運行狀態,從而更好地滿足用戶的需求[4]。神經網絡控制技術是一種高度智能化的技術方法,它可以有效地處理復雜的、不確定的、非線性的系統,并且擁有出色的自我學習、自我糾錯能力,它的分布和存儲是離散的,因此,它特別適用于那些無法使用傳統的數學模型來精確描述的交通系統。盡管神經網絡控制技術可以提供快速、準確的初始權值,但其學習過程緩慢,而且缺乏可靠的實際效果,因此,它們需要更多的硬件和信號控制器來支持,而且還需要更強的適應能力來處理復雜的交通環境。利用神經網絡控制技術和模糊控制系統的結合,Sub-I可以實現函數的自動化生成和自動提取,這不僅極大地增強了神經網絡系統的學習效率,而且還極大地改善了系統的性能,從而改善系統的性能。通過利用信息處理技術,可以有效地控制和管理各種數據,從而達到預期的目標。為此,需要建立一種模糊的數學模型,以及一種神經系統地模糊網絡結構,然后通過有效的訓練來提升這種模擬的準確性。經過詳細的調查和分析,可以利用現場的數據,結合網絡技術,構建出一個有效的交通模型。

2.3 智能交通信號控制實際方法

通過利用先進的感應線圈、視頻、微波以及IoT技術,可以實時監測路口和主要交叉點的交通流量,實時獲取交通運行狀況的信息,并能夠及時發現擁堵情況,為交通管理提供可靠的數據支持。當汽車駛入指定的道路,智能控制系統就會收集相關的信息,并根據實際情況對道路的照明狀況進行調節,以確保汽車安全地穿越。若還有其他汽車穿越,則必須持續維持綠燈,直至綠燈持續至設定的最長時間。在達到最低設置時間后,應該將次路的燈光調整為綠色,以確保行車安全。如果主路上沒有車輛,而次路上有車輛,那么應該將次路的信號燈設置為綠燈,并且在次路上的綠燈持續亮著,直到主路上的車輛出現,才能夠調整為主路上的綠燈。在規劃交通流量時,應該優先考慮主干道,并留出一定的空間來讓其他道路使用。此外,還需要注意非機動車和行人的流量情況,并合理安排交通流量的最小值和最大值。當前,通過采用綠波帶的線控制技術,我們可以有效地控制車輛的行駛速度,從而使其在第一個路口遇到綠燈時能夠及時調整速度,從而達到安全的行駛狀態。其余路口的信號燈將會自動變為綠燈,而后續車輛的信號燈也將與前方車輛的信號燈保持一致,從而形成一條綠色通道。當沒有交叉路口或信號燈時,必須仔細研究周圍的交通環境,以便找到最佳的控制策略,以確保交通流暢,并有效地提升城市的整體交通水平。

3 大數據技術驅動下的城市道路智能交通信號的未來發展方向

3.1 集成化

隨著21世紀的到來,我國積極投入資源,不斷改進和完善城市交通信號控制系統,充分利用信息技術和先進的軟件,根據我國城市交通的實際情況,提出了更加科學、有效的智能化管理模式[5]。目前,隨著技術的進步,城市交通信號控制系統已經變得更加完善,它由兩種不同的控制方式組成:一種是被動的,另一種是主動的。為了有效提升城市交通管理水平,應當綜合考慮點、線、面的布局,并結合控制原則,將其按照時間和空間的順序劃分。此外,通過引入定時感知和自我調節技術,可以大大提升系統的運行效率和精度。通過聯動式分析,通過全面的評估和分析,來深入了解所有的信號系統。該集成交通信號控制系統能夠根據特定的交通情況,如點、線、面或者感應的信號,對道路上的各個個體進行靈活的監測。此外,該系統將車輛和乘客視為同等重要的角色,并向管理平臺提供有用的控制參數,使其更好地掌握道路交通的變化情況,并及時采取措施。通過對比分析,可以做出更加明智的決定。隨著技術的發展,智能化的城市交通控制系統已經具備了完善的功能,不僅可以滿足多樣的交通環境,而且還能夠根據不同的交通情況做出靈活的決策和調整。利用云計算的強大功能,技術平臺可以自動收集、處理各種交通流量的數據,無需依賴于傳統的樣本收集方式,可以將所有的信息整合到一起,通過智能控制和深入思考,可以實現自動化。采用這一控制策略,能夠更好地掌握各個交叉口的車流情況,同時利用誘導、預警等技術,收集城市道路的交通數據,進一步提升管理水平。利用系統平臺,可以深入探究擁堵路段的形成機制,并采取有針對性的措施,有效地改善交通流量,減少由此帶來的不必要損失。

3.2 開放化

隨著技術的進步,隨著技術的不斷進步交通信號網絡正在不斷改進,以克服傳統封閉系統的局限性,并且積極推動開放式建設,以提升交通控制系統的效率和可靠性。越來越多的設備已經支持廠商之間的軟件交流,這不僅極大地提高了標準化工作的效率,還徹底拋棄了過時的封閉式系統,實現了軟件與硬件的可移植,更重要的是它們采用os-9操作系統,極大地改善了界面的美觀性。從而更加有效地滿足用戶的需求。該系統既易于采購又兼容性強,大大降低了城市智能化道路交通系統的運營成本,同時也確保了數據的安全性。利用兼容的NTC/IP產品,能夠建立起一個完全開放的、可持續發展的道路交通系統,使得網絡更為開放化。首先,城市交通管理部門不斷加強基礎設施的投入,大大增加了通信帶寬,使得通信信號控制機能夠被普遍應用于各種復雜的交通環境,有效地減少了道路交通的維護和運營成本。其次,隨著新一輪的城市發展,政府投入了大量的資源來改造電力網絡,并且加強了控制系統的建設,使得交通信號控制機的連接方式變得更加規范,并且配置了更多的智能設備。最后,當前的道路交通信號控制系統利用實時的交通數據,精確地預測和識別可能的交通事故,并將相關的指令傳達給相關的操作人員,以便更好地提高整體信號控制的標準化作業升級。

3.3 協同化

隨著信息技術的發展,信號控制系統的智能化水平的顯著提升,原有的指揮中心可以更加高效地協調作用,收集大量數據并進行有效的存儲處理,從而有效地消除錯誤信息,提高系統的效率和準確性。并及時發出指令,大大縮短傳輸時間。經過精心設計的控制策略,可以迅速而有效地將信息傳達至每一處,從而實現對不同交叉口的交通情況的有效監測,從而更加精準地掌握每一處的飽和狀態,從而大大提升了決策的精準度與靈活性。通過技術支持,各部門可以實現信息的實時交流與共享,建立一個高效的數據庫,從而更好地管理和控制路網的運行。通過采用可變報版的方式,管理部門可以更加靈活地展示信息,有效地促進各個部門的協作與配合,以最短的時間解決局部擁堵的問題。另外,交通管理部門應該加強對軌道交通的監督和管理,確保其安全可靠,盡量減少停車次數,并且在滿足乘客出行需求的前提下,大幅提高軌道交通的運行效率。未來城市交通信號控制系統將通過模擬交通流動、機器自我學習和迭代,構建更加高效的智能化管理平臺,以提高信號統籌的精確度。

3.4 特殊化

目前,動態擾動城市道路網絡信號控制的研究已經從傳統的常規交通和公共交通轉向了更加深入的特殊交通流動態擾動。這種特殊的交通流動態擾動具有較高的可預測性,因為它們的出行頻率更高,時間更長,而且具有更強的優先通行權,這使得它們的影響變得更加隨機和復雜,從而為進一步的研究提供了更多的數據支持。

4 結 論

綜上所述,采用先進的智能交通信號控制技術,可以實現對道路交通狀況的實時監測、感知,從而有效地改善交通管理,提高交通信號的科學性、準確性;降低停車率,緩解交通擁堵,有效抑制路口交通組織的混亂,從而有效地保障公眾出行安全。為了有效減少交通事故的發生,應該加強對道路交通的監督,并采用先進的科學技術來改善交通狀況,以保障公眾的安全出行。