城市交通樞紐智能交通信號控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

宋頂利　張昕

摘要：文章首先對智能交通信號控制系統(tǒng)的功能及應(yīng)用方式進(jìn)行介紹，指出智能交通信號控制系統(tǒng)具有先進(jìn)性、成熟性、實(shí)用性、可靠性、開放性及兼容性這六大獨(dú)特優(yōu)勢；其次又提出了交通樞紐區(qū)域交通信號控制的控制戰(zhàn)略，包括戰(zhàn)略控制、戰(zhàn)術(shù)控制以及戰(zhàn)略控制與戰(zhàn)術(shù)控制相結(jié)合。

關(guān)鍵詞：城市交通；交通樞紐；智能管理；交通信號；控制系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TP273 文章編號：1009-2374（2015）06-0115-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0485

隨著信息智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用的范圍領(lǐng)域正逐漸擴(kuò)大。其中，交通智能化管理領(lǐng)域就是重要的應(yīng)用方式之一，應(yīng)用了智能化管理系統(tǒng)的交通運(yùn)輸，能夠?qū)崿F(xiàn)一體化和綜合化管理。而實(shí)現(xiàn)這一管理模式的技術(shù)基礎(chǔ)，則是充分智能化的交通信號控制系統(tǒng)。由于目前我國城市化程度不斷提高，城市內(nèi)的機(jī)動車通行量和出行率始終處于上升趨勢，因而使交通需求變得越來越復(fù)雜，對交通信號控制能力提出了更高要求，必須具備足夠的智能化水平，才能保證交通運(yùn)輸秩序的正常運(yùn)行，維護(hù)交通運(yùn)輸?shù)陌踩Ｒ虼?，必須結(jié)合城市交通規(guī)劃的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的交通信號控制系統(tǒng)。

1 智能交通信號控制系統(tǒng)概述

在我國經(jīng)濟(jì)得到了高速發(fā)展的今天，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，我國交通壓力越來越大，交通堵塞現(xiàn)象日益嚴(yán)重，解決城市交通問題已經(jīng)成了城市建設(shè)中首要任務(wù)。如何解決交通問題，已經(jīng)成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)。交通信號在解決交通堵塞、規(guī)范交通秩序中起著積極作用。但傳統(tǒng)交通信號已經(jīng)無法完全滿足新時(shí)代交通情況，現(xiàn)代交通車流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于從前，在經(jīng)濟(jì)水平不斷提高的今天，城市家庭幾乎家家都有車，而車輛數(shù)目的增多，改變了我國的交通狀況和交通發(fā)展，改革創(chuàng)新交通信號迫在眉睫。隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)的高度普及，智能交通信號概念被提出。通過不斷實(shí)踐和改革，智能交通信號控制系統(tǒng)已初步成型，雖然暫時(shí)無法大規(guī)模推廣，但是智能交通信號系統(tǒng)也已經(jīng)給我國交通帶來了質(zhì)的改變。智能交通信號實(shí)現(xiàn)了智能監(jiān)控車流量，自動變化信號，智能指揮、規(guī)范交通，優(yōu)化交通狀況。下面通過兩點(diǎn)來分析智能交通信號系統(tǒng)的特點(diǎn)。

1.1 采用高新技術(shù)

智能交通信號系統(tǒng)離不開先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)及感應(yīng)技術(shù)，可以說智能交通信號是集各大高新技術(shù)于一身的強(qiáng)大智能系統(tǒng)，隨著未來交通情況的不斷變化，智能交通信號對技術(shù)的要求也會越來越高。

1.2 智能化

通過不斷的實(shí)踐和改革創(chuàng)新，智能交通系統(tǒng)越來越完善，現(xiàn)代交通信號智能系統(tǒng)所采用的技術(shù)、設(shè)備都能達(dá)到了城市交通所應(yīng)滿足的需求，不僅能夠有效完成信號控制工作，更加實(shí)現(xiàn)了根據(jù)交通實(shí)際情況及時(shí)間段進(jìn)行自動變化和科學(xué)指揮交通，并且智能交通信號系統(tǒng)的車流量測試功能實(shí)現(xiàn)了對我國街道車流量的記錄，為我國交通改革提供了科學(xué)依據(jù)。

2 智能交通信號的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 智能交通信號子系統(tǒng)

智能交通信號系統(tǒng)既復(fù)雜又系統(tǒng)，有多個(gè)子系統(tǒng)協(xié)調(diào)來完成對交通的引導(dǎo)和規(guī)范，交通信號控制只是其中的一個(gè)組成部分。

想要構(gòu)建一個(gè)完整、可靠、科學(xué)的智能交通信號系統(tǒng)，就需要無數(shù)個(gè)子系統(tǒng)，這些信號子系統(tǒng)多分布在交通事故多發(fā)點(diǎn)及車流量較大路段。其中車流量計(jì)算子系統(tǒng)是智能交通信號的核心內(nèi)容，智能交通信號系統(tǒng)，通過對車流量的精確的監(jiān)測和計(jì)算，預(yù)判綠信號可變比率，使交通信號達(dá)到了一種動態(tài)控制。智能交通信號子系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵在于，一個(gè)區(qū)域內(nèi)路段要保持狀態(tài)一致，避免造成交通混亂及堵塞。不同區(qū)域路段可以根據(jù)實(shí)際情況，應(yīng)用不同的方案來設(shè)計(jì)智能交通信號子系統(tǒng)，確保交通信號子系統(tǒng)的實(shí)用性。為了使交通信號在同一路段保持高度一致，可將相鄰子系統(tǒng)互相連接，形成更大的整體系統(tǒng)，且內(nèi)部以統(tǒng)一的周期運(yùn)轉(zhuǎn)。連接方案可以根據(jù)交通實(shí)際需求來判斷，可進(jìn)行永久連接或暫時(shí)連接。

2.2 智能交通信號對飽和度的控制

為了使制定出的交通信號控制戰(zhàn)略方案更加科學(xué)，需事先將交通信號控制系統(tǒng)應(yīng)用于交通樞紐區(qū)域中心自適應(yīng)協(xié)調(diào)區(qū)域，從而對不同入口車道的飽和流量加以檢測并得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息，智能交通信號系統(tǒng)必須進(jìn)行科學(xué)的交通飽和度監(jiān)測，交通飽和度是規(guī)劃交通的重要依據(jù)。飽和度測試和控制系統(tǒng)，應(yīng)在交通主要線路設(shè)置，在這個(gè)檢測和控制的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中以戰(zhàn)略檢測器的形式存在，在綠燈時(shí)段范圍內(nèi)，戰(zhàn)略檢測器將對車流經(jīng)過時(shí)的交通流量及占有率數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集并自動處理，最后將處理結(jié)果以數(shù)據(jù)表格的形式直觀呈現(xiàn)，通過表格交通“飽和度”一目了然。飽和度檢測和控制可利用實(shí)際的綠燈時(shí)間與綠燈時(shí)間比率進(jìn)行計(jì)算。有效利用綠燈時(shí)間指的是飽和交通流情況下，恰好通過以最優(yōu)車間距運(yùn)行的同等車流量所用的綠燈時(shí)間。

2.3 交通信號控制相位差

智能交通信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以規(guī)劃每個(gè)系統(tǒng)間控制規(guī)模，避免一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，給多路段交通造成嚴(yán)重影響，降低多方向相位差變化導(dǎo)致的相互作用力。智能交通信號控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)全面考慮，進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)，其控制范圍，要根據(jù)交通實(shí)際情況，對不同流量進(jìn)行不同規(guī)劃，避免造成資源浪費(fèi)。但設(shè)計(jì)過程中不僅要考慮到控制相位差，更應(yīng)該估計(jì)到相互呼應(yīng)，如某路段出現(xiàn)故障，可通過其他路段啟動應(yīng)急線路，進(jìn)行暫時(shí)性的交通引導(dǎo)，避免交通事故，系統(tǒng)相互運(yùn)作正常時(shí)可斷開連接，避免造成干擾，實(shí)現(xiàn)真正的智能交通信號

系統(tǒng)。

3 智能交通信號控制策略

控制策略指的是在特定區(qū)域制定相關(guān)的信號控制策略，規(guī)劃智能交通信號，最大程度地適應(yīng)各個(gè)路口交通需求的變化。當(dāng)某一相位的綠燈時(shí)段需求位于平均需求的下限時(shí)，可對該相位進(jìn)行早斷處理，如果沒有需求甚至可直接略過該相位，或引入條件相位來代替?？刂破魈幚淼膮⒄諛?biāo)準(zhǔn)是檢測器測得的交通數(shù)據(jù)決策，可以采用策略檢測器來擔(dān)負(fù)這項(xiàng)工作?？刂撇呗灾饕槍Φ氖强刂破鞯倪\(yùn)行問題，其在實(shí)施策略控制時(shí)所采取的技術(shù)與路口孤立運(yùn)行時(shí)所采取的技術(shù)完全一致。策略控制實(shí)現(xiàn)的載體是區(qū)域計(jì)算機(jī)，因而能夠?qū)π盘栠\(yùn)行的強(qiáng)度加以調(diào)整。當(dāng)然，策略控制與孤立控制在本質(zhì)上并非相同。策略控制無法應(yīng)用車間距計(jì)時(shí)器和損失時(shí)間計(jì)時(shí)器來提前終端或略過某個(gè)相位，這是因?yàn)樘幱谕贿B接上的控制器必須以相同周期的形式來運(yùn)行，這樣才能達(dá)到最優(yōu)化的協(xié)調(diào)效果。另外，由于相位早斷或略過而節(jié)省的時(shí)間，也必須追加至本地控制器的下一個(gè)相位或主相位上，從而維持相同的周期時(shí)長。策略控制的作用在于控制綠信比、周期及相位差，對變化幅度不明顯的城市區(qū)域的交通流趨勢進(jìn)行把握；而策略控制則適用于處理各路口不同周期中速度快但程度較小的變化。為了能夠制定出更加科學(xué)合理的交通控制戰(zhàn)略，應(yīng)力求將二者進(jìn)行結(jié)合，從而構(gòu)建更為完善的、全方位的交通控制

系統(tǒng)。

4 結(jié)語

本文通過對城市交通樞紐智能交通信號控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探究和分析，指出為了使交通運(yùn)輸領(lǐng)域得到更快的發(fā)展，提高交通運(yùn)輸?shù)陌踩院涂煽啃裕仨毞e極應(yīng)用智能化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)智能交通信號，以此來改善我國目前的交通現(xiàn)狀，智能交通將成為未來交通的發(fā)展方向。本文從多方面對智能交通信號系統(tǒng)進(jìn)行了分析和闡述，對其具備的優(yōu)勢加以分析，并對交通樞紐區(qū)域交通信號控制的控制戰(zhàn)略提出了一些看法，強(qiáng)調(diào)應(yīng)制定科學(xué)戰(zhàn)略來有效維護(hù)交通安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 尹貽林，王垚.基于利益相關(guān)者需求的城市交通樞紐設(shè)施優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2012，20（3）.

[2] 李群祖，夏清國，巴明春，潘萬鵬.城市交通信號控制系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2012，18（24）.

[3] 秦渝.一體化交通系統(tǒng)下的城市交通樞紐及站場布局與結(jié)構(gòu)研究[J].技術(shù)與市場，2014，12（3）.

作者簡介：宋頂利（1971-），男，河北滄州人，供職于河北聯(lián)合大學(xué)，工程師，博士，研究方向：教育；張昕（1979-），女，山西襄垣人，供職于河北聯(lián)合大學(xué)，會計(jì)師，研究方向：教育。

（責(zé)任編輯：陳 倩）