城市交通樞紐智能交通信號控制系統設計

宋頂利　張昕

摘要：文章首先對智能交通信號控制系統的功能及應用方式進行介紹，指出智能交通信號控制系統具有先進性、成熟性、實用性、可靠性、開放性及兼容性這六大獨特優勢；其次又提出了交通樞紐區域交通信號控制的控制戰略，包括戰略控制、戰術控制以及戰略控制與戰術控制相結合。

關鍵詞：城市交通；交通樞紐；智能管理；交通信號；控制系統 文獻標識碼：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的不斷發展，其應用的范圍領域正逐漸擴大。其中，交通智能化管理領域就是重要的應用方式之一，應用了智能化管理系統的交通運輸，能夠實現一體化和綜合化管理。而實現這一管理模式的技術基礎，則是充分智能化的交通信號控制系統。由于目前我國城市化程度不斷提高，城市內的機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，才能保證交通運輸秩序的正常運行，維護交通運輸的安全。因此，必須結合城市交通規劃的實際情況，設計出科學合理的交通信號控制系統。

1 智能交通信號控制系統概述

在我國經濟得到了高速發展的今天，隨著我國城市化進程的加快，我國交通壓力越來越大，交通堵塞現象日益嚴重，解決城市交通問題已經成了城市建設中首要任務。如何解決交通問題，已經成為社會關注的焦點。交通信號在解決交通堵塞、規范交通秩序中起著積極作用。但傳統交通信號已經無法完全滿足新時代交通情況，現代交通車流量遠遠大于從前，在經濟水平不斷提高的今天，城市家庭幾乎家家都有車，而車輛數目的增多，改變了我國的交通狀況和交通發展，改革創新交通信號迫在眉睫。隨著時代的進步，科技的發展，信息技術、網絡技術、計算機技術、通信技術、智能技術的高度普及，智能交通信號概念被提出。通過不斷實踐和改革，智能交通信號控制系統已初步成型，雖然暫時無法大規模推廣，但是智能交通信號系統也已經給我國交通帶來了質的改變。智能交通信號實現了智能監控車流量，自動變化信號，智能指揮、規范交通，優化交通狀況。下面通過兩點來分析智能交通信號系統的特點。

1.1 采用高新技術

智能交通信號系統離不開先進的計算機技術、通信技術、信息技術和智能技術及感應技術，可以說智能交通信號是集各大高新技術于一身的強大智能系統，隨著未來交通情況的不斷變化，智能交通信號對技術的要求也會越來越高。

1.2 智能化

通過不斷的實踐和改革創新，智能交通系統越來越完善，現代交通信號智能系統所采用的技術、設備都能達到了城市交通所應滿足的需求，不僅能夠有效完成信號控制工作，更加實現了根據交通實際情況及時間段進行自動變化和科學指揮交通，并且智能交通信號系統的車流量測試功能實現了對我國街道車流量的記錄，為我國交通改革提供了科學依據。

2 智能交通信號的系統設計

2.1 智能交通信號子系統

智能交通信號系統既復雜又系統，有多個子系統協調來完成對交通的引導和規范，交通信號控制只是其中的一個組成部分。

想要構建一個完整、可靠、科學的智能交通信號系統，就需要無數個子系統，這些信號子系統多分布在交通事故多發點及車流量較大路段。其中車流量計算子系統是智能交通信號的核心內容，智能交通信號系統，通過對車流量的精確的監測和計算，預判綠信號可變比率，使交通信號達到了一種動態控制。智能交通信號子系統應用的關鍵在于，一個區域內路段要保持狀態一致，避免造成交通混亂及堵塞。不同區域路段可以根據實際情況，應用不同的方案來設計智能交通信號子系統，確保交通信號子系統的實用性。為了使交通信號在同一路段保持高度一致，可將相鄰子系統互相連接，形成更大的整體系統，且內部以統一的周期運轉。連接方案可以根據交通實際需求來判斷，可進行永久連接或暫時連接。

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略方案更加科學，需事先將交通信號控制系統應用于交通樞紐區域中心自適應協調區域，從而對不同入口車道的飽和流量加以檢測并得到準確數據信息，智能交通信號系統必須進行科學的交通飽和度監測，交通飽和度是規劃交通的重要依據。飽和度測試和控制系統，應在交通主要線路設置，在這個檢測和控制的系統數據庫中以戰略檢測器的形式存在，在綠燈時段范圍內，戰略檢測器將對車流經過時的交通流量及占有率數據信息進行采集并自動處理，最后將處理結果以數據表格的形式直觀呈現，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際的綠燈時間與綠燈時間比率進行計算。有效利用綠燈時間指的是飽和交通流情況下，恰好通過以最優車間距運行的同等車流量所用的綠燈時間。

2.3 交通信號控制相位差

智能交通信號系統設計，可以規劃每個系統間控制規模，避免一個系統出現故障，給多路段交通造成嚴重影響，降低多方向相位差變化導致的相互作用力。智能交通信號控制系統設計應全面考慮，進行科學規劃和實現，其控制范圍，要根據交通實際情況，對不同流量進行不同規劃，避免造成資源浪費。但設計過程中不僅要考慮到控制相位差，更應該估計到相互呼應，如某路段出現故障，可通過其他路段啟動應急線路，進行暫時性的交通引導，避免交通事故，系統相互運作正常時可斷開連接，避免造成干擾，實現真正的智能交通信號

系統。

3 智能交通信號控制策略

控制策略指的是在特定區域制定相關的信號控制策略，規劃智能交通信號，最大程度地適應各個路口交通需求的變化。當某一相位的綠燈時段需求位于平均需求的下限時，可對該相位進行早斷處理，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。控制器處理的參照標準是檢測器測得的交通數據決策，可以采用策略檢測器來擔負這項工作。控制策略主要針對的是控制器的運行問題，其在實施策略控制時所采取的技術與路口孤立運行時所采取的技術完全一致。策略控制實現的載體是區域計算機，因而能夠對信號運行的強度加以調整。當然，策略控制與孤立控制在本質上并非相同。策略控制無法應用車間距計時器和損失時間計時器來提前終端或略過某個相位，這是因為處于同一連接上的控制器必須以相同周期的形式來運行，這樣才能達到最優化的協調效果。另外，由于相位早斷或略過而節省的時間，也必須追加至本地控制器的下一個相位或主相位上，從而維持相同的周期時長。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域的交通流趨勢進行把握；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合理的交通控制戰略，應力求將二者進行結合，從而構建更為完善的、全方位的交通控制

系統。

4 結語

本文通過對城市交通樞紐智能交通信號控制系統設計進行探究和分析，指出為了使交通運輸領域得到更快的發展，提高交通運輸的安全性和可靠性，必須積極應用智能化技術來實現智能交通信號，以此來改善我國目前的交通現狀，智能交通將成為未來交通的發展方向。本文從多方面對智能交通信號系統進行了分析和闡述，對其具備的優勢加以分析，并對交通樞紐區域交通信號控制的控制戰略提出了一些看法，強調應制定科學戰略來有效維護交通安全。

參考文獻

[1] 尹貽林，王垚.基于利益相關者需求的城市交通樞紐設施優化設計研究[J].北京理工大學學報（社會科學版），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現狀與發展[J].科學技術與工程，2012，18（24）.

[3] 秦渝.一體化交通系統下的城市交通樞紐及站場布局與結構研究[J].技術與市場，2014，12（3）.

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

（責任編輯：陳 倩）