基于交通信號擁塞控制的智能交通系統研究

徐州市市政設計院有限公司 / 袁遠

隨著城市人口的不斷增加、汽車數量不斷提高，城市交通擁堵已經成為備受世界關注的問題。就目前我國城市發展狀況研究表明，北京、上海等我國幾個重點城市的交通擁堵情況最為嚴重。所以我國經過這些年的發展，在城市交通出行方面施行相關政策。比如車輛限行政策以及車輛選號政策，通過這種辦法來減輕交通壓力。而目前世界各地應對交通擁堵的策略也不盡相同。隨著科技的發展，人們也開始利用科技的手段來應對交通問題，通過更加智能化的紅綠燈管控系統，按時、分區的對來往人流、車輛進行分析，然后通過智能化交通系統來調整交通信號燈的時間，從而提高交通網絡的效率，減少交通擁堵的現象。

1.智能交通系統

1.1 智能交通系統發展

智能交通系統最先是西方國家提出，在20世紀80年代，隨著城市人口的急劇增多，車輛的不斷升高，西方國家出現了嚴重交通擁堵現象，以歐美日為主的國家就開始研究智能交通系統，到1994年發達國家已經具備了智能車輛道路系統ITS，后來經過這些年的發展與完善，又將其改為了智能交通系統。而對于智能交通系統的研究就將涉及多個方面，如先進交通管理系統ATMS、先進旅行信息系統ATIS、先進車輛控制和安全系統AVCSS等系統研究。

1.2 中國交通發展

我國相關交通研究起步較晚，在20世紀70年代，重點研究交通理論跟交通工程學，到了20世界80年代后，我國才慢慢引進外國的ITS公路系統，到了20世紀90年代中期后，我國有關部門開始重視對我國ITS的研究，結合相關城市衛星定位系統項目，逐漸完善我國ITS。

2.交通信號擁堵控制

2.1 交通信號控制的概念

交通信號擁堵控制的概念有如下幾點：(1)步與步長：在某一段時間內，燈控交叉口內不同位置信號燈狀態所構成的一組能夠判定燈色狀態被叫做步，而不同燈色狀態構成不同的步，而構成步所用的時間叫步長。(2)信號周期：交通信號是有循環的改變，若每一個循環有n步，這這個循環內步的和為信號周期。(3)相位：每個周期內，平面交叉口跟某一支或者不相沖突間交通流所能獲得的通行權利為信號相位。(4)綠信比：周期內，內一相位路燈用時與周期時間之比。（5）車頭時距：在同車道內行使車輛，兩連續車輛頭端通過某一斷面所用時間間距。

2.2 非主流交通信號控制系統的工作原理

就目前發展情況來看，比較主流且成熟的交通信號控制系統主要有三種：SCATS、SCOOT、TRANSYT。下面就做相關分析。(1)配時參數實時選擇系統（SCATS）：此系統的運行。需要擬定配時參數跟交通等級進行匹配，不同級別交通量對應不同配時參數。通過擬定的此存儲于中央控制計算機中，它將通過交通情況進行反饋，自動來選擇合適的配時參數，同時它也對所匹配配時數據的交通信號進行實時控制。由于交通體量不能表現擁堵程度，所以此系統并不可以及時判斷是否擁堵。(2)配時參數實時生成系統（SCOOT）：此系統不需要先存儲任何配比方案，也不用配時參數，它主要通過設計的優化模型來進行配時參數的相關調整。但是相關實驗發展，此系統在交通擁堵現狀下表現也不是很好。(3)固定配時協調控制系統（TRANSYT）：而這種系統是世界范圍內應用最廣的系統。它通過假定交通網絡內車流量某一個時間間隔平均流量跟道路交叉口車輛轉彎數百分比是已知，后面也以延誤跟停車數來做最小優化目標，從而來對交叉路口信號進行配時優化控制。

此系統相對于以上兩種系統來講它需要的成本要更低一些，并且它對交叉道路內信號管控要更好。但是缺點也明顯，此系統脫機使用，不能夠實時監控判別路況，也不能按交通動態來實時信號調整。

2.3 交通信號控制效果評價指標

這些指標主要有車輛延誤、車輛排隊長度等，并且車輛排隊長度還要涉及平均排隊長度、最大排隊長度、平均最大排隊長度、排隊消散長度。

3.結束語

本文章介紹了我國交通的發展狀況以及智能交通的發展歷史，對基于交通信號擁堵控制方面的智能交通系統技術做了相關說明介紹，這對于我國交通系統的管理跟維護有著積極的意義，通過對相關系統優缺點的分析也能夠我國交通網絡管理提供依據。