基于人工智能的軌道交通信號(hào)配時(shí)自動(dòng)控制方法探討核心探索

郭京威

摘 要：傳統(tǒng)的軌道交通信號(hào)配時(shí)系統(tǒng)的使用效果并沒有達(dá)到理想的完美標(biāo)準(zhǔn)，從交通信號(hào)配置的整體效果來判斷，還存在疏漏?，F(xiàn)代的人工智能技術(shù)成熟穩(wěn)定為軌道交通信號(hào)配時(shí)自動(dòng)化控制提出了全新的工作思路。從城市軌道交通信號(hào)配時(shí)的現(xiàn)實(shí)狀況出發(fā)，利用科學(xué)的計(jì)算方式，結(jié)合軌道交通信號(hào)配時(shí)工作原理。設(shè)計(jì)全新的人工智能的軌道交通信號(hào)配時(shí)自動(dòng)控制方法。本文將對(duì)其需要重視的要點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行梳理，形成系統(tǒng)邏輯的工作思路。

關(guān)鍵詞：人工智能;軌道交通信號(hào);自動(dòng)控制方法;重點(diǎn)分析

0 引言

城市軌道交通向著集成化智能化發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，城市的軌道交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜，整個(gè)信號(hào)配時(shí)控制需要分析的現(xiàn)實(shí)情形較多。這樣的客觀真實(shí)情況為軌道交通信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)帶來了困難，為了解決交通擁堵問題，減緩城市軌道交通的壓力。人工智能的科學(xué)計(jì)算方式為解決這樣復(fù)雜的情況提供了有效的方式。

1 人工智能軌道交通信號(hào)配時(shí)的工作設(shè)計(jì)原理

人工智能軌道交通信號(hào)配時(shí)的工作設(shè)計(jì)原理需要做好交通信號(hào)的燈亮順序安排工作。具體的時(shí)間長短安排，停頓頻率，信號(hào)燈種類等因素的安排需要利用人工智能順利完成計(jì)算分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市軌道交通的運(yùn)行最佳配置。完成在有限的時(shí)間內(nèi)盡可能地通行更多的車輛，減少車輛的擁堵情況。利用人工智能技術(shù)設(shè)計(jì)的軌道交通信號(hào)配時(shí)裝置主要有三種類型。配時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)中通過感應(yīng)控制對(duì)交通路口的交通信息流進(jìn)行記錄，并根據(jù)交通信息流的大概情況來對(duì)交通信號(hào)燈進(jìn)行智能控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的疏導(dǎo)車輛。配時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)中通過自適應(yīng)控制，通過感應(yīng)控制交通信號(hào)的參數(shù)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制，這樣就可以具體結(jié)合目前交通路口的實(shí)際通行狀況對(duì)過往車輛進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。配時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)中通過定時(shí)控制，對(duì)城市各個(gè)交通路口的交通信號(hào)信息進(jìn)行識(shí)別，然后通過后臺(tái)軟件，可以自動(dòng)地設(shè)置一個(gè)固定的交通信號(hào)配時(shí)體系，對(duì)來往的車輛進(jìn)行指揮通行。人工智能軌道交通信號(hào)配時(shí)自動(dòng)裝置系統(tǒng)完成自動(dòng)化配置的方式主要可以作為兩個(gè)工作部分完成。首先出于實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道交通系統(tǒng)分配最佳方式，需要做好搭建模型內(nèi)部的智能算法安排，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)解安排，完成對(duì)交通信號(hào)的自動(dòng)化管控工作。結(jié)合正確的軌道信號(hào)周期設(shè)置，軌道交通信號(hào)所處地段交通流量，信號(hào)飽和度，明確各個(gè)交通路口車輛通過量。

2 軌道交通信號(hào)配時(shí)類型

2.1 智能交通信號(hào)控制

智能交通信號(hào)控制使用感應(yīng)控制算法完成對(duì)交通流量在各個(gè)時(shí)段變化，具體需要事先調(diào)查好車輛通過該信號(hào)點(diǎn)所花費(fèi)的時(shí)間，提升對(duì)收集時(shí)間數(shù)據(jù)的精確度。針對(duì)交通高峰期出現(xiàn)的車輛通過時(shí)間延遲，車輛整體排隊(duì)時(shí)間延長，車輛陸續(xù)到達(dá)信號(hào)點(diǎn)的停留時(shí)間增加，等待信號(hào)更改的留置車輛增多。針對(duì)這種現(xiàn)象要根據(jù)一天之內(nèi)不同的時(shí)間段的車流量進(jìn)行隨機(jī)應(yīng)變，避免車輛在該交通信號(hào)點(diǎn)停滯過久造成車輛擁堵。完成智能交通信號(hào)控制的辦法有兩種，主要是建立科學(xué)的分析數(shù)據(jù)模型，計(jì)算得出正確的分析方法?？梢允褂米顑?yōu)化理論分析方式和運(yùn)籌學(xué)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)交通信號(hào)崗的綠燈時(shí)間長短計(jì)算，保證車輛盡快疏通。但是智能控制軌道交通信號(hào)的方式并不能帶來理想的工作效果，整個(gè)交通系統(tǒng)的配時(shí)設(shè)計(jì)具有隨機(jī)性，并不符合城市交通復(fù)雜的運(yùn)行情況。此外智能化的設(shè)計(jì)模式無法構(gòu)建合適的數(shù)學(xué)模型，即使成功搭建數(shù)學(xué)模式進(jìn)行分解解讀，也不能對(duì)真實(shí)的軌道交通信號(hào)配時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效管控。隨著人工智能技術(shù)的研究轉(zhuǎn)向下一個(gè)階段，可以明顯發(fā)現(xiàn)遺傳算法，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方式等科學(xué)的數(shù)據(jù)分析方式能夠?yàn)檐壍澜煌ㄐ盘?hào)配時(shí)帶來更好的發(fā)展方向。

2.2 定時(shí)控制方式

軌道交通信號(hào)配時(shí)還可以使用定時(shí)信號(hào)配時(shí)的方式完成作業(yè)。定時(shí)控制方式是利用交通效益和交通延誤作為工作核準(zhǔn)方式，為了保持各個(gè)位置的綠色信號(hào)時(shí)間安排比例符合交通高峰時(shí)期需要的比重，減少交通延誤需要的最佳時(shí)長。但是城市的交通運(yùn)行情況，人員流通等內(nèi)容會(huì)隨著現(xiàn)實(shí)條件的變化而出現(xiàn)周期性的改變。為了保證定時(shí)控制方式能夠始終滿足城市軌道交通的疏通需要，相關(guān)工作人員要進(jìn)行定期的相關(guān)數(shù)據(jù)收集工作，重新完成數(shù)據(jù)計(jì)算，配置新型方案，減少交通擁堵情況的出現(xiàn)。由此可見這種方式顯然無法滿足現(xiàn)代社會(huì)的城市復(fù)雜的軌道交通運(yùn)行現(xiàn)狀，無法為城市通勤人員提供高效的出行方式。

2.3 感應(yīng)信號(hào)控制

感應(yīng)信號(hào)的工作原理需要事先在交通信號(hào)控制器內(nèi)部安裝設(shè)定初始綠燈等待時(shí)長，當(dāng)初始綠燈工作時(shí)間結(jié)束之后要進(jìn)行一段等待時(shí)間設(shè)計(jì)。如果在等待時(shí)間期間并無車輛到達(dá)交通等待地點(diǎn)，感應(yīng)信號(hào)控制裝置會(huì)立刻改變車輛的相位。當(dāng)檢測(cè)出存在后續(xù)車輛裝置時(shí)，會(huì)根據(jù)車輛的數(shù)量適當(dāng)延長等待時(shí)間。車輛感應(yīng)控制原理采用了根據(jù)交通鑿求延長繹燈時(shí)間，直到綠燈時(shí)間達(dá)到最大值，或者綠燈期間交通流的車頭距測(cè)量值超過某一關(guān)鍵值。但是這種感應(yīng)信號(hào)控制方式針對(duì)跳相情況的處理方式存在嚴(yán)重不足，無法獲取理想的效果。

3 對(duì)城市軌道交通信號(hào)配時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)模型求解

軌道交通信號(hào)配時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)模型求解時(shí)，要應(yīng)用模糊控制技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，多智能應(yīng)用技術(shù)等優(yōu)秀的計(jì)算方式完成計(jì)算最優(yōu)解工作。適當(dāng)?shù)囊鶕?jù)該路口的車輛通行現(xiàn)實(shí)狀況復(fù)雜性使用免疫算法，遺傳算法，蟻群算法等更加細(xì)致的計(jì)算方式明確最佳的軌道交通信號(hào)配時(shí)間隔，有利于實(shí)現(xiàn)高峰車流及時(shí)疏散，錯(cuò)峰通勤的目的。遺傳算法的靈感來源于生物的自然進(jìn)化，根據(jù)自然進(jìn)化狀態(tài)得到智能的計(jì)算結(jié)果方式。再將遺傳算法應(yīng)用于城市軌道交通信號(hào)配時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)模型求解時(shí)，工作人員使用字符串將整個(gè)模型的構(gòu)建形成整體的人工編碼形式，做好原始種群的組建工作。函數(shù)能夠集中分析城市軌道交通配時(shí)設(shè)計(jì)中存在的各個(gè)參數(shù)，得出最佳的分配結(jié)構(gòu)方式。使用對(duì)應(yīng)的函數(shù)完成對(duì)初始化數(shù)據(jù)的分析解讀，不斷循環(huán)整個(gè)操作直到最后整個(gè)模型設(shè)立符合最優(yōu)化選擇。需要注意的是計(jì)算結(jié)果存在一定的隨機(jī)性缺乏唯一性，缺乏科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)計(jì)算驗(yàn)證導(dǎo)致結(jié)果不能直接代表最終結(jié)果。在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候要注意求解過程以及參數(shù)選擇等涉及到計(jì)算的各個(gè)方面的穩(wěn)定唯一性，分析相關(guān)參數(shù)的靈敏度，保證計(jì)算的科學(xué)合理有效。此為針對(duì)涉及到種群計(jì)算的建模方法，因?yàn)橛?jì)算結(jié)果會(huì)同種群的大小變化密切相關(guān)聯(lián)，需要結(jié)合問題規(guī)模的變化而適當(dāng)?shù)脑黾踊蛘邷p少種群的數(shù)量保持計(jì)算算法的唯一收斂效果。利用人工智能的科學(xué)計(jì)算方式得到對(duì)城市軌道交通信號(hào)配時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)的方案生成式，方案選擇式。這樣的組成方式能夠明確固定時(shí)間網(wǎng)絡(luò)時(shí)間控制方式，完成交通信號(hào)等根據(jù)城市當(dāng)前的即時(shí)車輛通行情況做出科學(xué)的紅綠燈時(shí)間分配。在早晚交通高峰時(shí)期出現(xiàn)的交通信號(hào)控制方案，要集合預(yù)先車流量信息，城市擁堵情況，完成對(duì)信號(hào)配飾的時(shí)刻控制，順利完成信號(hào)控制方案之間的切換，快速調(diào)整不合理的部分，減少城市交通擁堵現(xiàn)象。

4 結(jié)語

城市軌道交通信號(hào)配時(shí)的傳統(tǒng)管理方式無法滿足當(dāng)前城市復(fù)雜的交通情況，人工智能提供的科學(xué)算法，為更科學(xué)，管理質(zhì)量更佳，時(shí)間配置更加科學(xué)的軌道交通信號(hào)配時(shí)提供了可能。

參考文獻(xiàn)：

[1]龐彥知.城市復(fù)雜軌道交通信號(hào)智能配時(shí)方法仿真[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2020，43（21）：80-84.

[2]陸鑫源，朱莉，張郁，等.城市軌道交通信號(hào)智能運(yùn)維系統(tǒng)應(yīng)用與實(shí)踐[J].鐵道通信信號(hào)，2020，56（3）：82-86.

[3]才讓草.基于人工智能的軌道交通信號(hào)配時(shí)自動(dòng)控制方法探討[J].電視技術(shù)，2020，44（2）：32-33.

[4]劉光勇，石陽陽，劉偉康，等.智能軌道快運(yùn)系統(tǒng)路權(quán)控制技術(shù)研究[J].控制與信息技術(shù)，2020（1）：93-99.

[5]劉建磊.“人工智能+”背景下軌道交通信號(hào)與控制專業(yè)建設(shè)研究[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2020（1）：20-21.

[6]朱理婧.基于人工智能的軌道交通信號(hào)配時(shí)自動(dòng)控制方法研究[J].科技通報(bào)，2019，35（9）：70-74.