物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的交通信號(hào)控制策略

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摘要：隨著人均經(jīng)濟(jì)水平的提升，家庭都擁有車輛數(shù)量大幅增加，隨之而來的是城市道路的交通擁擠問題，針對(duì)這一問題雖然政府制定了相應(yīng)的規(guī)章制度，但是依舊難以解決。為此將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)參與交通信號(hào)燈的控制中，通過監(jiān)測裝置的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)反饋，計(jì)算機(jī)經(jīng)過處理后得出最佳的信號(hào)燈變化頻率，將其運(yùn)用于交通信號(hào)燈的實(shí)際使用中，能夠維持交叉路口等易發(fā)生堵塞的路段的車輛正常行駛，提高國民的出行效率，提高城鎮(zhèn)交通的通行水平和服務(wù)水平。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；交通信號(hào)；控制策略；分析

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)參與交通信號(hào)控制中需要采取多種方式進(jìn)行，應(yīng)對(duì)同一路段中的不同車輛運(yùn)行狀況，包括單個(gè)交叉通信號(hào)控制、干道線路協(xié)調(diào)控制、區(qū)域協(xié)調(diào)控制等多種策略。相對(duì)應(yīng)的，需要安裝各種類型的監(jiān)測裝置作為物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用的基礎(chǔ)設(shè)備，監(jiān)測裝置的反饋由計(jì)算機(jī)處理得到有效信息。實(shí)時(shí)監(jiān)控交叉路口路段的車輛運(yùn)行狀況，超出設(shè)定數(shù)值后進(jìn)行及時(shí)的處理，改變交通信號(hào)的時(shí)間段，為國民出行提供保障。

1基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的交通信號(hào)控制的基本要求

1.1感知路通狀況

日常生活中的實(shí)時(shí)狀況的反饋是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得以實(shí)施的基礎(chǔ)，因此，為了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠有效地在交通信號(hào)控制方面得到運(yùn)用，工作人員首先需要將用于感知的檢測器裝置于需要交通信號(hào)燈的地區(qū)，包括固定以及可移動(dòng)的兩種監(jiān)測設(shè)備。同時(shí)，進(jìn)行多方面的檢測，將路口的交通狀況及時(shí)準(zhǔn)確的反饋給計(jì)算機(jī)，進(jìn)行裝置的區(qū)域需要工作人員提前到相關(guān)地點(diǎn)進(jìn)行檢測計(jì)算，最后才能決定檢測器的最終安裝位置，盡可能精準(zhǔn)地安裝檢測器，準(zhǔn)確地反饋數(shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)。

1.2融合交通狀況信息

在計(jì)算機(jī)得到易發(fā)生堵塞的路通實(shí)際數(shù)據(jù)后，利用歸納算法生成可讀的規(guī)則和決策樹，然后，使用決策對(duì)新數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將具有全球定位系統(tǒng)定位功能的城市出租車和私家車進(jìn)行位置和時(shí)間信息的采集，計(jì)算城市出租車和私家車所在位置點(diǎn)的速度。并把這些速度信息與電子地圖進(jìn)行對(duì)應(yīng)，直觀描述道路的交通流速度狀況，計(jì)算機(jī)將這兩種數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，處理得到路通的具體狀況，根據(jù)計(jì)算機(jī)提前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)以及公式進(jìn)行對(duì)比，由此得出最適合當(dāng)前交通路段的交通信號(hào)變換時(shí)間段。

1.3處理交通狀況信息

除了處理已分析的數(shù)據(jù)，還需要對(duì)檢測器進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，對(duì)于固定檢測器需在相似的基礎(chǔ)上收集數(shù)據(jù)來分類處理，創(chuàng)建一個(gè)固定監(jiān)測器獨(dú)有的對(duì)于真實(shí)交通狀況的判斷算法，這需要收集大量的數(shù)據(jù)，要在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正式參與交通信號(hào)控制之前進(jìn)行收集處理。對(duì)于前文根據(jù)城市出租車以及私家車的位置、時(shí)間在電子地圖上進(jìn)行對(duì)應(yīng)的方式需要計(jì)算機(jī)提前對(duì)該路段的地圖、大致行車路線、過去實(shí)際狀況等進(jìn)行提前的收集補(bǔ)充，盡可能地完善數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理當(dāng)中做出最科學(xué)有效的判斷。

2基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的交通信號(hào)控制的實(shí)施策略

2.1單個(gè)交叉通信號(hào)控制

（1）定時(shí)信號(hào)控制。對(duì)于定時(shí)信號(hào)控制需要針對(duì)當(dāng)?shù)氐穆范畏譃槎鄠€(gè)分段值，包括早高峰、晚高峰，以及相對(duì)應(yīng)的晚早低峰、晚低峰。同時(shí)，在平面交叉口設(shè)置交通標(biāo)志、標(biāo)線和交通島等，引導(dǎo)車流和行人各行其道以及在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，一股或幾股車流在任何時(shí)刻都獲得完全相同的信號(hào)燈色顯示的方式進(jìn)行同時(shí)的信號(hào)調(diào)控。（2）交通感應(yīng)信號(hào)控制。為了進(jìn)行交通感應(yīng)信號(hào)控制，需要進(jìn)行兩種形式的檢測器布置，一是布置測量行程速度及運(yùn)行時(shí)間的檢測器，二是布置測量汽車隊(duì)伍長度的檢測器。并不是一開始就可以將進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)控制的路段進(jìn)行完美的調(diào)控，是需要檢測器進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，進(jìn)行不斷的調(diào)試，才能完成路段的有效調(diào)控的任務(wù)。工作人員需要做的是在一開始設(shè)定初始調(diào)控方案，在接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行不斷的調(diào)試。監(jiān)測裝置會(huì)檢測到每一個(gè)周期時(shí)間段內(nèi)車流量的變化，將這些數(shù)據(jù)及時(shí)準(zhǔn)確的存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的完善。每隔一段時(shí)間計(jì)算機(jī)將會(huì)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)中的最大的車流量，再根據(jù)計(jì)算機(jī)中事先存儲(chǔ)好的算法進(jìn)行處理，最后，對(duì)交通信號(hào)燈變化時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

2.2干道交通協(xié)調(diào)控制

（1）線協(xié)調(diào)控制。當(dāng)干道路口的主要道路方向的車流的實(shí)際交通流量與車流的飽和通行能力的比值小于0.9，次要道路方向的實(shí)際交通流量與車流的飽和通行能力的比值小于0.7時(shí)，就需要改變交通路口信號(hào)控制的方式，采用線協(xié)調(diào)控制的策略。在通過已收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)鍵的交叉路口的車流的實(shí)際交通流量與車流的飽和通行能力的比值計(jì)算，選擇適合的綠波帶協(xié)調(diào)控制，使車流到達(dá)每個(gè)路口時(shí)，正好遇到“綠燈”。在經(jīng)過調(diào)整后，干道路口的主要道路方向和次要道路方向的車流的實(shí)際交通流量，與車流的飽和通行能力的比值小于0.6時(shí)，適合使用交通感應(yīng)信號(hào)控制，減少車輛在交通信號(hào)燈前的等待時(shí)間。（2）干線動(dòng)態(tài)綠波控制。為了讓每個(gè)路口能夠有一個(gè)最適合的控制方式，需要對(duì)每個(gè)路口的信息進(jìn)行收集處理，經(jīng)過交叉對(duì)比，對(duì)每個(gè)路口都設(shè)置一個(gè)最恰當(dāng)?shù)男盘?hào)周期，優(yōu)化交通路口的狀況。首先，需要將信號(hào)周期最大的交叉路口作為關(guān)鍵點(diǎn)，將其所有信號(hào)周期中的最大值作為所有交叉路口的信號(hào)周期，再將每個(gè)路口的信號(hào)周期與這一信號(hào)周期進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合車輛隊(duì)伍的長度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整出來最適合這一交叉路口的有效綠燈時(shí)間和周期時(shí)長的比值。在調(diào)整完成后，對(duì)每個(gè)交叉路口的車流的實(shí)際交通流量與車流的飽和通行能力的比值進(jìn)行正、反方向的兩次計(jì)算，每隔一段時(shí)間就根據(jù)這一計(jì)算得出的數(shù)據(jù)，對(duì)交叉路口的有效綠燈時(shí)間和周期時(shí)長的比值、交通信號(hào)周期進(jìn)行調(diào)整，確保所有車輛可以順利通過干道。

2.3區(qū)域信號(hào)協(xié)調(diào)控制

（1）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。為了確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性與有效性，需要在交叉路口布置感應(yīng)裝置，及時(shí)地收集所有來往車輛的數(shù)量、停留時(shí)間等數(shù)據(jù)，根據(jù)先前制定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)交通路口的車輛長度進(jìn)行調(diào)整。除此之外，在交叉路口處可以安裝排隊(duì)溢出的監(jiān)測裝置，一旦交叉路口處的車輛超過檢測器的規(guī)定范圍，可以及時(shí)地對(duì)車輛長度進(jìn)行控制。兩種布置同時(shí)進(jìn)行調(diào)控，將交叉路口的車輛數(shù)量控制在合理范圍內(nèi)。（2）實(shí)施步驟。首先，要對(duì)交叉路口的實(shí)際狀況進(jìn)行檢測，包括道路的長度、寬度、堵塞密度等狀況，根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算出最適合監(jiān)測裝置安裝的區(qū)域。正式開始使用后，計(jì)算機(jī)接收到監(jiān)測裝置反饋的數(shù)據(jù)后，分析判斷交叉路口路段上的車輛長度是否超出了設(shè)定的規(guī)定數(shù)值，實(shí)時(shí)的改變?yōu)榻煌魈峁┓?wù)的時(shí)間，調(diào)整每個(gè)路段的車輛長度，使交叉路口的車輛長度維持在較好的水平內(nèi)，既可以減少駕駛者的等待時(shí)間，也不會(huì)造成交通堵塞。同時(shí)，監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)傳輸是實(shí)時(shí)進(jìn)行的，計(jì)算機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)不斷地進(jìn)行調(diào)整變化，保持交叉路口路段的交通狀況，形成一個(gè)良好的周期控制，降低了意外出現(xiàn)頻率并提高了駕駛者可利用的時(shí)間。（3）檢測器安裝。檢測器的位置安裝需要工作人員進(jìn)行精密的計(jì)算，確保檢測器對(duì)于檢測的交叉路口路段存在預(yù)留空間。用于車輛長度過長時(shí)需要的最低的調(diào)整空間，確定車輛長度在可測量的范圍內(nèi)。（4）設(shè)定測量閾值。一般測量裝置的作用并不是用于交叉路口路段發(fā)生問題后檢測反饋的，而在對(duì)交叉路口路段的車輛數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。一旦檢測到的數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算機(jī)的檢測，極有可能發(fā)生車輛長度過長的問題時(shí)，就要進(jìn)行緊急的處理，從而事先預(yù)防交叉路口路段車輛長度過長的問題，而不是在問題發(fā)生后進(jìn)行緊急的處理。因此，在裝置正式啟用前，需要工作人員對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)定相應(yīng)的閾值以及計(jì)算公式，一旦交叉路口上的車輛數(shù)量達(dá)到閾值后，將收集的該路段的資料代入公式進(jìn)行計(jì)算處理，降低車輛長度過長對(duì)路段造成堵塞的概率。（5）設(shè)定綠燈時(shí)間。每個(gè)路段的綠燈時(shí)間都需要根據(jù)收集到的資料進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整，但是，在最開始的設(shè)定需要根據(jù)最大交叉口的有效綠燈時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，正式開始使用后，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整。

3結(jié)語

隨著信息技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，私家車的數(shù)量逐年上升，即便我國制定相關(guān)的政策進(jìn)行限行，每天仍舊有許多車輛在行駛，造成交通堵塞，浪費(fèi)時(shí)間在等待的途中。為此，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的交通信號(hào)控制的方式應(yīng)運(yùn)而生，提高了每個(gè)路段的通行能力，滿足我國人民出行的基本需求，減少駕駛者在行駛過程中所需要花費(fèi)的時(shí)間，同時(shí)，提高了城鎮(zhèn)道路的服務(wù)水平，提升國民的幸福度、滿意度。

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作者：付明明 單位：吉林廣播電視大學(xué)白城分校