试析智能信号优化系统在交通领域的技术应用

陈新,谭昕宇

摘 要：智能信号优化系统能够对城市道路上的车流、人流数据进行智能的分析，计算未来一定时间段的交通运行参数，自动下发信号配时方案，从而实现道路、干线及区域的交通控制优化。本文主要阐述交通信号控制的方式方法，分析智能信号优化系统在交通领域的技术应用，以供相关人员参考借鉴。

关键词：信号控制;智能信号优化系统;应用

近年来城市道路交通拥堵已经成为制约城市发展的难题，特别是上下班高峰期交通堵塞的问题更为严重，给人们的出行造成不便的同时也给交通安全带来了巨大的风险。智能信号控制系统能够利用计算机通信技术、控制技术、传感技术等先进技术实现对交通网络的全局分析并给出实时的信号优化控制方案，对缓解城市交通压力，保证道路畅通有着十分重要的作用[1]。

1 交通信号控制的主要方式

1.1 单点控制方式

单点控制方式是交通信号控制的最基本控制方式，一般采用的是固定周期配时和变化周期配时两种方案。固定周期配时即是位于道路交叉口的信号灯全天24小时均按一种配时方案执行配时控制的控制方式，而变化周期配时则是按照一天内不同的时段设置信号配时方案。

1.2 主干道交通信号控制方式

由于主干道一般较长，车流量也较大，所以在进行主干道交通信号控制时就不能单单考虑一个交叉路口的通行情况，而是要对整条干道进行连续的线性控制。主干道交通信号控制方式的基本控制思路是，让一定数量的车流能够在具有多个交叉口的主干道上始终处于绿色通行的状态行驶，尽量避免车辆每通过一个交叉口都需要停车等待信号的情况发生，节省车辆通行时间，避免车辆短时间内连续停驶导致交通拥堵。

1.3 区域交通信号控制方式

主干道交通控制方式为保证车辆通行速度，实际上是干扰到了次干道和岔道交通流的通行时间的，长时间的主干道绿波通行会影响到其他道路的通行情况造成区域性的道路拥堵。所以在进行信号控制时还需结合整个区域的行车情况，权衡各道路行車利益对信号控制配时进行取舍，制定适当的配时方案以满足各条道路的通行需求。

2 智能信号优化系统的功能组成和主要技术

2.1 智能信号优化系统的组成

智能信号优化系统主要由数据监测、信号优化控制、车辆导航、事故处理、交通分流、公共交通管理协调等几大功能模块组成，其中信号优化控制是智能信号优化系统的核心组成部分，对于拥堵地段的车辆诱导、公共交通运输车辆的优先级评定以及交通流量变化趋势的模拟预测起着决定性的作用[2]。

2.2 智能信号优化系统的主要技术

智能信号优化系统的建立，最先主要是计算机信息技术、计算机控制技术及GIS地理信息系统的综合应用，很大程度上提高了区域交通控制的效率和效果，但基本上还是需由交通控制中心做出最后的判断和调整。人工智能技术问世以后，在智能控制方面得到了快速的发展，也逐步被应用于智能信号优化系统之中，使该系统不仅能完成交通信息数据的收集、分析、整合，同时也具备了一定的自我控制功能，让智能信号优化系统的“智能”真正有了可及性。智能交通信号控制系统的主要技术除原本的计算机应用技术以外，能够体现其智能化的技术主要就是模糊控制和神经网络控制两种，这两种技术都是在仿生学的基础上，使智能系统模拟人的控制方法而达到智能控制的目的。

3 智能信号优化系统在交通领域的具体应用

3.1 建立交通仿真环境

交通信号控制的最大难点就在于提前制订出适当的信号控制方案，在实际的管理操作过程中，当道路系统出现拥堵情况时再去改变交叉口信号灯的灯时，往往已经不能有效改善道路的行车环境，只能通过交警现场指挥进行疏解，而这种情况大概率会持续到高峰期结束才能够妥善处理完毕。智能信号优化系统可以有效解决这一问题，采用模糊控制技术模仿人类推理、判断的经验控制方法，在计算机无法建立精准数学模型，不能通过对数据的准确计算来给出配时方案的情况下，模拟交警现场指挥交通时的情况，随时调整信号灯的灯时，适应复杂的路况变化;运用神经网络控制功能学习人类脑神经系统的运行方式，建立出一套能处理非线性、复杂情况的神经网络系统。通过神经单元对单点数据值的记忆储存，构建模糊的神经网络信息处理系统，并通过不断地学习加以完善，最后形成对区域内交通信号的合理控制。将智能信号优化系统应用于交通领域之后，控制中心可在交通高峰期来临以前，利用智能信号优化系统对经常出现拥堵的区域进行划定、检索，提前收集各交叉路口的流量数据信息及后续会途经该地区的车辆信息，生成动态的仿真环境，模拟出交通流通过岔路口所需要的灯时，并结合整体路况提前制订出恰当的灯时控制方案[3]。

3.2 主干道单向高峰流量的优化控制

在城市中，主干道早晚高峰时段的车流量大体会遵循一个固定的方向，例如某城市的早高峰车流量方向为东向，那么通常情况下晚高峰时的车流方向就会变为西向，发生拥堵的可能方向则与车流方向一致。当同一方向通过主干道的某一岔路口车流量过大时，车速减缓、时滞现象增加，交通路线拥堵情况向外发散引发区域性拥堵，全区域交通干线暂时性停摆。单向智能信号系统可以通过神经控制技术对这种相对固定的单相高峰交通量值进行存储，分析一定时间内高峰流量的变化趋势，从而做出单向高峰流量的优化控制方案，提升信号控制的精确度。

3.3 主干道双向高峰流量的优化控制

城市交通受各种因素的影响会一直处于不断变化的状态，双向高峰的情况也并不罕见，特别是节假日出游高峰期，出游或者是外来的车辆较多，高峰小时最大断面客流量明显增加，传统的信号控制系统基本上无法应对，只能采取人工交通指挥的方式纾解。智能控制系统具有学习能力的特性使其能够及时发现相对方向交通量的变化，进而提出双向高峰流量的优化控制方案并及时补充到交通控制管理系统中，能够加快信号系统灯时方案调整的反应速度，增大干道单位时间内的通行能力，避免反应不及导致交通拥堵情况的发生。

3.4 控制方案的自动下发

智能信号系统对城市交通控制管理方式的改变还在于，其打破了原本需要人为操作下发信号控制方案的工作模式。智能信号系统在仿真模拟出信号控制的优化方案后，不必再由控制中心人工对信号机进行配时方案修改，智能系统可通过互联网络直接与区域内的单点信号机进行通信，将信号优化方案直接下发至单点信号机处并进行执行操作。这样一来交通控制中心人员仅需要时刻注意各区域路况信息，将工作重心放在交通事故的处理上，既能够提高交通事故的出警速度，避免交通事故危害的扩大，也能够对交通事故引发的道路拥堵进行及时处理及分流疏散，降低事故影响。

4 结束语

综上所述，社会经济水平的提高和城市化发展进程的加快，给城市交通的控制管理工作带来了巨大的挑战，交通拥堵的问题如果处理不好不仅会影响人们的出行，拉低城市运行的效率，还可能导致交通事故的频繁发生造成人民生命财产安全受到损失。智能信号优化系统虽然能够有效地提升交通控制管理的效率，但由于发展时间较短其中也存在着很多问题尚待解决，相关技术研发人员还需加强智能信号系统的研究工作，不断攻克实际应用中所遇到的难关，为城市交通的控管贡献一份自己的力量。

参考文献：

[1]缪茸.基于交通信号拥塞控制的智能交通系统研究[J].微型电脑应用，2019（2）：25-28.

[2]周安宏.人工智能交通信号控制系统[J].通信电源技术，2019（1）：200-201+204.

[3]陈涛.智能信号优化系统在交通领域的技术应用[J].电子测试，2020（9）：5-7.