吳頌超,馮天軍

(吉林建筑大學,吉林 長春 130000)

1 城市道路智能交通信號控制

1.1 含義與特征

智能交通信號控制系統(tǒng)旨在利用先進的信息技術,實時監(jiān)測和分析交通樞紐的流量,有效地調(diào)整紅綠燈的發(fā)出時間,從而極大地改善交通狀況,提高交通安全性[1]。在智能交通控制系統(tǒng)中,主要特點是:第一,兼容性。系統(tǒng)能夠與任何標準的交通信號控制器相互協(xié)調(diào),以滿足不斷變化的環(huán)境;第二,實用性。為了有效地控制城市道路交通信號,采取了一系列措施來實現(xiàn)這一目標,系統(tǒng)中所用的設備、技術和軟件必須具備良好的可靠性和穩(wěn)定性,為了應對氣候變化帶來的挑戰(zhàn),需要進行有效的操作和后期維護;第三,開放性。該系統(tǒng)既能夠應對當前的城市交通問題,又能提供更多的便利性,而且可以在未來發(fā)揮更大的作用;第四,先進性。在構建系統(tǒng)時,應該盡可能地使用先進的決策模型和信息技術,以期達到更高的運行效率;第五,可靠性。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,需要設置一個能夠自動檢測、報警和恢復的功能,以防止由于異常情況導致的道路交通擁堵問題。

1.2 硬件設計

現(xiàn)代城市的智能交通控制系統(tǒng)經(jīng)過精心設計,包括中央控制器、鍵盤、傳感器、電子圍欄、車道指示牌、車輛行駛速度監(jiān)測器、車輛行駛速度報警器、車輛停車報警器等多種功能。這些模塊的組合可以有效地提高控制的效率和準確性。例如,鍵盤和參數(shù)輸入模塊的核心功能是實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài),以便及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施解決,包括時間、倒計時等。一般而言,八段數(shù)碼管可以有效地描述各種信息,其中三段代表倒計時,四段代表時間,而最后一段則是將時間與倒計時進行對比的重要工具。CH454芯片是一種具有重要功能的鍵盤掃描和數(shù)碼管驅(qū)動器,它可以通過I2C總線與LPC2378控制器相連,從而提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。燈泡檢測板模塊不僅滿足信號機的所有功能需求,還提供了簡單易用的操作按鈕,使用起來更加方便快捷,以實現(xiàn)人機交互,通過對城市道路交通燈的實時監(jiān)控,可以及時發(fā)現(xiàn)和維護出現(xiàn)故障的交通信號燈,從而確保其正常運行,從而提高交通安全性;該模塊能夠識別各種顏色的交通燈,并采取措施來預防這些顏色的重疊,保證城市道路的安全和暢通。

1.3 軟件設計

與傳統(tǒng)的硬件設計相比,現(xiàn)代城市智能交通信號系統(tǒng)的設計和應用更加依賴于軟件的支撐,即將信號控制策略融入系統(tǒng),從而使智能交通信號控制系統(tǒng)能夠更好地實現(xiàn)其內(nèi)在的控制思想[2]。現(xiàn)代城市智能交通控制系統(tǒng)的核心技術之一就是人機交互,它不僅要求實時監(jiān)測城市道路上的車輛流量,并且確保信號設備的穩(wěn)定運行,同時也要求為城市交通管理者提供有效的控制參數(shù),并且根據(jù)收集到的數(shù)據(jù),采取有效的措施來處理相關的問題,從而達到更好的效果?，F(xiàn)代城市智能交通系統(tǒng)的核心在于嵌入式軟件,它可以根據(jù)不同的環(huán)境和條件,自動調(diào)整和優(yōu)化,以適應不斷變化的道路交通狀況。此外,它還可以提供實時的監(jiān)測和管理,以及精確的數(shù)據(jù)傳輸,以便及時響應和處理各種交通控制信息。在構建現(xiàn)代城市智能交通信號控制系統(tǒng)時,為了更好地滿足用戶的需求,軟件設計部門將著力于實現(xiàn)以下幾個功能:調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)、查詢和實時監(jiān)測;發(fā)生故障時及時發(fā)起并進行處置;支持數(shù)據(jù)的快速傳輸;具備自動檢測的能力;支持控制量的輸出及其相關的算法;支持多種控制模式的靈活切換。經(jīng)過精心設計的軟件,我們可以充分利用智能交通信號控制系統(tǒng),有效地改善城市道路的交通狀況,從而達到最佳的管理效果。為了提高現(xiàn)代城市智能交通信號控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,必須采取科學的方法來設計控制程序,并將它們有效地聯(lián)系起來。特別是在軟件開發(fā)過程中,應該特別關注主程序的優(yōu)化,根據(jù)不同的設計和技術需求,不斷改進和完善這些程序,使它們成為一個高效、穩(wěn)定的整體。

1.4 系統(tǒng)的構成

現(xiàn)代城市的智能交通控制系統(tǒng)由多個元素組成,包括控制器、信號燈、通訊設備、監(jiān)控裝置、控制器、軟件等[3]?？刂破魇钦麄€系統(tǒng)的核心,它負責控制車輛的行駛方向,并與周圍的環(huán)境保持聯(lián)動?，F(xiàn)代城市的智能交通信號控制系統(tǒng)被劃分為三個不同的層次:首先,中心控制器,該系統(tǒng)負責全面監(jiān)測,涵蓋了區(qū)域控制層面,同時還擁有多種不同層次的功能;其次,區(qū)域控制器是一種重要的設備,它能夠協(xié)調(diào)并控制城市道路上的交通信號,通過實時監(jiān)控信號機的運行狀態(tài),以便能夠快速地向區(qū)域計算機發(fā)送有效的報告;最后,路口控制器,主要職責是監(jiān)督和管理城市道路上的交通信號燈。

2 大數(shù)據(jù)技術驅(qū)動下的城市道路智能交通信號控制方法

引用先進的智能控制技術,可以大大改善城市道路交通系統(tǒng)的運行狀況,克服傳統(tǒng)控制手段的不足,極大地提高系統(tǒng)的運行效率。

2.1 模糊控制技術

模糊控制可以有效地模擬人腦,通過使用計算機技術,我們可以更準確地表達人類的常識和主要經(jīng)驗,并建立一個更適合計算機處理的模型結構,而不需要依賴于復雜的數(shù)學模型。采用模糊控制技術對交通信號燈進行操作,能夠更好地模擬交警的指揮,實現(xiàn)更加高效的交通管理。專家系統(tǒng)是模糊控制中最重要的組成部分,它利用計算機和人工智能技術,結合推理機、知識數(shù)據(jù)庫和模型數(shù)據(jù)庫,可以處理大量復雜的信息,通過模擬人類的決策過程,可以更有效地控制和優(yōu)化系統(tǒng)的運行。使用專家系統(tǒng),可以有效地監(jiān)測和預測交通狀況,并通過人機交互界面輸入用戶信息,以便更好地管理交通流量,將其轉(zhuǎn)換成計算機系統(tǒng)中規(guī)范化的表達形式,以便于用戶的理解。盡管模糊控制系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢,但仍然存在一些不足,例如缺乏有效的參數(shù)調(diào)整和建立方法,以及需要技術人員多次嘗試才能達到理想的操作效果,而且由于主觀性較強,使得它很難根據(jù)外部環(huán)境的變化及時做出調(diào)整,從而降低了系統(tǒng)的精度。

2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術

通過利用人工智能的原理,神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術可以有效地模擬和預測系統(tǒng)的運行狀態(tài),從而更好地滿足用戶的需求[4]。神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術是一種高度智能化的技術方法,它可以有效地處理復雜的、不確定的、非線性的系統(tǒng),并且擁有出色的自我學習、自我糾錯能力,它的分布和存儲是離散的,因此,它特別適用于那些無法使用傳統(tǒng)的數(shù)學模型來精確描述的交通系統(tǒng)。盡管神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術可以提供快速、準確的初始權值,但其學習過程緩慢,而且缺乏可靠的實際效果,因此,它們需要更多的硬件和信號控制器來支持,而且還需要更強的適應能力來處理復雜的交通環(huán)境。利用神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術和模糊控制系統(tǒng)的結合,Sub-I可以實現(xiàn)函數(shù)的自動化生成和自動提取,這不僅極大地增強了神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)的學習效率,而且還極大地改善了系統(tǒng)的性能,從而改善系統(tǒng)的性能。通過利用信息處理技術,可以有效地控制和管理各種數(shù)據(jù),從而達到預期的目標。為此,需要建立一種模糊的數(shù)學模型,以及一種神經(jīng)系統(tǒng)地模糊網(wǎng)絡結構,然后通過有效的訓練來提升這種模擬的準確性。經(jīng)過詳細的調(diào)查和分析,可以利用現(xiàn)場的數(shù)據(jù),結合網(wǎng)絡技術,構建出一個有效的交通模型。

2.3 智能交通信號控制實際方法

通過利用先進的感應線圈、視頻、微波以及IoT技術,可以實時監(jiān)測路口和主要交叉點的交通流量,實時獲取交通運行狀況的信息,并能夠及時發(fā)現(xiàn)擁堵情況,為交通管理提供可靠的數(shù)據(jù)支持。當汽車駛?cè)胫付ǖ牡缆?智能控制系統(tǒng)就會收集相關的信息,并根據(jù)實際情況對道路的照明狀況進行調(diào)節(jié),以確保汽車安全地穿越。若還有其他汽車穿越,則必須持續(xù)維持綠燈,直至綠燈持續(xù)至設定的最長時間。在達到最低設置時間后,應該將次路的燈光調(diào)整為綠色,以確保行車安全。如果主路上沒有車輛,而次路上有車輛,那么應該將次路的信號燈設置為綠燈,并且在次路上的綠燈持續(xù)亮著,直到主路上的車輛出現(xiàn),才能夠調(diào)整為主路上的綠燈。在規(guī)劃交通流量時,應該優(yōu)先考慮主干道,并留出一定的空間來讓其他道路使用。此外,還需要注意非機動車和行人的流量情況,并合理安排交通流量的最小值和最大值。當前,通過采用綠波帶的線控制技術,我們可以有效地控制車輛的行駛速度,從而使其在第一個路口遇到綠燈時能夠及時調(diào)整速度,從而達到安全的行駛狀態(tài)。其余路口的信號燈將會自動變?yōu)榫G燈,而后續(xù)車輛的信號燈也將與前方車輛的信號燈保持一致,從而形成一條綠色通道。當沒有交叉路口或信號燈時,必須仔細研究周圍的交通環(huán)境,以便找到最佳的控制策略,以確保交通流暢,并有效地提升城市的整體交通水平。

3 大數(shù)據(jù)技術驅(qū)動下的城市道路智能交通信號的未來發(fā)展方向

3.1 集成化

隨著21世紀的到來,我國積極投入資源,不斷改進和完善城市交通信號控制系統(tǒng),充分利用信息技術和先進的軟件,根據(jù)我國城市交通的實際情況,提出了更加科學、有效的智能化管理模式[5]。目前,隨著技術的進步,城市交通信號控制系統(tǒng)已經(jīng)變得更加完善,它由兩種不同的控制方式組成:一種是被動的,另一種是主動的。為了有效提升城市交通管理水平,應當綜合考慮點、線、面的布局,并結合控制原則,將其按照時間和空間的順序劃分。此外,通過引入定時感知和自我調(diào)節(jié)技術,可以大大提升系統(tǒng)的運行效率和精度。通過聯(lián)動式分析,通過全面的評估和分析,來深入了解所有的信號系統(tǒng)。該集成交通信號控制系統(tǒng)能夠根據(jù)特定的交通情況,如點、線、面或者感應的信號,對道路上的各個個體進行靈活的監(jiān)測。此外,該系統(tǒng)將車輛和乘客視為同等重要的角色,并向管理平臺提供有用的控制參數(shù),使其更好地掌握道路交通的變化情況,并及時采取措施。通過對比分析,可以做出更加明智的決定。隨著技術的發(fā)展,智能化的城市交通控制系統(tǒng)已經(jīng)具備了完善的功能,不僅可以滿足多樣的交通環(huán)境,而且還能夠根據(jù)不同的交通情況做出靈活的決策和調(diào)整。利用云計算的強大功能,技術平臺可以自動收集、處理各種交通流量的數(shù)據(jù),無需依賴于傳統(tǒng)的樣本收集方式,可以將所有的信息整合到一起,通過智能控制和深入思考,可以實現(xiàn)自動化。采用這一控制策略,能夠更好地掌握各個交叉口的車流情況,同時利用誘導、預警等技術,收集城市道路的交通數(shù)據(jù),進一步提升管理水平。利用系統(tǒng)平臺,可以深入探究擁堵路段的形成機制,并采取有針對性的措施,有效地改善交通流量,減少由此帶來的不必要損失。

3.2 開放化

隨著技術的進步,隨著技術的不斷進步交通信號網(wǎng)絡正在不斷改進,以克服傳統(tǒng)封閉系統(tǒng)的局限性,并且積極推動開放式建設,以提升交通控制系統(tǒng)的效率和可靠性。越來越多的設備已經(jīng)支持廠商之間的軟件交流,這不僅極大地提高了標準化工作的效率,還徹底拋棄了過時的封閉式系統(tǒng),實現(xiàn)了軟件與硬件的可移植,更重要的是它們采用os-9操作系統(tǒng),極大地改善了界面的美觀性。從而更加有效地滿足用戶的需求。該系統(tǒng)既易于采購又兼容性強,大大降低了城市智能化道路交通系統(tǒng)的運營成本,同時也確保了數(shù)據(jù)的安全性。利用兼容的NTC/IP產(chǎn)品,能夠建立起一個完全開放的、可持續(xù)發(fā)展的道路交通系統(tǒng),使得網(wǎng)絡更為開放化。首先,城市交通管理部門不斷加強基礎設施的投入,大大增加了通信帶寬,使得通信信號控制機能夠被普遍應用于各種復雜的交通環(huán)境,有效地減少了道路交通的維護和運營成本。其次,隨著新一輪的城市發(fā)展,政府投入了大量的資源來改造電力網(wǎng)絡,并且加強了控制系統(tǒng)的建設,使得交通信號控制機的連接方式變得更加規(guī)范,并且配置了更多的智能設備。最后,當前的道路交通信號控制系統(tǒng)利用實時的交通數(shù)據(jù),精確地預測和識別可能的交通事故,并將相關的指令傳達給相關的操作人員,以便更好地提高整體信號控制的標準化作業(yè)升級。

3.3 協(xié)同化

隨著信息技術的發(fā)展,信號控制系統(tǒng)的智能化水平的顯著提升,原有的指揮中心可以更加高效地協(xié)調(diào)作用,收集大量數(shù)據(jù)并進行有效的存儲處理,從而有效地消除錯誤信息,提高系統(tǒng)的效率和準確性。并及時發(fā)出指令,大大縮短傳輸時間。經(jīng)過精心設計的控制策略,可以迅速而有效地將信息傳達至每一處,從而實現(xiàn)對不同交叉口的交通情況的有效監(jiān)測,從而更加精準地掌握每一處的飽和狀態(tài),從而大大提升了決策的精準度與靈活性。通過技術支持,各部門可以實現(xiàn)信息的實時交流與共享,建立一個高效的數(shù)據(jù)庫,從而更好地管理和控制路網(wǎng)的運行。通過采用可變報版的方式,管理部門可以更加靈活地展示信息,有效地促進各個部門的協(xié)作與配合,以最短的時間解決局部擁堵的問題。另外,交通管理部門應該加強對軌道交通的監(jiān)督和管理,確保其安全可靠,盡量減少停車次數(shù),并且在滿足乘客出行需求的前提下,大幅提高軌道交通的運行效率。未來城市交通信號控制系統(tǒng)將通過模擬交通流動、機器自我學習和迭代,構建更加高效的智能化管理平臺,以提高信號統(tǒng)籌的精確度。

3.4 特殊化

目前,動態(tài)擾動城市道路網(wǎng)絡信號控制的研究已經(jīng)從傳統(tǒng)的常規(guī)交通和公共交通轉(zhuǎn)向了更加深入的特殊交通流動態(tài)擾動。這種特殊的交通流動態(tài)擾動具有較高的可預測性,因為它們的出行頻率更高,時間更長,而且具有更強的優(yōu)先通行權,這使得它們的影響變得更加隨機和復雜,從而為進一步的研究提供了更多的數(shù)據(jù)支持。

4 結 論

綜上所述,采用先進的智能交通信號控制技術,可以實現(xiàn)對道路交通狀況的實時監(jiān)測、感知,從而有效地改善交通管理,提高交通信號的科學性、準確性;降低停車率,緩解交通擁堵,有效抑制路口交通組織的混亂,從而有效地保障公眾出行安全。為了有效減少交通事故的發(fā)生,應該加強對道路交通的監(jiān)督,并采用先進的科學技術來改善交通狀況,以保障公眾的安全出行。