城市区域交通信号控制关键技术分析

伍丹

摘要：现如今我国整体发展形势颇为喜人，城市化建设步伐不断加快，城市人口和各种机动车使用量的持续增加，促使城市更加繁荣，但是与此同时，也促使城市交通更加繁忙，交通拥堵几乎成为城市常态，交通安全事故也屡屡发生，因此优化和完善城市区域交通信号控制系统成为当务之急。基于此，本文在对交通流短时预测技术进行简要分析论述的基础上，围绕交通信号控制方法和城市区域交通信号控制关键技术两大问题进行综合研究，希望能促进城市交通拥堵现象的改善。

关键词：城市区域；交通信号控制；关键技术分析

引言

在农村剩余劳动力不断增加的情况下，越来越多的人涌入城市谋求新的发展出路，加之家用轿车的快速普及应用，都促使各地城市的地面交通压力越来越大，交通拥堵现象也愈演愈烈，为了有效提升城市交通的顺畅性，借此促进城市交通效率的进一步提高，优化城市区域交通信号控制迫在眉睫，这就要求相关人员从不同方面入手，针对城市区域交通信号控制关键技术进行深入且广泛的分析探讨，以便实现对城市交通的高效管理与控制，从而更好的满足社会各界的出行需求。

1.交通流短时预测技术概述

对交通流量展开短时预测的模型技术原理是，截取一个较短时间段，同时确定该时间段内某路段截面，开展车辆通行数的预测，一般情况下这个时间段时长为15分钟。当前的交通流量短时预测模型衍生自统计分析，非线性理论，人工智能，交通仿真等方面的预测模型，还有混合型的预测模型。

假设交通流量短时预测模型建立在统计分析预测模型的基础上，这也是一个假定分析的过程，它是预设交通流量的变化趋势是有规律可循的，也就是说，在某个未来时间段内的交通流量，都可以在过往数据库内匹配到类似的交通流量数据。这种短时预测模型类型包括时间序列，历史平均以及卡尔曼滤波等方面的预测模型。

2.交通信号控制方法

城市交通流量密集，必须采取信号控制，它在城市交通智能系统中占据重要地位，对交通拥堵状况有非常明显的缓解作用。城市各条道路上的车流在交叉口实现汇聚，这个区域是交通拥堵的最高发区域，所以绝大多数交通信号都设置在道路交叉口。而城市在连年扩张，路网规模持续加大，信号灯数量也在成倍增长。从交叉口信息交互的方面考量，交通信号控制有两种划分方式，即单点控制和区域协调控制。交通信号的单点控制的意思很明确，就是路网中所有交叉口的信号控制全部视为孤立节点，与其它控制节点无任何交互和计算上的协同可能，这种控制方式诞生于上个世纪中叶，发展到现在进步巨大，原始阶段只是定时控制，逐渐向感应控制以及目前的自适应控制方面转化，期间的技术应用范围很广，但是取得的成效确实非常好。具体到区域交通信号的协调控制，所有交叉口由孤立节点转化成和区域节点有信息交互的节点，也可以理解为节中央控制接收每个节点上传的即时信息后展开计算，从而再次制定调控方案下达所有节点。单点控制方式是点控方式，区域干线的协调控制则为线控，如果区域再次扩大，则上升到面控，而面控的控制方式又可进一步划分为分布和集中式。

3.城市区域交通信号控制关键技术

３.1.逆向可变车道信号控制系统

这种技术的基本原理是：交叉口划定停车线，拉开某种距离后在合适位置开口，车辆由此可驶入逆向车道，然后由信号灯提示车主可以驶入逆向变车道的时间点。在实施信号控制时，有两个方面必须做到，第一，必须确保首辆驶入逆向变车道的汽车接近停车线的时间点信号左转灯变为绿色；第二，必须确保在左转信号绿色通行指示的时间段内，全部逆向变车道内的车辆均通行完毕。由于设置了逆向变车道，左转的通行车辆也相应有一排数量的增加，但是却取得了一倍多的左转通行效率。这种逆向可变车道系统目前在国内很多大中城市的交通信号控制中获得了普遍应用，取得了非常好的应用效果。

3.2.红波带信号控制技术

交通流量的协调控制是多方面的，盲目单一追求通行数量很不可取，在某些特定时段，为了给路网进行均匀分流，也可能为了对单向过快车流汇聚进行限制，避免给下游交叉口交通信号控制造成超量拥堵，也会故意增设车辆遭遇红灯频次，这就是单向红波带设计交通信号控制的由来。与红波带信号控制对应的是相反意义上的绿波带设置，这种设计能控制大量拥堵不会出现在城市核心区域，交管部门可就红波带的设置构建相关模型，在模型上进行仿真模拟推演后最终成型。通行的做法是对驶向城市核心区域方向的车辆设置单向红波带，人为加设车辆遭遇红色信号灯的频次，使该类车辆增长红灯等待时间，以此避免给核心区域带来沉重交通压力。

3.3.拥堵协调控制

如果交通流量在某区域趋于饱和，绿波带就失去了控制意义，过多的车辆数量无法在一个绿灯时段完成放行，时段过后仍有排队车辆未能通过，此时上游路段仍有车辆涌来形成再次积聚，显然，饱和交通流量状态下的交通信号控制的追求目标需要改变，已经不能再要求所有等待通行到车辆一个信号灯时段内一次性过完了，目前的适当调控措施是调流。交通流量的大小与信号配置时长是成正比关系的，交管部门可以适度调节信号配置时长实现交通流量的均匀分流，把交通局部过于拥堵的现象控制在最低限度。举例来说，某路段遭遇交通晚高峰，可对下游路段信号控制进行提前调控，以上游车队前部车辆赶在下游车队尾部车辆启动时到达为宜，防止过多外溢的车辆堵死交叉口。

3.4.控流调流信号控制系统

控流调流系统引入交通信号控制，能省略大量交警人力资源，最大限度防范交通事故的发生，确保转盘区域车流转动有序。可实施信号灯的3组设置形式，使向转盘汇聚的总车流得到有效控制，把交通事故爆发点控制在最低限度。实践证明，实际了这种调控措施，早晚高峰时段交通事故的发生率大幅下降，同比减少了85.7%，彻底消除了转盘拥堵现象，无须特地派遣交警执勤，转盘通行能力得到了10%幅度的提升。

3.5集装箱移动式智能信号控制系统

车辆行人上路交通出行，安全第一是人之常情。如果道路位于隧道路段，隧道内外行车安全的交通信号控制措施须专门制定，集装箱移动式智能信号控制系统就是有效措施之一。它主要是对信号灯调流效果进行了充分利用，把两个邻近路口的信号灯的控制方式改为联动，实现精准调控隧道出入车流的目的，把出入车辆当成集装箱在移动，对它们采取等量的放行措施，确保一个信号灯时段内队尾车辆能按时到达隧道出入口。这种系统的另一技术优势在于可准确检测隧道事件，如若出现交通事故，隧道出入口信号灯会自动变成红灯，所有车辆一律禁止通行，避免事态进一步扩大。

结束语：众所周知，交通信号发挥着引导交通，促进交通顺畅性和提高交通安全等诸多重要作用，但是要想确保交通信号积极作用的充分发挥，必须实现对交通信号的合理控制，现如今，交通领域不断推进交通信号控制系统与大数据以及智能化自动控制等高新技术深度融合，要想更好的维护城市运行秩序，为城市居民创建顺畅安全的出现条件，很有必要进一步加强城市区域交通信号控制关键技术研究。

参考文献

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