智能交通协调控制系统设计研究

智能交通协调控制系统设计研究

顾昊沈玉杰

浙江浙大中控信息技术有限公司浙江杭州310052

摘要：随着经济的不断发展，城市私家车日益增多，交通堵车，尤其是高峰时段的堵车已经成为社会关注的重要问题。现在衡量一个城市发展水平的重要指标就是城市的交通，能否使交通快速、安全、有序地运行是交通的头等问题。本文基于智能交通协调控制系统设计研究展开论述。

关键词：智能交通；协调控制；系统；设计

中图分类号：TP391文献标识码：A

引言：

伴随着现代城市道路建设的发展和人均汽车拥有量的激增，道路拥堵现象越来越成为急需面对的问题。传统的交通控制方法通过使用交通信号灯、交通路况广播等形式进行交通控制，缺乏信息的协同处理，且面对突发情况处理能力较弱。本文针对智能交通协调控制系统设计研究，对未来智能一体化交通控制有着一定的意义。

1设计目标

面向大规模车流量的智能交通控制网络策略方案的设计关键是必须具有可用性、可靠性和可拓展性的特点（1）可用性：智能交通控制网络终端需要部署在各种交通路段，可以利用射频识别技术将交通信灯、视频监控系统等一系列系统进行组网。（2）可靠性：所设计的控制网络必须具有一定的突发处理的能力，可以在无人干预的情况下有效保障系统可靠的运行。系统设计应具有较强鲁棒性，来保证智能交通控制网络可以具有较长的使用寿命。（3）可扩展性：智能交通控制网络策略必须具有面向未来的拓展能力。系统必须具有较强的可移植性和功能性，可以灵活的进行配置。同时，系统还可以适应未来大规模交通流量的控制需求。

2系统设计

2.1功能设计

研究中在全面剖析了用户的直接需求后指出，本次设计主要包括路段的设置和最短路径的寻找功能。基于此，对比参照了其它道路规划系统，同时又探究总结了现实生活的实际问题，因而设计开发了系统的如下重点功能:路段的增除删改、路段连线的添加和取消、拥堵路段的查看、计算路段的距离和路径的规划。系统功能架构。

2.2数据库设计

数据库的设计原则可表述为:数据共享性、数据独立性、数据的完整性、灵活性，可在短时间内回答用户的复杂、且灵活多样的查询问题、安全性与保密性，对数据指定保护级别和安全控制。在智能交通管控平台的设计中，数据库中会进行各类信息存储，由于不同的管理系统对管理内容提出了具体要求，所以在数据库的设计过程中，需要对管理的信息内容进行考虑，数据库的设计是实现信息获取有效性的一种必要手段，通过利用数据库可以实现信息、资源的有效共享与及时更新，充分保证各项数据信息的时效性，不仅可以进一步强化交通管理，同时还可以进一步提高交通规划的决策力，从而有效缓解道路交通拥挤这一情况[3]。目前数据库设计中主要是包含了车辆基本信息表、阅读器记录表、车辆登记表、检测点交通流量表、路段交通流量信息表这些内容，而这些信息资料将就会被作为交通部门开展各项工作的重要参考依据。具体的设计内容如下：（1）车辆公司在该系统中，系统会对不同的车辆信息建设独立编号，在车辆公司进行信息填写时，系统会将该编号作为用户名，通过信息比对导出该公司的评级（level）、运营状态（status）、所属区域（area）等信息，对于评级属性，设置为枚举类型，运营状态为数据类型，可以选择为0和1，其中1代表停止运营。（2）车辆信息管理部门该系统数据库的设计可选内容为车辆牌照类型、车辆类型，需要填写的内容为车辆所有人或所属企业。（3）渣土车和混凝土罐车在该数据库的设计中，需要能够表述各类信息，由通行证申请者进行填写，根据系统中的信息进行审批结果显示。（4）校车和公交车这两种车辆的主要信息为车辆的行进路线进行管理，同时也需要涵盖车辆所有者和驾驶者信息。

2.3车辆信息管理系统设计

在车辆信息管理系统设计中，核心设计内容与上文相似，在系统中都应用以上编程语言，让系统能够正常运行，但是这些不同种类的车辆，对信息管理有不同的要求，对于渣土车和混凝土罐车来说，Controller类需要添加的功能为通行证申请的进度查询，Service类添加的功能为通行证申请。对于校车和公交车来说，由于需要严格按照规定路线行进，并要有报警功能，所以Controller类的功能为实时处理用户的报警信息，而Service类的功能为进行车辆实际轨迹与规定轨迹间的比对工作。

2.4概念设计

实体－联系图(EntityRelationshipDiagram，E－R图)，提供了表示实体型、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念模型。E－Ｒ图是表示概念模型的一种方式，构成E－Ｒ图的基本要素是实体型、属性和联系。其中，实体型(Entity)用矩形表示，矩形框内写明实体名;属性(Attribute)用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来;联系(Ｒelationship)用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来。根据交通流的概念，研究可得本系统节点表的E－Ｒ图。

3系统实现

3.1操作运行步骤

打开本系统，在用户点击载入地图后，将会进行地图的初始化。一般情况下，地图加载都是先加载界面的布局，而后则是地图和定位信息的初始化，对节点信息进行查找和添加，此后再进行图层的初始化。用户可在地图上选择出发地和目的地，当用户点击后，通过接口把程序发送到服务器或用户主机上。进行分析判断，结合拥堵状况后，返回结果。在输出设备上显示最优路径的规划结果。

3.2车辆数据分析

利用电子车牌识别法统计经过车辆数，选取近66天九路口经过车辆进行数据分析。运用数理统计学计算周围八路口对中心路口车辆数的影响系数，得出对金沙江路与中山北路交叉口车流量影响最大的6个路口为②③④⑤⑦⑧。筛选最相似的此6种样本数据作为ＮＡＲＸ神经网络训练输入量，该相似数据选取法（SimilarDataselectiveLearning）所获得的数据[7]，含有最充分的信息量。选取训练数据过程中，考虑时间序列与不同位置的综合贡献，加大了输入层数据的质量；利于提高预测的时效性及目标准确性。2．4输入输出层的设计我们将对⑨路口影响最大的6个路口近66天的车辆数据作为输入，将对应的⑨路口南北及东西方向日经过车辆总数作为输出，所以输入层节点数为6，输出层节点数为1，加入反馈延迟输入变量，并用Matlab自带的premnmx函数将这些数据归一化处理[８]。数据集10天历史数据如表1所示，其余未详细列举。

3.3实况临时配时方案

当交叉路口出现严重拥堵情景，车辆等待超两个红灯相视为严重拥堵[10]，则需临时调取各车道车流量数据，得两方向道路车辆数差值，据历史同时段车流量计算其通行时间。立即将车辆数多的道路车辆驶离方向绿灯时间延长，考虑两方向等待公平，延长时间使能一次性通过拥堵车辆数的2/3，延长时间按车辆差值与当时阶段平均车流量计算，之后继续执行常规动态预测方案。实况统计交叉口两方向车辆数，比较差值系统每一秒中刷新一次。

结束语：

在社会快速发展的当下，汽车的普及率逐渐增加，加之城市化进程相对较快，大量人群涌入，也使得当前城市交通环境日益恶化，交通拥堵情况明显加重。虽然政府在实践中采取多种措施，但是仍然无法有效改善现阶段城市交通状况，在这一时代背景下，智能交通系统应时而生，为改善交通环境注入新鲜血液。

参考文献：

[1]李果.基于TransModeler的中小城市交通控制系统建模与仿真[D].浙江大学,2013.

[2]林赐云.突发灾害下应急交通保障决策支持系统关键技术研究[D].吉林大学,2010.

[3]荆晓晖.单交叉口交通信号自适应控制系统研究与实现[D].重庆大学,2010.

[4]孔祥杰.城市路网交通流协调控制技术研究[D].浙江大学,2009.

[5]蔡志理.高速公路交通事件检测及交通疏导技术研究[D].吉林大学,2007.