大数据技术驱动下的城市道路智能交通信号控制方法研究

吴颂超,冯天军

(吉林建筑大学,吉林 长春 130000)

1 城市道路智能交通信号控制

1.1 含义与特征

智能交通信号控制系统旨在利用先进的信息技术,实时监测和分析交通枢纽的流量,有效地调整红绿灯的发出时间,从而极大地改善交通状况,提高交通安全性[1]。在智能交通控制系统中,主要特点是:第一,兼容性。系统能够与任何标准的交通信号控制器相互协调,以满足不断变化的环境;第二,实用性。为了有效地控制城市道路交通信号,采取了一系列措施来实现这一目标,系统中所用的设备、技术和软件必须具备良好的可靠性和稳定性,为了应对气候变化带来的挑战,需要进行有效的操作和后期维护;第三,开放性。该系统既能够应对当前的城市交通问题,又能提供更多的便利性,而且可以在未来发挥更大的作用;第四,先进性。在构建系统时,应该尽可能地使用先进的决策模型和信息技术,以期达到更高的运行效率;第五,可靠性。为了确保系统的稳定性和可靠性,需要设置一个能够自动检测、报警和恢复的功能,以防止由于异常情况导致的道路交通拥堵问题。

1.2 硬件设计

现代城市的智能交通控制系统经过精心设计,包括中央控制器、键盘、传感器、电子围栏、车道指示牌、车辆行驶速度监测器、车辆行驶速度报警器、车辆停车报警器等多种功能。这些模块的组合可以有效地提高控制的效率和准确性。例如,键盘和参数输入模块的核心功能是实时监控系统的运行状态,以便及时发现问题并采取措施解决,包括时间、倒计时等。一般而言,八段数码管可以有效地描述各种信息,其中三段代表倒计时,四段代表时间,而最后一段则是将时间与倒计时进行对比的重要工具。CH454芯片是一种具有重要功能的键盘扫描和数码管驱动器,它可以通过I2C总线与LPC2378控制器相连,从而提高系统的可靠性和稳定性。灯泡检测板模块不仅满足信号机的所有功能需求,还提供了简单易用的操作按钮,使用起来更加方便快捷,以实现人机交互,通过对城市道路交通灯的实时监控,可以及时发现和维护出现故障的交通信号灯,从而确保其正常运行,从而提高交通安全性;该模块能够识别各种颜色的交通灯,并采取措施来预防这些颜色的重叠,保证城市道路的安全和畅通。

1.3 软件设计

与传统的硬件设计相比,现代城市智能交通信号系统的设计和应用更加依赖于软件的支撑,即将信号控制策略融入系统,从而使智能交通信号控制系统能够更好地实现其内在的控制思想[2]。现代城市智能交通控制系统的核心技术之一就是人机交互,它不仅要求实时监测城市道路上的车辆流量,并且确保信号设备的稳定运行,同时也要求为城市交通管理者提供有效的控制参数,并且根据收集到的数据,采取有效的措施来处理相关的问题,从而达到更好的效果。现代城市智能交通系统的核心在于嵌入式软件,它可以根据不同的环境和条件,自动调整和优化,以适应不断变化的道路交通状况。此外,它还可以提供实时的监测和管理,以及精确的数据传输,以便及时响应和处理各种交通控制信息。在构建现代城市智能交通信号控制系统时,为了更好地满足用户的需求,软件设计部门将着力于实现以下几个功能:调整系统参数、查询和实时监测;发生故障时及时发起并进行处置;支持数据的快速传输;具备自动检测的能力;支持控制量的输出及其相关的算法;支持多种控制模式的灵活切换。经过精心设计的软件,我们可以充分利用智能交通信号控制系统,有效地改善城市道路的交通状况,从而达到最佳的管理效果。为了提高现代城市智能交通信号控制系统的可靠性和稳定性,必须采取科学的方法来设计控制程序,并将它们有效地联系起来。特别是在软件开发过程中,应该特别关注主程序的优化,根据不同的设计和技术需求,不断改进和完善这些程序,使它们成为一个高效、稳定的整体。

1.4 系统的构成

现代城市的智能交通控制系统由多个元素组成,包括控制器、信号灯、通讯设备、监控装置、控制器、软件等[3]。控制器是整个系统的核心,它负责控制车辆的行驶方向,并与周围的环境保持联动。现代城市的智能交通信号控制系统被划分为三个不同的层次:首先,中心控制器,该系统负责全面监测,涵盖了区域控制层面,同时还拥有多种不同层次的功能;其次,区域控制器是一种重要的设备,它能够协调并控制城市道路上的交通信号,通过实时监控信号机的运行状态,以便能够快速地向区域计算机发送有效的报告;最后,路口控制器,主要职责是监督和管理城市道路上的交通信号灯。

2 大数据技术驱动下的城市道路智能交通信号控制方法

引用先进的智能控制技术,可以大大改善城市道路交通系统的运行状况,克服传统控制手段的不足,极大地提高系统的运行效率。

2.1 模糊控制技术

模糊控制可以有效地模拟人脑,通过使用计算机技术,我们可以更准确地表达人类的常识和主要经验,并建立一个更适合计算机处理的模型结构,而不需要依赖于复杂的数学模型。采用模糊控制技术对交通信号灯进行操作,能够更好地模拟交警的指挥,实现更加高效的交通管理。专家系统是模糊控制中最重要的组成部分,它利用计算机和人工智能技术,结合推理机、知识数据库和模型数据库,可以处理大量复杂的信息,通过模拟人类的决策过程,可以更有效地控制和优化系统的运行。使用专家系统,可以有效地监测和预测交通状况,并通过人机交互界面输入用户信息,以便更好地管理交通流量,将其转换成计算机系统中规范化的表达形式,以便于用户的理解。尽管模糊控制系统具有一定的优势,但仍然存在一些不足,例如缺乏有效的参数调整和建立方法,以及需要技术人员多次尝试才能达到理想的操作效果,而且由于主观性较强,使得它很难根据外部环境的变化及时做出调整,从而降低了系统的精度。

2.2 神经网络控制技术

通过利用人工智能的原理,神经网络控制技术可以有效地模拟和预测系统的运行状态,从而更好地满足用户的需求[4]。神经网络控制技术是一种高度智能化的技术方法,它可以有效地处理复杂的、不确定的、非线性的系统,并且拥有出色的自我学习、自我纠错能力,它的分布和存储是离散的,因此,它特别适用于那些无法使用传统的数学模型来精确描述的交通系统。尽管神经网络控制技术可以提供快速、准确的初始权值,但其学习过程缓慢,而且缺乏可靠的实际效果,因此,它们需要更多的硬件和信号控制器来支持,而且还需要更强的适应能力来处理复杂的交通环境。利用神经网络控制技术和模糊控制系统的结合,Sub-I可以实现函数的自动化生成和自动提取,这不仅极大地增强了神经网络系统的学习效率,而且还极大地改善了系统的性能,从而改善系统的性能。通过利用信息处理技术,可以有效地控制和管理各种数据,从而达到预期的目标。为此,需要建立一种模糊的数学模型,以及一种神经系统地模糊网络结构,然后通过有效的训练来提升这种模拟的准确性。经过详细的调查和分析,可以利用现场的数据,结合网络技术,构建出一个有效的交通模型。

2.3 智能交通信号控制实际方法

通过利用先进的感应线圈、视频、微波以及IoT技术,可以实时监测路口和主要交叉点的交通流量,实时获取交通运行状况的信息,并能够及时发现拥堵情况,为交通管理提供可靠的数据支持。当汽车驶入指定的道路,智能控制系统就会收集相关的信息,并根据实际情况对道路的照明状况进行调节,以确保汽车安全地穿越。若还有其他汽车穿越,则必须持续维持绿灯,直至绿灯持续至设定的最长时间。在达到最低设置时间后,应该将次路的灯光调整为绿色,以确保行车安全。如果主路上没有车辆,而次路上有车辆,那么应该将次路的信号灯设置为绿灯,并且在次路上的绿灯持续亮着,直到主路上的车辆出现,才能够调整为主路上的绿灯。在规划交通流量时,应该优先考虑主干道,并留出一定的空间来让其他道路使用。此外,还需要注意非机动车和行人的流量情况,并合理安排交通流量的最小值和最大值。当前,通过采用绿波带的线控制技术,我们可以有效地控制车辆的行驶速度,从而使其在第一个路口遇到绿灯时能够及时调整速度,从而达到安全的行驶状态。其余路口的信号灯将会自动变为绿灯,而后续车辆的信号灯也将与前方车辆的信号灯保持一致,从而形成一条绿色通道。当没有交叉路口或信号灯时,必须仔细研究周围的交通环境,以便找到最佳的控制策略,以确保交通流畅,并有效地提升城市的整体交通水平。

3 大数据技术驱动下的城市道路智能交通信号的未来发展方向

3.1 集成化

随着21世纪的到来,我国积极投入资源,不断改进和完善城市交通信号控制系统,充分利用信息技术和先进的软件,根据我国城市交通的实际情况,提出了更加科学、有效的智能化管理模式[5]。目前,随着技术的进步,城市交通信号控制系统已经变得更加完善,它由两种不同的控制方式组成:一种是被动的,另一种是主动的。为了有效提升城市交通管理水平,应当综合考虑点、线、面的布局,并结合控制原则,将其按照时间和空间的顺序划分。此外,通过引入定时感知和自我调节技术,可以大大提升系统的运行效率和精度。通过联动式分析,通过全面的评估和分析,来深入了解所有的信号系统。该集成交通信号控制系统能够根据特定的交通情况,如点、线、面或者感应的信号,对道路上的各个个体进行灵活的监测。此外,该系统将车辆和乘客视为同等重要的角色,并向管理平台提供有用的控制参数,使其更好地掌握道路交通的变化情况,并及时采取措施。通过对比分析,可以做出更加明智的决定。随着技术的发展,智能化的城市交通控制系统已经具备了完善的功能,不仅可以满足多样的交通环境,而且还能够根据不同的交通情况做出灵活的决策和调整。利用云计算的强大功能,技术平台可以自动收集、处理各种交通流量的数据,无需依赖于传统的样本收集方式,可以将所有的信息整合到一起,通过智能控制和深入思考,可以实现自动化。采用这一控制策略,能够更好地掌握各个交叉口的车流情况,同时利用诱导、预警等技术,收集城市道路的交通数据,进一步提升管理水平。利用系统平台,可以深入探究拥堵路段的形成机制,并采取有针对性的措施,有效地改善交通流量,减少由此带来的不必要损失。

3.2 开放化

随着技术的进步,随着技术的不断进步交通信号网络正在不断改进,以克服传统封闭系统的局限性,并且积极推动开放式建设,以提升交通控制系统的效率和可靠性。越来越多的设备已经支持厂商之间的软件交流,这不仅极大地提高了标准化工作的效率,还彻底抛弃了过时的封闭式系统,实现了软件与硬件的可移植,更重要的是它们采用os-9操作系统,极大地改善了界面的美观性。从而更加有效地满足用户的需求。该系统既易于采购又兼容性强,大大降低了城市智能化道路交通系统的运营成本,同时也确保了数据的安全性。利用兼容的NTC/IP产品,能够建立起一个完全开放的、可持续发展的道路交通系统,使得网络更为开放化。首先,城市交通管理部门不断加强基础设施的投入,大大增加了通信带宽,使得通信信号控制机能够被普遍应用于各种复杂的交通环境,有效地减少了道路交通的维护和运营成本。其次,随着新一轮的城市发展,政府投入了大量的资源来改造电力网络,并且加强了控制系统的建设,使得交通信号控制机的连接方式变得更加规范,并且配置了更多的智能设备。最后,当前的道路交通信号控制系统利用实时的交通数据,精确地预测和识别可能的交通事故,并将相关的指令传达给相关的操作人员,以便更好地提高整体信号控制的标准化作业升级。

3.3 协同化

随着信息技术的发展,信号控制系统的智能化水平的显著提升,原有的指挥中心可以更加高效地协调作用,收集大量数据并进行有效的存储处理,从而有效地消除错误信息,提高系统的效率和准确性。并及时发出指令,大大缩短传输时间。经过精心设计的控制策略,可以迅速而有效地将信息传达至每一处,从而实现对不同交叉口的交通情况的有效监测,从而更加精准地掌握每一处的饱和状态,从而大大提升了决策的精准度与灵活性。通过技术支持,各部门可以实现信息的实时交流与共享,建立一个高效的数据库,从而更好地管理和控制路网的运行。通过采用可变报版的方式,管理部门可以更加灵活地展示信息,有效地促进各个部门的协作与配合,以最短的时间解决局部拥堵的问题。另外,交通管理部门应该加强对轨道交通的监督和管理,确保其安全可靠,尽量减少停车次数,并且在满足乘客出行需求的前提下,大幅提高轨道交通的运行效率。未来城市交通信号控制系统将通过模拟交通流动、机器自我学习和迭代,构建更加高效的智能化管理平台,以提高信号统筹的精确度。

3.4 特殊化

目前,动态扰动城市道路网络信号控制的研究已经从传统的常规交通和公共交通转向了更加深入的特殊交通流动态扰动。这种特殊的交通流动态扰动具有较高的可预测性,因为它们的出行频率更高,时间更长,而且具有更强的优先通行权,这使得它们的影响变得更加随机和复杂,从而为进一步的研究提供了更多的数据支持。

4 结 论

综上所述,采用先进的智能交通信号控制技术,可以实现对道路交通状况的实时监测、感知,从而有效地改善交通管理,提高交通信号的科学性、准确性;降低停车率,缓解交通拥堵,有效抑制路口交通组织的混乱,从而有效地保障公众出行安全。为了有效减少交通事故的发生,应该加强对道路交通的监督,并采用先进的科学技术来改善交通状况,以保障公众的安全出行。