城市交通信号系统现状及优化策略

2023-12-11非丽琼

运输经理世界 2023年25期

非丽琼

（昆明技师学院，云南昆明 650000）

0 引言

城市交通信号系统是一种用于管理城市道路交通流量的关键基础设施，由交通信号灯、交通标志和交通控制设备等组成，可帮助引导及协调车辆和行人的交通行为，提高道路的安全性和交通效率。交通信号系统根据道路的流量情况和优先级规定不同交通参与者的通行顺序，并通过时序和信号灯的控制，使交通流畅有序。该系统能够减少交通拥堵、交通事故和交通排放，实现交通运输的可持续性，改善城市居民的出行体验。因此，对城市交通信号系统现状及其优化策略进行研究有重要意义。

1 城市交通信号系统现状

城市交通信号系统在现代城市交通管理中扮演着重要角色。随着城市人口的持续增加和车辆数量的不断增长，交通信号系统面临着日益复杂的挑战。为了应对这些挑战，许多城市正在采用先进的技术来改进交通信号系统，如使用智能交通控制系统、实时数据分析和传感器技术等。这些技术的应用使得交通信号系统能够更加灵活地根据实时交通情况作出调整，提高道路的通行效率和交通的安全性。

此外，一些城市还在探索创新交通信号控制策略，如自适应信号控制和交通预测模型，以进一步优化交通流量的分配和道路的利用。尽管还存在一些挑战和改进空间，但城市交通信号系统的发展势头不容小觑，可为创造更便捷、高效和可持续发展的城市交通环境奠定良好的基础。

2 优化城市交通信号系统的必要性

在现代城市中，交通拥堵、行车延迟和交通事故等问题日益突出。因此，对城市交通信号系统进行优化尤为必要。

首先，城市交通信号系统的优化可以改善交通效率。交通拥堵是城市交通面临的主要问题之一。过度拥堵不仅会浪费大量的时间和能源，也会加剧空气污染和温室气体排放。通过优化交通信号系统，可以根据实时交通情况和道路需求，合理调整信号灯的时序和周期，以实现道路通行的最佳效率。例如，采用智能交通控制系统和实时数据分析技术，可以根据交通流量和拥堵情况自动调整信号灯的配时，减少交叉口的等待时间，提高道路通行能力。

其次，城市交通信号系统的优化可以提升交通安全性。不合理的交通信号设置是交通事故发生的原因之一，而优化信号系统，可以改善交通流的协调性和流畅性，减少交叉口冲突，降低事故发生率。此外，一些先进的交通信号系统还可以与其他交通安全设施集成，进一步提升交通安全性。

再次，城市交通信号系统的优化可以促进城市可持续发展。现代城市面临着日益严峻的环境和能源挑战，而交通系统是城市能源消耗和污染的主要来源之一。通过优化交通信号系统，可以降低交通拥堵和行车延迟，减少车辆的怠速时间和燃料消耗，从而减少空气污染和碳排放。此外，优化信号系统可以更好地协调公共交通工具的优先权，提高公共交通的利用率，减少私人汽车的使用，推动城市交通的可持续发展。

最后，城市交通信号系统的优化还可以提升交通的智能化水平。随着信息技术的快速发展，智能交通系统的应用越来越广泛。通过引入先进的技术，如传感器、车辆通信和数据分析技术等，可以实现交通信号系统的智能化管理和调度。智能交通信号系统可以根据实时交通数据进行智能决策，自动优化信号配时，提高交通流的协调性和流畅性。此外，通过数据的收集和分析，还可以为城市交通规划和决策提供有力支持，优化交通网络的布局和设计。

综上所述，城市交通信号系统的优化对改善交通效率、提升交通安全性、促进可持续发展和推动交通智能化有重要意义。在城市规划和交通管理中，应充分利用先进的技术和创新的策略，不断完善和优化交通信号系统，以实现城市交通的可持续发展和市民出行的便利化[1]。

3 优化城市交通信号系统的原则

3.1 数据驱动决策原则

优化城市交通信号系统的首要原则是基于数据驱动决策。城市交通系统会产生大量的交通数据，如车流量、拥堵状况、交通事故等。通过收集、分析和利用这些数据，交通管理者可以更深入地了解交通状况，及时作出相应调整。利用智能交通监控系统、传感器和移动应用技术手段等，交通管理者可以实时监测交通情况，根据数据进行信号灯配时的优化调整，以应对实时交通变化，降低拥堵和延误率。

3.2 自适应信号控制原则

传统的定时信号控制方式通常会导致不同时间段交通流量的不均衡，可能造成拥堵。自适应信号控制则是根据实时交通状况进行信号灯配时，通过交通探测器和智能算法，系统可以实时地根据交通流量调整信号灯时间，以保障主要道路畅通，避免交通阻塞。此设计原则可以适应不同时间段和不同道路的变化交通需求，提高交通效率。

3.3 多模式交通原则

现代城市交通不仅包括汽车，还包括公共交通、自行车和步行等多种交通模式。优化交通信号系统应当综合考虑这些不同模式的需求。例如，通过增加公共交通优先信号和自行车专用信号，以提高公共交通和非机动车辆的优先通行权，鼓励民众采用更环保的交通方式，从而减少道路拥堵和环境污染。

3.4 跨部门合作原则

优化城市交通信号系统需要跨部门合作。交通管理部门、城市规划部门、环境保护部门等需要共同合作，制订综合性的交通管理策略。例如，在城市规划时应考虑交通设施的布局，确保交通信号系统的合理性和高效性。此外，跨部门的数据共享可以提供更全面的信息，为管理者的决策提供支持。

3.5 公众参与原则

在优化城市交通信号系统的过程中，听取公众的意见和反馈也非常重要。市民和交通参与者对交通问题有特定的需求，他们的参与可以帮助决策者更好地把握交通问题，进而制订更符合实际需求的方案。因此，建立公开透明的决策过程，鼓励市民参与交通规划和决策，有助于凝聚共识，提高方案的可执行性和公众满意度。

4 优化城市交通信号系统的策略

4.1 进行实时数据分析与信号配时调整

首先，通过实时数据分析可以获取准确的交通信息。通过现代技术和传感器的使用，城市交通系统能够收集到大量的交通数据，包括车辆流量、速度、拥堵状况等。这些数据可以通过实时数据分析的方法进行处理和分析，以获取准确的交通信息。基于这些信息，交通管理部门可以及时了解交通状况、道路利用情况和拥堵热点等，针对性地调整信号配时策略。例如，在高峰时段，如果某个交叉口的车辆排队长度超过了一定的阈值，系统可以通过实时数据分析的方法识别这一情况，并相应地延长该交叉口的绿灯时间，以减少排队长度和缓解交通压力。

其次，实时数据分析可以帮助确定最佳的信号配时方案。通过对实时交通数据进行深入分析，可以揭示出交通流的规律和特点，这些分析结果可以为交通管理者提供重要的决策依据。基于这些数据分析，可以采取智能的信号控制策略，如根据交通流量和车辆优先级调整信号灯的绿灯时间和周期，以最大程度地提高道路的通行能力。此外，实时数据分析还可以检测到交通事故、路面施工和其他突发事件，从而及时调整信号配时方案，保障交通顺畅性和安全性。

最后，实时数据分析可以为长期交通规划提供有力支持。通过对实时交通数据的长期收集和分析，可以获取更加全面和准确的交通信息，了解交通的发展趋势和规律。这些数据可以用于城市交通规划和交通基础设施建设的决策过程中。例如，通过分析交通流量和拥堵状况的变化趋势，可以发现未来可能出现的交通热点区域，为交通网络的扩展和道路改扩建等提供指导。

4.2 引入智能交通控制系统

首先，引入智能交通控制系统可以实现对信号配时的动态调整。传统的交通信号系统往往采用固定的配时方案，无法根据实际交通状况进行灵活调整。而智能交通控制系统可以通过实时收集的交通数据，如车辆流量、速度、拥堵情况等，实现对信号配时的动态调整。系统可以根据实时数据分析的结果，自动调整信号灯的绿灯时间和周期，以适应不同时段和交通流量的变化，以有效提高交通流畅性和效率，减少交通拥堵[2]。

其次，智能交通控制系统可以优化交通信号的协调性。在城市交通网络中，多个交叉口之间的信号配时往往存在冲突和不协调的问题。引入智能交通控制系统，各个交叉口的信号灯可以通过通信技术进行联动，实现协调配时。系统可以根据交通流量和交通需求的变化，优化各个交叉口信号的配时关系，确保交通的流畅性和交叉口之间的交通冲突最小化，以提高整个交通网络的效率和协调性，减少车辆的等待时间和排队长度。

最后，智能交通控制系统可以提供实时的交通信息和服务。通过与其他交通设施和交通管理平台的集成，智能交通控制系统可以获取更多的交通信息，并向驾驶员和行人提供实时的交通服务。例如，系统可以通过显示屏、移动应用程序等媒介向驾驶员提供交通拥堵信息和最佳的行驶路线，帮助驾驶员避开拥堵路段。同时，系统也可以向行人提供行人保护信号、行人倒计时等信息，提高行人的安全性和便利性，提升交通参与者的出行体验，促进城市交通的可持续发展。

4.3 考虑公共交通优先权

其一，考虑公共交通优先权可以提高公共交通的运营效率。在城市交通拥堵的情况下，公共交通往往受到交通拥堵的影响，无法按时到达目的地，导致乘客的出行体验下降，进而降低公共交通的吸引力。通过给予公共交通优先权，如设置专用公交车道、优先信号等，减少公共交通车辆在拥堵路段的等待时间，提高其运行速度和准点率，可提高公共交通的可靠性和便捷性，以吸引更多的乘客选择公共交通出行，也有助于减少私人汽车的使用，缓解交通拥堵问题。

其二，考虑公共交通优先权可以提升城市交通的整体效益。公共交通是城市可持续交通体系的重要组成部分，对整个交通系统的效益也有积极影响，其环保、低碳的特点对减少尾气排放、改善空气质量、应对气候变化有重要作用。给予公共交通优先权可以提高公共交通的运行效率，减少其行驶时间和能源消耗，降低尾气排放量。此外，通过公共交通优先权的设置，可以提高公共交通的服务质量和乘客满意度，市民中更倾向选择环保的公共交通出行方式，促进城市交通可持续发展。

4.4 交通信号与车辆通信结合

其一，将交通信号与车辆通信结合可以实现对信号控制的优化。传统的交通信号系统主要根据预设的配时方案运行，无法灵活地根据实时交通状况进行调整。而当交通信号与车辆通信结合时，车辆可以向交通信号系统发送自身位置、速度和行驶意图等信息，交通信号系统则可以根据这些信息调整信号配时，使得信号灯更加智能化，更具适应性。例如，当交通信号系统感知到某一方向上有大量车辆集聚时，可以优先调整信号灯配时，为该方向的车辆提供更多的通行时间，从而减少拥堵和排队长度。在交通拥堵、交叉口等复杂路况下，交通信号系统可以根据车辆的实时信息调整信号灯配时，确保车辆安全通过，提升交通安全性和效率。

其二，交通信号与车辆通信结合可以促进交通流量的优化与调度。通过车辆通信技术，交通信号系统可以获取到交通流量、车速等实时数据，并将这些数据应用于交通流量的预测和交通调度的优化。交通信号系统可以根据车辆的实时信息进行动态配时和交通流调度，使得交通流畅性得以提高。同时，交通信号系统还可以与智能导航系统等车辆导航设备结合，为驾驶员提供实时的交通状况和最佳行驶路线，帮助驾驶员选择更合理的行驶路径，规避拥堵路段，避免交通延误。