基于城市道路交通智能控制技术分析

基于城市道路交通智能控制技术分析

钟斯顺

深圳市综合交通运行指挥中心518000

摘要：本文通过对城市道路交通智能控制技术的介绍，剖析城市道路交通中推广应用智能控制技术的重要意义，提升智能交通管理系统对城市交通运输行业发展、交通系统管控的推动作用。

关键词：道路交通；智能控制；人工智能；意义；特点；发展

引言：

城市的发展离不开交通的进步、交通信息化的快速发展，城市道路交通工具的逐渐多样化对交通管理系统的完善提出了较高的要求。智能化的交通管理系统利用通讯技术使道路交通的即时数据信息有效地传输到交通管理系统中，有利于更好地进行交通指挥和调度，保证交通运行的安全。

一、城市道路交通的简述

城市道路交通是指供城市内车辆与行人交通使用，提供人们工作、生活、文化娱乐活动出行，担负着市内各区域通过并与城市对市外交通相连的道路的总称。城市道路按功能和性质一般分为快速路、主干路、次干路和支路四类。为优化城市环境，城市道路管理部门还在分隔带和建筑控制线内布置绿化带或雕塑艺术品。目前，大部分城市已经开始使用数字化、智能化系统，如利用信号控制系统对交通数据进行收集，进而建立数据库，为交通的决策发展提供科学依据。交通管理部门还可以利用电视监控系统的图像信息，通过数据处理技术对车辆的违章情况进行记录，对超速、闯红灯等行为进行纠正，使系统更充分地发挥作用。

二、城市道路交通智能控制技术的意义

如今社会和经济发展迅速，城市机动车的数量也逐渐增加，道路交通管理的更新愈加重要。随着城市交通拥挤的加剧，要妥善管理道路交通，需要使用智能化的交通管理系统。道路交通智能控制不仅可以使城市交通拥堵问题得到处理，减少交通事故的发生概率，还能使交通更加高效地运行，例如，交通广播电台会对城市交通运行情况进行实时播报，车辆司机可以及时了解路况，也可以举报违规运行车辆，进而促进道路交通的正常运行，减少违规行为；在城市道路中应用智能化系统，当司机接收及时播报的路况信息，可以结合自身情况避让和绕行；智能化系统还可以对红绿灯的间隔时间进行控制，降低车辆拥堵造成不必要的时间损失；交通智能化控制系统可以通过实时监测管控技术实时分散交通压力较大的地段，从而疏导道路交通，提高行车安全；道路交通智能控制还可以有效减少汽车尾气的排放，减少能源消耗和相应的环境污染。因此，在城市道路交通中推广应用智能控制技术有重要的意义。

三、城市道路交通智能控制的特点

随着科学技术的发展，城市道路交通网络复杂化，城市道路交通智能控制技术应用范围愈加广泛，道路交通管理控制的相关应用与智能化控制技术特点有密切联系。下面对城市道路交通智能控制的特点进行分析。

（1）城市道路智能控制技术利用交通指示信号进行控制管理，发达国家的道路交通智能控制系统已经相对成熟，我国在该系统进行应用之初，需要结合自身的国情以及实际情况明确其应用与发展方向。通过交通信号灯对道路交通运行进行控制，可以确保车辆严格按照信号灯指示有序运行，从而减少了违规行为的发生。

（2）交通智能控制设置分层信息处理和决策机构。它实际上是对人工神经网络结构或专家决策机构的一种模仿。复杂的大系统中，通常采用任务分块，控制分块行动。智能控制核心在高层控制，它对环境或过程进行组织决策和规划，实现广义求解。要实现此任务需要采用符号信息处理，启发式脑思维接近。低层控制也是智能控制系统不可缺少的一部分，一般采用常规控制。

（3）交通智能控制具有非线性。这是因为人的思维具有非线性，作为模仿人的思维进行决策的智能控制也具有非线性。

（4）交通智能控制具有变结构特点。在控制过程中，根据当前的偏差及偏差变化率的大小和方向，在调整参数得不到满足时，以跃变方式改变控制器的结构，以改善系统的性能。

（5）交通智能控制具有总体自寻优特点。交通智能控制具有在线特征辨识、特征记忆和拟人特点，在整个控制过程中计算机在线获取信息和实时处理并给出控制决策，通过不断优化参数和寻找控制器的最佳结构形式以获取整体最优控制性能。

四、人工智能技术在城市交通控制中的应用

（1）人工神经网络

人工神经网络擅长于解决非线性数学模型问题，并具有自适应、有组织和学习功能，广泛应用于模式识别、数据分析与处理等方面。人工神经网络（ANN），是20世纪80年代以来人工智能领域兴起的研究热点。它从信息处理角度对人脑神经元网络进行抽象，建立某种简单模型，按不同的连接方式组成不同的网络。在工程与学术界也常直接简称为神经网络或类神经网络。

（2）遗传算法

遗传学通过运用仿生原理实现了在解空间的快速搜索，广泛用于解决大规模组合优化问题。在解决实时交通控制系统中的模型及计算问题时，可以通过遗传算法进行全局搜索和确定公共周期；也可以利用遗传算法来解决面控系统中各交叉路口信号控制方案的最优协作问题，有效避免可能由此引起的交通方案组合爆炸后果。

（3）专家系统

专家系统具有便于运用结构化、模型化方法和推理模型、充分吸收人类专家经验和实现辅助决策的特点。针对交通阻塞成因与交通流运行的相互影响关系，专家系统技术在SAGE和CLAIRE系统中被用来监视、跟踪、分析、解释和处理阻塞问题，而在SCII和PROPER系统中专家系统技术分别被角于相位结构的调整和左转相位的选择。

（4）模糊系统

模糊逻辑是一种处理不确定性、非线性等问题的有力工具，特别适用于表示模糊及定性知识，与人类思维的某些特征相一致，故嵌入到推理技术中具有良好效果。模糊系统从宏观出发，抓住了人脑思维的模糊性特点，在描述高层知识方面有其长处，可以模仿人的综合推断来处理常规数学方法难以解决的模糊信息处理问题，使计算机应用得以扩大到人文、社会科学及复杂系统等领域。利用模糊规则与算法更新相位，实现了针对孤立路口的智能控制器，其中也把人工神经元网络用于训练有关数据以自动生成模糊子系统的成员函数。

五、智能交通的发展分析

交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展及人民生活水平的提高起着十分重要的作用。我国的交通特点是：机动车与非机动车混行；自行车数量大；机动车数量增长快；路网容纳能力有限；交通宣传力度不足等。因而我国的交通发展策略应该是智能交通与科学管理相结合，在有计划有步骤地建立智能交通的同时，加强动态和静态交通的综合管理，增强人们的现代交通意识，使现代科学管理发挥更好的社会效益。

目前，大城市的UTC系统己经初具规模，但需要进一步开发和完善，比如，可以充分利用信号控制系统的检测器收集交通数据，构建数据库，为未来交通发展决策提供数据支持。利用电视监控系统的图像信息，经过数据处理，记录违章车辆闯红灯、超速等行为，辅助交通管理部门进行事后管控和教育。智能交通还将提供电子路标、信息提示、紧急电话、气象预告等服务，打造一个信息感知、监控处理、消息发布、应急反馈的闭环管理网络。智能化将是未来交通科技的发展趋势，而智能车路系统作为交通科技发展重点，必将不断地发展和完善。

结束语：

总而言之，在城市道路交通管理中使用智能化控制技术可以为交通运行、社会发展提供巨大的集体红利，有效地改善了城市交通拥堵的现状，降低了汽车尾气对环境的污染程度，同时也通过自身技术的改革和创新为人们的出行带来更多的便利性、高效性、安全性。

参考文献：

[1]宋乐平.现代城市交通管理交通信号智能控制研究[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（7）.

[2]蒋德彪，孙丽娟.交通信号智能控制系统研究[J].科技经济导刊，2017（27）：30.

[3]耿立明，杨威.智能控制在城市交通控制中的应用[J].工业控制计算机，2010，23（4）：52-53.