張曉祥　紀(jì)祥龍　祁華菊　陳伍　任香粉　石爽

摘要：隨著目前我國汽車保有量的持續(xù)不斷增加，我國公路的通行能力有著巨大的壓力。尤其是大城市中的市區(qū)部分以及較為繁華的地區(qū)。該項目提出一種建立在兩中心區(qū)的一條快速通道“綠波帶”，這樣可以極大的為人們出行節(jié)約時間，緩解交通壓力。

關(guān)鍵詞：綠波帶;交通流;云計算

中圖分類號： TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）06-0218-02

1 國內(nèi)外研究背景

國內(nèi)研究情況：我國的綠波帶不僅在的理論分析方面取得了一定的成果，而且也在實際中多有應(yīng)用，并且取得了一定的成功經(jīng)驗。隨著一系列綠波帶相關(guān)技術(shù)在我國大城市中的實踐運(yùn)用。例如，上海市得益于同濟(jì)大學(xué)等高校的地理區(qū)位優(yōu)勢在信號控制這一方面始終占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位，其在綜合利用自適應(yīng)系統(tǒng)控制、聯(lián)動控制、固定信號配時這三種主流的模式相結(jié)合的方式下，能夠最大限度地適應(yīng)市區(qū)各個不同區(qū)域的交通狀況條件，能夠有效地改善該區(qū)域的交通狀況緩解交通壓力。而北京最早在2004年就已經(jīng)對全市各個區(qū)域1000多個道路交叉口的相應(yīng)路口的交通信號實現(xiàn)了交通信號的控制，其逐漸發(fā)展成為由簡單的單個交叉路口的信號控制逐漸擴(kuò)展到對全市主干線的交通信號協(xié)調(diào)控制的全方位覆蓋。與此同時，在去全國各特大型城市都在不同程度的采用了綠波帶相關(guān)技術(shù)，都有效地緩解了當(dāng)?shù)氐慕煌▔毫?。由此而知，綠波帶及其相關(guān)技術(shù)在交通流優(yōu)化方面起著至關(guān)重要的作用。

國外研究情況：在綠波帶技術(shù)發(fā)展的早期，其研究人員為了獲得最大的綠波帶寬，展開了大量而廣泛的技術(shù)驗證，其中由Little等人在研究中首次提出了最大綠波帶法（MAXBAND），該最大綠波帶法通過優(yōu)先確定交通信號控制系統(tǒng)中的相位從而再去確定其最大的綠波帶寬度，在綜合利用相鄰交叉路口間距、交通信號綠信比、交通信號周期等參數(shù)進(jìn)行混合整數(shù)線性規(guī)劃算法以此來調(diào)整整個交通干線各個交叉路口的相位差從而使得該路段的綠波帶寬度達(dá)到最大。而在Little的研究基礎(chǔ)上，MGartnerN.H等人又進(jìn)一步提出了名為MULTIBAND的改進(jìn)型的復(fù)合式綠波控制方法，該復(fù)合式綠波控制方法更進(jìn)一步的添加了諸如車輛隊列消散時間、車流差異性、車輛左轉(zhuǎn)等因素作為參數(shù)以此來去適應(yīng)不同類型的交通狀況與需求。當(dāng)然，不同的研究人員以自己的專業(yè)知識和頭腦所采取了不同的切入點和結(jié)合各個學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的不同理論輔助入手，從而使得現(xiàn)如今的交通信號控制理論的發(fā)展愈發(fā)豐富和豐滿，Cheng、Tian與Thomas等人就分別以模糊邏輯、系統(tǒng)分區(qū)技術(shù)與博弈論等理論工具切入設(shè)計出來了模糊控制系統(tǒng)、信號配時與協(xié)調(diào)控制并行算法等。

從國內(nèi)外對綠波帶的研究來看，未來綠波帶必定是發(fā)展的大勢所趨。在未來解決人們的出行需求與道路最大運(yùn)力之間的矛盾中起到十分重要的作用，并且國內(nèi)外的綠波帶主要適用于主要的大城市，并未全面的推廣，因此如今對加強(qiáng)對綠波帶的完善建設(shè)使用其未來的市場是非常巨大的。

2 系統(tǒng)工作的原理

互聯(lián)網(wǎng)、云計算等相關(guān)技術(shù)覆蓋范圍及廣，涉及了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)通信、信息收集、信息轉(zhuǎn)換、信息傳遞、傳感器、多網(wǎng)融合等眾多技術(shù)領(lǐng)域。整個互聯(lián)網(wǎng)與云計算架構(gòu)分為四層 ：

（1）輸出層主要是將在整個系統(tǒng)中所能夠采集的信號發(fā)射出來， 通過所測車流的輛數(shù)據(jù)通過無線傳播或者電信號等各種方式將信息傳送出來。

（2）接收層主要是解決信號數(shù)據(jù)的獲取問題，傳感器與處理層兩個方面。該層主要通過傳感器、控制器等對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換過后形成我們所需要的信號。其關(guān)鍵技術(shù)是檢測技術(shù)、轉(zhuǎn)換技術(shù)以及距離上的通信不被干擾的技術(shù)。

（3）處理層主要解決信號的傳輸問題，通過如今較為常用的相關(guān)軟件對信號進(jìn)行傳輸。并且在傳輸過程中通過云計算便對傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行分類管理，在傳輸過程中保持未定高效地傳播。其中較為關(guān)鍵的技術(shù)有WiFi、M2M、RIDF等相關(guān)技術(shù)用來進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換傳輸。

（4）終端主要是將數(shù)據(jù)分析得到的最終結(jié)果通過電信號的方式與手機(jī)App進(jìn)行連接，能夠?qū)⒆罱K得到的結(jié)果傳送給車主，在第一時間得到道路上的情況，并且能夠通過綠波帶相關(guān)參數(shù)的變化做出相應(yīng)的改變，能夠有效地避免長時間的堵車現(xiàn)象，實現(xiàn)綠波。

3 針對典型路段進(jìn)行原始數(shù)據(jù)記錄與處理

圖3所示，綠波帶速度是車輛行駛軌跡的余切值，表示在干道上行駛車輛能夠順利通行各交叉口的平均速度，在大量收集的車流量數(shù)據(jù)后針對各個時間段的車流量進(jìn)行分類。

當(dāng)車流處于高峰期時，通過自組傳感器將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給計算機(jī)通過云計算得出合理的算法分布，用來控制交通信號燈的周期時長。確定綠波信號后，將相關(guān)的處理數(shù)據(jù)通過信號的形式發(fā)送到手機(jī)App，能夠讓車主第一時間得到相關(guān)信息。從而引導(dǎo)車輛進(jìn)行疏散，減輕擁堵的區(qū)域和程度。做到實現(xiàn)交通的最優(yōu)化，做到全線都為綠波帶。

當(dāng)車流為平峰期時，通過自組傳感器將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給計算機(jī)通過云計算得出合理算法，判斷是否啟用綠波行駛，當(dāng)滿足條件時發(fā)出綠波信號，反之則以道路自身的交通飽和流量來進(jìn)行對車輛的運(yùn)載。

當(dāng)車輛流通為低峰期時，依據(jù)道路自身的交通能力便能夠完成車輛的行駛?cè)^程。

4 應(yīng)用前景

當(dāng)前隨著我國汽車保有量的急劇增加，我國的交通壓力也不斷增加。根據(jù)近幾年我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)顩r來看，我國的汽車數(shù)量還將持續(xù)增加。目前我國針對小汽車方面還沒有做到普及，這將進(jìn)一步加大我國道路的交通壓力。因此如何能夠快捷迅速地減輕道路上的行車壓力是十分緊迫的，并且對于道路的修建都有明確的指令，因此想要道路的相關(guān)參數(shù)是不可行的。

因此我們只能對道路進(jìn)行更加合理的規(guī)劃，傳統(tǒng)方面對道路的規(guī)劃是采用在道路上分派交通警察對道路進(jìn)行管理以及對各個路口加入交通信號燈對來往的車輛進(jìn)行制約。但是隨著近些年來的發(fā)展，這些方法都顯得無能為力，近幾年有人開始對交通信號燈的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行改變以達(dá)到高效利用道路的作用，并且也已經(jīng)取得了一定的成績。但是對一個路口進(jìn)行交通信號燈的優(yōu)化配時對于整個道路的行駛并不會起太大的作用。因此我們采用針對某一路段的多個交叉路口進(jìn)行交通燈的優(yōu)化配時，這樣能夠讓行駛在這一路段的車輛能夠在經(jīng)過每個路口時都會出現(xiàn)綠燈，形成一條綠波帶。

當(dāng)然這一技術(shù)也已經(jīng)出現(xiàn)并逐漸開始推廣，但是僅僅改變一條路的交通狀態(tài)也不能從本質(zhì)上改變一個城市的交通狀況。因此我們團(tuán)隊準(zhǔn)備根據(jù)歷年來對于合肥市各個交叉路口的每天車流量圖通過云計算進(jìn)行分析，計算出在何時何地的平均車流量及交通情況。然后將所分析得到數(shù)據(jù)傳送給計算機(jī)處理器，對其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，建設(shè)整個城市的交通最大綠波帶圖。能夠?qū)崿F(xiàn)交通擁堵嚴(yán)重地區(qū)的全線綠波狀態(tài)，針對擁堵狀態(tài)較輕地區(qū)采取針對高峰期進(jìn)行綠波帶控制。通過對各個路段的系統(tǒng)分析得出不同路段、不同擁堵情況的綠波存在狀態(tài)，這一技術(shù)主要通過互聯(lián)網(wǎng)以及云計算等的具體技術(shù)進(jìn)行支持。這樣便在很大程度上改善了城市的交通情況。并且這一模式可以推廣到全國各個地區(qū)都是適用的。

5 結(jié)論

建立一種可以適應(yīng)不同道路級別的綠波帶， 通過交通流模型分析，以流量為參考要素的信號控制系統(tǒng)，改善道路的通行效率。

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