城市交叉口交通信号优化控制方法

城市交叉口交通信号优化控制方法

摘要：随着人们生活水平的不断提高，车辆保有量持续增加，城市交通拥堵情

况日益严重，交通信号的控制对缓解交通压力的具有重要作用，所以本文主要探

讨了城市交叉口交通信号优化控制方法，以此减轻城市交通压力，促进我国城市

交通的稳定发展。

关键词：城市交叉口；交通信号；优化控制；方法

目前各类交通工具不断增多，形成较为复杂的城市交通网，给城市交通带来

了较大的交通压力，若不能有效地管理交通，就会造成较为严重的交通拥堵情况，给城市发展带来不利影响。交通信号控制主要用于交叉路口车辆调度，传统的信

号灯控制方法比较单一，比较死板，对环境的适应情况比较差，导致交叉路口的

车辆调度较差，所以还应采取合理的方式，对城市交叉口实施有效的交通信号控

制方法，提高交叉口的车辆调度效率，达到有效缓解交通压力的目的。因此本文

在此提出一种城市交叉口交通信号控制方法。

1信号控制问题

每个城市交通路口都需要设置相关信号控制设备，假设所有的信号设备中都

安装一个传感器，为了监视交叉路口，指挥中心也需要设置传感器，而且传感器

的数量应达到W个，在观测过程中，没有其他因素进行干扰，且对于不同时间段的信号切换，其消耗的时间，可以忽略不计。所以针对信号控制问题，做出以下

描述：（1）用集合S={S1，S2，S3......Sm}表示控制控制资源m个。（2）用集合

O={O1，O2，O3.........On}表示交叉路口n个。（3）用集合T={T1，T2，}表示交通信号控制分的时间段。（4）并采用φ｛φ（i，j，k）｝策略进行有效城

市交叉口的交通信号控制，其中，i代表第i个交叉路口，j代表第j个监控设备。 2交通信号优化控制方法的实现

2.1前沿驱动优化

在对城市交通信号优化控制过程中，可以采用前沿引导控制算法，通过对这

种方法的合理利用，改变传统的交通信号控制方法，实现交通信号的优化控制，

但是在实际情况下，最优控制方法适应性不强。所以本文提出Pareto的前沿驱动

粒子群优化算法，该算法的适应性更强，利用该算法进行交通信号优化控制，为

满足交叉路口的通行，先至少提出一种交通信号控制方案，然后提出不同的交通

信号控制方法，并计算最优通行能力控制，进而提出一种最优的交通解决方案。

前沿算法按照一定的流程进行计算，具体的流程如下图所示。

图1：前沿算法流程

2.2延迟分组控制机制

采用前沿算法对交叉口交通信号优化控制后，延迟分组控制也至关重要。所

以在延迟分组控制过程中，交通信号的优先级合理确定是延迟分组控制的关键环节，在确定控制信号的优先级后，还应对信号资源进行合理的分配，一般需要按

照交通信号的先后顺序进行。在交通信号控制过程中，需要先确定控制信号的优

先级，在确定后，应根据初始时间，对过程冲突时间进行合理的调整，进而确定

过程中冲突时间。一般情况下，整个控制工作，就是任务间的冲突时间。由于交

通灯期峰值对交通控制系统具有一定的约束，所以为了保证交通信号控制正常的

运转，还应满足交通灯期峰值功率，在此种条件下，还应采取合理的措施，最大

限度的将得交通信号控制过程中产生的能耗，以此节省能源，降低成本比。

延迟分组机制实施过程中，具有一定的特殊性质，对于车辆优先级别的确定，每一个时间段内都应重新进行确定，同时按照空间以及时域，对车辆进行合理的

划分，以一队车辆资源为最小单位，同时在确定车队的优先级时，应综合考虑各

项因素，包括信号等候延迟、车队长度等等，并对优先级的条件进行优化，一方

面可以将交叉路口作为优先级的条件，另一方面可以将第一时间传输队列较长条

件作为优先级的条件。在下一次交通控制信号开始，控制系统应在排除延迟和信

号最大延迟双重约束下产生，在交叉口交通信息控制过程中，可以采用动态调整

方式，没有检测信号以及车辆时，可以停止动态调整。在一些城市交叉路，若不

能采取合理的方法，对交叉路口进行优化控制，就会增加等待的车辆，进而导致

交叉路口较为拥堵，严重的就会造成堵死的状态。所以应引用优先级判断，将其

作为交通信号控制的重要参数。

2.3仿真实验

在城市交叉路口的交通信号优化控制过程中，为了验证实际效果，还应进行

仿真实验，在测试过程中，可以采用两种指标，一种为存储速度，另一种为数据

破解速度，对于仿真环境的创建，主要包括硬件环境和软件环境两个方面，对于

硬件环境的创建主要包括4.00GB服务器内存、intel（R）core（TM）i7

CPU3.40UHz处理器、显示卡，对于软件环境的创设，主要包括WINDOWS XP 32

位控制终端操作系统，CPU2个以及WIN-DOWS7专业版64位操作系统。

在验证过程中，应在一定的条件下进行，应保证交叉路口以及车辆数一定，

采用不同的方法的进行验证，一种是传统的方法，另一种为优化后的方法，并对

两种方法所产生的结果进行分析，以此确保优化后的方法的可行性以及有效性。

产生的结果可以绘制成对比图形，一个是两种方法存储速度比较图，另一个是两

种算法数据破解速度比较图，具体如图2和图3所示。

图2：两种方法存储速度比较图

图3两种算法数据破解速度比较图

从图2存储速度比较图来看，传统方法与优化后的方法相比，在一定的条件下，优化后的方法信号控制所用的时间较多，所以优化后信号控制方法具有一定

的效性。从图3算法数据破解速度比较图来看，优化后的信号控制方法，在一定

的时间内，交叉路口下的通过的车辆的要交通，所以优化后的信号控制方法相比

传统方法更加的有效性。所以对于本文提出的交通信号控制方法，可以进行推广

应用，可以增加交叉路口车辆的通行能力，减少交通拥堵的情况，进而促进我国

交通工程的发展。

总结

随着交通环境的不断变化，传统的交通信号控制方法已经难以满足要求，所

以还应根据实际的情况，应采取合理的方式，对交通信号控制方法进行优化，以

此加强路口车辆情况实时监测，并进行分组控制，应加强交叉路口车辆车队的调度，减少交通堵塞的情况，以此保证我国城市交通的正常、稳定的发展。本文提

出一种新型的城市交叉口交通信号优化控制方法，比传统的交通信号控制方法更

加的有效，可以提高交通信号控制水平，增强交叉路口的通行能力，解决交通堵

塞的问题，减少我国城市的交通压力，进而促进我国城市的不断发展。

参考文献：

[1]曹成涛.城市交叉口交通信号优化控制方法[J].西安工程大学学报，2016，30（05）：616-621.