任恒

（河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 451191）

1 自適應(yīng)交通指示燈發(fā)展現(xiàn)狀及研究意義

1.1 結(jié)合目前交通指示燈發(fā)展情況及其現(xiàn)狀

交通擁擠是城市便捷出行的痛點(diǎn)，特別是城市在發(fā)展時(shí)期，車(chē)輛在不斷增加和城市擁擠程度加劇，導(dǎo)致交通擁擠屢見(jiàn)不鮮。傳統(tǒng)的交通指示燈功能單一、缺少智能化設(shè)備和數(shù)據(jù)化程序，在車(chē)流量少的城市，輔助人們安全出行，成為交通中必要角色。然而，傳統(tǒng)的角色在擁擠的城市不適應(yīng)，而且增添了很多麻煩和資源的浪費(fèi)。

（1）方式單一，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)需求。傳統(tǒng)的交通工況主要有車(chē)、路、交通標(biāo)識(shí)（交通信號(hào)燈、路線(xiàn)標(biāo)識(shí)）三大要素，而且三要素?zé)o論什么交通狀況，都是封閉的、單一的，無(wú)法更新變換。隨著城市的發(fā)展，車(chē)輛增多，擁擠加劇，傳統(tǒng)的固定模式已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)有城市高速發(fā)展的需求，因此，交通亟需更新轉(zhuǎn)換新的發(fā)展方向。（2）基礎(chǔ)研究加深，措施不夠完善?？萍嫉倪M(jìn)步促進(jìn)各個(gè)行業(yè)的發(fā)展，交通作為發(fā)展的必要一環(huán)，科技滲入成分卻不足。在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)雷達(dá)或地圖數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)車(chē)輛數(shù)量來(lái)調(diào)整紅綠燈的時(shí)間從而改變車(chē)輛通行的時(shí)常。在原有固定封閉的基礎(chǔ)上，增加了單一的紅綠燈的變化，但是依然難以普及，無(wú)法徹底有效地解決擁擠問(wèn)題，實(shí)施措施仍需跟進(jìn)和深究。（3）交通指示燈控制方法和系統(tǒng)發(fā)展總結(jié)。無(wú)論是傳統(tǒng)的交通模式還是稍加改變的現(xiàn)狀，都無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)有需求，特別是隨著車(chē)輛的增加，而通過(guò)限號(hào)政策減少車(chē)輛數(shù)量也不符合科學(xué)發(fā)展需求，只有通過(guò)找到合適的交通管理模式，才能讓城市的交通擁擠現(xiàn)狀得到改善，限號(hào)也許只是一時(shí)的政策。緊隨時(shí)代的發(fā)展，交通擁擠問(wèn)題終將會(huì)得到解決。

1.2 實(shí)踐意義和理論意義

通過(guò)分析現(xiàn)有的交通模式和實(shí)施的交通措施引入新的交通政策和控制方法來(lái)改善現(xiàn)有狀況，可以有效的改善現(xiàn)有交通擁擠問(wèn)題。通過(guò)理論分析現(xiàn)有狀況，制定未來(lái)交通擁擠解決辦法，科學(xué)布局管理方法，合理改善現(xiàn)有狀況，不僅為以后發(fā)展制定理論目標(biāo)，更為以后實(shí)踐和適時(shí)布局提供了理論導(dǎo)向，加速交通行業(yè)發(fā)展和城市狀況改變。本研究中，當(dāng)左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)三方向任一方向出現(xiàn)交通壓力大的時(shí)候，通過(guò)車(chē)流量數(shù)據(jù)自適應(yīng)增加對(duì)應(yīng)的鄰車(chē)道的車(chē)道數(shù)，緩解交通壓力，使不同方向上的車(chē)輛都能夠緩解對(duì)應(yīng)的交通壓力，減少交通擁擠，提高車(chē)輛通行效率，為城市建立智慧交通做貢獻(xiàn)，節(jié)約通行的時(shí)間成本，減少交通時(shí)長(zhǎng)，較少車(chē)輛尾氣污染，為祖國(guó)碳達(dá)峰和碳中和做貢獻(xiàn)。

2 研究?jī)?nèi)容

鑒于上述問(wèn)題，本研究要解決的問(wèn)題是在車(chē)流量大的路口，特別是針對(duì)復(fù)雜路況和商圈，人流量較大的熱門(mén)景點(diǎn)路況等，提供一種高效、智能的車(chē)輛通行方法和系統(tǒng)，改變單一依靠紅路燈時(shí)長(zhǎng)管控交通的方式，以此來(lái)緩解交通壓力。

為了解決上述問(wèn)題，本研究公開(kāi)了一種自適應(yīng)交通指示燈控制方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)包括確定交通路口車(chē)流量狀況，特別是紅綠燈路口設(shè)有快速公交車(chē)站或者臨近商圈的復(fù)雜路口，早晚高峰期，節(jié)假日或者休息日，車(chē)流量較大路況。

采取利用紅綠燈+路標(biāo)指示燈的方法來(lái)控制車(chē)流量。一般的交通信號(hào)燈是以紅路燈+交通指示信號(hào)來(lái)控制不同方向的車(chē)流量，其中紅綠燈的時(shí)長(zhǎng)是預(yù)先設(shè)置確定的，有些會(huì)根據(jù)白天或者夜晚時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行變換或者調(diào)整，而交通指示信號(hào)是固定的，無(wú)法改變，若左轉(zhuǎn)車(chē)道如果只設(shè)置一道，即使車(chē)流量再大，也只能靠單一車(chē)道行駛，會(huì)嚴(yán)重影響后面車(chē)輛通行，甚至影響其他車(chē)道車(chē)輛通行，加劇交通擁堵。

根據(jù)交通規(guī)則設(shè)置動(dòng)態(tài)智能交通信號(hào)燈，主要包括兩部分：智能紅綠燈和動(dòng)態(tài)交通指示限號(hào)燈。依據(jù)不同方向的車(chē)流量，合理分配紅綠燈的時(shí)長(zhǎng)和交通指示燈的車(chē)道數(shù)量來(lái)緩解交通壓力。

通過(guò)智能紅綠燈可以控制路口紅綠燈時(shí)長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)指示信號(hào)燈主要是用來(lái)改變切換車(chē)道指示方向，適當(dāng)?shù)卦黾踊蛘邷p少不同方向上的車(chē)道數(shù)，若左轉(zhuǎn)車(chē)流量大的時(shí)候，增加左轉(zhuǎn)車(chē)道，把臨近車(chē)道切換為左轉(zhuǎn)車(chē)道或則附加左轉(zhuǎn)指示功能，提高左轉(zhuǎn)的通行效率，減少左轉(zhuǎn)交通壓力；若直行車(chē)道車(chē)流量大時(shí)候，把直行車(chē)道附近車(chē)道切換為直行或者增加直行指示功能，提高直行車(chē)輛的通行效率。

本研究通過(guò)獲得車(chē)流量數(shù)據(jù)，然后結(jié)合道路車(chē)道信息，適當(dāng)?shù)厍袚Q或者改變不同方向上車(chē)輛的車(chē)道數(shù)，以此增加車(chē)輛的通過(guò)效率，減少交通壓力，節(jié)約時(shí)間，對(duì)于燃油車(chē)也有減少油耗，減少空氣污染，改善城市環(huán)境。

3 具體實(shí)施方法和完善監(jiān)測(cè)的方法和內(nèi)容

為使本研究的上述目的、結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)能夠更加清晰易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本研究的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1、圖2，圖3 和圖4 圖中序號(hào)：S1 為直行方向上商圈人流聚集地，S2 為左轉(zhuǎn)方向上商圈人流聚集地，B 為公交車(chē)，BI 為快速公交停靠站，B2 為普通公交車(chē)停靠站，R1 為單向左轉(zhuǎn)車(chē)道，R11 為單向左轉(zhuǎn)車(chē)道，R2 為單向直行車(chē)道，R22 為左轉(zhuǎn)和直行雙向可調(diào)車(chē)道，R3 為單向直行車(chē)道，R33 為單向直行車(chē)道，R4 為單向右轉(zhuǎn)車(chē)道，R44 為直行和右轉(zhuǎn)雙向可調(diào)車(chē)道，R5 為單向左轉(zhuǎn)車(chē)道，R55 為單向左轉(zhuǎn)車(chē)道，R6 為單向直行車(chē)道，R66 為左轉(zhuǎn)和直行雙向可調(diào)車(chē)道，R7 為單向右轉(zhuǎn)車(chē)道，R77 為直行和右轉(zhuǎn)雙向可調(diào)車(chē)道。

圖1 一般道路指示交通信號(hào)圖

圖2 一種復(fù)合式交通信號(hào)方法和系統(tǒng)在一般道路中的信號(hào)指示圖

圖3 一種特殊道路交通指示信號(hào)圖

圖4 一種復(fù)合式交通信號(hào)方法和系統(tǒng)在特殊道路中的信號(hào)指示圖

本研究實(shí)施例的研究構(gòu)思在于：根據(jù)中國(guó)的交通法規(guī)，車(chē)輛行駛在道路上行駛到交叉路口時(shí)候，一般分為三種行駛方向：左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)。這三個(gè)方向的車(chē)流量是無(wú)法控制的，因?yàn)楣ぷ魅?、?jié)假日、早晚高峰期等車(chē)流量會(huì)有很大變化，對(duì)于傳統(tǒng)交通限號(hào)燈已經(jīng)無(wú)法完全適應(yīng)。需要智能化自適應(yīng)交通指示信號(hào)燈來(lái)指揮車(chē)輛有序通行。通過(guò)以下方式解決三個(gè)方向車(chē)輛的通行。

參照?qǐng)D1，圖1 為本研究一般道路指示交通信號(hào)圖。圖2 為本研究一種復(fù)合式交通信號(hào)方法和系統(tǒng)在一般道路中的信號(hào)指示圖。

本研究中包含十字路口各項(xiàng)車(chē)道行駛方向圖，結(jié)合上北下南原則，中國(guó)靠右行駛的交通法規(guī)，箭頭代表車(chē)輛的不同行駛方向，S1、S2為商圈坐標(biāo)、R1左向行駛箭頭、R2 和R3 直線(xiàn)行駛箭頭、R4 右轉(zhuǎn)行駛箭頭。

本研究中，車(chē)道數(shù)包括左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)三個(gè)主要方向，車(chē)道數(shù)不局限于4 向車(chē)道，根據(jù)實(shí)際道路寬度合理設(shè)計(jì)車(chē)道數(shù)，可能更多，也可能少于4 道。

本研究中，S1、S2 代表的是商圈等人流量較大的集合地，不局限商場(chǎng)，也可能是醫(yī)院、市政單位、學(xué)校、景區(qū)等人流聚集地。

本研究中以一般路況為例，不局限更復(fù)雜的路況。

通過(guò)圖1 和圖2 中車(chē)道的變化，是本研究的重點(diǎn)，圖1 中的R1、R2、R3、R4 為單項(xiàng)車(chē)道，一個(gè)車(chē)道對(duì)應(yīng)一個(gè)方向，而且是固定不變的，車(chē)輛的通行只能依靠紅綠燈時(shí)長(zhǎng)來(lái)控制。同一個(gè)路口在不同時(shí)段車(chē)流量和行駛方向不一樣，這樣對(duì)于固定的車(chē)道無(wú)法適應(yīng)變換的車(chē)流量和行駛方向，即使采用自適應(yīng)紅綠燈，依然收效甚微。所以，本研究采用自適應(yīng)可變車(chē)道，如圖2 所示，其中R11 為自適應(yīng)左轉(zhuǎn)車(chē)道，R22 為左轉(zhuǎn)鄰車(chē)道，根據(jù)車(chē)流量和車(chē)行駛方向有三種模式：?jiǎn)我蛔筠D(zhuǎn)、單一直行、左轉(zhuǎn)和直行都可通行。若左轉(zhuǎn)車(chē)流量較大的時(shí)候增加左轉(zhuǎn)車(chē)道數(shù)，R11 和R22 兩向車(chē)道均可左轉(zhuǎn)，相比原來(lái)增加了左轉(zhuǎn)車(chē)道數(shù)，提高左轉(zhuǎn)通行率，減少左轉(zhuǎn)行駛壓力。R33 有三種模式：?jiǎn)我恢毙?、單一右轉(zhuǎn)、直行和右轉(zhuǎn)都可通行。若直行車(chē)流量大，R33 調(diào)整為單一直行，此時(shí)R22、R33 無(wú)法滿(mǎn)足通行時(shí)候，R33 的鄰車(chē)道R44 根據(jù)車(chē)流量和行駛方向有三種模式：?jiǎn)我恢毙小我挥肄D(zhuǎn)、直行和右轉(zhuǎn)都可通行，此時(shí)，R44 選擇直行和右轉(zhuǎn)均可通行模式可以增加直行的車(chē)道數(shù)，減少直行車(chē)輛通行壓力，提高直行通行率，減少交通壓力。若右轉(zhuǎn)車(chē)流輛大，無(wú)法滿(mǎn)足通行時(shí)候，R4 選擇單一右轉(zhuǎn)，鄰車(chē)道R33 自適應(yīng)選擇增加右轉(zhuǎn)車(chē)道，提高右轉(zhuǎn)通行效率。

圖3 為本研究一種特殊道路交通指示信號(hào)圖。圖4為本研究一種復(fù)合式交通信號(hào)方法和系統(tǒng)在特殊道路中的信號(hào)指示圖。路況較為復(fù)雜。如圖3 所示，本來(lái)道路較寬，由于B1 快速公交車(chē)專(zhuān)用車(chē)道占據(jù)了一個(gè)行駛車(chē)道，B2 為普通公交車(chē)站牌占據(jù)了一個(gè)車(chē)道，此時(shí)，若公車(chē)停到站牌處乘客上下車(chē)，通過(guò)圖可以發(fā)現(xiàn)只有R5 一個(gè)車(chē)道可以通行，而且R5 對(duì)應(yīng)的是單一左轉(zhuǎn)車(chē)道，若左轉(zhuǎn)車(chē)流量大，此時(shí)將會(huì)直接影響直行和右轉(zhuǎn)車(chē)輛的通行，直接加劇交通擁堵，R6 和R7 同樣均為單一方向車(chē)道，車(chē)輛無(wú)法通行。

通過(guò)圖4，對(duì)圖三所示的車(chē)道進(jìn)行自適應(yīng)控制，將R6 原有的直行單行道調(diào)整為R66 三種模式：?jiǎn)我蛔筠D(zhuǎn)、單一直行、左轉(zhuǎn)和直行都可通行。此時(shí)R55 的鄰車(chē)道R66 增加左轉(zhuǎn)車(chē)道，減少左轉(zhuǎn)的通行壓力，為直行和右轉(zhuǎn)車(chē)輛讓道通行。圖3 中R7 為右轉(zhuǎn)單行車(chē)道，若直行車(chē)道壓力大時(shí)可增加R66 鄰車(chē)道R77 直行車(chē)道。R77 有三種模式：?jiǎn)我恢毙?、單一右轉(zhuǎn)、直行和右轉(zhuǎn)都可通行。通過(guò)增加直行車(chē)道數(shù)，減少直行車(chē)輛通行壓力，提高直行通行率，減少交通壓力。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究顯示和描述了自適應(yīng)交通指示燈控制方法和系統(tǒng)研究的基本原理、主要特征以及優(yōu)點(diǎn)。主要是通過(guò)改變傳統(tǒng)的交通固定模式，適時(shí)調(diào)整道路標(biāo)識(shí)和交通信號(hào)標(biāo)識(shí)，降低人們出行的時(shí)間，較少道路的擁擠，在目前燃油車(chē)占比較大時(shí)期能夠很好地緩解燃油車(chē)帶來(lái)的環(huán)境污染、碳排放問(wèn)題。同時(shí)，現(xiàn)實(shí)中解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的方法有很多。此內(nèi)容在后續(xù)的研究中還有很多需要改進(jìn)和深度探究的部分，還需要結(jié)合城市的發(fā)展規(guī)劃，特別是涉及公交、地鐵、停車(chē)點(diǎn)、商圈、行政圈等人流量日差異化大的地方，需要科學(xué)化的數(shù)據(jù)調(diào)查，適時(shí)改進(jìn)智能化交通布局，提高城市的承載量和人們出行的便捷性，加速交通智能化發(fā)展和智慧城市建設(shè)。