《基于云计算的“绿波带”交通流分析》-工学论文，计算机论文-论文范文参考-科学狗论文网

网站首页词典首页

标题

基于云计算的“绿波带”交通流分析

范文

张晓祥　纪祥龙　祁华菊　陈伍　任香粉　石爽

摘要：随着目前我国汽车保有量的持续不断增加，我国公路的通行能力有着巨大的压力。尤其是大城市中的市区部分以及较为繁华的地区。该项目提出一种建立在两中心区的一条快速通道“绿波带”，这样可以极大的为人们出行节约时间，缓解交通压力。

关键词：绿波带;交通流;云计算

中图分类号： TP311? ? ? 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）06-0218-02

1 国内外研究背景

国内研究情况：我国的绿波带不仅在的理论分析方面取得了一定的成果，而且也在实际中多有应用，并且取得了一定的成功经验。随着一系列绿波带相关技术在我国大城市中的实践运用。例如，上海市得益于同济大学等高校的地理区位优势在信号控制这一方面始终占据领导地位，其在综合利用自适应系统控制、联动控制、固定信号配时这三种主流的模式相结合的方式下，能够最大限度地适应市区各个不同区域的交通状况条件，能够有效地改善该区域的交通状况缓解交通压力。而北京最早在2004年就已经对全市各个区域1000多个道路交叉口的相应路口的交通信号实现了交通信号的控制，其逐渐发展成为由简单的单个交叉路口的信号控制逐渐扩展到对全市主干线的交通信号协调控制的全方位覆盖。与此同时，在去全国各特大型城市都在不同程度的采用了绿波带相关技术，都有效地缓解了当地的交通压力。由此而知，绿波带及其相关技术在交通流优化方面起着至关重要的作用。

国外研究情况：在绿波带技术发展的早期，其研究人员为了获得最大的绿波带宽，展开了大量而广泛的技术验证，其中由Little等人在研究中首次提出了最大绿波带法（MAXBAND），该最大绿波带法通过优先确定交通信号控制系统中的相位从而再去确定其最大的绿波带宽度，在综合利用相邻交叉路口间距、交通信号绿信比、交通信号周期等参数进行混合整数线性规划算法以此来调整整个交通干线各个交叉路口的相位差从而使得该路段的绿波带宽度达到最大。而在Little的研究基础上，MGartnerN.H等人又进一步提出了名为MULTIBAND的改进型的复合式绿波控制方法，该复合式绿波控制方法更进一步的添加了诸如车辆队列消散时间、车流差异性、车辆左转等因素作为参数以此来去适应不同类型的交通状况与需求。当然，不同的研究人员以自己的专业知识和头脑所采取了不同的切入点和结合各个学科领域内的不同理论辅助入手，从而使得现如今的交通信号控制理论的发展愈发丰富和丰满，Cheng、Tian与Thomas等人就分别以模糊逻辑、系统分区技术与博弈论等理论工具切入设计出来了模糊控制系统、信号配时与协调控制并行算法等。

从国内外对绿波带的研究来看，未来绿波带必定是发展的大势所趋。在未来解决人们的出行需求与道路最大运力之间的矛盾中起到十分重要的作用，并且国内外的绿波带主要适用于主要的大城市，并未全面的推广，因此如今对加强对绿波带的完善建设使用其未来的市场是非常巨大的。

2 系统工作的原理

互联网、云计算等相关技术覆盖范围及广，涉及了计算机网络、互联通信、信息收集、信息转换、信息传递、传感器、多网融合等众多技术领域。整个互联网与云计算架构分为四层：

（1）输出层主要是将在整个系统中所能够采集的信号发射出来，通过所测车流的辆数据通过无线传播或者电信号等各种方式将信息传送出来。

（2）接收层主要是解决信号数据的获取问题，传感器与处理层两个方面。该层主要通过传感器、控制器等对数据进行收集通过互联网进行转换过后形成我们所需要的信号。其关键技术是检测技术、转换技术以及距离上的通信不被干扰的技术。

（3）处理层主要解决信号的传输问题，通过如今较为常用的相关软件对信号进行传输。并且在传输过程中通过云计算便对传输的信号进行分类管理，在传输过程中保持未定高效地传播。其中较为关键的技术有WiFi、M2M、RIDF等相关技术用来进行数据的转换传输。

（4）终端主要是将数据分析得到的最终结果通过电信号的方式与手机App进行连接，能够将最终得到的结果传送给车主，在第一时间得到道路上的情况，并且能够通过绿波带相关参数的变化做出相应的改变，能够有效地避免长时间的堵车现象，实现绿波。

3 针对典型路段进行原始数据记录与处理

图3所示，绿波带速度是车辆行驶轨迹的余切值，表示在干道上行驶车辆能够顺利通行各交叉口的平均速度，在大量收集的车流量数据后针对各个时间段的车流量进行分类。

当车流处于高峰期时，通过自组传感器将相关数据传送给计算机通过云计算得出合理的算法分布，用来控制交通信号灯的周期时长。确定绿波信号后，将相关的处理数据通过信号的形式发送到手机App，能够让车主第一时间得到相关信息。从而引导车辆进行疏散，减轻拥堵的区域和程度。做到实现交通的最优化，做到全线都为绿波带。

当车流为平峰期时，通过自组传感器将相关数据传送给计算机通过云计算得出合理算法，判断是否启用绿波行驶，当满足条件时发出绿波信号，反之则以道路自身的交通饱和流量来进行对车辆的运载。

当车辆流通为低峰期时，依据道路自身的交通能力便能够完成车辆的行驶全过程。

4 应用前景

当前随着我国汽车保有量的急剧增加，我国的交通压力也不断增加。根据近几年我国经济的发展状况来看，我国的汽车数量还将持续增加。目前我国针对小汽车方面还没有做到普及，这将进一步加大我国道路的交通压力。因此如何能够快捷迅速地减轻道路上的行车压力是十分紧迫的，并且对于道路的修建都有明确的指令，因此想要道路的相关参数是不可行的。

因此我们只能对道路进行更加合理的规划，传统方面对道路的规划是采用在道路上分派交通警察对道路进行管理以及对各个路口加入交通信号灯对来往的车辆进行制约。但是随着近些年来的发展，这些方法都显得无能为力，近几年有人开始对交通信号灯的相关参数进行改变以达到高效利用道路的作用，并且也已经取得了一定的成绩。但是对一个路口进行交通信号灯的优化配时对于整个道路的行驶并不会起太大的作用。因此我们采用针对某一路段的多个交叉路口进行交通灯的优化配时，这样能够让行驶在这一路段的车辆能够在经过每个路口时都会出现绿灯，形成一条绿波带。

当然这一技术也已经出现并逐渐开始推广，但是仅仅改变一条路的交通状态也不能从本质上改变一个城市的交通状况。因此我们团队准备根据历年来对于合肥市各个交叉路口的每天车流量图通过云计算进行分析，计算出在何时何地的平均车流量及交通情况。然后将所分析得到数据传送给计算机处理器，对其进行数据处理，建设整个城市的交通最大绿波带图。能够实现交通拥堵严重地区的全线绿波状态，针对拥堵状态较轻地区采取针对高峰期进行绿波带控制。通过对各个路段的系统分析得出不同路段、不同拥堵情况的绿波存在状态，这一技术主要通过互联网以及云计算等的具体技术进行支持。这样便在很大程度上改善了城市的交通情況。并且这一模式可以推广到全国各个地区都是适用的。

5 结论

建立一种可以适应不同道路级别的绿波带，通过交通流模型分析，以流量为参考要素的信号控制系统，改善道路的通行效率。

参考文献：

[1] 吴楠，成卫，肖海承.中小城市商业区主干道交通组织优化与仿真[J].科学技术与工程，2011，11（35）：8937-8940.

[2] Morgan J T，Little J D C.Synchronizing traffic signals for maximal bandwidth[J].Operations Research，1964，12（6）：896-912.

[3] 朱定局.自然云计算理论[M].北京：科学出版社，2011.

[4] 王炜，过秀成.交通工程学[M].南京：东南大学出版社，2000.

[5] 黄欣.常玉林.城市道路交通绿波带的设计原理及运用技术研究[J].都市区及区域交通现代化，2015：284-286.

【通联编辑：李雅琪】

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。