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摘要：本文从城市智能交通控制的重要性展开分析，对城市交通控制系统的分类、城市智能交通控制系统设计进行分析。
关键词：智能交通；控制；系统；设计
一、城市交通控制系统的分类
（1）按空间关系划分
1、单个交叉口点的控制
对单个交叉口点的控制属于一种最基本的控制形式之一。这种控制的方式参照的控制参数主要为信号转换的周期和绿信比，主要控制目标为缩短车辆的延误时间和提升道路交叉口的通行能力等。该控制方式具有维护方便和资金投入少的特点，已成为当前普遍使用的控制方式之一。
2、干线交通的协调控制
在单点信号控制中，车辆会遇到红灯，进而出现了行车中断的情况，进而使环境污染不断加深。为了减少车辆在交叉口遇到红灯停车的次数，特别是在一些主要干线的停车次数，在相邻交叉口之间的控制方案中，需要选择相互适应的控制方式。相邻交叉口按照相似的信号控制运行周期，交叉口的次干线在很大的程度上服从于主干线。
3、区域交通网络相关的协调控制
在区域交通网络相关的协调控制中，主要通过交通信号机将相关的交通流量数据上传至上位机，然后由上位机按照相关的路网交通量的实际情况，并参照相关的时间步距调整配时方案。此外，采用上位机还能同时控制城市道路中的多个交叉口，可使区域中的多个交叉口具有协调性，从而提升路网的运行效率。
（2）按控制方式划分
1、定时控制
定时控制基于历史交通流数据，可找出交通流量产生、变化的主要规律，并使用人工方式和计算机仿真确定不同时间区段中的配时方案。该控制方式属于开环控制，无法按照车流情况适当调整控制方案。由此可见，该控制方式对交通信号机的要求不高，因此，不需要对交通流量进行实时监测，其已成为我国城市道路交通系统中使用较为普遍的控制方式之一。
2、自适应控制
采用自适应控制可有效收集相关道路的交通信息，按照相关模型预测未来的交通需求，并从系统的信号库中选择最佳的交通控制方案或及时调整优化控制方案，从而实现对交通自动控制。
3、智能控制
智能交通系统可合理调整交通控制的每个环节，从而使车辆和道路的运行一体化和智能化。智能交通系统是解决交通问题的主要途径，且其正在向环保绿色的方向发展。
二、城市智能交通控制系统设计
智能是一种应用知识对一定环境进行处理的能力，或对目标准则进行衡量的抽象思考能力。另一种定义是在一定环境下针对特定的目的而有效地获取信息、处理信息和利用信息从而成功达到目的的能力。智能交通系统，是利用人工智能的理论和方法，解决交通问题的综合系统。人工智能近年发展的成果，为智能交通系统的研究提供了坚实的理论基础，可以利用这些成果解决传统方法无法解决的问题。这是因为：一方面交通系统是结构复杂、影响因素多、随机性很强的系统，利用数学方法解决交通问题的难度很大，所建立的模型往往过于复杂，难于求解，同时也很难用一种或几种模型来概括交通流系统的多样性。另一方面，交通系统又是一个动态的时变系统，交通管理与控制的实时性要求非常高。因此，从实际情况出发，基于数学描述的交通管理控制方法难以满足在线实时控制的要求，可操作性较差。而人工智能的方法，借鉴人类求解问题的方法，通过知识的表达、推理和学习解决复杂的问题，将以往用纯数学来描述交通系统转变为用知或知识与数学模型相结合来描述。通过逐步适应环境的学习能力，来不断提高管理和控制效果。
多智能体系统是当今人工智能中的前沿学科，是分布式人工智能研究的一个重要分支，其目标是将大的复杂系统建造成小的、彼此相互通讯及协调的、易于管理的子系统，通过子系统的自治能力和相互协调能力来解决复杂系统控制问题。城市区域交通网络由于其道路交通规模的复杂性和交通流动态特性的实时性，使得将多智能体系统应用到城市交通网络控制学比较关注的研究课题。本文在此基础上设计出城市智能交通控制结构图，如图所示。
图中，左边为基于多智能体的城市交通流系统，右边为信号控制系统。在交通模型中，路段智能体既具有单个路段流量实时更新的能力，又能够为相连接的信口提供交通流数据，以进行和优化信号配时；根据上级区域交通流信息进行车流调控，同时通过路口与其他路段进行数据交换；与其相对应的信号控制模型中，根据段智能体提供的信息，进行信号配时，并协调路段之间交通流的动态平衡。
区域智能体除了具有与路段智能体一样的功能，如获取交通流信息，为信号控制数据支持；相互之间独立，能够单独运行等特点之外，区域智能体还能够根据区交通流运行情况，对交通路口进行信号协调，以最优化控制相应路网运行的交通目标，自主决定相应的控制策略，并将信号配时结果及时下发到区域内每个信号，同时将交通需求和控制效果传送给上一层决策层，即交通管理中心。区域智能体在路段智能体和中央管理智能体之间起到承上启下的作用，与单个路整个交通路网传递交通流信息；并与同级其他区域智能体进行信息交换，为交通控制提供服务。中央管理智能体由城市交通控制决策系统构成。其功能是根据路网结构、交通检测及交通阻塞等因素对整个交通路网运行状况做出评估，其目的是寻求整个系统的性能指标最优，运用其优越的推理和规划能力使系统运行在最优状态。在信号控制系统中，路口级信号控制根据相连接路段智能体的交通流信息，通过控制决策给出路口信号配时。路口级信号控制将路口交通流信息和信号配时传递层区域控制，而上层区域控制则反馈控制命令，若某一区域中某一路口在某方向城市交通网络区域控制的应用研究上拥挤，区域控制通过给出控制命令，调节与其在同一路段上的其他路口信号配时，达到尽快缓解拥挤，减少区域总体延误时间的目的。区域控制之间传递的则是该区域内交通流信息，若某一区域出现拥挤路口，调节区域内以及相邻区域信号配时，引导车流分散以缓解拥挤，并通过路边信息指示牌或交通电台信号引导车辆分流。而区域控制与交通控制中心之间传递的是区域交通流信息。调节路网交通流动态平衡，并向中央交通控制中心提供信息，以实现城市交通集中与分散的控制方式。
车牌识别系统（Vehicle License Plate Recognition，VLPR）是指能够检测到受监控路面的车辆并自动提取车辆牌照信息（含汉字字符、英文字母、阿拉伯数字及号牌颜色）进行处理的技术。车牌识别是现代智能交通系统中的重要组成部分之一，应用十分广泛。
车牌自动识别是一项利用车辆的动态视频或静态图像进行牌照号码、牌照颜色自动识别的模式识别技术。其硬件基础一般包括触发设备（监测车辆是否进入视野）、摄像设备、照明设备、图像采集设备、识别车牌号码的处理机（如计算机）等，其软件核心包括车牌定位算法、车牌字符分割算法和光学字符识别算法等。某些车牌识别系统还具有通过视频图像判断是否有车的功能称之为视频车辆检测。一个完整的车牌识别系统应包括车辆检测、图像采集、车牌识别等几部分（如图1所示）。当车辆检测部分检测到车辆到达时触发图像采集单元，采集当前的视频图像。车牌识别单元对图像进行处理，定位出牌照位置，再将牌照中的字符分割出来进行识别，然后组成牌照号码输出。
一个车牌识别系统的基本硬件配置是由摄像机、主控机、采集卡、照明装置组成。而软件是由一个具有车牌识别功能的图像分析和处理软件，以及一个满足具体应用需求的后台管理软件组成。
车牌识别系统于是出现了两种产品形式，一种是软硬件一体，或者用硬件实现识别功能模块，形成一个全硬件的车牌识别器，例如DSP。另外一种形式是开放式的软、硬件体系，即硬件采用标准工业产品，软件作为嵌入式软件。两种产品形式各有优缺点。开放式体系的优点是由于硬件采用标准工业产品，运行维护容易掌握，备品备件采购可以从任何一家产商获得，不用担心因为一家产商倒闭或供货不足而出现产品永久失效或采购困难。而软硬件一体式产品，对于使用者操作产品时更易操作及控制。对于后期的维护调试也更易于掌握。
总结语
综上所述，城市智能交通控制系统的研发与设计是我国经济社会全面发展以及城市化水平不断提高的重要标志。从以上分析过程中不难发现，城市智能化控制系统是一个涉及范围较广、应用需求极大以及技术要求较高的综合管理系统。ATMS系统的应用，必将进一步改善我国城市交通运输现状，从而使城市的各个交通管理部门能够展开协调工作与远程智能化控制，由此实现人、车以及路三者之间的协调运行，不断提高城市交通运输管理的效率，缓解城市日益严重的交通运输压力，进而规范城市交通秩序。同时，希望该市智能交通控制系统的设计与研发，能够为我国其它城市的交通管理系统优化升级提供参考和借鉴，通过互联网与物联网技术与信息通讯技术的结合，逐渐构建全国性的智能交通综合控制管理体系，从而为实现全国范围内的信息共享以及数据传输和远程智能监控提供良好的技术保障。
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论文作者:吴亚昆
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/13
标签：通流论文; 交通论文; 信号论文; 区域论文; 车牌论文; 系统论文; 智能交通论文; 《基层建设》2017年第8期论文;