基于车流量统计的红绿灯控制方案.docxVIP

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基于车流量统计的红绿灯控制方案

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摘要：交通拥堵问题现在在国内各大城市都非常普遍，就西安市来说，早晚高峰各大交通要道都会堵成一片。本文主要我市某南北交通主干道为例进行分析，针对类似该十字路口的高峰期拥堵问题，制定一套可调节红绿灯显示解决方案，以提高道路通行率，减少车辆拥堵时间。基本思路是在现有红绿灯硬件设施基础上，针对这种不同时间段、不同方向车流量有明显差异的十字路口，制定一套基于车流量，在一定时间段内自动调节红绿灯显示时间的解决方案。

关键词：车流量红绿灯控制拟合算法

一、引言

交通拥堵问题已成为全球各大中城市难题，以我市某交通主干道为例，早晚高峰时部分路段的拥堵长度可达10多公里，严重影响了城市经济运行和人们的日常生活，相关部门也采取了各种措施来缓解交通拥堵问题，有些采用昂贵的硬件设施配合复杂的软件来实现红绿灯的自适应控制；有些采用拓宽道路、修建立交桥的办法增加道路通行率。但其价格昂贵，建设周期长，难以推广。

本文介绍一种在现有红绿灯硬件设施基础上，通过改进控制软件来实现自动调节红绿灯显示时间的解决方案。基本思路是通过采集我市主干道道路交叉口一年当中的交通数据，总结分析出其在不同季节及每天不同时间段的车流量规律，根据这些车流量数据的变化规律，再以此确定不同时间段红绿灯显示时间。采用这种方案不需要更新现有的硬件，且软件功能的实现简单易行，可在一定程度上增加道路车辆通行率，缓解路口交通拥堵状况。

二、车流辆数据采集过程

选取某路口进行测量，首先对路口周边大型企业分布情况、上下班时间以及过往车辆行驶方向做大致了解。以此为依据确定数据采集的几个主要时间段。

本文选取某城市东西主干道上的一个十字路口为研究对象，该城市建筑物呈东西向分布，有一条东西方向主干道，南北方向有若干条道路与主干道连接，正常情况下主干道（即东西向）车流量大于南北向道路，但在上下班高峰南北向车辆增多，车流量大于东西向主干道，选取的路口图片如图1：

图1选取的路口图片

该路口附近有三家大型企事业单位，分别分布在正南、西南、正东，单位员工居住的小区在路口南北边道路两侧，其中路口北侧小区分布较多。其中位于西南及正南两家企事业单位员工数量较多，位于正东的一家企事业单位员工较少。三家企事业单位上班时间均为早8：00至12：00，下午14：00至18点。

根据路口周边大致情况，每天选取典型的6个时间点对某路口进行拍摄测量，每个测试时间点测试时间为20分钟，分别是7：40、10：00、12：00、13：40、18：00、20：00，连续测量7个工作日。对第二季度的五月份和第四季度的10月份，路口周边企事业单位上下班时间会有变动，相应地在这两个月进行车流量检测时对时间点的选取也要进行调整。

对于国家公休假情况，应没有确定规律，本方案暂不考虑。

测量完成后，通过对录像进行分析，统计出十字路口两个方向车流量的数据。

三、红绿灯控制系统方案设计

（一）车流量数据分析处理

从采集的车流量数据来看，工作日车流量数据基本相似，星期六、星期日车流量数据基本相似。因此，将工作日各时间段车流量数据取平均值进行函数拟合，将星期六、星期日各时间段车流量数据取平均值进行函数拟合，得到两个函数拟合表。

表1.工作日测量平均值

表2、星期六、日测量平均值

使用EXCEL对两组数据分别进行函数拟合绘制成曲线，两组数据在相同时间段的车流量比值决定红绿灯的显示时间。

由于本次采样点较少，不适合用拟合技术处理数据，根据观察总结出该路口车流量虽然在一天的不同时间有较大变化，但除上下班高峰外，东西向车流量与南北向车流量总体上呈2：1的关系，由此得到一天的红绿灯时间表，设定路口两个方向总的红绿灯周期为120秒。

（二）方案分析

可以得出：在工作日的早高峰时段（7:40--8:00）和晚高峰时段（18:00--18:20），东西向和南北向的绿灯显示比为50:70（单位：秒），其余时段为80：40（单位：秒）；在双休日等节假日，早高峰时段（7:40--8:00）、中午时段（13:40--14:00）和晚高峰时段（18:00--18:20），东西向和南北向的绿灯显示比为70:50（单位：秒），其余时段为80：40（单位：秒）。

（三）软件流程

根据以上结论，设计相应的红绿灯显示控制软件。

图4软件流程图

（四）程序结果

图5系统测试结果图

四、结论

本方案主要针对车流量有周期性变化的十字路口，利用测量到的经验数据，在不同时间段按车流量自动调节十字路口的红绿灯变化时间，有效提高了车辆通过数量，减少了交通拥堵时间。

参考文献：

[1]蔡家明，《城市路段车流量分布规律的寻优拟合》，《上海工程技术大学学报》，2006.6（2）；

[2]段宣翡，唐