中国科技信息2023年9期

基于电子信息技术在智能交通信号控制系统中的研究与应用

吕群 肖尚青

海信网络科技有限公司山东省  青岛市266100

摘要：本文研究了基于电子信息技术在智能交通信号控制系统中的应用。智能交通信号控制系统作为城市交通管理的重要组成部分，通过采用电子信息技术实现智能化管理与控制，可以提高交通运行效率、优化路口通行能力、降低交通事故发生率，以及减少交通排放，为城市交通发展带来新的可能性。本文通过综述相关文献、分析技术原理、以及探讨实际应用案例，全面介绍了智能交通信号控制系统的研究与应用现状，并展望了未来发展趋势。

关键词：电子信息技术、智能交通、信号控制系统、城市交通管理、交通运行效率

一、引言

城市化进程日益加快，城市交通问题愈加突出。传统交通信号控制系统面临路口拥堵、不合理配时等问题，无法满足日益增长的交通需求。因此，引入电子信息技术，建立智能交通信号控制系统成为解决这些问题的重要途径。智能交通信号控制系统的应用可以大幅度提高交通运行效率，减少行车延误，节省时间成本。同时，通过合理优化信号配时，可以提高路口通行能力，改善城市交通拥堵，缓解交通压力。

二、智能交通信号控制系统概述

2.1 信号控制系统的基本原理

交通信号控制系统是指通过交通信号灯等装置对交通流进行管理与调控的系统。其基本原理是根据交通流的实时情况和需求，合理安排信号灯的变换序列与配时，从而达到优化交通流动的目的。信号控制系统依靠感知设备，如传感器、摄像头等，实时采集路口交通流数据，然后利用电子信息技术处理这些数据，并通过通信技术传输控制指令。传感器检测车辆和行人的到来，控制中心根据实时交通情况进行信号配时调整，以最大程度地提高路口通行能力，缓解拥堵，降低交通事故率。

2.2 传统信号控制系统的局限性

传统信号控制系统存在一些局限性，主要表现在以下几个方面：

2.2.1 固定配时

传统系统的信号配时通常是固定的，无法根据实时交通情况进行灵活调整，导致在交通高峰期出现长时间的拥堵。

2.2.2 缺乏智能决策

传统系统缺乏智能决策能力，不能根据不同交通流量和路口状况做出最优化的信号控制决策，影响了交通效率的提升。

2.2.3 数据缺乏

传统系统数据采集手段有限，无法获取实时、准确的交通流信息，限制了信号控制的精细化和个性化。

2.2.4 能耗较高

由于固定配时和缺乏智能决策，传统系统可能导致不必要的能源浪费，不利于可持续发展。

三、电子信息技术在智能交通信号控制中的应用

3.1 传感器技术在交通监测与控制中的应用

传感器技术在智能交通信号控制中起着关键作用。通过在路口安装车辆和行人感知传感器，可以实时获取交通流量、车辆类型、车速等数据。这些传感器将交通流信息传输给控制中心，使交通管理者了解路口实时状况。基于传感器数据，智能交通信号控制系统能够自动调整信号配时，并根据交通流量和需求智能地优化信号灯变换序列，提高路口通行能力，减少拥堵。

3.2 数据处理与通信技术在信号控制中的作用

数据处理与通信技术是智能交通信号控制的核心。控制中心通过处理传感器收集的数据，进行实时交通流分析、车辆识别和事件检测等，从而得到路口交通状态的准确把握。通过高效的通信技术，交通管理者可以与信号控制设备实时连接，进行远程控制和调整。同时，通信技术还能实现不同路口之间的信息交换和协调，使整个交通系统形成更加高效的整体运行。

3.3 人工智能与优化算法在信号控制中的应用

人工智能和优化算法在智能交通信号控制中发挥着重要作用。借助人工智能技术，系统可以通过机器学习算法分析历史交通数据和实时传感器数据，预测交通流量变化趋势，实现更智能的信号调度策略。优化算法可用于解决信号配时优化问题，通过数学建模和求解，找到最优的信号配时方案，以最大化交通流的通行能力和减少交通拥堵。结合人工智能和优化算法，智能交通信号控制系统能够不断优化自身性能，并逐步实现智能化决策和运行。

四、智能交通信号控制系统的优势与挑战

4.1 优势：提高交通运行效率与通行能力

智能交通信号控制系统通过实时监测交通流量和采用智能优化算法，能够灵活调整信号配时，优化交通流动，有效提高路口通行能力和交通运行效率。合理的信号控制可降低车辆的停等时间，减少交通阻塞，缓解拥堵，为出行提供更加便捷的服务。

4.2 优势：降低交通事故发生率与减少交通排放

智能交通信号控制系统的实时监测和智能优化，有助于降低交通事故的发生率。通过减少交通拥堵和提高交通流动性，减少了交通事故的潜在危险。同时，智能信号控制还可以优化交通流，减少急刹车、急加速等情况，从而降低车辆排放的尾气污染，有助于改善城市空气质量，促进城市可持续发展。

4.3 挑战：技术应用推广与成本问题

智能交通信号控制系统的推广和应用面临一些挑战。首先，该技术需要大量的设备安装和系统建设，涉及到大规模的工程投入和成本。其次，由于每个城市的交通环境和需求不同，智能交通信号控制系统需要根据实际情况进行个性化定制和优化，这也增加了推广的复杂性和成本。

54.4 挑战：数据隐私与信息安全问题

智能交通信号控制系统涉及大量的交通数据收集和处理。然而，数据隐私和信息安全问题是一个值得重视的挑战。在传输和处理数据的过程中，需要确保数据的安全性和保密性，防止数据被恶意利用或泄露。同时，系统本身需要具备抗攻击和防篡改的能力，以确保信号控制的稳定性和可靠性。

五、未来发展趋势

5.1 基于5G/6G通信技术的智能交通信号控制系统

随着5G和6G通信技术的逐步商用，智能交通信号控制系统将得到进一步升级。5G/6G的高速传输和低延迟特性将极大地增强信号控制系统的实时性和响应能力。车辆和交通设施可以通过高速的数据交换，实现更加精准的交通流监测和信号控制。5G/6G通信技术还能支持更大规模的数据传输，使得智能交通系统可以处理更多来源的数据，提高数据处理的准确性和综合性。

5.2 融合多源数据的智能决策系统：

未来的智能交通信号控制系统将更加注重数据的融合和智能化决策。系统将不仅依赖传感器数据，还会整合其他数据源，如交通流量、天气信息、道路状况等，形成多维度的数据集。通过人工智能技术，智能决策系统可以分析和预测交通状况，并根据数据的综合评估做出更为智能、全面的信号控制策略。这种融合多源数据的智能决策系统将使智能交通信号控制更加高效和可持续。

5.3 人工智能在智能交通中的更广泛应用：

未来，人工智能将在智能交通中得到更广泛的应用。除了在信号控制系统中的智能决策，人工智能还可应用于交通流预测、交通拥堵预警、路口安全管理等领域。例如，人工智能可以通过学习历史交通数据和实时传感器数据，预测未来交通流量和拥堵情况，提前调整信号配时，优化交通运行。同时，人工智能可以辅助交通管理者做出智能化的决策，快速应对交通事件和突发状况，提高交通管理的效率和准确性。

六、结论

智能交通信号控制系统作为智慧城市交通管理的重要组成部分，必将在未来发展中发挥越来越重要的作用，为城市交通发展和可持续发展做出积极贡献。同时，我们也要认识到在推广应用过程中所面临的挑战，积极解决这些问题，促进智能交通技术的健康发展，实现更加便捷、高效、绿色的城市交通系统。

参考文献：

[1] 钟方.电子信息技术在智能交通信号控制系统中的有效运用[J].软件,2023,44(03):176-178.

[2] 王清.电子信息技术在智能交通信号控制系统中的运用分析[J].无线互联科技,2021,18(02):107-108.

[3] 夏源.电子信息技术在智能交通信号控制系统中的运用[J].电子技术与软件工程,2022(08):90-94.