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紅綠燈是通過(guò)什么算法讓我們不堵車的？

紅綠燈，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，在紅綠燈工作的同時(shí)，還會(huì)根據(jù)路口交通狀況，來(lái)安排紅綠燈的狀態(tài)。

當(dāng)有兩個(gè)方向同時(shí)有車時(shí)，一個(gè)方向上所有方向的紅綠燈都要停止，只有一個(gè)方向上有車時(shí)，停止燈才會(huì)變紅，停止燈變?yōu)榫G色，當(dāng)兩個(gè)方向的綠燈都變成綠燈時(shí)，停止燈變?yōu)榧t燈，如果綠燈都是綠色，那就表示前方的路可以通行。這是一種自動(dòng)的交通調(diào)度機(jī)制，在一定條件下實(shí)現(xiàn)了人、車、路的協(xié)調(diào)通行。

具體包括以下三個(gè)方面：

信號(hào)燈狀態(tài)的確定：信號(hào)燈狀態(tài)是指信號(hào)燈在不同時(shí)刻的狀態(tài)；

協(xié)調(diào)方式：紅綠燈必須在不同時(shí)刻進(jìn)行協(xié)調(diào)與響應(yīng)，因此信號(hào)燈的作用是保證各個(gè)方向上車輛在時(shí)間上、路權(quán)上都能在安全、暢通、經(jīng)濟(jì)、高效的狀態(tài)下運(yùn)行；

交通控制策略：信號(hào)燈狀態(tài)的確定由交通流規(guī)劃算法和信號(hào)燈狀態(tài)檢測(cè)算法兩部分組成。

紅綠燈狀態(tài)確定：紅綠燈狀態(tài)確認(rèn)時(shí)控制中心通過(guò)協(xié)調(diào)算法把不同信號(hào)燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換和匹配以確定各紅綠燈狀態(tài)下的停車時(shí)間（停止時(shí)間、紅燈長(zhǎng)度、綠燈時(shí)間、通行時(shí)間）和是否可以繼續(xù)通行（待放行);

信號(hào)狀態(tài)檢測(cè)算法：檢測(cè)到交通流狀態(tài)存在異常時(shí)，通過(guò)信號(hào)控制算法進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)和匹配以確定當(dāng)前信號(hào)燈狀態(tài)是否為紅燈狀態(tài)。

1.紅綠燈

路口交通信號(hào)燈的工作原理：紅綠燈是由信號(hào)控制的，不同的信號(hào)控制的紅綠燈不同：一般情況下，城市道路上交通信號(hào)燈都采用電子控制方式安裝在車輛過(guò)道路前。紅綠燈也可以采用人工控制方式安裝在車輛過(guò)道路后，比如當(dāng)有兩輛車同時(shí)過(guò)道路時(shí)，需要交警進(jìn)行信號(hào)燈控制來(lái)進(jìn)行協(xié)調(diào)。當(dāng)城市道路上兩輛車同時(shí)過(guò)道路后，紅綠燈會(huì)顯示紅色或者綠燈信號(hào)。由于是自動(dòng)控制系統(tǒng)，不需要駕駛員參與過(guò)程，所以很容易就實(shí)現(xiàn)了紅燈控制，實(shí)現(xiàn)了紅綠燈遠(yuǎn)程管理。如果想要實(shí)現(xiàn)紅燈控制，則需要交警進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)置并建立規(guī)則控制信號(hào)。

2.交通流規(guī)劃算法

根據(jù)交通流的實(shí)際狀況，確定路口通行能力及通行時(shí)間。

首先，根據(jù)每個(gè)路口的通行能力、最短時(shí)間間隔等因素，由專家小組綜合考慮各路口通行需要和綠燈能量等要素，確定進(jìn)入路口的道路質(zhì)量及時(shí)間、停車等待時(shí)間等交通流規(guī)劃參數(shù)。

在進(jìn)行交通流規(guī)劃的過(guò)程中，首先由專家小組根據(jù)分析各路口交通特性及車流量、最短時(shí)間間隔和綠燈能量等因素形成的交通流量表得出各路口車輛平均通過(guò)時(shí)間。然后將該路口的交通狀態(tài)通過(guò)專家小組之間制定出的協(xié)調(diào)算法轉(zhuǎn)換成實(shí)際通行能力計(jì)算公式確定需要放行路段或紅綠燈間距離。最后由專家小組綜合上述過(guò)程得到的數(shù)據(jù)確定車流行駛路線和最短時(shí)間間隔；采用上述優(yōu)化方案完成信號(hào)燈狀態(tài)確認(rèn)。

3.信號(hào)控制策略

當(dāng)一個(gè)方向上出現(xiàn)一條交通流時(shí)，可以用此信息確定該方向下所有方向的紅綠燈已經(jīng)停止運(yùn)行。

如果存在多條交通流時(shí)，可以用這些交通流作為信號(hào)燈狀態(tài)檢測(cè)出問(wèn)題之后的判斷依據(jù)。

通過(guò)信號(hào)燈狀態(tài)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)交通流存在問(wèn)題時(shí)，如果控制中心沒(méi)有收到信號(hào)控制請(qǐng)求（通常在控制中心收到請(qǐng)求之后就會(huì)立即將信號(hào)狀態(tài)檢測(cè)報(bào)告發(fā)送給控制中心。）信號(hào)控制策略如下：當(dāng)信號(hào)燈狀態(tài)檢測(cè)到問(wèn)題時(shí)，信號(hào)控制中心會(huì)把該問(wèn)題作為觸發(fā)信號(hào)的一個(gè)依據(jù)；如果某一個(gè)方向上同時(shí)出現(xiàn)了兩條以上道路紅綠燈停止運(yùn)行時(shí)，則信號(hào)控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇停止等待或允許道路放行；在道路放行時(shí)，信號(hào)燈狀態(tài)檢測(cè)到問(wèn)題后，需要優(yōu)先保證道路放行，待出現(xiàn)道路放行后，才能繼續(xù)通過(guò)該路完成機(jī)動(dòng)車上路過(guò)程。