論電子信息技術在智能交通信號燈控制中的應用

何玉明

摘 要：隨著國家現(xiàn)代化以及工業(yè)化進程的加快，智能交通信號燈也急需整改和完善。對交通信號燈的研究，主要為了實現(xiàn)減少交通擁擠，減少交通事故等交通優(yōu)化問題。現(xiàn)代化技術實現(xiàn)控制智能交通燈系統(tǒng)的方法非常多，比如PLC或者單片機、虛擬儀器等方法。本文研究在現(xiàn)代電子信息技術下，智能交通信號燈控制方法，依據(jù)具體情況進行實際調(diào)整。

【關鍵詞】電子信息技術 智能系統(tǒng) 智能交通信號燈 應用

城市的飛速發(fā)展，以及城市網(wǎng)的快速建立，汽車發(fā)揮著越來越重要的作用。但是日益突出的交通擁堵、路況惡化、事故頻發(fā)等交通問題正在困擾著世界各國的政府及人民。其衍生的交通狀況惡化也已經(jīng)嚴重減慢了城市以及國家現(xiàn)代化發(fā)展的速度。通過對路段車輛通行規(guī)律的研究，對實時的交通狀況進行研究分析，從而能正確指揮交通、緩解交通擁擠，具有非常重要的現(xiàn)實意義。交通信號燈作為保障車輛安全通行和順暢通行的主要工具，在我國新的經(jīng)濟發(fā)展形勢下，建立高效、智能的交通信號系統(tǒng)顯得尤為重要。

本文根據(jù)城市道路交通控制技術，通過對電子信息技術的應用，從而實現(xiàn)硬件成本的降低，通過硬件設施以及軟件的設計來滿足對交通燈的智能控制。交通信號燈依據(jù)控制的位置不同，可分為城市和高速公路的交通控制，本文重點討論城市交通信號燈的智能控制。

1 城市交通控制技術的發(fā)展歷史

19世紀交通信號燈的誕生，學者們開始了對城市道路交通控制技術的研究。最初的交通信號燈誕生后，城市依靠紅綠兩色煤氣燈來控制十字交叉路口馬車的通行。1926年，英國安裝了第一臺城市交通信號控制器，這也標志著城市交通走入了自動控制的時代。

城市車輛的急劇增加，城市交通復雜，應用的單一計時交通信號燈已經(jīng)不能滿足實際要求。1928年，美國設計出世界第一臺交通信號感應控制器。這種控制器能夠適應交通需求的變化，計時調(diào)整信號時間。1963年，加拿大首先采用計算機控制區(qū)域交通信號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。這也是城市交通控制技術的又一里程碑。隨著新世紀電子信息技術的飛速發(fā)展，電子信息技術表現(xiàn)出功能靈活、反應迅速、測量精準等優(yōu)點，在城市交通控制系統(tǒng)中受到廣泛應用。

2 設計系統(tǒng)的基本原理

2.1 智能系統(tǒng)特點

2.1.1 智能系統(tǒng)多融入性及處理能力

智能系統(tǒng)能夠融入包括復雜性、不完全性、模糊性、不確定性或不存在已知算法的過程，同時能夠用已有知識進行推理，用智能算法和啟發(fā)性策略引導求解過程

2.1.2 智能系統(tǒng)含有分層信息處理以及決策功能

智能系統(tǒng)通過任務分塊進行分散控制，對大型的復雜系統(tǒng)進行簡化分析。智能系統(tǒng)在高層控制，對實際的環(huán)境進行組織以及最優(yōu)化處理。然而實現(xiàn)高層控制任務，往往不可缺少的是低層控制，通過低層控制的采用符號處理信息，以實現(xiàn)高層控制需要的協(xié)同作用。

2.1.3 智能系統(tǒng)具有突變特性

在智能系統(tǒng)的控制中，隨時會出現(xiàn)信號突變的情況。控制這類突變就需要智能系統(tǒng)首先判斷偏差以及偏差變化率，所需要的調(diào)整參數(shù)不能滿足改善系統(tǒng)性能要求時，通過躍變方式改變控制器來實現(xiàn)。

2.1.4 智能系統(tǒng)具有自優(yōu)化處理特點

智能系統(tǒng)具有同步在線識別、參數(shù)記憶等特征，使得智能系統(tǒng)能夠在獲取參數(shù)的同時不斷優(yōu)化自身以及調(diào)整參數(shù)。在線的獲取信息并且識別處理從而達到最優(yōu)控制性能。

2.1.5 智能系統(tǒng)具有非線性特點

通過對系統(tǒng)中硬件的設計整理，用來模擬人的思維模式，來滿足非線性特征，從而實現(xiàn)人工智能。

2.2 硬件原理及作用

2.2.1 紅外控制發(fā)射震蕩電路

為了整體系統(tǒng)滿足交叉路口不同方向信號燈變化的要求，在系統(tǒng)的結構設計中，要完美實現(xiàn)兩個方向信號燈顏色的選擇、控制的時間、應急調(diào)整等工作。紅外發(fā)射器、外界陶瓷諧振器、電容器這三大部分組成了紅外控制發(fā)射震蕩電路，以達到產(chǎn)生額定脈沖的負載信號。

2.2.2 解調(diào)模塊在接收器中的作用

紅外控制發(fā)射出信號之后，通過解調(diào)模塊接收，經(jīng)由內(nèi)部集成電路進行調(diào)節(jié)和放大。在此之外，紅外輸出端在完成輸出操作后，由放大三極管方式展開工作。接收終端解調(diào)模板編輯時，在發(fā)射終端按下相應的按鍵就能得到想要的譯碼，同時開啟控制機，單片機中的終端程序能夠及時跟進相應的終端服務。

2.2.3 CAN接口總線的作用

在控制模塊中，CAN總線接口主要承接接口端與CAN總線接口協(xié)同控制上一級連通通信并控制交叉路口的交通信號燈，同時，CAN總線接口都配備抗干擾技術，通過抗干擾措施，達到完美的抗干擾能力，使得控制精準、高效。

3 交通信號燈智能系統(tǒng)設計

確保車輛有序通行，在十字交叉路口需要設置兩個方向的交通信號燈來控制。當其中一組為紅燈時，另一組對應顯示綠燈亮，過度階段顯示黃燈亮，反之亦然。考慮到交通路口的實際路況以及潮汐車流的情況不同，紅綠燈的變化就需要根據(jù)實際做出相應的調(diào)整。白天交通繁忙，控制燈的變化率就要快一些。相反，夜間交通壓力小，相應的控制燈變化就可以慢一些。這一功能可以通過控制程序來改變交通燈的持續(xù)時間。同時，根據(jù)一些簡單的傳感器把信號燈的工作情況反饋給控制端，中心分析反饋信息可以對信號燈工作是否正常進行判斷，從而實現(xiàn)在線監(jiān)控交通信號燈工作狀態(tài)的功能。

通常情況下，檢測車輛數(shù)據(jù)一般采用單片機感應式控制， 上傳至云客戶端通過合理的科學計算法計算出在每一時刻的匹配方式，從而達到實時控制。但是這種實時控制會出現(xiàn)空現(xiàn)象，對程序要求比較嚴格，編程也比較復雜。基于此，應該制定出完整的控制燈模擬控制結構體系。以保證根據(jù)每個十字路口不同方向車輛的不同行駛狀態(tài)達到實時調(diào)整。保證車輛順暢通行，不出現(xiàn)堵車和超速情況。

4 結語

在控制和疏導交通過程中，交通信號燈發(fā)揮著至關重要的作用。同時也是城市基礎設施建設中重要的一環(huán)。根據(jù)我國交通網(wǎng)、城市網(wǎng)比較復雜的現(xiàn)狀，匹配我國新科技發(fā)展的形式，應該不斷完善智能交通信號燈的技術水平，從而確保道路安全通暢，為促進我國社會主義經(jīng)濟發(fā)展和基礎設施建設而不斷努力。

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作者單位

廣東新粵交通投資有限公司 廣東省廣州市 510000