交通信號燈的控制系統研究

甘旭陽九江市人力資源和社會保障局人事考試中心

交通信號燈的控制系統研究

甘旭陽
九江市人力資源和社會保障局人事考試中心

經濟不斷發展，人們的生活水平逐漸提高，家庭用車已經普及，道路擁擠現狀嚴重，交通信號燈成為城市道路的標志。也成為城市不可或缺的基本設施。為了改善交通的現狀，改善道路擁堵情況，交通信號燈的控制系統的研究成為現在我們重點研究的內容。本文就交通信號燈的控制系統的研究進行分析，首先介紹了交通信號燈的控制方案，然后介紹了交通信號燈的控制系統，最后，介紹了系統的功能。

交通信號燈；控制系統；研究

引言

衣食住行是我們生活的基本組成部分，其中“行”與我們的生產和生活息息相關。人們的生活離不開交通，隨著社會的進步，現在的交通越來越發達，車輛越來越多，交通問題也隨之出現了，交通信號燈的出現有效的控制了交通問題和交通事故的產生。對交通信號燈控制系統的研究和不斷改進，成為我們永遠的課題。本文就這個課題做簡要的分析。

1.交通信號燈的控制方案

智能交通管理系統是現在交通管理的主要系統，交通信號燈的控制系統是智能交通管理系統的重要一部分，主要用于調節和控制區域內的交通信號燈，調節道路的車流量，控制交通對城市環境和城市車流量的影響。現在的城市交通經常出現交通擁堵的問題，我們也可以通過控制交通信號燈直接控制某地區的車流量，疏通道路。

對于交通信號燈的控制有不同的時段，主要分為三個時段：正常時段，南北高峰時段，東西高峰時段。

正常時段：正常時段時，普通T字形和十字形路口的單循環周期為60s，多出口形的路口的交通信號燈的單循環周期為90s。首先東西的紅燈亮60s，這期間南北的綠燈亮44s，接著紅燈閃爍3s，黃燈閃爍3s，然后轉彎10s，同時，南北紅燈亮持續50s。跟東西的時間循環一致，這樣持續循環，對于多出口的路口，執行增加25s，轉彎增加5s。

南北高峰時段：當處于高峰期時可以適當的調節信號燈的循環時間，改善道路擁堵問題。當南北高峰期時，單循環周期改為90s。首先東西的綠燈持續44s，然后紅燈閃爍3s，黃燈閃爍3s，接著東西左轉10s，這期間南北紅燈，隨后南北綠燈，持續60s，紅燈閃爍2s，黃燈閃爍3s，然后紅燈，同時左轉綠燈15s。之后再轉回東西綠燈的循環。

東西高峰時段：當東西高峰期時，單循環周期改為90s。南北的綠燈持續44s，然后紅燈閃爍3s，黃燈閃爍3s，南北左轉10s，這期間東西紅燈，隨后東西綠燈，持續60s，紅燈閃爍2s，黃燈閃爍3s，然后紅燈，同時左轉綠燈15s。之后再轉回南北綠燈的循環。

圖1 PLC外部接線圖

2.交通信號燈的控制系統

2.1 系統控制層結構。交通信號燈的控制系統采用三級分布式階梯控制系統，分為中心控制，區域控制和路口控制。中心控制為總控制系統，總控制系統控制區域控制系統，每個區域控制系統控制著該區域內的路口控制系統。逐級分層控制，便于管理，同時出現問題便于修理。

2.2 系統基本結構。系統的基本結構，主要分為兩部分，區域控制計算機和數據通信控制機為中心。區域控制計算機控制區域控制臺，動態地圖版，室內信息板和違章捕捉儀。數據通信控制機主要控制路口信號機。路口信號機直接控制交通信號燈和車輛檢測器。區域控制計算機和數據通信控制計算機之間相互連接，相互控制。

2.3 PLC選型及I/O點分配。PLC的選型很重要，注重性價比高，穩定性好，根據所選的PLC的類型和控制對象確定I/O點分配。對于繼電器的控制作用和控制對象要明確。輸出繼電器的外部負載的作用和控制對象也要明確。PLC的接線圖如圖1所示。

PLC的輸入分配表

PLC輸出分配表

2.4 原理圖設計

交流繼電器主要通過交流接觸器和延時繼電器來控制。交流繼電器負責通電，延時器計時。當按下開關按鈕后，繼電器通電，使整個電路通電，然后延時繼電器開始計時，到達設定時間后，繼電器自動轉換，使其他繼電器通電，進而控制相應信號燈的開與關。原理設計圖如圖2所示：

在設計中，我們認為的加了一秒的脈沖。主要通過兩個接點控制，延時繼電器的常開接點和常關接點控制，使得兩個接點間有0.5s的緩沖。在循環部分中，左側開關為常開開關，，右側為常關開關，例如：KT29為延時繼電器的常開開關，KT30為延時繼電器的常關開關，KMO為交流接觸線圈。當延時繼電器的常開部分到達既定時間將自動關閉，延時繼電器的常關部分將自動打開，使整個回路斷電，停止工作。但是由于交流線圈一直通電，使得整個線路又重新開始循環。

KM1-KM8為交流接觸，各個部分的延時繼電器控制各個交流接觸。當常開接點到達設定時間后，常關接點開，使得交流接觸開關關閉，KM接觸點復位后，對應的方向的燈亮起，依次循環。

2.5 控制系統程序設計。交通信號燈的控制系統共分為四方面，分別為主程序，正常時段的程序，南北高峰時段程序，東西高峰時段程序。主程序主要用來調節正常時段和南北高峰時段的程序。主程序啟動，調控正常時段的程序，每個時段六小時，正常時段過后，調節南北或者東西高峰的程序，依據車流量和車流高峰期進行調節和改變。（圖3）

3.系統功能

3.1 系統三級控制功能。系統控制分為三個級別，中心控制級別，區域控制級別，路口控制級別。中心控制區可以控制區域控制區，區域控制區控制路口控制區，分級控制。同時每個區域還有自身的特殊職能。中心控制區除了可以調節區域控制外，還可以控制整個系統的運行，它具備其他兩個系統的所有功能，可以根據路況隨時調節每個區域，每個路口的交通信號燈。區域控制系統，可以控制所在區域的系統運行，可以根據道路情況，調節所在區域的交通燈，從而改變路況。還可以對交通信號燈的運行情況以及故障情況進行監督和排查。可以直接對交通信號燈進行干預，同時對通過的車流量進行監控。路口控制主要針對交通信號燈和車輛檢測器的控制，可以檢測和反饋車輛檢測器的信息，也可以對道路視頻進行及時的信息傳輸。同時具有簡單的優化功能。

3.2 系統區域協調控制的基本功能。（1）實時協調控制系統可以實時的進行區域協調控制，控制區域和數據區域控制機以及區域控制計算機相連接，通過計算機的優化算法，將數據處理后及時傳送，對區域進行及時調控。（2）降級協調控制這個系統可以實現降級協調控制，區域控制計算機控制著各個路口的交通信號燈，對需要降級協調控制的路口，通過人工或者計算機的方式，傳送給區域控制計算機，計算機有個優化算法，通過優化算法得到數據，將數據下載傳輸到路口控制區域，實現降級協調控制。（3）無電纜協調控制交通信號機通過實施干線協調在單點模式下運行，信號軟件會根據預先設置的系統和模式，進行自動調節和運行，使得干線道路實現綠波帶的效果。

3.3 系統區域協調控制的特殊功能。（1）指定相位控制遇到道路擁堵或者緊急情況，指揮中心可以人工直接修改系統和控制參數，人工可以直接指定相位控制，改善交通狀況。（2）模擬手動在交通運行過程中經常會遇到這樣或者那樣的突發狀況，可以直接模擬手動指揮，指揮交通的運行。（3）手動功能如果出現車禍，或者其他緊急形況，造成嚴重堵車時，執勤交警可以通過手動控制交通信號燈，對道路進行疏通。

結語

交通信號燈是我們生活中不可或缺的重要部分，它保障著車輛的運行，保障著我們的生活秩序，在當代環境下，機動車越來越多，交通問題和交通事故也變得越來越多，使得我們的生活充滿了安全隱患，交通信號燈就變得更為重要，我們的生活需要秩序，交通運行更需要秩序，因此，交通信號燈系統的研究，需要我們不斷的努力，改進，更加人性化，合理化。我們共同努力，才能創造屬于我們的美好生活。

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甘旭陽（1987-），男，江西省豐城人，碩士研究生。