城市道路交通信號燈系統的相波智能控制

李賾中

摘要：汽車的通行已經由人指揮轉為信號燈控制，電子信息技術的使用成為核心，對單路口的控制和依據車流量對下一路口的綠燈時間長短控制是一種斷續的控制，車輛依舊在斷續的通行，沒有實現連續通行。利用電子信息技術實現對全路網信號燈的整體控制和優化，最大程度的實現機動車連續通行，減少等候時間。

關鍵詞：城市道路交通信號燈系統；相波；全路網控制

每天父母接送上下學，坐車過程中要經過多個十字路口，很多時候遇到一個紅燈接下去會是一路紅燈，尤其是趕路時，會浪費很多時間。而遇到綠燈時接下來遇到綠燈的概率會大很多。汽車數量的增加、城市道路的機動車通行占比大幅增加，大到一線城市，小到三四線城市，各地不斷嘗試有效緩解交通擁堵，那么我們能不能設計一個系統，過完紅燈后下一個路口調節為綠燈，把交通有序地流動起來，最大程度減少被紅燈阻礙，提升道路單位時間的有效利用，緩解交通擁堵，節省交通時間。本文建立一種相波的智能控制交通系統以實現這個功能。著重討論幾個問題。

1.現有道路交通的設置

1.1有序

道路的交通信號燈系統和道路標線施化不斷完善，信號燈設置直行、左轉、右轉并且顯示時間，直行左轉等待區，交通標線的虛實與信號燈有機的結合，道路指示牌燈設置都是在有序地指導人們、提示人們，體現的是有序性，告訴我們應該怎么走。

1.2潛在的懲罰

路口監控系統配套已成為標準配置，這是在提醒人們遵守交通規則，否則我能拍到你處罰你，你要遵守不要違法。你要違法了我要懲戒。

1.3模糊控制與自適應系統

隨著城市汽車數量的增加，交通的擁堵變得頻繁，原有的信號燈、標線已經無法最大可能地解決堵塞。計算機的普及、檢測設備、計算設備、控制設備不斷地應用到交通中，城市道路交通信號燈的模糊控制與自適應系統通過檢測行車數量來決定下一個信號燈的時長，以最大限度的放行一長串車輛，隨之而來的是交叉路口另一個方向的等待時間變長[1]。通過一個路口后在下一個路口等待，這是一種斷續的通行。

2.交通的相關數據

2.1街區信號燈測量數據

通過行車測量，直行變為綠燈后，第一輛通行車輛到達下一路口時依然遇到紅燈。

2.2街區的道路數據

富林路（民族東路-阿爾丁大街）路中至路中：580米。

3相波智能控制

3.1相波

相波的概念，通過模糊控制的檢測系統把一列集中的車輛視為一個點，依據行駛速度和通行間距通過計算系統建立一個波形，具體為把南北向和東西向各自相對集中的一長串車輛視為波上的一個點，每條道路上的車簡化一個波形。對一個區域各條道路上均建立波形，在每一個交叉路口兩個方向的波相交[2]。通過計算系統反饋給控制系統在路口處實現一個方向的波在高點，另一個方向的波在低點，即波在高點時的路口設為綠燈，在波在低點時的路口設為紅燈，統一控制連續路口的交通信號燈的變化，最大程度地實現控制車輛的連續通行。相波智能控制的理論圖形如下所示：

在1點時，X方向為高點，表示一波集中車輛應該通行，到2點時此波車輛繼續為綠燈通行，直到計算系統優化比較出到一個點時應該改為紅燈，以最大程度的滿足另一個方向的綠燈通行控制系統。同時在1點，Z方向為原點，表示一波集中車輛應該為紅燈等候待X方向放行后通行，到達3點時遇綠燈通行，后續路口繼續為綠燈，直到計算系統優化比較出到一個點時應該改為紅燈。

3.2時鐘系統

相波智能控制需要全系統有統一的時鐘控制系統，檢測系統、計算系統、控制系統等必須有統一的時間，以此才能夠實現全系統的有序控制。

3.3檢測系統

采用電子信息技術或視頻圖像識別技術實時檢測通行車輛的數據，主要布點設在路口處和路中間，檢測出車輛的通行速度。

3.4計算和控制系統

對全路網數據計算和控制，通過提取檢測系統中車輛的數量、通行速度，模擬出一列相對集中的車輛，計算波形進行全路網信號燈優化比對，實時提出最佳通行方案以控制信號燈變化。

3.5供電系統

全路網的控制應有供電的保障，各系統均有兩套供電線路保障，控制系統至少有兩套供電線路保障，有條件增加太陽供電保障，同時控制系統的軟件應該有單路口的控制恢復設置與系統的轉接人工控制，避免因供電或突發事件造成大面的控制混亂。

4.結論

本文建立一種相波智能控制，通過檢測系統歸并出各條道路上一列集中的車輛數據，計算系統統籌計算出這些集中車輛在各路口相交的時間，通過集中控制信號燈的變化優化通行效率，既同時對多路口信號燈調控，實現通行的最大效率，減少等候紅燈的時間。

參考文獻：

[1]孫毅然.我國現行道路交通信號燈設置中的問題及對策[J].河北聯合大學學報（自然科學版），2014，36（02）：114-119.

[2]段光中.基于數字視頻識別技術的城市交通信號燈自適應控制系統[J].科技經濟導刊，2017（04）：50.