基于人車流量組合的紅綠燈自動控制系統

陳樂霄 夏冬國 周宇 趙自強 安徽

【摘要】??? 智能交通信號燈是通過在十字路口地下安裝傳感器計算各方向來往的車流量，然后將數據進行計算與分析而達到對信號燈的智能調節，節省了大量人力物力，也高效率的緩解了城市交通的壓力，但是該系統沒有考慮行人因素，所以我們提出人車結合的想法，通過在人行道口安裝3D人流計數器來統計人流量然后輸入云端與車流量結合實現智能調節，進一步緩解部分路口因行人引起的交通擁擠，亦可以減少交通事故的發生，使城市交通更加流暢。

【關鍵詞】??? 人車流量組合??? 自動控制

一、研究背景及意義

近年來，智能交通信號燈的運用大大減輕了城市交通的壓力，它是通過在十字路口計算各方向來往的車流量，然后將數據進行計算與分析從而達到對信號燈的智能調節，但此系統卻忽略了人行道上的人流量對其的影響。因為單一的考慮車流量不能各更加全面的解決城市交通擁堵的情況，本文在原有智能交通信號燈調節系統上融入“行人”因素，特別是對于行人因素影響較大的十字路口。

二、設計構思及方案

本項目提出的智能交通控制系統方案是在原有的智能交通信號燈上更好的將交通系統中的核心控制單元即路邊單元也趨向智能化，我國目前運用的智能交通信號燈“智能”一詞主要體現在運用在十字路口地下安裝傳感器的方式來計算各方向來往的車流量，然后將數據進行計算與分析從而達到對信號燈的智能調節，而本項目提出的將路邊單元中的“人流量”元素融入其中的想法也得到了部分民眾的認可，其原理是在路口兩端安裝客流3D計數器來統計不同時間段里不同人群的人流量，然后再從數據庫里提取“不同人群的步速”“被調查路口的人行道長度”“被調查路口的路況”等等。最終將這些數據輸入云端與“車流量”元素進行結合并計算。因3D客流計數器針對的是行人，所以一般會安置于路邊單元中的行人信號燈或十字路口路燈上，這樣就滿足了本段開頭提到的將交通系統中的核心控制單元即路邊單元也趨向智能化的想法。

本文中提到的智能控制系統即在交通路口的路邊單元與智能交通信號燈，其中路邊單元是核心控制單元，由深度學習檢測模型構成的車輛、行人檢測模塊，擁堵判定模塊和通信模塊三個部分組成;智能交通信號燈是主要的顯示單元，包括通信模塊，智能調節模塊與信號燈顯示模塊。車輛、行人檢測模塊的深度學習檢測模型為預訓練，即利用深度學習的方法對包含多種車輛和行人特征的歷史道理交通圖像進行學習，以得到所需的深度神經網絡模型，完成訓練的模型可自動識別高清道路圖片中的車輛與行人，并對車輛與行人的數自進行統計。深度神經網絡模型的訓練過程可是：采集交叉路段的歷史交通數據，包括視頻文件及對應圖片等，數據應具有普遍性盡量清晰且包含盡量多種常見車型以及各種行人的步速，將數據轉為統-大小的圖片，標出圖片中車輛的具體位置和行人的數量并設立相應的位置標簽，從而得到交叉路口路段樣本及位置標簽。將含有位置標簽的圖片數據送入設計好的卷積神經網絡模型中進行訓練，得到對道路交通中的車輛與行人數據特征進行學習后的神經網絡模型，即深度神經網絡模型[1]。

三、工作原理

（1）路邊單元工作流程：①圖像采集：在人行道兩端的交通信號燈上安裝3D客流計數器來對不同時間段的人流圖像進行采集。②車輛、行人檢測：將攝像頭實時采集到的車輛與人流的信息與交通信號燈中的云計算系統檢測塊結合，從而推算出各個方向的實時人車總流量。③擁堵判定：根據不同車流量區間和人流量區間設定擁堵級別，車流量越大，人流量越高其擁堵程度越大，從而在通行上將會擁有更多的通行時間。從中加入人流量因素考慮進行云處理從而合理分配信號燈路口通行權。④信息傳遞：將擁堵判定結果傳遞到智能交通信號燈。

（2）交通信號燈控制系統組成：①交通信號燈控制系統主要由控制中心、定時器、信號源與信號傳輸器等組成。②控制中心主要是此系統的核心，他是整個系統的大腦！③定時器是由信號源里的信號脈沖與想匹配的脈沖計數器構成的，他是由計數器在特殊情況下清零，隨后再隨著脈沖的上升從零開始遞增記熟，最終向控制中心提供TY和TL兩種特殊信號。④信號源：信號源主要是給系統中的定時器與控制中心提供各種特殊的控制信號。⑤信號傳輸器：信號傳輸器主要是把控制中心輸出的幾種特殊的工作狀態信號轉化成某兩個或幾個車道上信號燈的工作狀態。

結語：本文是在智能信號燈系統的基礎上，提出車流量與人流量結合的智能調節。本文的研究方案在原有系統的基礎上進行優化，成本較低，操作簡單，可實施性高，大大降低城市的交通擁堵情況。減少交通事故的發生，給人民群眾提供更好地出行環境。

參? 考? 文? 獻

[1]尚文海.基于人工智能的交通信號燈系統[J].電子世界.2017

[2]王宇飛，張宏偉，胡治國.交通燈控制電路[R].河南理工大學.2010

陳樂霄（2000—），男，漢，皖亳州，本科在讀，安徽三聯學院，交通工程。

基金項目：省級大學生創新創業訓練計劃項目“紅綠燈根據車流量和人行道人流量自動調節綠燈時間”（201810959091）