基于車流量的智能交通控制系統的設計

馬萍

【摘 ?要】汽車時代的來臨，為民眾的出行帶來了便捷性，但是也為交通道路安全管理提出了較高的要求。此次研究的主要目的是為了設計出智能交通控制系統，通過對智能信號燈系統的設計，來改善城市車流量的管理水平。在此次研究中，本文先對在城市中開展智能交通信號燈控制系統設計的必要性進行分析，然后，對設計的軟硬系統進行闡述。望文章此次內容的研究，能為當前智能道路信號燈的設計與優化提供可供參考的文獻。

【關鍵詞】車流量;智能交通控制;系統設計

前言：當今由于人們經濟水平提高，出行時均會駕駛私家車，而這些私家車中不免有一些駕駛新手，新手在交通上在道路行駛過程中由于操作不當，同時在城市車流量較大的狀況下，會造成一些事故，這些事故會給自己和他人生命財產安全帶來一定的損失，而作為交通管理重要的部分，智能交通信號燈的控制設計與優化的工作顯得尤為重要。但是我國很多地區由于自身發展狀況不佳，導致在的對城市智能交通信號燈控制系統方面存在很不足，這樣不利于道路交通安全管理工作的順利開展。因此，在這樣的背景下，本文對基于車流量的智能交通控制系統設計的內容進行闡述。

一、城市中設計智能交通信號燈控制系統的必要性

（一）緩解交通壓力

隨著城市建設進程不斷的加快，讓城市道路的資源越來越緊缺，尤其是在早晚高峰中，車輛順利出行的難度較大。在城市交通系統中，對車流量的控制主要是通過信號燈來調節，通過控制各個來向的車輛，來減輕車流過于集中。但是以往采用普通信號燈控制系統，無法實現對交通信號燈的優化，甚至未能給出行的車輛帶來便利，加大了交通壓力。而在采用智能的信號燈控制系統之后，能讓該系統對整個城市車流量進行控制，并能從整體交通狀況方面，對車流量進行合理的控制，對疏通交通擁堵起到了很大的促進性作用，能在很大程度上緩解交通壓力。

（二）降低交通事故出現幾率

當前很多城市交通系統在建設的過程中，都會采用相應的智能系統來完成交通系統的控制工作，這樣能在很大程度上降低出現交通事故的幾率。由于智能信號燈能對城市道路車流量進行合理的管理，這樣便能降低交通事故出現的幾率。這是由于城市道路資源是有限的，一旦出現交通擁堵的狀況，一些車輛便會出現違章行車的現象出現，違章行車必然會導致交通出現事故，這樣不利于城市車輛的安全出行。而在智能信號燈控制之后，能降低車輛集中擁堵的現象，進而便能減少城市車輛出現交通事故的幾率。

二、智能交通信號燈控制系統設計

（一）硬件方面的設計

關于電源方面的設計，在對智能交通信號燈電源系統硬件結構設計方面，此次設計需要提兩種穩定的電壓，詳細設計電路圖如圖1所示：

其中，在設計中將220V電壓通過采用變壓器與整流濾波電路之后，再通過三端穩壓器的處理，輸出5V電壓為單片機進行供電。

在車流量檢測電路方面設計時，主要對射式紅外線光電設備對城市車流量檢測設備對相應的數據進行檢測，主要的工作原理是紅外線發射器在系統中能發射出紅外線的信號，并在接收器的輔助下，實現信息的接收，在系統中有車輛通過后，通過接收器接收的低電平信息，來明確車流量的具體數量和分布狀況。輸出信號和計數器的外部輸入端P3.5進行連接，并將檢測到的信息輸送到送入單片機當中。在交通信號燈顯示模塊方面的設置，在此次系統設計中，在四個地理方向上均設置了交通信號燈，其中固定的模塊采用固定模塊系統控制不同方向的燈。在應急開關的模塊當中，將采用電路仿真測試當中，可以采用按鍵模擬城市車流量的方式輸入相應的數據，而在系統中交通信號燈的控制是由單片機來完成。

（二）軟件方面的設計

在系統設計方面，主要是對主程序流程圖、信號燈和顯示時間流程圖以及中斷程序流程等范方面的設計內容進行分析。

其中，在整合系統設計方面，所采用的軟件環境是在KeilC51系統下進行的，其中在該系統當中，有以下幾個部分，第一部分是主程序。第二個部分是控制子程序。第三個是中斷程序。在實際的設計中，在主程序完成相應的設計之后，要進行連續按鍵對系統各個組成部分進行掃描。其中在掃描的過程中，應按照各種設計的與預案，對當中緊急狀況的內容進行掃描和判斷，在遇到特殊的狀況有車輛通行之后，系統應有應急的執行程序。

其中，在整個系統主程序處于初始化狀態下，如果按下K3，則城市交通四個地理方向都出現禁止同行的指示，而如果按下K2的按鈕，則城市交通的南北通向的信號燈則顯示禁止通行，如果K1的按鈕被按下，則城市道路東西方向則限制禁止通行。而在沒有特殊情況下，在對城市交通車流量信息進行檢測時，如若在60s內車輛的數量高于30，則東西方向的綠燈將會延遲15s，如若在60s內車輛的數量高于20，則東西方向的綠燈將會延遲10s如若在60s內車輛的數量小于20，則東西方向的綠燈將按照正常的狀態進行變化。

在正常狀態下，狀態1中，在地理位置為東西方向的綠燈，顯示時間為25秒，在地理位置為南北方向的紅燈顯示的時間為30秒，在東西方向綠色信號燈時間為0時，則狀態2東西方向信號燈轉變成黃燈，持續時間為5秒，而南北方向的紅色信號燈顯示的實現為5秒。而在顯示時間為0時，則切換到狀態3，這時東西方向的紅色信號燈顯示的時間為20秒。

其中在中斷程序流程方面，通過上文介紹得知，對城市道路采用對射式紅外線電開關，在系統運行之后，需要搜集車流量的信號輸送到單片機中，輸出信號和計數器的外部輸入端P3.5進行連接，與此同時，動氣和計數器將會被定時，在這樣的狀況下，將檢測到60秒中得到的全部數據進行整理，并在第一時間轉送到主程序當中，而主程序按照接收到的信息，來執行相應的程序信息指令，各個環節按照這樣的信息完成對信號燈的控制，同時車輛數量信息搜集結構將計數器中的數字清空為0，并重新對車流量的信息進行統計。

結論：通過文章的分析得知，在當前城市車流量比較大的狀況下，依靠交警和定時信號燈無法滿足當前城市車流的管理。智能的信號燈的合理設計對車流量進行的科學的管理，能減輕城市交通壓力，進而降低交通事故出現的幾率。這對城市交通具有重要的作用。在對智能信號燈系統設計方面，本文對系統的硬件設計和軟建設內容進行了闡述，希望能對當前城市交通信號燈智能系統的設計與優化起到促進性的作用。隨著先進科技不斷的進步，在未來智能化城市交通控制系統當中，將會出現其他比較優化的系統結構，這就需要城市智能化系統要不斷的完善自身系統的建設。

參考文獻：

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[2]夏長權，佟國棟，朱金榮，等.基于CAN總線的智能交通控制系統設計[J].現代電子技術，2018，518（15）：145-148.

（作者單位：河北省唐山市交通運輸局交通信息管理中心）