電子信息技術在智能交通信號燈控制中的應用

石向萍

（西北民族大學 甘肅省蘭州市 730100）

為有效確保車輛運行的暢通性和安全性，智能交通信號燈已經得到了廣泛應用，并在具體應用中發揮出了十分顯著的優勢。伴隨著當今社會工業化以及信息化的迅速發展，智能交通信號燈在控制方面也有著越來越高的要求。因此，在該系統的具體應用和研究中，技術人員應充分注重當今先進的電子信息技術應用，通過單片機或者是PLC的形式來進行控制，同時也可以借助于虛擬器的形式來進行控制，以此來實現交通信號燈的自動化、智能化控制目標。

1 智能交通信號燈的應用現狀

就我國目前的路口設置來看，南北和東西兩個主干道通常會在一個十字路口位置相交，而在每一個主干道上的路口位置，都會進行三個智能交通信號指示燈的設置，其顏色分別是紅色、黃色和綠色，而在每一個干道路口位置，也進行了這樣的一組交通信號指示燈設置，以此來起到左轉提示作用，確保通行車輛的安全有序行駛。按照我國的交通法規定，在紅燈亮起時，車輛禁止通行；在綠燈亮起時，車輛可以通行；在黃燈亮起時，說明該路口正在進行紅燈和綠燈之間的切換，車輛可維持黃燈亮起前的運行狀態。深夜情況下，黃燈亮起時，車輛需緩行[1]。在特殊情況下，三種信號燈會同時變為紅色，此時車輛禁止通行。

2 智能交通信號燈控制系統的基本設計原理

2.1 紅外遙控形式的震蕩發射電路組成

在對整個智能交通信號燈控制系統進行設計的過程中，為有效滿足十字路口位置各個方向上的信號燈實際變化需求，應在兩個方向上進行強通機車、控制時間以及信號燈選擇燈的功能設置。這就需要應用到紅外遙感形式的震蕩發射電路，該電路的主要組成部分包括外接形式的陶瓷諧波震蕩器、電容器以及遙控發射器，通過該發射電路的應用，便可產生符合脈沖寬度的載頻信號。

2.2 接收器中解調模塊的應用

在單片機完成了紅外信號的發射之后，可通過紅外模塊和解調模塊來進行信號接收，借助于內部上設置的集成電路對信號做解調與放大處理。另外，在舒服護短將編碼信號輸出之后，便會對脈沖信號進行處理，然后再借助于放大三極管來進行信號放大。在接收器中的解調模塊進行譯碼編輯的過程中，可通過控制機的開啟來實現服務程序的中斷控制，以此來實現相應服務的中斷或者是關閉控制。

2.3 CAN總線接口的應用

在上位機通信和十字路口位置的智能交通信號燈控制過程中，其主要的控制裝置就是CAN總線以及接口模塊，而其控制工作則是由這兩個部分共同完成，然后借助于初始化接口來進行任務的傳播與收發。在此過程中，可以將CAN總線接口這一部分及其總線收發器用作一種抗干擾措施來使用，以此來實現其抗干擾效果的顯著提升。一般情況下，借助于CAN收發器，可以對任務直接進行收發，而在具體應用中，為達到良好的上線節點電氣隔離效果，可通過高速光電隔離器芯片來進行隔離[2]。但是在此過程中，一定要確保CAN總線中所應用的電源始終處在隔離狀態，以此來確保其應用效果。

圖1：基于電子信息技術的智能交通信號燈控制系統總體框架構成示意圖

3 智能交通信號燈系統控制中的電子信息技術應用策略

伴隨著智能化技術的發展，智能交通信號燈控制系統的應用使得傳統交通信號燈控制過程中的工作量大、意外處理不夠完善、手工修改錯誤率高等的諸多問題都得到了有效解決。尤其是在電子信息技術的應用中，通過智能化算法的合理應用，更是讓傳統交通信號燈控制中的問題得到了更好的解決。在電子信息技術的支持下，智能交通信號燈控制系統的應用不再需要對控制循環加以考慮，系統可完全按照各個路口的實際情況來進行相關規則的實時更新。在傳統控制策略的應用基礎上，隨著電子信息技術的應用，可實現交通信號燈的智能化控制。在這個智能化的控制系統中，其核心的運算方法包括遺傳算法、模糊邏輯算法、改進強化學習（SARSA）算法、神經網絡算法以及收益桶算法等，同時也包括這幾種算法的各種優化與組合方式[3]。

將電子信息技術應用到智能交通信號燈的控制系統中，用戶可根據實際的應用需求來進行專用儀器系統的定義，這種專用系統的構建十分簡單，且具有十分靈活的功能。具體應用中，電子信息技術可實現該系統單片機信號以及信號燈的模糊控制，以下是其控制策略：

3.1 單片機信號控制策略

借助于電子信息技術，可通過多段式控制法來實現操作系統中問題的有效解決，這種方法也叫做感應定時信號控制法，通過這種控制方法，不僅可以對紅綠燈轉換及其持續時間進行精準統計，同時也可以讓不同位置以及不同周期內的紅綠燈轉換和保持時間形成明確對比，若發現存在轉換時間過長或者是過短情況，則可判斷出相應位置的交通情況不夠穩定，需嚴格通過智能化的措施來進行交通控制，以此來滿足不同時間、不同路段中的實際車流量運行需求。

3.2 紅綠燈模糊控制策略

通常情況下，在進行車輛數據的檢查過程中，單片機感應控制是一種常見方法，通過科學合理的計算方法，可計算出各個時刻、各個交通路口位置的交通信號燈與車流量匹配方式。在某一時間段內，如果交通路口位置的某一個方向比另一個方向車流量大很多，則需要借助于非實時控制形式的交通信號燈來進行控制，這樣便可實現相應方向上路燈持續時間的合理延長。而在這樣的情況下，另一個方向上的交通信號燈必將出現空等情況，這就需要通過電子信息技術與復雜的編程來實現，以此來滿足相應程序的嚴格要求[4]。通過這樣的方式，才可以有效確保交通的安全性和通暢性，盡最大限度避免超速和堵車現象發生。

表1：該系統中各個模塊的主要功能情況

4 基于電子信息技術的智能交通信號燈控制系統設計分析

4.1 總體設計分析

為有效確保交通運行的安全性和有序性，在基于電子信息技術的智能交通信號燈控制系統設計中，需要在十字路口位置進行兩組信號燈的設置，使其分別對不同交叉方向上的交通進行控制。在第一個方向亮起紅燈時，與之交叉的方向將會亮起綠燈；在過渡階段中將會亮起黃燈，反之亦是如此。因為路口位置的交通繁忙情況并不一定，在白天里會出現交通較為繁忙的情況，此時，紅燈和綠燈的變化一定要快一些，這樣才可以實現交通效率的有效提升，盡最大限度降低交通擁堵情況的發生幾率。在夜里會出現交通比較稀疏的情況，此時，紅燈和綠燈的變化可以緩慢一些。這一功能的實現方式主要是對信號燈在不同狀態下的持續時間進行改變。在接收到反饋信息之后，控制終端會根據其點評狀態的高低來進行智能交通信號燈的狀態判斷，及時發現其通斷異常情況，并使其得到及時處理，以此來保障各個路口位置智能交通信號燈的正常運行。通過這樣的方式，便可對各個交通路口位置的智能交通信號燈具體工作狀態進行實時監控。在這個基于電子信息技術的智能交通信號燈控制系統中，主要的控制模塊有四個，第一是控制終端，第二是電源管理和定時顯示，第三是數據采集，第四是控制中心。圖1是該系統的總體框架構成示意圖。

在該系統中，主要借助于LAB WINDOW/CVI技術來進行軟件設計，以此來實現各個終端模塊的仿真與功能設計。表1是該系統中各個模塊的主要功能情況。

4.2 主要功能模塊設計

在該系統中，主要的功能模塊包括系統的控制終端以及控制中心這兩個，以下是對這兩個功能模塊設計所進行的分析：

4.2.1 控制終端模塊的設計

在基于電子信息技術的智能交通燈控制系統中，因為順序框架在LAB WINDOW/CVI的技術環境下應用十分靈活，編程狀態中，可以對層疊式順序結構中的各個框架順序進行靈活改變。出于以上因素的考慮，在通過電子信息技術進行該模塊的設計中，主要應用兩個順序結構來進行交叉方向上的信號燈控制，使其達到交替點亮的效果。在對各個順序結構進行設計時，為實現同一盞信號燈交替狀態的合理設置，可借助于局部變量的創建來實現[5]。

在對控制終端這一功能模塊進行執行的過程中，首先需要對所有智能交通燈程序進行初始化，使其處于低電平狀態。然后借助于兩個順序結構對各個交通信號燈進行交替點亮操作，并通過數字串顯示控件或者是音頻控件來實現信息提示。在交叉路口位置的任何一個方向想要終止程序，都可以借助于布爾按鈕狀態改變的方式來實現。其中，紅燈、綠燈以及黃燈的延遲時間可通過定是函數選板來實現。在這一過程中，為實現方針效率的進一步提升，可以將黃燈持續時間設置在3s。

4.2.2 控制中心模塊的設計

在對基于電子信息技術的智能交通燈控制系統進行設計時，因為于LAB WINDOW/CVI這一功能模板中的布爾運算子模板邏輯運算功能十分齊全，可以對包括集成電路芯片在內的所有集成電路進行輕松計算，所以在對該模塊進行設計的過程中，主要借助于邏輯電路的合理設計將采集到的高低電平信息傳遞到中心模塊中，然后再通過中心模塊內設置的邏輯電路對交通燈工作是否正常進行判斷，并及時發現電路中存在的故障。在正常的工作條件下，交通信號燈無論在任何時刻被點亮，其顏色都僅僅有紅色、綠色和黃色這三種，若出現了其他情況，則表明交通信號燈或者是電路發生了故障。此時，該模塊中的蜂鳴器將會立即發出報警，而警告燈也將立即亮起。運維人員可及時在邏輯電路中獲取到相應的警告信號，以便及時對相應的故障進行維修。通過這樣的方式，也在另一個角度上確保了交通順暢與安全。

5 結束語

綜上所述，將電子信息技術合理應用到當今的智能交通信號燈控制系統中，將會對整體的交通信號燈起到更加科學的控制效果，實現其系統的自動化和智能化應用。通過分析可知，電子信息技術對于智能交通信號燈系統中的單片機信號控制以及信號燈模糊控制都十分適用，可有效解決傳統系統控制中難以解決的問題。因此，在具體的交通信號燈控制系統應用與開發中，技術人員應加大力度對電子信息技術的應用進行研究，以此來發揮出該技術的充分優勢，讓交通信號燈的控制真正實現智能化。這對于當今交通運輸行業的良好發展和城市基礎建設質量的提升都將有著非常積極的影響意義。