何玉明

摘 要：隨著國(guó)家現(xiàn)代化以及工業(yè)化進(jìn)程的加快，智能交通信號(hào)燈也急需整改和完善。對(duì)交通信號(hào)燈的研究，主要為了實(shí)現(xiàn)減少交通擁擠，減少交通事故等交通優(yōu)化問題。現(xiàn)代化技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制智能交通燈系統(tǒng)的方法非常多，比如PLC或者單片機(jī)、虛擬儀器等方法。本文研究在現(xiàn)代電子信息技術(shù)下，智能交通信號(hào)燈控制方法，依據(jù)具體情況進(jìn)行實(shí)際調(diào)整。

【關(guān)鍵詞】電子信息技術(shù) 智能系統(tǒng) 智能交通信號(hào)燈 應(yīng)用

城市的飛速發(fā)展，以及城市網(wǎng)的快速建立，汽車發(fā)揮著越來越重要的作用。但是日益突出的交通擁堵、路況惡化、事故頻發(fā)等交通問題正在困擾著世界各國(guó)的政府及人民。其衍生的交通狀況惡化也已經(jīng)嚴(yán)重減慢了城市以及國(guó)家現(xiàn)代化發(fā)展的速度。通過對(duì)路段車輛通行規(guī)律的研究，對(duì)實(shí)時(shí)的交通狀況進(jìn)行研究分析，從而能正確指揮交通、緩解交通擁擠，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。交通信號(hào)燈作為保障車輛安全通行和順暢通行的主要工具，在我國(guó)新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)下，建立高效、智能的交通信號(hào)系統(tǒng)顯得尤為重要。

本文根據(jù)城市道路交通控制技術(shù)，通過對(duì)電子信息技術(shù)的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)硬件成本的降低，通過硬件設(shè)施以及軟件的設(shè)計(jì)來滿足對(duì)交通燈的智能控制。交通信號(hào)燈依據(jù)控制的位置不同，可分為城市和高速公路的交通控制，本文重點(diǎn)討論城市交通信號(hào)燈的智能控制。

1 城市交通控制技術(shù)的發(fā)展歷史

19世紀(jì)交通信號(hào)燈的誕生，學(xué)者們開始了對(duì)城市道路交通控制技術(shù)的研究。最初的交通信號(hào)燈誕生后，城市依靠紅綠兩色煤氣燈來控制十字交叉路口馬車的通行。1926年，英國(guó)安裝了第一臺(tái)城市交通信號(hào)控制器，這也標(biāo)志著城市交通走入了自動(dòng)控制的時(shí)代。

城市車輛的急劇增加，城市交通復(fù)雜，應(yīng)用的單一計(jì)時(shí)交通信號(hào)燈已經(jīng)不能滿足實(shí)際要求。1928年，美國(guó)設(shè)計(jì)出世界第一臺(tái)交通信號(hào)感應(yīng)控制器。這種控制器能夠適應(yīng)交通需求的變化，計(jì)時(shí)調(diào)整信號(hào)時(shí)間。1963年，加拿大首先采用計(jì)算機(jī)控制區(qū)域交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。這也是城市交通控制技術(shù)的又一里程碑。隨著新世紀(jì)電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電子信息技術(shù)表現(xiàn)出功能靈活、反應(yīng)迅速、測(cè)量精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)，在城市交通控制系統(tǒng)中受到廣泛應(yīng)用。

2 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本原理

2.1 智能系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1.1 智能系統(tǒng)多融入性及處理能力

智能系統(tǒng)能夠融入包括復(fù)雜性、不完全性、模糊性、不確定性或不存在已知算法的過程，同時(shí)能夠用已有知識(shí)進(jìn)行推理，用智能算法和啟發(fā)性策略引導(dǎo)求解過程

2.1.2 智能系統(tǒng)含有分層信息處理以及決策功能

智能系統(tǒng)通過任務(wù)分塊進(jìn)行分散控制，對(duì)大型的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化分析。智能系統(tǒng)在高層控制，對(duì)實(shí)際的環(huán)境進(jìn)行組織以及最優(yōu)化處理。然而實(shí)現(xiàn)高層控制任務(wù)，往往不可缺少的是低層控制，通過低層控制的采用符號(hào)處理信息，以實(shí)現(xiàn)高層控制需要的協(xié)同作用。

2.1.3 智能系統(tǒng)具有突變特性

在智能系統(tǒng)的控制中，隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)信號(hào)突變的情況。控制這類突變就需要智能系統(tǒng)首先判斷偏差以及偏差變化率，所需要的調(diào)整參數(shù)不能滿足改善系統(tǒng)性能要求時(shí)，通過躍變方式改變控制器來實(shí)現(xiàn)。

2.1.4 智能系統(tǒng)具有自優(yōu)化處理特點(diǎn)

智能系統(tǒng)具有同步在線識(shí)別、參數(shù)記憶等特征，使得智能系統(tǒng)能夠在獲取參數(shù)的同時(shí)不斷優(yōu)化自身以及調(diào)整參數(shù)。在線的獲取信息并且識(shí)別處理從而達(dá)到最優(yōu)控制性能。

2.1.5 智能系統(tǒng)具有非線性特點(diǎn)

通過對(duì)系統(tǒng)中硬件的設(shè)計(jì)整理，用來模擬人的思維模式，來滿足非線性特征，從而實(shí)現(xiàn)人工智能。

2.2 硬件原理及作用

2.2.1 紅外控制發(fā)射震蕩電路

為了整體系統(tǒng)滿足交叉路口不同方向信號(hào)燈變化的要求，在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要完美實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向信號(hào)燈顏色的選擇、控制的時(shí)間、應(yīng)急調(diào)整等工作。紅外發(fā)射器、外界陶瓷諧振器、電容器這三大部分組成了紅外控制發(fā)射震蕩電路，以達(dá)到產(chǎn)生額定脈沖的負(fù)載信號(hào)。

2.2.2 解調(diào)模塊在接收器中的作用

紅外控制發(fā)射出信號(hào)之后，通過解調(diào)模塊接收，經(jīng)由內(nèi)部集成電路進(jìn)行調(diào)節(jié)和放大。在此之外，紅外輸出端在完成輸出操作后，由放大三極管方式展開工作。接收終端解調(diào)模板編輯時(shí)，在發(fā)射終端按下相應(yīng)的按鍵就能得到想要的譯碼，同時(shí)開啟控制機(jī)，單片機(jī)中的終端程序能夠及時(shí)跟進(jìn)相應(yīng)的終端服務(wù)。

2.2.3 CAN接口總線的作用

在控制模塊中，CAN總線接口主要承接接口端與CAN總線接口協(xié)同控制上一級(jí)連通通信并控制交叉路口的交通信號(hào)燈，同時(shí)，CAN總線接口都配備抗干擾技術(shù)，通過抗干擾措施，達(dá)到完美的抗干擾能力，使得控制精準(zhǔn)、高效。

3 交通信號(hào)燈智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)

確保車輛有序通行，在十字交叉路口需要設(shè)置兩個(gè)方向的交通信號(hào)燈來控制。當(dāng)其中一組為紅燈時(shí)，另一組對(duì)應(yīng)顯示綠燈亮，過度階段顯示黃燈亮，反之亦然?？紤]到交通路口的實(shí)際路況以及潮汐車流的情況不同，紅綠燈的變化就需要根據(jù)實(shí)際做出相應(yīng)的調(diào)整。白天交通繁忙，控制燈的變化率就要快一些。相反，夜間交通壓力小，相應(yīng)的控制燈變化就可以慢一些。這一功能可以通過控制程序來改變交通燈的持續(xù)時(shí)間。同時(shí)，根據(jù)一些簡(jiǎn)單的傳感器把信號(hào)燈的工作情況反饋給控制端，中心分析反饋信息可以對(duì)信號(hào)燈工作是否正常進(jìn)行判斷，從而實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控交通信號(hào)燈工作狀態(tài)的功能。

通常情況下，檢測(cè)車輛數(shù)據(jù)一般采用單片機(jī)感應(yīng)式控制， 上傳至云客戶端通過合理的科學(xué)計(jì)算法計(jì)算出在每一時(shí)刻的匹配方式，從而達(dá)到實(shí)時(shí)控制。但是這種實(shí)時(shí)控制會(huì)出現(xiàn)空現(xiàn)象，對(duì)程序要求比較嚴(yán)格，編程也比較復(fù)雜?；诖?，應(yīng)該制定出完整的控制燈模擬控制結(jié)構(gòu)體系。以保證根據(jù)每個(gè)十字路口不同方向車輛的不同行駛狀態(tài)達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)整。保證車輛順暢通行，不出現(xiàn)堵車和超速情況。

4 結(jié)語(yǔ)

在控制和疏導(dǎo)交通過程中，交通信號(hào)燈發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。同時(shí)也是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中重要的一環(huán)。根據(jù)我國(guó)交通網(wǎng)、城市網(wǎng)比較復(fù)雜的現(xiàn)狀，匹配我國(guó)新科技發(fā)展的形式，應(yīng)該不斷完善智能交通信號(hào)燈的技術(shù)水平，從而確保道路安全通暢，為促進(jìn)我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)而不斷努力。

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作者單位

廣東新粵交通投資有限公司 廣東省廣州市 510000