智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

謝海斌

摘 要：目前，我國(guó)屬于發(fā)展中國(guó)家，在我國(guó)的交通控制系統(tǒng)中，無(wú)論是在技術(shù)支持方面，還是在硬件設(shè)備方面仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，交通堵塞頻發(fā)。因此，需要對(duì)交通控制系統(tǒng)進(jìn)行革新，實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)控制系統(tǒng)的智能化。

關(guān)鍵詞：交通信號(hào)控制系統(tǒng)；交通事故；車輛感應(yīng)控制；定時(shí)控制

中圖分類號(hào)：U495 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.123

近代以來(lái)，出現(xiàn)了火車、汽車和飛機(jī)等交通工具。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的交通正處于發(fā)展期。近年來(lái)，隨著人口的增加，人們生活水平的提高，城市交通出現(xiàn)了擁堵；交通問(wèn)題對(duì)環(huán)境造成了破壞，致使污染嚴(yán)重；機(jī)動(dòng)車輛的比例逐年增加，停車難的現(xiàn)象越來(lái)越多，這些問(wèn)題都給交通管制增加了不少壓力。交通事業(yè)涉及到我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高。處理好交通問(wèn)題，責(zé)任在于交通控制系統(tǒng)。在交通系統(tǒng)中，交通信號(hào)控制系統(tǒng)是其最重要的組成部分，實(shí)現(xiàn)智能化的交通控制系統(tǒng)迫在眉睫。

1 我國(guó)城市道路交通控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

1.1 交通信號(hào)控制的方式

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，交通信號(hào)的控制方式也不斷發(fā)生著變化。我國(guó)城市交通信號(hào)的控制方式先后經(jīng)歷了定時(shí)控制、車輛感應(yīng)控制和自適應(yīng)控制三個(gè)階段。現(xiàn)階段，城市街道路口的交通信號(hào)控制方式也主要有這三種。對(duì)于交通信號(hào)的定時(shí)控制，即根據(jù)原先的交通流量數(shù)據(jù)，事先對(duì)信號(hào)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行定時(shí)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案主要有定周期控制和變周期控制，在變周期控制狀態(tài)下，交警可以根據(jù)實(shí)際的交通流量對(duì)運(yùn)行方案進(jìn)行切換。車輛感應(yīng)式控制方式擺脫了定時(shí)控制的固定周期控制，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)際交通流量而變化，控制的靈活性大大提高。在這種控制方式下，最短和最長(zhǎng)綠燈時(shí)間、單位延長(zhǎng)綠燈時(shí)間為主要參數(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，自適應(yīng)控制應(yīng)運(yùn)而生。通過(guò)信號(hào)和車輛的感應(yīng)狀態(tài)，交通控制系統(tǒng)可借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸，也可以根據(jù)交通流量的變化自動(dòng)調(diào)整，從而提高道路的通行效率。

1.2 交通控制的基本評(píng)價(jià)指標(biāo)

交通控制的評(píng)價(jià)指標(biāo)是指制訂控制策略、優(yōu)化控制參數(shù)的目標(biāo)函數(shù)，即評(píng)估控制系統(tǒng)的控制效益參數(shù)。在交通控制的實(shí)際操作中，基本評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括通行能力、延誤、停車次數(shù)、停車率、飽和度、燃油消耗和廢棄物排放等。通過(guò)對(duì)這些基本評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究，可不斷優(yōu)化交通控制的效率和質(zhì)量，為實(shí)現(xiàn)智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)

2.1 智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

智能交通信號(hào)系統(tǒng)的核心在于軟件的支持，涉及到信號(hào)控制策略的管理平臺(tái)，這是交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)者控制思想的體現(xiàn)。隨著信息技術(shù)的日益成熟，未來(lái)交通信號(hào)智能化的發(fā)展離不開英國(guó)運(yùn)輸和道路研究所的SCOOT系統(tǒng)和澳大利亞的SCATS系統(tǒng)，它們都是早期重要的適應(yīng)控制系統(tǒng)代表。智能化交通控制系統(tǒng)中重要的技術(shù)部分是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。該控制系統(tǒng)一方面記錄了交通車流量數(shù)據(jù)，控制道路信號(hào)裝置的正常運(yùn)行；另一方面，能為交通參與者提供數(shù)控參數(shù)信息，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、為道路參與者提出合理化的解決方案，從而確保道路秩序的正常。交通信號(hào)控制系統(tǒng)是一種嵌入式的系統(tǒng)開發(fā)軟件，為了適應(yīng)交通信號(hào)的周期性，要求其具有實(shí)時(shí)更新的功能。同時(shí)，智能化的交通控制系統(tǒng)確保了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和數(shù)字化數(shù)據(jù)傳輸信息的準(zhǔn)確性。

在智能化交通信號(hào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了保證交通控制效果，在軟件設(shè)計(jì)中應(yīng)著重實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的顯示功能、系統(tǒng)參數(shù)的查詢功能、系統(tǒng)參數(shù)的修改功能、數(shù)據(jù)通訊功能、故障報(bào)警功能、故障處理功能、多種控制方式的無(wú)障礙切換功能、控制算法的實(shí)現(xiàn)功能、控制量的輸出和系統(tǒng)的自我診斷功能。為了保證智能化交通信號(hào)控制系統(tǒng)可正常工作，應(yīng)嚴(yán)格設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制程序，利用完整的程序?qū)⒏鞣N模塊有序地聯(lián)系在一起。系統(tǒng)主程序是智能化交通信號(hào)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一，為了優(yōu)化主控制程序，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，如圖1所示。通過(guò)完善的控制程序，可保證智能化交通信號(hào)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.2 智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)軟件運(yùn)行的載體——交通信號(hào)機(jī)的發(fā)展離不開電子技術(shù)的支持。智能交通信號(hào)機(jī)設(shè)計(jì)包括主板、交通信號(hào)輸出模塊、車輛檢測(cè)輸入模塊、通信模塊、鍵盤和顯示板模塊、燈泡檢測(cè)板模塊和綠沖突模塊等的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主板是整個(gè)智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的硬件核心，通過(guò)對(duì)不同模塊的操控，能實(shí)現(xiàn)智能交通信號(hào)控制機(jī)的各項(xiàng)功能，通過(guò)主板的處理，由信號(hào)輸出模塊輸出，再通過(guò)操控固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)的控制，主板處理的車流量信號(hào)是由車輛檢測(cè)輸入模塊完成并輸送入主板的，借助于車輛檢測(cè)輸入模塊，主板能全面掌握各個(gè)方向的車輛信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)路口交通的模糊控制；通信板模塊是實(shí)現(xiàn)主機(jī)與中央控制機(jī)信息交通通訊的媒介；鍵盤和顯示板模塊由液晶顯示模塊與鍵盤組成，可顯示信號(hào)控制狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)狀態(tài)參數(shù)的查詢和修改；燈泡檢測(cè)板模塊可用來(lái)檢測(cè)交通信號(hào)燈能否正常工作，保證損壞的信號(hào)燈可及時(shí)得到更換；綠沖突板模塊的主要作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)不同相位綠燈信號(hào)的檢測(cè)，避免同綠現(xiàn)象的發(fā)生，減少不必要的交通混亂。

3 結(jié)束語(yǔ)

交通信號(hào)控制系統(tǒng)的智能化離不開科學(xué)技術(shù)的支持，因此，國(guó)家要加強(qiáng)培養(yǎng)這方面的人才，加大對(duì)交通控制系統(tǒng)的投入。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)制訂準(zhǔn)確的策略，針對(duì)實(shí)時(shí)性要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的城市交通特性設(shè)計(jì)出合理的方案。智能信號(hào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要做到具體問(wèn)題具體分析，根據(jù)不同的路段、人流量等情況，采用相應(yīng)的控制系統(tǒng)，從而避免道路擁擠和交通事故的發(fā)生，維護(hù)社會(huì)的共同利益，營(yíng)造和諧的大家園。

參考文獻(xiàn)

[1]楊文臣，張輪，施弈騁，等.智能體技術(shù)在城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)中應(yīng)用綜述[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（交通科學(xué)與工程版），2014（4）：709-718.

[2]支俊，趙文麗，蘇曉珂，等.交通信號(hào)控制系統(tǒng)主控軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（3）：31-33.

[3]柴干，趙倩，蔣珉，等.城市智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2010（7）：1241-1246.

[4]趙潤(rùn)林，朱銘琳.單點(diǎn)交通信號(hào)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2012（11）：158-162.

[5]劉洪亮，張松.淺析城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)的發(fā)展[J].電子世界，2014（24）：36.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： At present， our country belongs to the developing countries， in our country the traffic control system， both in technical support or hardware equipment still lag far behind in the western developed countries， traffic jams occur frequently. Therefore， it is necessary to carry on the reform to the traffic control system， realize the traffic signal control systems intelligence.

Key words： traffic signal control system； traffic accident； vehicle induction control； time control