基于車(chē)流量的智能交通控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

馬萍

【摘 ?要】汽車(chē)時(shí)代的來(lái)臨，為民眾的出行帶來(lái)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(shè)計(jì)出智能交通控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)智能信號(hào)燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，來(lái)改善城市車(chē)流量的管理水平。在此次研究中，本文先對(duì)在城市中開(kāi)展智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性進(jìn)行分析，然后，對(duì)設(shè)計(jì)的軟硬系統(tǒng)進(jìn)行闡述。望文章此次內(nèi)容的研究，能為當(dāng)前智能道路信號(hào)燈的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供可供參考的文獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】車(chē)流量;智能交通控制;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

前言：當(dāng)今由于人們經(jīng)濟(jì)水平提高，出行時(shí)均會(huì)駕駛私家車(chē)，而這些私家車(chē)中不免有一些駕駛新手，新手在交通上在道路行駛過(guò)程中由于操作不當(dāng)，同時(shí)在城市車(chē)流量較大的狀況下，會(huì)造成一些事故，這些事故會(huì)給自己和他人生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)一定的損失，而作為交通管理重要的部分，智能交通信號(hào)燈的控制設(shè)計(jì)與優(yōu)化的工作顯得尤為重要。但是我國(guó)很多地區(qū)由于自身發(fā)展?fàn)顩r不佳，導(dǎo)致在的對(duì)城市智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)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(kāi)展。因此，在這樣的背景下，本文對(duì)基于車(chē)流量的智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行闡述。

一、城市中設(shè)計(jì)智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的必要性

（一）緩解交通壓力

隨著城市建設(shè)進(jìn)程不斷的加快，讓城市道路的資源越來(lái)越緊缺，尤其是在早晚高峰中，車(chē)輛順利出行的難度較大。在城市交通系統(tǒng)中，對(duì)車(chē)流量的控制主要是通過(guò)信號(hào)燈來(lái)調(diào)節(jié)，通過(guò)控制各個(gè)來(lái)向的車(chē)輛，來(lái)減輕車(chē)流過(guò)于集中。但是以往采用普通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈的優(yōu)化，甚至未能給出行的車(chē)輛帶來(lái)便利，加大了交通壓力。而在采用智能的信號(hào)燈控制系統(tǒng)之后，能讓該系統(tǒng)對(duì)整個(gè)城市車(chē)流量進(jìn)行控制，并能從整體交通狀況方面，對(duì)車(chē)流量進(jìn)行合理的控制，對(duì)疏通交通擁堵起到了很大的促進(jìn)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(xiàn)幾率

當(dāng)前很多城市交通系統(tǒng)在建設(shè)的過(guò)程中，都會(huì)采用相應(yīng)的智能系統(tǒng)來(lái)完成交通系統(tǒng)的控制工作，這樣能在很大程度上降低出現(xiàn)交通事故的幾率。由于智能信號(hào)燈能對(duì)城市道路車(chē)流量進(jìn)行合理的管理，這樣便能降低交通事故出現(xiàn)的幾率。這是由于城市道路資源是有限的，一旦出現(xiàn)交通擁堵的狀況，一些車(chē)輛便會(huì)出現(xiàn)違章行車(chē)的現(xiàn)象出現(xiàn)，違章行車(chē)必然會(huì)導(dǎo)致交通出現(xiàn)事故，這樣不利于城市車(chē)輛的安全出行。而在智能信號(hào)燈控制之后，能降低車(chē)輛集中擁堵的現(xiàn)象，進(jìn)而便能減少城市車(chē)輛出現(xiàn)交通事故的幾率。

二、智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）硬件方面的設(shè)計(jì)

關(guān)于電源方面的設(shè)計(jì)，在對(duì)智能交通信號(hào)燈電源系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，此次設(shè)計(jì)需要提兩種穩(wěn)定的電壓，詳細(xì)設(shè)計(jì)電路圖如圖1所示：

其中，在設(shè)計(jì)中將220V電壓通過(guò)采用變壓器與整流濾波電路之后，再通過(guò)三端穩(wěn)壓器的處理，輸出5V電壓為單片機(jī)進(jìn)行供電。

在車(chē)流量檢測(cè)電路方面設(shè)計(jì)時(shí)，主要對(duì)射式紅外線光電設(shè)備對(duì)城市車(chē)流量檢測(cè)設(shè)備對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，主要的工作原理是紅外線發(fā)射器在系統(tǒng)中能發(fā)射出紅外線的信號(hào)，并在接收器的輔助下，實(shí)現(xiàn)信息的接收，在系統(tǒng)中有車(chē)輛通過(guò)后，通過(guò)接收器接收的低電平信息，來(lái)明確車(chē)流量的具體數(shù)量和分布狀況。輸出信號(hào)和計(jì)數(shù)器的外部輸入端P3.5進(jìn)行連接，并將檢測(cè)到的信息輸送到送入單片機(jī)當(dāng)中。在交通信號(hào)燈顯示模塊方面的設(shè)置，在此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在四個(gè)地理方向上均設(shè)置了交通信號(hào)燈，其中固定的模塊采用固定模塊系統(tǒng)控制不同方向的燈。在應(yīng)急開(kāi)關(guān)的模塊當(dāng)中，將采用電路仿真測(cè)試當(dāng)中，可以采用按鍵模擬城市車(chē)流量的方式輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，而在系統(tǒng)中交通信號(hào)燈的控制是由單片機(jī)來(lái)完成。

（二）軟件方面的設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，主要是對(duì)主程序流程圖、信號(hào)燈和顯示時(shí)間流程圖以及中斷程序流程等范方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行分析。

其中，在整合系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，所采用的軟件環(huán)境是在KeilC51系統(tǒng)下進(jìn)行的，其中在該系統(tǒng)當(dāng)中，有以下幾個(gè)部分，第一部分是主程序。第二個(gè)部分是控制子程序。第三個(gè)是中斷程序。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，在主程序完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)之后，要進(jìn)行連續(xù)按鍵對(duì)系統(tǒng)各個(gè)組成部分進(jìn)行掃描。其中在掃描的過(guò)程中，應(yīng)按照各種設(shè)計(jì)的與預(yù)案，對(duì)當(dāng)中緊急狀況的內(nèi)容進(jìn)行掃描和判斷，在遇到特殊的狀況有車(chē)輛通行之后，系統(tǒng)應(yīng)有應(yīng)急的執(zhí)行程序。

其中，在整個(gè)系統(tǒng)主程序處于初始化狀態(tài)下，如果按下K3，則城市交通四個(gè)地理方向都出現(xiàn)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(hào)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(méi)有特殊情況下，在對(duì)城市交通車(chē)流量信息進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，如若在60s內(nèi)車(chē)輛的數(shù)量高于30，則東西方向的綠燈將會(huì)延遲15s，如若在60s內(nèi)車(chē)輛的數(shù)量高于20，則東西方向的綠燈將會(huì)延遲10s如若在60s內(nèi)車(chē)輛的數(shù)量小于20，則東西方向的綠燈將按照正常的狀態(tài)進(jìn)行變化。

在正常狀態(tài)下，狀態(tài)1中，在地理位置為東西方向的綠燈，顯示時(shí)間為25秒，在地理位置為南北方向的紅燈顯示的時(shí)間為30秒，在東西方向綠色信號(hào)燈時(shí)間為0時(shí)，則狀態(tài)2東西方向信號(hào)燈轉(zhuǎn)變成黃燈，持續(xù)時(shí)間為5秒，而南北方向的紅色信號(hào)燈顯示的實(shí)現(xiàn)為5秒。而在顯示時(shí)間為0時(shí)，則切換到狀態(tài)3，這時(shí)東西方向的紅色信號(hào)燈顯示的時(shí)間為20秒。

其中在中斷程序流程方面，通過(guò)上文介紹得知，對(duì)城市道路采用對(duì)射式紅外線電開(kāi)關(guān)，在系統(tǒng)運(yùn)行之后，需要搜集車(chē)流量的信號(hào)輸送到單片機(jī)中，輸出信號(hào)和計(jì)數(shù)器的外部輸入端P3.5進(jìn)行連接，與此同時(shí)，動(dòng)氣和計(jì)數(shù)器將會(huì)被定時(shí)，在這樣的狀況下，將檢測(cè)到60秒中得到的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并在第一時(shí)間轉(zhuǎn)送到主程序當(dāng)中，而主程序按照接收到的信息，來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的程序信息指令，各個(gè)環(huán)節(jié)按照這樣的信息完成對(duì)信號(hào)燈的控制，同時(shí)車(chē)輛數(shù)量信息搜集結(jié)構(gòu)將計(jì)數(shù)器中的數(shù)字清空為0，并重新對(duì)車(chē)流量的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

結(jié)論：通過(guò)文章的分析得知，在當(dāng)前城市車(chē)流量比較大的狀況下，依靠交警和定時(shí)信號(hào)燈無(wú)法滿足當(dāng)前城市車(chē)流的管理。智能的信號(hào)燈的合理設(shè)計(jì)對(duì)車(chē)流量進(jìn)行的科學(xué)的管理，能減輕城市交通壓力，進(jìn)而降低交通事故出現(xiàn)的幾率。這對(duì)城市交通具有重要的作用。在對(duì)智能信號(hào)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，本文對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行了闡述，希望能對(duì)當(dāng)前城市交通信號(hào)燈智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化起到促進(jìn)性的作用。隨著先進(jìn)科技不斷的進(jìn)步，在未來(lái)智能化城市交通控制系統(tǒng)當(dāng)中，將會(huì)出現(xiàn)其他比較優(yōu)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這就需要城市智能化系統(tǒng)要不斷的完善自身系統(tǒng)的建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：河北省唐山市交通運(yùn)輸局交通信息管理中心）