電子信息技術在智能交通信號燈控制中的應用

田宇　王凱賦　石文昊

【摘? 要】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(fā)揮出了十分顯著的優(yōu)勢。伴隨著當今社會工業(yè)化以及信息化的迅速發(fā)展，智能交通信號燈在控制方面也有著越來越高的要求。本文對電子信息技術在智能交通信號燈控制中的應用進行分析，以供參考。

【關鍵詞】電子信息;智能交通信號燈;應用

引言

近年來，隨著國民經濟快速增長、城市化的不斷推進，城市的人口也在不斷增加，推動了城市經濟的發(fā)展，同時人民的生活水平也日益提高，使得汽車保有量急劇上升。但我國城市的交通基礎建設卻相對落后，產生了一系列的交通問題。如在通勤時間的高峰期，車流量急劇增加，交通變得擁擠;車輛排隊和緩慢行駛過程中排放的尾氣、汽車的鳴笛聲都給城市帶來環(huán)境污染和噪音污染;城市交通的事故率增加等。

1設計思路

以簡單的兩相位十字交叉口為例，分為東西直行和南北直行，并在距離交叉口進口道停車線50m處設置車輛檢測器，用于統(tǒng)計進入交叉口的車流量。信號燈控制器的工作模式有自動控制模式和人工干預模式。自動控制模式下的工作狀態(tài)又分為正常顯示狀態(tài)和優(yōu)先通行狀態(tài)。人工干預模式分為信號配時狀態(tài)和緊急通行狀態(tài)（東西方向和南北方向）。正常顯示狀態(tài)：當東西方向和南北方向車流量相當，無異常時，將按照預設時間控制。設周期為90s，綠燈放行時間40s，黃燈時間5s，紅燈時間45s，優(yōu)先通行狀態(tài)：當車輛檢測器檢測到某一方向車流量過多，而超過某一閾值時，該方向的綠燈時間將延長10s。信號配時狀態(tài)：重新分配紅綠黃燈的時間，在下一個周期顯示。緊急通行狀態(tài)：當控制器接收到緊急通行信號時，該交叉口的東西方向和南北方向將顯示紅燈，禁止所有車輛的通行，并進入20s的紅燈倒計時，使特殊車輛如消防車、急救車等優(yōu)先通過。

2樣本采集與神經網絡的設計

2.1訓練樣本采集

為獲得更準確、更具針對性的識別方法來實現交通信號燈的識別，該樣本從實際環(huán)境中采集樣本圖像以哈爾濱市交通信號燈為主，其余地區(qū)為輔。考慮到交通信號燈的全面性與不同性，從網絡上也選取了大量圖像數據為樣本，為達到更好的訓練效果，還對圖片進行專屬的修改，采用了圖像生成技術，對圖像進行裁切、色彩修改、噪聲增加等方法，從而獲得大量相同格式的樣本圖像。

2.2CNN的構建

CNN的整體構建過程如圖，可劃分為兩步，第一步為訓練檢測神經網絡，第二步為目標檢測步驟。訓練檢測網絡階段：訓練樣本來源于兩個部分，一個部分是從網絡上爬蟲爬取一定量的的圖片;另外一部分是實際生活下采集的交通信號燈圖片，并將其改統(tǒng)一格式，通過以上兩部分圖片建立squeezenet模型，將測試集的圖像數據輸入已經訓練完成的卷積神經網絡，得到每一圖像交通信號的類型，檢測其準確度，并通過激活函數優(yōu)化。目標檢測階段：將攝像頭拍攝下的路況交通信號的圖像數據輸入到訓練好的模型中，根據圖像處理后所得信息，匹配至模型中相同的交通信號，得到最后的交通信號燈檢測結果。最終可通過其他手段針對每一個交通信號，確定該交通信號在當前路況環(huán)境下最優(yōu)的位置信息，并判斷當前信號對行駛的影響，并給出相應提示。

3智能交通信號燈系統(tǒng)控制中的電子信息技術應用策略

一種單片機信號控制方法，采用電子信息技術，通過多段控制方法（也稱為檢測時信號控制方法）有效解決操作系統(tǒng)中的問題，該方法不僅能夠準確測量 還應在檢測到轉換時間過長或過短的情況下，對不同位置和周期的紅綠燈轉換和維護時間進行明確比較?？梢哉J為相應位置的交通狀況不夠穩(wěn)定，必須嚴格采用智能措施進行交通控制，以滿足不同時刻不同路段汽車的實際交通需要。

4基于電子信息技術的智能交通信號燈控制系統(tǒng)設計分析

4.1總體設計分析

為了有效確保交通的安全和秩序，在設計基于電子信息技術的智能交通管制系統(tǒng)時，必須在十字路口安裝兩套交通信號燈，以控制不同交叉方向的交通。當紅燈亮在第一個方向時，綠燈亮在與它相交的方向。過渡期間琥珀色指示燈亮起，反之亦然。因為十字路口繁忙的交通狀況不一定，白天會有更繁忙的交通狀況——屆時，紅燈和綠燈必須變化得更快，才能有效提高交通效率，盡量減少交通擁堵的風險。晚上交通比較晴朗的時候，紅燈和綠燈可能變化比較慢該功能主要通過更改不同狀態(tài)下信號燈的持續(xù)時間來實現。接收反饋信息后，指揮終端將根據其評估狀態(tài)判斷智能交通火災狀態(tài)，及時發(fā)現其整體停機狀態(tài)異常，及時處理，確保各交叉點智能交通火災正常運行。這樣，就可以實時監(jiān)視每個交點處智能紅綠燈的具體運行狀態(tài)。在這一基于電子信息技術的智能交通燈控制系統(tǒng)中，主要的控制模塊有：指揮終端、電源管理和時間顯示、數據收集和指揮中心。

4.2ATS子系統(tǒng)控制方式

集中控制方法作為宏控制方法主要用于控制軌道列車運行狀態(tài)及相關參數。在大多數情況下，這是一個相對的監(jiān)測過程。主要的控制指標是列車總體運行計劃和與入口相關的狀態(tài)，其中列車運行的路徑信息和狀態(tài)參數是用光纜完成的。在此過程中，通過對相關數據（如汽車設備和站信息）的準確分析和計算，可以獲得列車的實際運行狀態(tài)，并對列車運行安全性進行客觀評估。在實踐中，集中控制也有很大的缺點和局限性。這是因為在實施集中式設備控制時，集中式控制方法很容易導致設備系統(tǒng)上的負載異常增加。在這種情況下，集中控制會失敗，這可能對集中協調的設備控制產生負面影響，甚至可能導致列車無法正常運行。為此，在控制列車設備時，最好選擇集中控制和分散控制相結合的控制方法。同時，由于各指揮中心任務明顯不同，有必要在列車運行過程中使用終端指揮中心進行整體控制，而不是進行局部控制和階段性控制。此外，選擇集中控制與分散控制相結合的控制方法，不僅可以全面監(jiān)控列車整體運行狀況，而且可以大大提高列車實際運行期間的安全性和穩(wěn)定性。

4.3西門子基本信號系統(tǒng)

西門子SICAS信號系統(tǒng)作為一個高效安全的個人計算機鏈系統(tǒng)，可以對城市照明軌道段和列車叉進行合理控制，進行實時監(jiān)控，還可以有效控制外部設備部件和信號機。此外，西門子基本信號系統(tǒng)還包括入口通道對準、個別操作和輔助操作等功能。在實際應用中，解鎖和輸入占據了系統(tǒng)的核心，可以實現列車自動控制系統(tǒng)設備的繼承。此外，西門子sicas信號系統(tǒng)作為ATS系統(tǒng)，不僅可以提高系統(tǒng)的可擴展性和可用性，還可以實現etsc標準系統(tǒng)的兼容性、互連性和互操作性。

結束語

在現代化交通建設的新時期，要想保證高速公路交通與城市交通的安全、順暢運行，就要在智能交通信號控制系統(tǒng)中，充分發(fā)揮與應用電子信息技術的各項優(yōu)勢，以此來不斷提升智能交通信號控制系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全性。

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