電子信息技術(shù)在智能交通信號控制系統(tǒng)中的運用分析

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1 現(xiàn)代智能交通信號控制概述

1.1 信號處理技術(shù)的應(yīng)用性分析

信號處理技術(shù)在近些年取得了飛速發(fā)展。硬件技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，促進信號處理技術(shù)獲得了新的發(fā)展機遇。各種先進的技術(shù)（如大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)以及云計算技術(shù)）和信息處理技術(shù)有機結(jié)合起來，使得信號處理系統(tǒng)發(fā)展到了一個新的階段。自然界的各種信號都需要進行一定的處理，包括語音信號、文字信息、圖像信息以及各種物理信號都需要轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過信息系統(tǒng)處理得到一系列的規(guī)律和結(jié)論，然后通過控制相應(yīng)的執(zhí)行器（如伺服電機）來完成各種控制任務(wù)、通信任務(wù)等。人們生活的方方面面都離不開信息處理技術(shù)，它的發(fā)展在提高人們生活質(zhì)量方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。硬件技術(shù)和加工技術(shù)的發(fā)展使得信息系統(tǒng)逐漸朝著微小化的方向發(fā)展，很多系統(tǒng)能夠集成在一個很小的電路板之上，系統(tǒng)之間的耦合性以及集成度越來越高，使得信息系統(tǒng)能夠滿足各種場合的需求。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，信號系統(tǒng)處理的規(guī)模越來越大，而且系統(tǒng)也朝著智能化的發(fā)展不斷發(fā)展，對各種信號的處理能力越來越強。因此我們可以總結(jié)出信號處理系統(tǒng)逐漸朝著集成化、智能化、規(guī)?；约凹苫姆较虬l(fā)展，在未來能夠滿足不同領(lǐng)域的各種需求。

1.2 現(xiàn)代智能交通信號控制的重要性

城市軌道交通在這些年取得了很大的發(fā)展，為人們的交通出行帶來了很大的便利，也是一個城市發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。而交通信號控制方式在列車控制系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，具有以下功能：列車進站引導(dǎo)、信號傳輸、列車速度自動規(guī)劃和調(diào)整。通過信號空盒子能夠保障列車始終運行在一個安全穩(wěn)定的狀態(tài)。城市軌道列車大多是高速列車，這對信號控制的精度和可靠性提出了更高的要求，在控制方式方面也需要對于相關(guān)技術(shù)進行有效的調(diào)整，從而保障列車在運行過程中能夠完成列車啟動、加速、制動等環(huán)節(jié)。另外，交通信號控制方式也影響著列車運行性能、使用壽命，對設(shè)備維護起到保障作用[1]?，F(xiàn)代城市軌道列車處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，長時間的運轉(zhuǎn)會使得設(shè)備常年出現(xiàn)不同程度的磨損。而軌道交通信號控制方式直接影響到列車的運行狀態(tài)。通過選擇合理的控制方式能夠有效地降低設(shè)備的損壞速度，有效提高設(shè)備的使用壽命。因此，選擇合適的軌道交通控制形式對現(xiàn)代城市交通行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮著重要的作用。

2 電子信息技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 加強對系統(tǒng)的監(jiān)視

電子信息技術(shù)的應(yīng)用能夠進行實時監(jiān)測和診斷，實時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中可能存在的安全隱患，及時進行處理，減少故障帶來的影響。另外，電子信息技術(shù)的應(yīng)用能夠保障系統(tǒng)始終運行在穩(wěn)定狀態(tài)下。以列車速度監(jiān)控系統(tǒng)為例，通過相關(guān)傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測列車運行的速度信息，根據(jù)列車運行的速度有效地評估列車運行的狀態(tài)，判斷列車是否處于正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而更好地保障列車能夠運行在穩(wěn)定的狀態(tài)下。

2.2 增強信息處理的靈活性

現(xiàn)代化的電子信息技術(shù)不斷朝著多元化的方向發(fā)展，能夠處理各種語音信息、圖像信息以及文本信息。電子信息技術(shù)處理信息的靈活性很強，能夠?qū)Ω鞣N信息做出相應(yīng)的處理。傳統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展能夠為信息處理提供可靠的數(shù)據(jù)，只有保障了信息來源的可靠性，信息處理才是有意義的。另外，技術(shù)信息處理算法不斷提高，例如濾波技術(shù)、數(shù)據(jù)增強技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)以及人工智能技術(shù)。通過對原始數(shù)據(jù)的處理，能夠發(fā)現(xiàn)信號中傳達出的本質(zhì)信息。很多信號在時域中很難處理，但是通過傅里葉變換、小波變換等能夠?qū)⑿盘柗旁陬l域中進行分析和處理，從而得到理想的結(jié)果。

2.3 提高信息處理的速率以及可控性

信號的處理既可以在軟件上完成，也可以在專用的芯片上完成，可以有效提高信號處理的速度。而且隨著智能硬件的發(fā)展，各種信號處理的芯片需求越來越大，這種信號處理速度的增加主要得力于架構(gòu)的不同，芯片的架構(gòu)能夠完成數(shù)據(jù)并行化處理，這和傳統(tǒng)的串行處理存在很大的區(qū)別。而且這種定制化處理可以將信息處理模型的面積做到很小，從而滿足不同場合的需求[2]。另外，信號處理都需要將各種非電信號轉(zhuǎn)化為電信號，信息系統(tǒng)只能夠完成對電信號的處理。在非電信號向電信號轉(zhuǎn)換的過程中需要考慮到信息的損失問題。這種集成度更高的芯片逐漸被應(yīng)用到交通信號系統(tǒng)中。

3 智能交通信號控制方式

3.1 ATS子系統(tǒng)控制方式

集中控制方式是對軌道列車整體運行的狀態(tài)以及相關(guān)參數(shù)進行宏觀的控制，這種控制方式一般是一個相對控制的過程?？刂频姆绞胶涂刂浦笜?biāo)主要是列車入站的相關(guān)狀態(tài)以及列車整體的運行計劃等。而列車運行狀態(tài)參數(shù)以及運行軌跡信息可以通過光纜方式進行傳輸。而數(shù)據(jù)的來源主要是對車上相關(guān)設(shè)備以及車站的相關(guān)信息進行有效的傳輸，通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的計算和分析，能夠分析出列車運行的狀態(tài)以及安全等信息。但集中控制方式在控制過程中也存在著一定的局限性和弊端。由于集中控制方式是對設(shè)備進行集中控制，容易出現(xiàn)設(shè)備系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)荷量較大，一旦集中控制出現(xiàn)問題，就容易導(dǎo)致設(shè)備無法進行集體協(xié)調(diào)控制，影響列車的正常工作。因此在控制過程中可以采用集中控制加分散控制的方式。不同的控制中心具有不同的任務(wù)，終端控制中心需要對列車運行進行整體控制，而不能進行階段性或者局部控制[3]。另外，將集中控制和分散控制有機結(jié)合起來能夠?qū)α熊囌w運動狀態(tài)進行全面控制和全面監(jiān)督，保障列車始終運行在一個狀態(tài)之內(nèi)，更好地實現(xiàn)列車穩(wěn)定和安全的運行。

3.2 ATP子系統(tǒng)列控方式

分級速度控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到我國列車系統(tǒng)中。該系統(tǒng)可以根據(jù)目標(biāo)速度實現(xiàn)多階段的加速過程，同時保障加速的平穩(wěn)性和安全性。其中，ATP設(shè)備利用列車系統(tǒng)建立的基站可以為運行的列車提供各種數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，最重要的可以為列車實時分析下一閉塞區(qū)域的相關(guān)數(shù)據(jù)。而且ATP設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)和列車中各種設(shè)備的關(guān)聯(lián)，根據(jù)列車運行狀態(tài)自動調(diào)整列車實時運行的速度[4]。而且能夠根據(jù)列車運行規(guī)劃合理設(shè)置下一站的進、出速度。同時閉塞區(qū)也可以將設(shè)備采集的數(shù)據(jù)反饋給列車控制系統(tǒng)，包括閉塞區(qū)真實的數(shù)據(jù)類型以及閉塞等信息等，從而更好地使列車控制系統(tǒng)根據(jù)閉塞區(qū)的相關(guān)信息合理控制列車的實時速度等。

ATP設(shè)備可以通過鐵路系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施保障列車和地面控制中心的實時傳輸，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)主要包括前行數(shù)據(jù)信息、入口數(shù)據(jù)信息等。另外，數(shù)據(jù)在傳輸過程中還要進行一定的加密，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃訹5]。在系統(tǒng)采用保密技術(shù)對運行列車進行控制時，列車在運行過程中會對目標(biāo)距離進行進一步的判斷和分析，根據(jù)分析的結(jié)果進一步調(diào)整列車的實時速度，并且通過相應(yīng)的調(diào)整使得列車的速度調(diào)整到一個十分合適的速度。行車速度的確定和計算是通過相應(yīng)的合理評價標(biāo)準(zhǔn)進行計算的，在速度調(diào)整方面仍然采用分階段的速度調(diào)整策略。另外，也可以通過 ATP設(shè)備向運行的列車發(fā)出相應(yīng)的控制指令。例如“允許列車運行權(quán)限 LMA”命令。這條命令的功能是不允許運行的列車在進站前采取相應(yīng)的制動行為，這樣能夠有效地保障列車運行的安全性和可靠性，從而實現(xiàn)軌道列車安全穩(wěn)定地運行，縮短運行間隔。

3.3 西門子SICAS信號系統(tǒng)

西門子SICAS信號系統(tǒng)是一種高效能安全保障型微機連鎖系統(tǒng)，可以對其城市軌道列車道岔、軌道燈區(qū)段進行實時監(jiān)督與合理控制，并可以對信號機、室外設(shè)備部件等進行檢測控制，其中還包括進行單獨操作、相關(guān)排列進路、實施輔助操作等。該系統(tǒng)的核心為進站占用及解鎖，對列車自動控制系統(tǒng)設(shè)備進行集成等。西門子 SICAS信號系統(tǒng)是一種能夠集約本地操作的 ATS系統(tǒng)，具有加強的系統(tǒng)可用性及擴展性，并完全兼容ETCS標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，進而實現(xiàn)其互聯(lián)、互通[6]。

4 電子信息技術(shù)在智能交通信號控制系統(tǒng)中的應(yīng)用趨勢

4.1 綠色化方向發(fā)展

電子信息技術(shù)應(yīng)用在智能交通信號控制系統(tǒng)中，還會產(chǎn)生大量的能量消耗，同時還容易對生態(tài)系統(tǒng)造成一定的破壞。為了減少產(chǎn)業(yè)發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)的影響，我國不斷進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，旨在更好地淘汰那些三高產(chǎn)業(yè)。為了更好地促進電子信息技術(shù)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的作用，需要通過技術(shù)提高工藝的效率，減少一些不必要的能量消耗[7]。綠色化方向是交通信號控制系統(tǒng)發(fā)展的一個重要趨勢。在發(fā)展過程中要重點探究綠色材料、綠色工藝、綠色技術(shù)的應(yīng)用，從根本上提升自動化系統(tǒng)運行的效率。而且未來EDA技術(shù)和智能化技術(shù)的發(fā)展，使得整個系統(tǒng)的運行都能夠處于一個穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)能夠?qū)γ恳粋€環(huán)節(jié)運行的狀態(tài)以及功耗進行有效的監(jiān)控和反饋，不斷調(diào)整系統(tǒng)運行的狀態(tài)，使得系統(tǒng)始終運行在最佳效率，在提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的同時，最大程度地提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。

4.2 加強電子信息技術(shù)在信號安全控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

工業(yè)數(shù)據(jù)的安全等級很高，需要加強對數(shù)據(jù)的保護，保障數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。因為這些數(shù)據(jù)一旦被黑客竊取，就容易對系統(tǒng)安全運行造成很大的影響[8]。這就需要在建設(shè)信號安全系統(tǒng)過程中，加強對信息防護系統(tǒng)的建設(shè)和完善，保障系統(tǒng)能夠抵擋外部的惡意攻擊，直接對非法訪問進行有效的識別。具體可以從以下幾個方面著手，第一，需要對信息防護系統(tǒng)進行定期升級改造，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的安全漏洞，通過系統(tǒng)升級來有效地解決這些問題，盡量減少系統(tǒng)中存在的安全漏洞等問題[9]?？梢詫Σ煌臄?shù)據(jù)建立不同的加密級別，切實保障核心數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。第二，建立完善的入侵檢測系統(tǒng)，對各種訪問進行詢問，判斷訪問是否為非法訪問，對非法訪問的用戶進行有效的抵御和攔截，防止這些訪問入侵系統(tǒng)內(nèi)部。另外，還要加強系統(tǒng)安全建設(shè)，提高系統(tǒng)安全程度，能夠抵御各種非法攻擊。

5 結(jié)語

綜上所述，電子信息技術(shù)應(yīng)用到智能交通信號控制系統(tǒng)中，極大地提高了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。但是在發(fā)展電子信息技術(shù)過程中，需要考慮到技術(shù)的綠色和安全發(fā)展，更好地將電子信息技術(shù)應(yīng)用到交通信號控制系統(tǒng)中。