機電系統(tǒng)在智能交通控制中的應用

摘要：本文重點分析了機電系統(tǒng)在智能交通控制中的應用。首先，闡述了與機電系統(tǒng)相關的概念，隨后，深入探討了機電一體化系統(tǒng)的重要應用，包括交通信號控制、車輛自動識別、實時交通監(jiān)控和車對車通信等，結果表明，這些應用有助于構建更智能、更高效的交通系統(tǒng)。緊接著，探討了這些系統(tǒng)在改善道路安全、減少擁堵和提高環(huán)境可持續(xù)性等方面的關鍵作用。最后，論證了在交通控制中進一步整合機電一體化系統(tǒng)以提高城市交通水平的重要性，并指出這些技術可以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的智能城市環(huán)境目標。

關鍵詞：機電系統(tǒng)；智能交通；交通控制

在智能交通控制領域，機電一體化系統(tǒng)通過整合機械、電子和計算技術，在提高交通網(wǎng)絡的效率、安全性和可靠性方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。這種跨學科的方法有助于開發(fā)能夠進行實時數(shù)據(jù)分析、自適應決策和自主運行的精密系統(tǒng)。通過傳感器和執(zhí)行器，機電一體化系統(tǒng)收集并處理有關交通流量、車輛動態(tài)和環(huán)境條件的信息，達到優(yōu)化交通管理、預測性維護和增強用戶體驗的目的。同時，機電系統(tǒng)還是實現(xiàn)自適應交通信號控制、自動收費等先進功能的基礎，在減少擁堵、排放和能耗方面做出了重大貢獻。

機電一體化在智能交通系統(tǒng)中的應用代表著智能城市交通解決方案的一次飛躍，預示著一個通過技術與基礎設施融合以應對現(xiàn)代交通復雜挑戰(zhàn)的新時代的

到來。

一、機電系統(tǒng)在智能交通控制中的應用概述

機電一體化系統(tǒng)體現(xiàn)了機械工程、電子控制和智能算法的協(xié)同作用，在革新智能交通控制方面發(fā)揮著重要作用。機電系統(tǒng)為監(jiān)測、控制和優(yōu)化車流提供了先進的工具，有助于提升交通管理工作的科學性和有效性。通過集成傳感器和執(zhí)行器，機電一體化系統(tǒng)可提供實時反饋機制，根據(jù)實際情況調整交通信號，簡化車輛通行路線，減少路段擁堵。同時，機電一體化系統(tǒng)還可通過自動制動系統(tǒng)等創(chuàng)新技術，提高交通安全性和交通管理效率。在智能交通控制中，部署機電一體化系統(tǒng)不僅能改善城市交通狀況，還能為未來自動駕駛汽車的發(fā)展鋪平道路。這種將技術與交通基礎設施相結合的整體方法可以滿足現(xiàn)代城市環(huán)境日益增長的需求，最終打造安全、高效、可持續(xù)的交通網(wǎng)絡。

二、機電系統(tǒng)在智能交通控制中應用的重要意義

（一）提高交通效率

在智能交通控制中，通過機電一體化系統(tǒng)可以提高交通效率。通過無縫集成機械部件、電子元件和計算機算法，機電系統(tǒng)能夠動態(tài)優(yōu)化交通流，減少延誤，縮短行車時間。在擁堵問題嚴重的城市地區(qū)，這種效率至關重要，它直接影響生產(chǎn)效率、能源消耗和空氣質量。通過實時數(shù)據(jù)收集和分析，機電一體化系統(tǒng)可以調整交通信號、管理車道使用情況，并為駕駛員提供指導，從而大幅減少空閑時間，使車流更加順暢[1]。同時，通過打造更可預測、更流暢的交通環(huán)境，機電系統(tǒng)間接鼓勵了公共交通出行模式，從而有助于減少出行車輛，降低尾汽總體排放量。歸根結底，通過智能交通控制中的機電一體化系統(tǒng)提高交通效率，可以創(chuàng)造更可持續(xù)、更宜居的城市環(huán)境，為未來智能城市的打造奠定基礎。

（二）減少擁堵現(xiàn)象

交通擁堵不僅給乘客帶來大量時間損失，還由于車輛空轉導致排放增加，加劇了環(huán)境污染。通過機械部件、電子傳感器和先進計算的協(xié)同作用，機電一體化系統(tǒng)能夠通過對交通流的實時監(jiān)控，優(yōu)化交通模式，減少擁堵，大大提高城市車輛的流動性，減少碳足跡，降低環(huán)境污染，提升城市空氣質量。同時，減少擁堵還能提高燃料使用效率，降低駕駛員的運營成本，減少對城市基礎設施的需求。

（三）降低事故發(fā)生率

在智能交通控制系統(tǒng)中部署機電一體化系統(tǒng)，可以有效降低事故發(fā)生率。機電系統(tǒng)集成了機械工程、電子和信息技術，可提高交通管理的預測能力，提升道路環(huán)境的安全性。通過分析來自各種傳感器的實時數(shù)據(jù)，機電系統(tǒng)可以提前識別潛在的危險，調整交通信號以優(yōu)化流量，并及時向駕駛員發(fā)出警告，降低交通事故的發(fā)生率。事故的減少不僅能保障生命安全，還能大幅降低與道路交通傷害相關的經(jīng)濟負擔，包括醫(yī)療費用、生產(chǎn)力損失和法律費用等。同時，加強道路安全管理還能提升公眾對公共交通系統(tǒng)的信任度，從而鼓勵人們使用公共交通?？傊瑱C電一體化系統(tǒng)在智能交通控制中的應用有助于降低事故發(fā)生率，進而有助于推動創(chuàng)造更安全、更高效、更人性化的城市環(huán)境。

（四）實現(xiàn)智能調度

在交通控制中，通過機電一體化系統(tǒng)可以實施智能調度，優(yōu)化城市交通分配。智能調度的核心是通過集成傳感器、執(zhí)行器和先進的計算算法，實時調整交通信號、交通流和應急響應裝置，從而確保交通順暢，減少乘客不必要的延誤，并根據(jù)當前的交通狀況和需求調整時間表和路線，從而提高公共交通的效率[2]。同時，智能調度還能為緊急救援車輛提供優(yōu)先通行權，大幅縮短事故響應時間，從而保障公眾的生命安全。智能調度對環(huán)境的影響也非常顯著，因為更順暢的交通流可以減少燃料消耗，從而有助于建設更清潔、更健康的城市。此外，通過優(yōu)化對現(xiàn)有基礎設施的使用，智能調度可以推遲擴建的需求?？傊诮煌刂浦?，通過機電一體化系統(tǒng)實施智能調度，是創(chuàng)建更可持續(xù)、更高效、反應更靈敏的城市交通網(wǎng)絡的關鍵驅動力。

三、機電系統(tǒng)在智能交通控制中的應用

（一）交通信號控制

為了將機電一體化系統(tǒng)應用于交通信號控制中，可以使用自適應交通控制系統(tǒng)。自適應交通控制系統(tǒng)利用嵌入路面或安裝在交通信號燈上的各種傳感器收集的實時交通數(shù)據(jù)，動態(tài)調整交通信號燈的配時。通過分析車輛和行人的流量，自適應交通控制系統(tǒng)可以優(yōu)化綠燈的持續(xù)時間，從而減少等待時間，防止擁堵。這種動態(tài)調整在交通高峰時段、特殊事件或發(fā)生事故時尤為有效，可確保交通更加順暢，減少交通擁堵的可能性。同時，自適應交通控制系統(tǒng)還能協(xié)調多個交叉路口的信號，形成綠色浪潮，促進車輛在主要通道上的連續(xù)行駛，從而最大限度地減少停車和啟動，進而降低油耗和排放。與此同時，自適應交通控制系統(tǒng)可以保證緊急車輛和公共交通的優(yōu)先級。機電一體化系統(tǒng)能夠在緊急車輛和公共汽車接近時向交通信號燈發(fā)送信號，確保它們獲得優(yōu)先通行權。這項技術大幅縮短了應急服務的響應時間，對挽救生命、提高公共交通效率意義重大。對于緊急救援車輛來說，自適應交通控制系統(tǒng)可以在它們接近時搶先清理車道并確保該車輛的綠燈通行；而對于公共交通來說，它可以最大限度地減少延誤并保持車輛行駛進度與列車時間表的一致性，從而鼓勵人們使用公共交通而不是私家車出行。這種有針對性的優(yōu)先權不僅能提高公共交通的效率，還能提升城市交通生態(tài)系統(tǒng)的安全性。通過這些應用，交通信號控制中的機電一體化系統(tǒng)體現(xiàn)了管理城市交通的變革性方法，利用技術的力量創(chuàng)建了更智能、更安全、更高效的交通網(wǎng)絡。

（二）車輛自動識別

傳統(tǒng)的收費站往往會造成瓶頸，導致?lián)矶录觿?，車輛空轉也會造成污染。隨著射頻識別和專用短程通信等車輛自動識別技術的出現(xiàn)，車輛無需?？考纯杀粺o縫識別并收費。車輛自動識別系統(tǒng)的工作原理是在車輛上安裝應答器。應答器與安裝在收費站的閱讀器進行通信。車輛通過時，車輛的詳細信息會被記錄下來，通行費會自動從車主的預付費賬戶中扣除。這不僅大大緩解了收費站的擁堵狀況，還提高了運營效率，減少了人工收費所需的人力資源投入。同時，這種應用還能使交通更加順暢，大幅縮短行車時間，減少發(fā)動機空轉產(chǎn)生的廢氣排放。

與此同時，車輛自動識別技術還可以運用于停車管理領域。在人口稠密的城市地區(qū)，尋找停車位是一件既費時又令人沮喪的事情，還會造成交通擁堵和污染。通過整合射頻識別、車牌識別或近場通信等技術，車輛自動識別系統(tǒng)可以簡化停車體驗。在進入停車場時，車輛的憑證會被自動驗證，從而實現(xiàn)無障礙進入。車輛自動識別技術系統(tǒng)還能引導駕駛員找到可用的停車位，優(yōu)化停車位的利用率，減少尋找停車位的時間。在車輛離開時，停車費會根據(jù)停留時間自動計算，并從駕駛員的賬戶中扣除，從而方便駕駛員迅速無憂地離開。這種應用不僅能夠提高停車場的管理效率，還有助于全面緩解城市中心的交通擁堵狀況。通過這些應用，嵌入機電一體化系統(tǒng)的車輛自動識別技術展示了其在推進智能交通控制解決方案方面的重要性，這不僅提高了駕駛員使用道路的便利性和效率，還有助于實現(xiàn)減少城市擁堵、降低排放和促進可持續(xù)發(fā)展的更高目標。

（三）實時路況監(jiān)控

交通管理系統(tǒng)采用沿道路和交叉路口安裝的攝像頭、傳感器和雷達裝置網(wǎng)絡，收集交通狀況的實時數(shù)據(jù)，包括車輛數(shù)、車速和擁堵程度。然后，交通管理系統(tǒng)利用先進的算法對這些信息進行處理，在潛在擁堵發(fā)生之前進行預測，并采取應對措施來緩解交通延誤。例如，交通管理系統(tǒng)可以動態(tài)調整交通信號時間，以適應實際的車輛流量，從而提高整體的交通吞吐量，減少交叉路口的等待時間。同時，這些實時數(shù)據(jù)還可以通過各種渠道，如移動應用程序或數(shù)字路邊指示牌傳遞給駕駛員，以為他們的路線規(guī)劃決策提供準確依據(jù)。這一應用不僅有助于提高交通網(wǎng)絡的效率，還可通過最大限度地減少空閑時間和改善交通流量來減少碳排放。與此同時，交通管理系統(tǒng)還可以加強應急響應和事故管理。通過利用傳感器和攝像頭收集的實時數(shù)據(jù)，交通管理中心可以快速檢測事故、道路關閉，以及其它任何可能預示著緊急情況的異常交通模式。一旦發(fā)現(xiàn)事故，操作員就能立即部署應急服務，同時調整交通信號燈為救援人員開辟道路，并為駕駛員規(guī)劃最佳救援路線。這種快速反應能力大幅縮短了應急服務到達現(xiàn)場的時間。

此外，迅速清除事故還有助于更快地恢復正常交通流，降低二次事故的風險，最大限度地減少突發(fā)事故對交通系統(tǒng)的整體影響。將互聯(lián)網(wǎng)和通信技術集成到實時交通監(jiān)控系統(tǒng)中，可確保信息在交通管理中心、應急服務部門和駕駛者之間的無縫流動，從而提高城市交通網(wǎng)絡的彈性和安全性。通過這些應用，在機電一體化系統(tǒng)和先進通信技術的支持下，實時交通監(jiān)控在智能交通控制的發(fā)展過程中發(fā)揮著至關重要的作用，不僅提高了日常通勤的可預測性，減輕了通勤壓力，還提高了城市交通基礎設施的安全性和效率，為建設更加智能、更加互聯(lián)的城市鋪平了道路。

（四）車聯(lián)網(wǎng)通信

車對物（V2X）通信是機電一體化系統(tǒng)在智能交通控制領域的一項基礎應用，它利用互聯(lián)網(wǎng)、通信技術和機電一體化的融合，創(chuàng)造了一個更加互聯(lián)、更加安全的道路環(huán)境，這一創(chuàng)新應用促進了車輛與任何可能影響車輛（包括其他車輛、行人、基礎設施和網(wǎng)絡）之間的信息交流。通過實現(xiàn)車輛之間的通信（V2V）、車輛與交通信號燈和警報系統(tǒng)等基礎設施的通信（V2I），駕駛員可以提前收到潛在危險預警，如接近的緊急車輛、處于盲點的車輛等。通過這種實時信息交換，駕駛員可以做出更明智、更迅速的決策，從而大大降低事故發(fā)生的可能性。例如，如果前方車輛突然剎車，就會向后方車輛發(fā)出警告，讓它們有更多時間做出反應并減速，從而防止追尾事故的發(fā)生。同樣，聯(lián)網(wǎng)的交通信號燈可以向駛近的車輛傳輸配時信息，使司機能夠根據(jù)綠燈階段調整車速，從而減少不必要的停車，改善交通流量。

與此同時，車對物通信還可以提升交通效率。通過將車對物通信與交通管理系統(tǒng)集成，車輛可以接收實時交通狀況信息，從而避開擁堵區(qū)域并保持穩(wěn)定的車速。這不僅能為乘客節(jié)省時間，還能減少油耗和排放。車對物通信技術還能促進優(yōu)化交通信號控制。其能夠根據(jù)聯(lián)網(wǎng)車輛的實際流量調整信號，從而最大限度地減少交叉路口的空閑時間，提高交通網(wǎng)絡的整體效率。此外，車對物通信還能提供智能停車解決方案，引導駕駛員直接前往可用的停車位，減少尋找停車位所花費的時間和燃料，從而進一步減少城市交通擁堵和對環(huán)境的影響。車對物通信能夠營造一個更高效、更安全的道路環(huán)境，以此可以實現(xiàn)智能互聯(lián)城市的愿景。

四、結束語

機電一體化系統(tǒng)在智能交通控制方面的變革性影響標志著智能城市愿景的實現(xiàn)指日可待。通過整合機械工程、電子控制和信息技術，機電一體化系統(tǒng)可為解決長期存在的城市難題提供創(chuàng)新解決方案，從而提高道路安全、交通效率和環(huán)境的可持續(xù)性。從自適應交通信號控制到“車對車”通信，機電一體化在交通管理中的應用不僅減輕了數(shù)百萬人的日常通勤壓力，還為未來自動駕駛汽車和城市規(guī)劃的發(fā)展鋪平了道路。隨著城市的不斷發(fā)展和演變，機電一體化系統(tǒng)在智能交通控制中的作用將持續(xù)擴大，也將推動城市發(fā)展走向更安全、更高效、更宜居的智能城市時代。

作者單位：鄭君玉 棗莊理工學校

參考文獻

[1] 張意斌.電子信息技術在智能交通信號控制系統(tǒng)中的運用研究[J].時代汽車， 2022，（01）：195-196.

[2] 邱火旺.電子信息技術在智能交通信號控制系統(tǒng)中的應用[J].信息與電腦， 2022， 34（17）：110-112.