智能交通信號控制系統的設計與研究

謝海斌

摘 要：目前，我國屬于發展中國家，在我國的交通控制系統中，無論是在技術支持方面，還是在硬件設備方面仍遠遠落后于西方發達國家，交通堵塞頻發。因此，需要對交通控制系統進行革新，實現交通信號控制系統的智能化。

關鍵詞：交通信號控制系統；交通事故；車輛感應控制；定時控制

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.123

近代以來，出現了火車、汽車和飛機等交通工具。隨著經濟的發展，我國的交通正處于發展期。近年來，隨著人口的增加，人們生活水平的提高，城市交通出現了擁堵；交通問題對環境造成了破壞，致使污染嚴重；機動車輛的比例逐年增加，停車難的現象越來越多，這些問題都給交通管制增加了不少壓力。交通事業涉及到我國國民經濟的發展和人民生活水平的提高。處理好交通問題，責任在于交通控制系統。在交通系統中，交通信號控制系統是其最重要的組成部分，實現智能化的交通控制系統迫在眉睫。

1 我國城市道路交通控制系統的現狀

1.1 交通信號控制的方式

隨著經濟的發展和技術的進步，交通信號的控制方式也不斷發生著變化。我國城市交通信號的控制方式先后經歷了定時控制、車輛感應控制和自適應控制三個階段。現階段，城市街道路口的交通信號控制方式也主要有這三種。對于交通信號的定時控制，即根據原先的交通流量數據，事先對信號機的運行參數進行定時設計，設計方案主要有定周期控制和變周期控制，在變周期控制狀態下，交警可以根據實際的交通流量對運行方案進行切換。車輛感應式控制方式擺脫了定時控制的固定周期控制，系統會根據實際交通流量而變化，控制的靈活性大大提高。在這種控制方式下，最短和最長綠燈時間、單位延長綠燈時間為主要參數。隨著計算機技術和通信技術的發展，自適應控制應運而生。通過信號和車輛的感應狀態，交通控制系統可借助網絡實現實時傳輸，也可以根據交通流量的變化自動調整，從而提高道路的通行效率。

1.2 交通控制的基本評價指標

交通控制的評價指標是指制訂控制策略、優化控制參數的目標函數，即評估控制系統的控制效益參數。在交通控制的實際操作中，基本評價指標主要包括通行能力、延誤、停車次數、停車率、飽和度、燃油消耗和廢棄物排放等。通過對這些基本評價指標的研究，可不斷優化交通控制的效率和質量，為實現智能交通信號控制系統的設計奠定堅實的基礎。

2 智能交通信號控制系統的軟、硬件設計

2.1 智能交通信號控制系統的軟件設計

智能交通信號系統的核心在于軟件的支持，涉及到信號控制策略的管理平臺，這是交通控制系統設計者控制思想的體現。隨著信息技術的日益成熟，未來交通信號智能化的發展離不開英國運輸和道路研究所的SCOOT系統和澳大利亞的SCATS系統，它們都是早期重要的適應控制系統代表。智能化交通控制系統中重要的技術部分是實現人機交互。該控制系統一方面記錄了交通車流量數據，控制道路信號裝置的正常運行；另一方面，能為交通參與者提供數控參數信息，并對數據進行分析、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。交通信號控制系統是一種嵌入式的系統開發軟件，為了適應交通信號的周期性，要求其具有實時更新的功能。同時，智能化的交通控制系統確保了計算機網絡技術的應用和數字化數據傳輸信息的準確性。

在智能化交通信號控制系統設計中，為了保證交通控制效果，在軟件設計中應著重實現系統參數的顯示功能、系統參數的查詢功能、系統參數的修改功能、數據通訊功能、故障報警功能、故障處理功能、多種控制方式的無障礙切換功能、控制算法的實現功能、控制量的輸出和系統的自我診斷功能。為了保證智能化交通信號控制系統可正常工作，應嚴格設計系統控制程序，利用完整的程序將各種模塊有序地聯系在一起。系統主程序是智能化交通信號控制系統軟件設計的重要環節之一，為了優化主控制程序，應對設計方案進行優化，如圖1所示。通過完善的控制程序，可保證智能化交通信號控制系統的正常運行。

2.2 智能交通信號控制系統的硬件設計

智能交通信號控制系統軟件運行的載體——交通信號機的發展離不開電子技術的支持。智能交通信號機設計包括主板、交通信號輸出模塊、車輛檢測輸入模塊、通信模塊、鍵盤和顯示板模塊、燈泡檢測板模塊和綠沖突模塊等的設計。在設計過程中，主板是整個智能交通信號控制系統的硬件核心，通過對不同模塊的操控，能實現智能交通信號控制機的各項功能，通過主板的處理，由信號輸出模塊輸出，再通過操控固態繼電器實現對交通信號的控制，主板處理的車流量信號是由車輛檢測輸入模塊完成并輸送入主板的，借助于車輛檢測輸入模塊，主板能全面掌握各個方向的車輛信息，實現對路口交通的模糊控制；通信板模塊是實現主機與中央控制機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，可顯示信號控制狀態，并實現對信號狀態參數的查詢和修改；燈泡檢測板模塊可用來檢測交通信號燈能否正常工作，保證損壞的信號燈可及時得到更換；綠沖突板模塊的主要作用是實現對不同相位綠燈信號的檢測，避免同綠現象的發生，減少不必要的交通混亂。

3 結束語

交通信號控制系統的智能化離不開科學技術的支持，因此，國家要加強培養這方面的人才，加大對交通控制系統的投入。在系統設計中，應制訂準確的策略，針對實時性要求高、結構復雜的城市交通特性設計出合理的方案。智能信號控制系統的設計要做到具體問題具體分析，根據不同的路段、人流量等情況，采用相應的控制系統，從而避免道路擁擠和交通事故的發生，維護社會的共同利益，營造和諧的大家園。

參考文獻

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〔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