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，并在具體應用中發揮出了十分顯著的優勢。伴隨著當今社會工業化以及信息化的迅速發展，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又分為正常顯示狀態和優先通行狀態。人工干預模式分為信號配時狀態和緊急通行狀態（東西方向和南北方向）。正常顯示狀態：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，優先通行狀態：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：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：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，該樣本從實際環境中采集樣本圖像以哈爾濱市交通信號燈為主，其余地區為輔。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境下最優的位置信息，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。可以認為相應位置的交通狀況不夠穩定，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下信號燈的持續時間來實現。接收反饋信息后，指揮終端將根據其評估狀態判斷智能交通火災狀態，及時發現其整體停機狀態異常，及時處理，確保各交叉點智能交通火災正常運行。這樣，就可以實時監視每個交點處智能紅綠燈的具體運行狀態。在這一基于電子信息技術的智能交通燈控制系統中，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及相關參數。在大多數情況下，這是一個相對的監測過程。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，其中列車運行的路徑信息和狀態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，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定性。

4.3西門子基本信號系統

西門子SICAS信號系統作為一個高效安全的個人計算機鏈系統，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的核心，可以實現列車自動控制系統設備的繼承。此外，西門子sicas信號系統作為ATS系統，不僅可以提高系統的可擴展性和可用性，還可以實現etsc標準系統的兼容性、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中，充分發揮與應用電子信息技術的各項優勢，以此來不斷提升智能交通信號控制系統的穩定與安全性。

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