基于電子信息技術(shù)在智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用

（河南科技職業(yè)大學(xué)，河南周口市，466000）趙 涵

1 電子信息技術(shù)下智能交通信號(hào)燈控制技術(shù)應(yīng)用的意義

要想在現(xiàn)代智能交通運(yùn)輸信息管理中更好運(yùn)用電子產(chǎn)品信息，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)便應(yīng)充分考慮在交通運(yùn)輸信息管理領(lǐng)域中怎樣才能使電子產(chǎn)品信息的優(yōu)越性得到充分的發(fā)揮，特別是在儀器管理系統(tǒng)中，通過(guò)采用電子產(chǎn)品平臺(tái)的相關(guān)設(shè)備支持客戶定制配置參數(shù)、業(yè)務(wù)流程管理等，更有利于促進(jìn)交通運(yùn)輸信息系統(tǒng)智能管理程度的提高[1]。在將傳統(tǒng)通信設(shè)備替代的前提下，就可以更簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)對(duì)特定參數(shù)或傳輸設(shè)備的檢測(cè)。另外，通過(guò)利用先進(jìn)電子技術(shù)，還可以創(chuàng)造簡(jiǎn)便易用的虛擬化控制系統(tǒng)，在結(jié)合傳統(tǒng)監(jiān)控裝置集成智能化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，又可以結(jié)合高速數(shù)據(jù)收集技術(shù)建立自動(dòng)檢測(cè)體系[2]。

2 智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 整體設(shè)計(jì)

智能信號(hào)系統(tǒng)的控制中樞是信號(hào)控制器，它極大地改善了路面疏導(dǎo)的效果，減少了路面的堵塞和交通事故的發(fā)生率。這種控制系統(tǒng)通過(guò)與車(chē)輛內(nèi)的智能車(chē)載設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息對(duì)接，自動(dòng)收集有關(guān)道路交通數(shù)據(jù)和路面信息情況，進(jìn)而對(duì)各路段交通狀況即時(shí)監(jiān)測(cè)，為汽車(chē)駕駛提出最合適的方案，能極大減少堵車(chē)的現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)事故時(shí)，系統(tǒng)還會(huì)適時(shí)提供解決意見(jiàn)，從而極大程度上減少了處置時(shí)限，減少了各方面的經(jīng)濟(jì)損失，為城市交通的順利運(yùn)營(yíng)提供了較為安全的環(huán)境保證[3]。

2.2 主要參數(shù)及性能指標(biāo)

交通燈控制系統(tǒng)是控制道路上紅綠燈的顏色變化，區(qū)分小時(shí)內(nèi)相互沖突的交通流量，進(jìn)而達(dá)到緩解交通擁堵的問(wèn)題。

2.2.1 信號(hào)相位

當(dāng)每個(gè)方向的流通在一個(gè)周期內(nèi)不相交時(shí)，就可以形成完整的循環(huán)。在一個(gè)完整的信號(hào)控制周期中存在著一些不同的信號(hào)相位，即若干相位信號(hào)系統(tǒng)[4]。這就為行人和車(chē)輛通行效率的提升提供了可能，每個(gè)周期內(nèi)的階段劃分越多，在每個(gè)階段中通過(guò)的數(shù)量就相對(duì)越少，彼此之間的矛盾就越少。反之，延誤時(shí)間越長(zhǎng)，效率越弱。因此，要想實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)的有效控制，首先應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件獲得最優(yōu)的信號(hào)相位。

2.2.2 綠信比

在交叉口，綠燈信號(hào)比指在某一階段內(nèi)所有交通信號(hào)中持續(xù)綠燈的有效總時(shí)長(zhǎng)在整個(gè)信號(hào)周期所占的比例，一般用λ來(lái)表示。有效綠燈持續(xù)時(shí)間指有效綠燈信號(hào)持續(xù)時(shí)間與丟失前后持續(xù)時(shí)間之差。

2.2.3 通行能力

車(chē)輛通行能力是指在當(dāng)前飽和的道路流量和交通管制下，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)交叉口最大車(chē)輛數(shù)量，用Q表示。如果S表示道路的飽和流量，λ表示綠色路口信號(hào)率，車(chē)輛通行能力Q可表示為：

2.3 控制模塊

檢測(cè)到車(chē)輛情況后，將得到的汽車(chē)通過(guò)的實(shí)際數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，再利用輪詢管理系統(tǒng)對(duì)輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)際到站速率與平均等待時(shí)運(yùn)算，從而估計(jì)了車(chē)流量與平均等待時(shí)的紅綠燈時(shí)間長(zhǎng)度。在每次監(jiān)測(cè)到車(chē)輛實(shí)際到達(dá)速率后，將其轉(zhuǎn)化為紅綠燈時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)了時(shí)間同步的實(shí)際達(dá)到速率與紅綠燈時(shí)間數(shù)據(jù)，將智能同步的紅綠燈時(shí)間數(shù)據(jù)輸入到中央FPGA控制器，以此來(lái)完成本次的設(shè)計(jì)。如圖1所示。

圖1 FPGA控制模塊設(shè)計(jì)圖

2.4 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

智能信號(hào)燈控制系統(tǒng)正常工作，就必須保證紅、黃、綠三個(gè)信號(hào)燈中只有一個(gè)顏色的指示燈保持在亮起狀態(tài)。如果發(fā)生了信號(hào)燈指示作業(yè)不正常的現(xiàn)象，則控制器就必須及時(shí)提醒維修人員到現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展維修作業(yè)。采用了電子技術(shù)的智能交通信號(hào)燈系統(tǒng)可以及時(shí)采集信號(hào)燈的工作狀況，同時(shí)還具備了實(shí)施監(jiān)控的功能，有利于道路交通管理人員準(zhǔn)確了解情況并解決相應(yīng)問(wèn)題，進(jìn)而以最快的速度處理信號(hào)燈工作流程中的所有問(wèn)題。

3 電子信息技術(shù)在智能交通信號(hào)燈控制中的應(yīng)用趨勢(shì)

3.1 綠色化方向發(fā)展

在智能交通信號(hào)系統(tǒng)中，電子技術(shù)的應(yīng)用必然會(huì)帶來(lái)巨大的能源消耗，也會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成不同程度的破壞。因此，為防止新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響，必須主動(dòng)調(diào)整當(dāng)前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加速消除高風(fēng)險(xiǎn)活動(dòng)過(guò)程向高污染、高能耗等方面發(fā)展。當(dāng)下，要發(fā)揮電子信息技術(shù)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的各種優(yōu)勢(shì)，就必須運(yùn)用電子信息技術(shù)提升生產(chǎn)流程效能，以降低能源成本，從而降低不必要的能源費(fèi)用。基于此，綠化方向研究也構(gòu)成了當(dāng)前中國(guó)智慧交通信號(hào)系統(tǒng)研究發(fā)展的重點(diǎn)趨勢(shì)之一。

3.2 強(qiáng)化電子信息技術(shù)的應(yīng)用

工業(yè)數(shù)據(jù)對(duì)安全級(jí)別信息的需求較高，因此必須加強(qiáng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的管理維護(hù)力度，以提高數(shù)據(jù)在實(shí)際應(yīng)用中的可信度和完整性。所以，在建立安全信號(hào)體系的過(guò)程中，就應(yīng)該高度重視加強(qiáng)和健全信息防護(hù)系統(tǒng)，以便于提高信息防護(hù)系統(tǒng)的能力，以對(duì)抗來(lái)自外界互聯(lián)網(wǎng)的非法入侵，從而保障企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全。另外，政府還應(yīng)該進(jìn)一步加大基礎(chǔ)信息系統(tǒng)的安全性建設(shè)力度，以提高信息安全管理系統(tǒng)的安全性管理水平，使之可以有效對(duì)抗不同形式的非法攻擊者。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在智能交通信號(hào)系統(tǒng)中，如果可以合理地利用電子技術(shù)，則對(duì)系統(tǒng)整體發(fā)展和對(duì)穩(wěn)定性的控制都有很大的意義。由于科技快速發(fā)展，目前的電子技術(shù)已經(jīng)在智慧交通控制信號(hào)領(lǐng)域中有著越來(lái)越廣闊的應(yīng)用，同時(shí)也可以在實(shí)際使用過(guò)程中進(jìn)一步增強(qiáng)信號(hào)燈控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，這對(duì)信號(hào)燈控制的應(yīng)用和發(fā)展有著一定重要性。但是，在實(shí)際的運(yùn)用中考慮到的問(wèn)題很多，而綠色和安全發(fā)展是在保障交通信號(hào)系統(tǒng)中良好的運(yùn)用該技術(shù)的必然原則，所以在智慧交通系統(tǒng)發(fā)展的過(guò)程中必須增強(qiáng)人們對(duì)這一問(wèn)題的關(guān)注程度。