智能交通信号控制系统的设计与研究

谢海斌

摘 要：目前，我国属于发展中国家，在我国的交通控制系统中，无论是在技术支持方面，还是在硬件设备方面仍远远落后于西方发达国家，交通堵塞频发。因此，需要对交通控制系统进行革新，实现交通信号控制系统的智能化。

关键词：交通信号控制系统；交通事故；车辆感应控制；定时控制

中图分类号：U495 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.123

近代以来，出现了火车、汽车和飞机等交通工具。随着经济的发展，我国的交通正处于发展期。近年来，随着人口的增加，人们生活水平的提高，城市交通出现了拥堵；交通问题对环境造成了破坏，致使污染严重；机动车辆的比例逐年增加，停车难的现象越来越多，这些问题都给交通管制增加了不少压力。交通事业涉及到我国国民经济的发展和人民生活水平的提高。处理好交通问题，责任在于交通控制系统。在交通系统中，交通信号控制系统是其最重要的组成部分，实现智能化的交通控制系统迫在眉睫。

1 我国城市道路交通控制系统的现状

1.1 交通信号控制的方式

随着经济的发展和技术的进步，交通信号的控制方式也不断发生着变化。我国城市交通信号的控制方式先后经历了定时控制、车辆感应控制和自适应控制三个阶段。现阶段，城市街道路口的交通信号控制方式也主要有这三种。对于交通信号的定时控制，即根据原先的交通流量数据，事先对信号机的运行参数进行定时设计，设计方案主要有定周期控制和变周期控制，在变周期控制状态下，交警可以根据实际的交通流量对运行方案进行切换。车辆感应式控制方式摆脱了定时控制的固定周期控制，系统会根据实际交通流量而变化，控制的灵活性大大提高。在这种控制方式下，最短和最长绿灯时间、单位延长绿灯时间为主要参数。随着计算机技术和通信技术的发展，自适应控制应运而生。通过信号和车辆的感应状态，交通控制系统可借助网络实现实时传输，也可以根据交通流量的变化自动调整，从而提高道路的通行效率。

1.2 交通控制的基本评价指标

交通控制的评价指标是指制订控制策略、优化控制参数的目标函数，即评估控制系统的控制效益参数。在交通控制的实际操作中，基本评价指标主要包括通行能力、延误、停车次数、停车率、饱和度、燃油消耗和废弃物排放等。通过对这些基本评价指标的研究，可不断优化交通控制的效率和质量，为实现智能交通信号控制系统的设计奠定坚实的基础。

2 智能交通信号控制系统的软、硬件设计

2.1 智能交通信号控制系统的软件设计

智能交通信号系统的核心在于软件的支持，涉及到信号控制策略的管理平台，这是交通控制系统设计者控制思想的体现。随着信息技术的日益成熟，未来交通信号智能化的发展离不开英国运输和道路研究所的SCOOT系统和澳大利亚的SCATS系统，它们都是早期重要的适应控制系统代表。智能化交通控制系统中重要的技术部分是实现人机交互。该控制系统一方面记录了交通车流量数据，控制道路信号装置的正常运行；另一方面，能为交通参与者提供数控参数信息，并对数据进行分析、为道路参与者提出合理化的解决方案，从而确保道路秩序的正常。交通信号控制系统是一种嵌入式的系统开发软件，为了适应交通信号的周期性，要求其具有实时更新的功能。同时，智能化的交通控制系统确保了计算机网络技术的应用和数字化数据传输信息的准确性。

在智能化交通信号控制系统设计中，为了保证交通控制效果，在软件设计中应着重实现系统参数的显示功能、系统参数的查询功能、系统参数的修改功能、数据通讯功能、故障报警功能、故障处理功能、多种控制方式的无障碍切换功能、控制算法的实现功能、控制量的输出和系统的自我诊断功能。为了保证智能化交通信号控制系统可正常工作，应严格设计系统控制程序，利用完整的程序将各种模块有序地联系在一起。系统主程序是智能化交通信号控制系统软件设计的重要环节之一，为了优化主控制程序，应对设计方案进行优化，如图1所示。通过完善的控制程序，可保证智能化交通信号控制系统的正常运行。

2.2 智能交通信号控制系统的硬件设计

智能交通信号控制系统软件运行的载体——交通信号机的发展离不开电子技术的支持。智能交通信号机设计包括主板、交通信号输出模块、车辆检测输入模块、通信模块、键盘和显示板模块、灯泡检测板模块和绿冲突模块等的设计。在设计过程中，主板是整个智能交通信号控制系统的硬件核心，通过对不同模块的操控，能实现智能交通信号控制机的各项功能，通过主板的处理，由信号输出模块输出，再通过操控固态继电器实现对交通信号的控制，主板处理的车流量信号是由车辆检测输入模块完成并输送入主板的，借助于车辆检测输入模块，主板能全面掌握各个方向的车辆信息，实现对路口交通的模糊控制；通信板模块是实现主机与中央控制机信息交通通讯的媒介；键盘和显示板模块由液晶显示模块与键盘组成，可显示信号控制状态，并实现对信号状态参数的查询和修改；灯泡检测板模块可用来检测交通信号灯能否正常工作，保证损坏的信号灯可及时得到更换；绿冲突板模块的主要作用是实现对不同相位绿灯信号的检测，避免同绿现象的发生，减少不必要的交通混乱。

3 结束语

交通信号控制系统的智能化离不开科学技术的支持，因此，国家要加强培养这方面的人才，加大对交通控制系统的投入。在系统设计中，应制订准确的策略，针对实时性要求高、结构复杂的城市交通特性设计出合理的方案。智能信号控制系统的设计要做到具体问题具体分析，根据不同的路段、人流量等情况，采用相应的控制系统，从而避免道路拥挤和交通事故的发生，维护社会的共同利益，营造和谐的大家园。

参考文献

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〔编辑：张思楠〕

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