城市道路交通信号灯系统的相波智能控制

李赜中

摘要：汽车的通行已经由人指挥转为信号灯控制，电子信息技术的使用成为核心，对单路口的控制和依据车流量对下一路口的绿灯时间长短控制是一种断续的控制，车辆依旧在断续的通行，没有实现连续通行。利用电子信息技术实现对全路网信号灯的整体控制和优化，最大程度的实现机动车连续通行，减少等候时间。

关键词：城市道路交通信号灯系统；相波；全路网控制

每天父母接送上下学，坐车过程中要经过多个十字路口，很多时候遇到一个红灯接下去会是一路红灯，尤其是赶路时，会浪费很多时间。而遇到绿灯时接下来遇到绿灯的概率会大很多。汽车数量的增加、城市道路的机动车通行占比大幅增加，大到一线城市，小到三四线城市，各地不断尝试有效缓解交通拥堵，那么我们能不能设计一个系统，过完红灯后下一个路口调节为绿灯，把交通有序地流动起来，最大程度减少被红灯阻碍，提升道路单位时间的有效利用，缓解交通拥堵，节省交通时间。本文建立一种相波的智能控制交通系统以实现这个功能。着重讨论几个问题。

1.现有道路交通的设置

1.1有序

道路的交通信号灯系统和道路标线施化不断完善，信号灯设置直行、左转、右转并且显示时间，直行左转等待区，交通标线的虚实与信号灯有机的结合，道路指示牌灯设置都是在有序地指導人们、提示人们，体现的是有序性，告诉我们应该怎么走。

1.2潜在的惩罚

路口监控系统配套已成为标准配置，这是在提醒人们遵守交通规则，否则我能拍到你处罚你，你要遵守不要违法。你要违法了我要惩戒。

1.3模糊控制与自适应系统

随着城市汽车数量的增加，交通的拥堵变得频繁，原有的信号灯、标线已经无法最大可能地解决堵塞。计算机的普及、检测设备、计算设备、控制设备不断地应用到交通中，城市道路交通信号灯的模糊控制与自适应系统通过检测行车数量来决定下一个信号灯的时长，以最大限度的放行一长串车辆，随之而来的是交叉路口另一个方向的等待时间变长[1]。通过一个路口后在下一个路口等待，这是一种断续的通行。

2.交通的相关数据

2.1街区信号灯测量数据

通过行车测量，直行变为绿灯后，第一辆通行车辆到达下一路口时依然遇到红灯。

2.2街区的道路数据

富林路（民族东路-阿尔丁大街）路中至路中：580米。

3相波智能控制

3.1相波

相波的概念，通过模糊控制的检测系统把一列集中的车辆视为一个点，依据行驶速度和通行间距通过计算系统建立一个波形，具体为把南北向和东西向各自相对集中的一长串车辆视为波上的一个点，每条道路上的车简化一个波形。对一个区域各条道路上均建立波形，在每一个交叉路口两个方向的波相交[2]。通过计算系统反馈给控制系统在路口处实现一个方向的波在高点，另一个方向的波在低点，即波在高点时的路口设为绿灯，在波在低点时的路口设为红灯，统一控制连续路口的交通信号灯的变化，最大程度地实现控制车辆的连续通行。相波智能控制的理论图形如下所示：

在1点时，X方向为高点，表示一波集中车辆应该通行，到2点时此波车辆继续为绿灯通行，直到计算系统优化比较出到一个点时应该改为红灯，以最大程度的满足另一个方向的绿灯通行控制系统。同时在1点，Z方向为原点，表示一波集中车辆应该为红灯等候待X方向放行后通行，到达3点时遇绿灯通行，后续路口继续为绿灯，直到计算系统优化比较出到一个点时应该改为红灯。

3.2时钟系统

相波智能控制需要全系统有统一的时钟控制系统，检测系统、计算系统、控制系统等必须有统一的时间，以此才能够实现全系统的有序控制。

3.3检测系统

采用电子信息技术或视频图像识别技术实时检测通行车辆的数据，主要布点设在路口处和路中间，检测出车辆的通行速度。

3.4计算和控制系统

对全路网数据计算和控制，通过提取检测系统中车辆的数量、通行速度，模拟出一列相对集中的车辆，计算波形进行全路网信号灯优化比对，实时提出最佳通行方案以控制信号灯变化。

3.5供电系统

全路网的控制应有供电的保障，各系统均有两套供电线路保障，控制系统至少有两套供电线路保障，有条件增加太阳供电保障，同时控制系统的软件应该有单路口的控制恢复设置与系统的转接人工控制，避免因供电或突发事件造成大面的控制混乱。

4.结论

本文建立一种相波智能控制，通过检测系统归并出各条道路上一列集中的车辆数据，计算系统统筹计算出这些集中车辆在各路口相交的时间，通过集中控制信号灯的变化优化通行效率，既同时对多路口信号灯调控，实现通行的最大效率，减少等候红灯的时间。

参考文献：

[1]孙毅然.我国现行道路交通信号灯设置中的问题及对策[J].河北联合大学学报（自然科学版），2014，36（02）：114-119.

[2]段光中.基于数字视频识别技术的城市交通信号灯自适应控制系统[J].科技经济导刊，2017（04）：50.