电子信息技术在智能交通信号灯控制中的应用

石向萍

（西北民族大学 甘肃省兰州市 730100）

为有效确保车辆运行的畅通性和安全性，智能交通信号灯已经得到了广泛应用，并在具体应用中发挥出了十分显著的优势。伴随着当今社会工业化以及信息化的迅速发展，智能交通信号灯在控制方面也有着越来越高的要求。因此，在该系统的具体应用和研究中，技术人员应充分注重当今先进的电子信息技术应用，通过单片机或者是PLC的形式来进行控制，同时也可以借助于虚拟器的形式来进行控制，以此来实现交通信号灯的自动化、智能化控制目标。

1 智能交通信号灯的应用现状

就我国目前的路口设置来看，南北和东西两个主干道通常会在一个十字路口位置相交，而在每一个主干道上的路口位置，都会进行三个智能交通信号指示灯的设置，其颜色分别是红色、黄色和绿色，而在每一个干道路口位置，也进行了这样的一组交通信号指示灯设置，以此来起到左转提示作用，确保通行车辆的安全有序行驶。按照我国的交通法规定，在红灯亮起时，车辆禁止通行；在绿灯亮起时，车辆可以通行；在黄灯亮起时，说明该路口正在进行红灯和绿灯之间的切换，车辆可维持黄灯亮起前的运行状态。深夜情况下，黄灯亮起时，车辆需缓行[1]。在特殊情况下，三种信号灯会同时变为红色，此时车辆禁止通行。

2 智能交通信号灯控制系统的基本设计原理

2.1 红外遥控形式的震荡发射电路组成

在对整个智能交通信号灯控制系统进行设计的过程中，为有效满足十字路口位置各个方向上的信号灯实际变化需求，应在两个方向上进行强通机车、控制时间以及信号灯选择灯的功能设置。这就需要应用到红外遥感形式的震荡发射电路，该电路的主要组成部分包括外接形式的陶瓷谐波震荡器、电容器以及遥控发射器，通过该发射电路的应用，便可产生符合脉冲宽度的载频信号。

2.2 接收器中解调模块的应用

在单片机完成了红外信号的发射之后，可通过红外模块和解调模块来进行信号接收，借助于内部上设置的集成电路对信号做解调与放大处理。另外，在舒服护短将编码信号输出之后，便会对脉冲信号进行处理，然后再借助于放大三极管来进行信号放大。在接收器中的解调模块进行译码编辑的过程中，可通过控制机的开启来实现服务程序的中断控制，以此来实现相应服务的中断或者是关闭控制。

2.3 CAN总线接口的应用

在上位机通信和十字路口位置的智能交通信号灯控制过程中，其主要的控制装置就是CAN总线以及接口模块，而其控制工作则是由这两个部分共同完成，然后借助于初始化接口来进行任务的传播与收发。在此过程中，可以将CAN总线接口这一部分及其总线收发器用作一种抗干扰措施来使用，以此来实现其抗干扰效果的显著提升。一般情况下，借助于CAN收发器，可以对任务直接进行收发，而在具体应用中，为达到良好的上线节点电气隔离效果，可通过高速光电隔离器芯片来进行隔离[2]。但是在此过程中，一定要确保CAN总线中所应用的电源始终处在隔离状态，以此来确保其应用效果。

图1：基于电子信息技术的智能交通信号灯控制系统总体框架构成示意图

3 智能交通信号灯系统控制中的电子信息技术应用策略

伴随着智能化技术的发展，智能交通信号灯控制系统的应用使得传统交通信号灯控制过程中的工作量大、意外处理不够完善、手工修改错误率高等的诸多问题都得到了有效解决。尤其是在电子信息技术的应用中，通过智能化算法的合理应用，更是让传统交通信号灯控制中的问题得到了更好的解决。在电子信息技术的支持下，智能交通信号灯控制系统的应用不再需要对控制循环加以考虑，系统可完全按照各个路口的实际情况来进行相关规则的实时更新。在传统控制策略的应用基础上，随着电子信息技术的应用，可实现交通信号灯的智能化控制。在这个智能化的控制系统中，其核心的运算方法包括遗传算法、模糊逻辑算法、改进强化学习（SARSA）算法、神经网络算法以及收益桶算法等，同时也包括这几种算法的各种优化与组合方式[3]。

将电子信息技术应用到智能交通信号灯的控制系统中，用户可根据实际的应用需求来进行专用仪器系统的定义，这种专用系统的构建十分简单，且具有十分灵活的功能。具体应用中，电子信息技术可实现该系统单片机信号以及信号灯的模糊控制，以下是其控制策略：

3.1 单片机信号控制策略

借助于电子信息技术，可通过多段式控制法来实现操作系统中问题的有效解决，这种方法也叫做感应定时信号控制法，通过这种控制方法，不仅可以对红绿灯转换及其持续时间进行精准统计，同时也可以让不同位置以及不同周期内的红绿灯转换和保持时间形成明确对比，若发现存在转换时间过长或者是过短情况，则可判断出相应位置的交通情况不够稳定，需严格通过智能化的措施来进行交通控制，以此来满足不同时间、不同路段中的实际车流量运行需求。

3.2 红绿灯模糊控制策略

通常情况下，在进行车辆数据的检查过程中，单片机感应控制是一种常见方法，通过科学合理的计算方法，可计算出各个时刻、各个交通路口位置的交通信号灯与车流量匹配方式。在某一时间段内，如果交通路口位置的某一个方向比另一个方向车流量大很多，则需要借助于非实时控制形式的交通信号灯来进行控制，这样便可实现相应方向上路灯持续时间的合理延长。而在这样的情况下，另一个方向上的交通信号灯必将出现空等情况，这就需要通过电子信息技术与复杂的编程来实现，以此来满足相应程序的严格要求[4]。通过这样的方式，才可以有效确保交通的安全性和通畅性，尽最大限度避免超速和堵车现象发生。

表1：该系统中各个模块的主要功能情况

4 基于电子信息技术的智能交通信号灯控制系统设计分析

4.1 总体设计分析

为有效确保交通运行的安全性和有序性，在基于电子信息技术的智能交通信号灯控制系统设计中，需要在十字路口位置进行两组信号灯的设置，使其分别对不同交叉方向上的交通进行控制。在第一个方向亮起红灯时，与之交叉的方向将会亮起绿灯；在过渡阶段中将会亮起黄灯，反之亦是如此。因为路口位置的交通繁忙情况并不一定，在白天里会出现交通较为繁忙的情况，此时，红灯和绿灯的变化一定要快一些，这样才可以实现交通效率的有效提升，尽最大限度降低交通拥堵情况的发生几率。在夜里会出现交通比较稀疏的情况，此时，红灯和绿灯的变化可以缓慢一些。这一功能的实现方式主要是对信号灯在不同状态下的持续时间进行改变。在接收到反馈信息之后，控制终端会根据其点评状态的高低来进行智能交通信号灯的状态判断，及时发现其通断异常情况，并使其得到及时处理，以此来保障各个路口位置智能交通信号灯的正常运行。通过这样的方式，便可对各个交通路口位置的智能交通信号灯具体工作状态进行实时监控。在这个基于电子信息技术的智能交通信号灯控制系统中，主要的控制模块有四个，第一是控制终端，第二是电源管理和定时显示，第三是数据采集，第四是控制中心。图1是该系统的总体框架构成示意图。

在该系统中，主要借助于LAB WINDOW/CVI技术来进行软件设计，以此来实现各个终端模块的仿真与功能设计。表1是该系统中各个模块的主要功能情况。

4.2 主要功能模块设计

在该系统中，主要的功能模块包括系统的控制终端以及控制中心这两个，以下是对这两个功能模块设计所进行的分析：

4.2.1 控制终端模块的设计

在基于电子信息技术的智能交通灯控制系统中，因为顺序框架在LAB WINDOW/CVI的技术环境下应用十分灵活，编程状态中，可以对层叠式顺序结构中的各个框架顺序进行灵活改变。出于以上因素的考虑，在通过电子信息技术进行该模块的设计中，主要应用两个顺序结构来进行交叉方向上的信号灯控制，使其达到交替点亮的效果。在对各个顺序结构进行设计时，为实现同一盏信号灯交替状态的合理设置，可借助于局部变量的创建来实现[5]。

在对控制终端这一功能模块进行执行的过程中，首先需要对所有智能交通灯程序进行初始化，使其处于低电平状态。然后借助于两个顺序结构对各个交通信号灯进行交替点亮操作，并通过数字串显示控件或者是音频控件来实现信息提示。在交叉路口位置的任何一个方向想要终止程序，都可以借助于布尔按钮状态改变的方式来实现。其中，红灯、绿灯以及黄灯的延迟时间可通过定是函数选板来实现。在这一过程中，为实现方针效率的进一步提升，可以将黄灯持续时间设置在3s。

4.2.2 控制中心模块的设计

在对基于电子信息技术的智能交通灯控制系统进行设计时，因为于LAB WINDOW/CVI这一功能模板中的布尔运算子模板逻辑运算功能十分齐全，可以对包括集成电路芯片在内的所有集成电路进行轻松计算，所以在对该模块进行设计的过程中，主要借助于逻辑电路的合理设计将采集到的高低电平信息传递到中心模块中，然后再通过中心模块内设置的逻辑电路对交通灯工作是否正常进行判断，并及时发现电路中存在的故障。在正常的工作条件下，交通信号灯无论在任何时刻被点亮，其颜色都仅仅有红色、绿色和黄色这三种，若出现了其他情况，则表明交通信号灯或者是电路发生了故障。此时，该模块中的蜂鸣器将会立即发出报警，而警告灯也将立即亮起。运维人员可及时在逻辑电路中获取到相应的警告信号，以便及时对相应的故障进行维修。通过这样的方式，也在另一个角度上确保了交通顺畅与安全。

5 结束语

综上所述，将电子信息技术合理应用到当今的智能交通信号灯控制系统中，将会对整体的交通信号灯起到更加科学的控制效果，实现其系统的自动化和智能化应用。通过分析可知，电子信息技术对于智能交通信号灯系统中的单片机信号控制以及信号灯模糊控制都十分适用，可有效解决传统系统控制中难以解决的问题。因此，在具体的交通信号灯控制系统应用与开发中，技术人员应加大力度对电子信息技术的应用进行研究，以此来发挥出该技术的充分优势，让交通信号灯的控制真正实现智能化。这对于当今交通运输行业的良好发展和城市基础建设质量的提升都将有着非常积极的影响意义。