探究智能交通信号灯控制中的奥秘

探究智能交通信号灯控制中的奥秘

惠梦娟 郑鹭 湖北工程职业学院摘要：近年来电子信息技术与无线通信技术在智能交通信号灯控制中得到了广泛的运用，为道路交通管理创设了便捷条件。本文分析了智能交通信号灯控制系统的组成与作用，从功能模块、终端模块、控制系统、控制算法、无线通信技术等角度探讨了其中涵盖的具体技术内容，以期为道路交通管理的智能化建设提供参考。关键词：交通信号灯 控制系统 智能化引言：当前道路交通系统的建设水平随着城市化进程的逐步推进而得到了显著的提高，快节奏的都市生活使得交通拥堵、交通事故等问题频发，对于城市交通运输造成了不利影响。智能交通信号灯的应用可以依据车辆通行规律调节信号灯的时间间隔，在节约人力成本的基础上缓解交通拥堵问题，优化交通秩序。1智能交通信号灯控制系统概述智能交通信号灯控制系统主要由交通信号灯系统、发射装置和车载接收装置等三个部分组成。其中交通信号灯系统在整体智能系统中发挥了最为关键的作用，能够凭借信号发挥语言指示作用，例如红色信号灯为禁止车辆通行、绿色信号灯为允许车辆通行、黄色信号灯发挥警示提醒作用，以此确保道路交通依照规范秩序运行；发射装置主要借助无线通信技术进行信号灯信息的发送与传输；车载接收装置主要设置在机动车辆上，负责接收信号控制系统所发出的指令。智能交通信号灯的应用可以最大限度确保道路交通的安全有序运行，提高交通运输的通畅性与管理水平，降低交通拥堵事件与交通事故发生的概率，使道路的实际应用效率得到有效提升，改善交通问题。然而事实上交通信号灯在道路交通网络中并非是全面覆盖的，多数只应用于车流密集、人流量大的区域，例如十字路口等、丁字路口等，借助控制机完成信号灯信号变换的控制，使车辆与行人在信号灯的指示下有序通行。从智能交通信号灯控制系统的工作原理角度进行分析，该系统借助交通信号灯控制信号信息的显示与变换，当发射装置读取信号信息后降低功率，借助无线技术将信号进行发射，车载接收装置在感应作用下完成信号接收，并经由接收单元将无线信号传输至控制单元，再将完成解码后的无线信号传输到语言或显示单元，以此完成整体控制流程。2智能交通信号灯控制系统中涵盖的具体内容2.1功能模块设计交通信号灯通常以每两个为一组设置在十字路口区域，实现对不同方位交通路况的控制，维护道路交通秩序，例如当南北方向的信号灯为红灯时，东西方向的信号灯即为绿灯，以黄灯作为过渡。通常十字路口日间时段的交通流量最大，因此在设计时应当结合路况信息适当缩短信号灯变换的时长，以此缓解交通拥堵问题，反之在晚间可以适当延长信号灯变换时间，合理调节道路交通状况。在交通信号灯处于工作状态时，主要借助计算机程序将反馈而来的状态信息传递到控制终端中，以此实现对交通运行状况的实时监测和对信号灯工作状态的动态了解。从智能交通信号灯控制系统的功能模块进行分析，其主要涵盖了控制终端、交通灯电源管理与定时显示、数据采集以及控制中心等四个模块，具体功能如下：首先是控制终端，该模块主要负责进行交通灯信号变换、变换时长的控制，发挥了信号显示作用；其次是电源管理与定时显示模块，由控制终端将其所接收到的信息传递到计算机系统中，再由计算机终端将信息传递到电源管理与定时显示模块，依据计算机指令进行信号灯电源、信号灯显示的控制；再次是数据采集模块，主要负责接收电源管理与定时显示模块所传递出的信息，经整理后再次传输到控制中心中；最后是控制中心模块，依据采集而来的数据信息实现对交通信号灯运行状态的实时监测，完成其工作状态的判定，确保道路交通的有序运行。2.2终端模块设计在进行控制终端模块的设计时，主要借助两个顺序结构完成十字路口两个信号灯的交替点亮，凭借创设局部变量完成同一信号灯的交替点亮。同时，在点亮信号灯的过程中涉及到一定的持续时间，在此主要利用了所提供的定时器参数，借助文本信息实现对信号灯持续时间的有效控制，起到对行人和车辆的提示作用。2.3控制系统的应用当控制系统的数据采集模块将接收到的信息传递到控制中心后，需要借助逻辑电路完成信息的接收与判断，通过解读信息掌握信号灯的工作状态，例如倘若发现信号灯未处于红、绿、黄中的任意一种状态时，则说明信号灯处于异常工作状态，以此确保能够及时发现故障并进行处理，确保信号灯的正常运行。同时，当控制中心接收到故障问题时，即会立即触发报警功能，当工作人员发现警告灯闪烁后即可立即查找到对应的故障问题并进行及时解决，进一步保障交通安全。2.4控制算法的应用在控制系统运行的过程中涉及到控制算法的应用，主要需完成车容量、行车速度、等待时长的计算，将所得数据提交至控制系统，实现对信号灯的智能调控。其中车容量的计算需要统计某路口处于等待状态的车辆数目，计算车辆排队的具体长度，倘若车辆数目与排队长度超出合理值的限定范围之外，则说明道路交通陷入了拥堵状态中，且计算结果越大则说明道路交通距离瘫痪状态越近；计算车速可以为信号灯的控制时长提供参考，通过调节信号灯时长达到提高车速的目的，减少单位车辆在路口等待所耗费的时间，以此提高交通运输效率；而等待时间的计算主要是依据车流量进行交通信号时长的分配，提高行车效率、避免浪费时间。2.5无线通信技术应用无线技术进行智能交通信号灯控制系统的设计，主要是利用加速度传感器、磁传感器针对车载接收器一端所发出的信号进行采集处理，进而借助无线网络将采集到的信号传输到主控制单元中，依据接收到的指令控制信号灯的显示。其中主控制模块主要包含存储介质、无线发射电路与天线、单片机系统、时钟芯片、直流电源、功能键盘等几个主体部分，经由算法分析后制定配时方案，完成子模块的初始化操作。接下来进入到子控制模块的设计环节，主要需针对不同方位进行子模块的结构与功能构建，完成子模块芯片的组网，依托无线网络实现信息传递。在进行车辆检测模块的设计时，放置在车道位置的传感器负责检测道路中的车流量与行车时间线，并将检测数据借助无线网络传输到主控制器中。其中加速度传感器主要负责检测车辆是否靠近，并发送信号至磁传感器一端，唤醒磁传感器开始工作，并由磁传感器将其转换为电平信号，判断车辆是否到达，最终借助无线网络上传到主控制模块中。结论：总之，近年来工业生产与社会生活等各领域的发展都离不开电子信息技术与无线通信技术所提供的支持，将其应用于智能交通信号灯的设计中，可以有效借助控制机实现对信号变换的指示与调控，实现了交通信号线路的自动化、智能化管理，进一步提高了道路交通管理水平，推动了道路交通系统的现代化发展。参考文献[1]谭吉祥,丁宇,张杰,等.智能交通灯控制系统的设计与实现[J].计算机与网络,2015,41,(08):57-59.[2]肖阔.电子信息技术在智能交通信号灯控制中的有效运用[J].电子技术与软件工程,2017,(12):256.[3]郭秀珍,赵永军,赵春.智能交通灯控制系统设计[J].内蒙古科技与经济,2016,(23):108.[4]张健.基于ZigBee无线网络技术在智能交通信号灯控制中的应用[J].铜陵学院学报,2013,(2):103-106.Digital Space P.31