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摘要:在社會經濟飛速發(fā)展的同時，我國的車輛保有量不斷上升，這給我國的城市交通帶來很大的壓力。為了更好地實現(xiàn)城市交通的優(yōu)化，就需要從交通燈控制系統(tǒng)著手。本文將結合交通燈的控制需求，對基于車流量的智能交通燈控制系統(tǒng)的設計進行分析。

關鍵詞:車流量智能交通燈控制系統(tǒng)

前言:

隨著城市中車輛數(shù)量的不斷增加，城市交通受到人們的關注。交通部門因此而對人、車、路三者之間的協(xié)調關系越來越重視，而這三者之間的關系有直接反應了一個城市的基礎設施建設水平。除了通過改善城市道路條件外，對交通信號燈的控制也成為城市交通控制中的重要內容，不斷對交通燈控制系統(tǒng)進行更新成為交通部門的重要工作。

一、智能交通燈控制系統(tǒng)應用現(xiàn)狀

我國的人口眾多，隨著城市人口與車輛的不斷增多，城市交通壓力逐漸增大。傳統(tǒng)的交通燈控制系統(tǒng)在城市交通迅速發(fā)展中被淘汰，取而代之的是先進的智能交通燈控制系統(tǒng)。目前，智能交通燈控制系統(tǒng)主要有以紅外線感知車流量進行交通燈控制、以固定時間段改變交通燈控制和通過電視監(jiān)控進行交通燈干預控制等多種交通燈類型。在我國的城市交通中應用最多的是在固定時間段對交通燈控制進行改變的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在很大程度上不能滿足交通狀況的變化，存在一定的局限性，經常需要交警進行實時指揮。對于以車流量為核心的智能交通燈控制系統(tǒng)應用較少。

二、系統(tǒng)結構

控制系統(tǒng)選擇的是PLC主控制器，以基于電磁感應原理的地感線圈作為檢測實時車流量的裝置。整個系統(tǒng)由PCL控制器、信號檢測裝置、信號轉換裝置、緊急按鈕、十字路通燈和以太網接口等組成。在每個路口的各個車道都安裝地感線圈，車輛通過時地感線圈會受到信號。信號被轉換裝置變?yōu)殡妷盒盘杺鬏數(shù)絇LC，PLC系統(tǒng)在對信號進行分析后得出各個路口的實時車流量，然后在自動控制系統(tǒng)的調解下改變交通燈的通行狀態(tài)。在每個人形路口設置有應急按鈕，可以認為干預交通燈的通行狀態(tài)。該系統(tǒng)中設置有以太網接口，使多個路口的遠程聯(lián)鎖控制成為可能，也為交通燈的遠程信息化、網絡化管理奠定基礎。在整個系統(tǒng)中，設置在十字路口的交通燈并沒有什么特別之處，只是最基本的一條主干道和兩條支干道，其中的兩條支干道分別用于左轉和右轉。在路口處設置有紅、黃、綠三色直行燈和綠色轉彎方向燈。

三、車流量檢測

(一)地感線圈。

在本智能交通燈控制系統(tǒng)中，地感線圈是主要的車流量見車元件。地感線圈的主要由預埋在地下的線圈、信號提取裝置和信號輸出裝置組成，其技術和大小規(guī)格由車道的大小和預埋深度決定。由于城市的路面之下可能埋設有各種裝置，而這些裝置會對地感線圈的實際感應造成影響，所以在交通燈控制系統(tǒng)的建設過程中要通過實際的測量，來確定地感線圈的匝數(shù)和周長等數(shù)據(jù)。理論上不用考慮地感線圈的材質問題，但由于實際環(huán)境的影響，地感線圈會被腐蝕或老化等。所以需要根據(jù)實際情況，對線圈的材質和各種性能進行必要的選擇。

(二)信號轉換裝置。

地感線圈實際上是一種以振蕩電路原理為基礎的信號感知設備，信號轉換裝置則是以電磁感應原理為基礎，對信號進行轉換。信號轉換裝置中涉及到的零部件主要有兩只三極管、電容、電阻等元件，這些元件分別組成基礎性設備。信號轉換裝置主要是在地感線圈收集到的信號的時候，通過將振動信號轉換為電信號后傳遞到自動控制系統(tǒng)中。這種信號傳遞主要是利用了金屬物通過時對線圈中的磁通量產生的影響，從而在LC諧振頻率變化時將其傳遞到PLC系統(tǒng)中并以直流電壓的形式刺激系統(tǒng)做出相應的調整。

(三)地感線圈的埋設。

由于地感線圈的埋設受到車流量的約束，所以要先在十字路口進行車流量統(tǒng)計，在根據(jù)測定的車流量進行線圈匝數(shù)和埋設方法的確定。對于地感線圈的位置，要根據(jù)十字路口的車道寬度和停車線與交通燈的距離要求來確定。出于對電磁干擾的考慮，線圈埋設時的饋線應使用屏蔽電纜，同時使用雙絞線，做好防干擾措施。

四、智能交通燈控制系統(tǒng)軟件設計

在整個系統(tǒng)中，采用功能模塊式進行主控制程序的設計，由正常運行模塊、車流量信號智能處理模塊、緊急按鈕定做模塊組成。

(一)正常運行模塊。

在正常情況下，各個路口的車流量大致相同，所以路口的信號燈會按照預先設定的固定時間正常運行。在某個路口車流量發(fā)生較大變化，系統(tǒng)測得的車輛數(shù)量達到一定值的時候，會自動進行信號燈的智能處理。在發(fā)生緊急情況，有人需要通過路口時，可以按下緊急按鈕，系統(tǒng)會自動進行信號燈的控制。

(二)車流量信號智能處理模塊。

以單方向處理為例，在信號燈的綠燈持續(xù)時間達到規(guī)定時間的時候，若沒有檢測到車輛需要通過該路口，系統(tǒng)將自動以相鄰路口的車流量作為依照，進行信號燈時間的調整。在信號燈的路燈持續(xù)時間超過規(guī)定時間后，若仍有較多車輛需要通過，系統(tǒng)會根據(jù)需要通過的車輛數(shù)量進行時間的調整，方便車輛的通行。

(三)緊急按鈕動作模塊。

在人行道上設置有緊急按鈕，當出現(xiàn)交通事故或有人繼續(xù)通過人行道時，可以通過按鈕來進行信號燈的調節(jié)，在一定時間后信號燈會自動恢復正常運行狀態(tài)。

五、系統(tǒng)功能

本文所述的基于車流量的智能交通燈控制系統(tǒng)，有智能化、人性化、網絡化和實用性等特點。其中智能化是指系統(tǒng)可以根據(jù)車流量的實時數(shù)據(jù)進行信號燈的調節(jié)，是路口的通行效率達到最優(yōu)。人性化是指每個路口都設置有緊急按鈕，在緊急狀況下可以使用此按鈕獲得通行，滿足緊急情況的通行。網絡化是指系統(tǒng)的控制是通過網絡來實現(xiàn)的，可以快速完成對路況的監(jiān)測并進行信號燈的控制。實用性是指整個系統(tǒng)的結構較為簡單、造價不高，且安裝起來十分方便。討論智能交通燈控制系統(tǒng)的種類有很多，但都需要根據(jù)城市的實際情況進行應用。本文針對的是一般情況下的城市交通燈，具有普遍應用的可能。而對于城市交通壓力日益增大的現(xiàn)狀，智能交通燈控制系統(tǒng)的應用以成為亟需完成的事，所以相關部門應加快其建設。

參考文獻:

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作者：竇廣健 單位：重慶郵電大學