石磊 張躍

（山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 250101)

新型交通信號(hào)燈系統(tǒng)淺析

石磊 張躍

（山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 250101)

目前帶有倒計(jì)時(shí)功能的交通信號(hào)燈雖然可以顯示變燈時(shí)間，但是在有限的變燈時(shí)間內(nèi)以路段限定內(nèi)的速度安全通過(guò)路口仍然需要司機(jī)的駕駛經(jīng)驗(yàn)，稍有判斷失誤，就會(huì)導(dǎo)致闖紅燈的情況，嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)交通事故，即使在闖紅燈之前做出急剎車(chē)，也會(huì)對(duì)車(chē)輛造成一定的損耗，此外，汽車(chē)的頻繁的啟動(dòng)是油耗增加的主要因素?；诖耍疚姆治鲆环N具有信息實(shí)時(shí)發(fā)布功能的信號(hào)燈系統(tǒng)，其能夠保證汽車(chē)無(wú)起停行駛，保證汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性、行駛安全性。

信號(hào)燈；經(jīng)濟(jì)性；行駛安全性

1 新型交通信號(hào)燈系統(tǒng)的發(fā)展前景

對(duì)駕駛員來(lái)說(shuō)，為提高燃油經(jīng)濟(jì)性與駕駛體驗(yàn)，希望在不停車(chē)的情況下順利通過(guò)路口。但當(dāng)遇到大霧天氣或前方有大型車(chē)輛時(shí)，駕駛員不能提前觀察到路口的信號(hào)燈狀態(tài)，而對(duì)新手而言，因駕駛經(jīng)驗(yàn)的缺乏更是難以估計(jì)距離與車(chē)速，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)車(chē)輛不能順利通過(guò)路口的現(xiàn)象，甚至?xí)斐绍?chē)輛違章、發(fā)生交通事故。如果駕駛員能夠主動(dòng)感知到信號(hào)燈的變化情況，就可以提前操控車(chē)輛，使車(chē)輛能夠安全平穩(wěn)的通過(guò)路口，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的無(wú)起停行駛，提高汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)保證汽車(chē)的行駛安全性。

2 新型交通信號(hào)燈系統(tǒng)的組成及功能

新型信號(hào)燈系統(tǒng)主要由監(jiān)控模塊、ECU、車(chē)載GPS、交通信號(hào)控制機(jī)信息接收模塊、車(chē)速信息調(diào)整模塊、以及車(chē)速變速提示模塊構(gòu)成，各模塊的功能如下。

監(jiān)控模塊的主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)控全部路段的交通信號(hào)控制機(jī)，有信號(hào)燈控制機(jī)出現(xiàn)異常情況時(shí)，向系統(tǒng)及時(shí)做出反饋，主要用于應(yīng)對(duì)突發(fā)交通事故。ECU是系統(tǒng)的核心，用于對(duì)各種反饋信號(hào)進(jìn)行處理，并做出判斷。交通信號(hào)控制機(jī)信息接收模塊用于接收各個(gè)路口信號(hào)燈控制機(jī)對(duì)外發(fā)出的信號(hào)燈變燈信號(hào)。車(chē)載GPS用于向ECU反饋車(chē)速信息、車(chē)輛位置信息以及導(dǎo)航信息等。車(chē)速信息調(diào)整模塊主要用于接收ECU整理后的車(chē)輛信息（包括車(chē)速、距離前方信號(hào)燈的位置以及導(dǎo)航路徑信息等）、信號(hào)燈變燈時(shí)間信息，并判斷通過(guò)前方信號(hào)燈所需要的時(shí)間，對(duì)車(chē)速調(diào)整做出判斷[1]。車(chē)速變速提示模塊用于接收車(chē)速信息調(diào)整模塊的車(chē)速調(diào)整信息，并提示司機(jī)做出車(chē)速調(diào)整。

3 新型交通信號(hào)燈系統(tǒng)的工作原理

新型交通信號(hào)燈系統(tǒng)的工作流程如下：系統(tǒng)啟動(dòng)后，每一路口的交通信號(hào)控制器對(duì)外發(fā)送各個(gè)信號(hào)燈的變燈時(shí)間信息，接收模塊接收變燈信號(hào)并傳輸?shù)娇偪匮b置中，車(chē)載GPS負(fù)責(zé)接收車(chē)輛的基本信息包括車(chē)速、車(chē)輛的位置、導(dǎo)航信息、以及下一個(gè)路口車(chē)輛要進(jìn)行直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，并將這些信息傳輸?shù)娇偪匮b置。

ECU對(duì)接收到的各個(gè)信息進(jìn)行整合，并將整合后的各個(gè)信息輸出到車(chē)速信息調(diào)整模塊。調(diào)整模塊對(duì)接收到的信息做出判斷，主要判斷如下：首先，根據(jù)導(dǎo)航信息判斷車(chē)輛在下一個(gè)路口是直行、左轉(zhuǎn)還是右轉(zhuǎn)（若無(wú)導(dǎo)航，則按照車(chē)輛當(dāng)前的行駛車(chē)道進(jìn)行判斷，但是也會(huì)同時(shí)提示左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)需要變換的車(chē)速）；其次，根據(jù)車(chē)輛的位置信息以及信號(hào)燈信息計(jì)算車(chē)輛與下一路口信號(hào)燈的距離；最后，根據(jù)GPS信息監(jiān)控實(shí)時(shí)車(chē)速。

若距下一路口信號(hào)燈不足500 m（≤500 m），則根據(jù)導(dǎo)航信息以及信號(hào)燈變燈時(shí)間做出準(zhǔn)確判斷，判斷是否進(jìn)行加速、減速、或者保持正常車(chē)速行駛通過(guò)路口。當(dāng)然，車(chē)速需要控制在安全行駛車(chē)速以及規(guī)定車(chē)速范圍內(nèi)。若無(wú)導(dǎo)航信息，則同時(shí)判斷左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)以及直行需要進(jìn)行的速度變化，將判斷好的速度調(diào)整值傳輸?shù)杰?chē)速變速提示模塊中，車(chē)速變速提示模塊將車(chē)速變換信息輸出到車(chē)載GPS中，由車(chē)載GPS向司機(jī)發(fā)出變速提示[2]。

如果遇到路況突變的情況，某個(gè)路口的交通信號(hào)控制機(jī)的信號(hào)燈信息會(huì)發(fā)生異常，監(jiān)控模塊對(duì)調(diào)整信息進(jìn)行全程監(jiān)控，當(dāng)監(jiān)控到異常信息時(shí)，ECU會(huì)對(duì)該控制機(jī)所控制信號(hào)燈的位置做出精準(zhǔn)判斷，若該信號(hào)燈的位置恰好與行車(chē)路徑有關(guān)，則及時(shí)做出路線規(guī)劃調(diào)整，避開(kāi)汽車(chē)的等待時(shí)間[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能化交通已經(jīng)成為現(xiàn)代化交通的一大趨勢(shì)，本文所論述的具有信息實(shí)時(shí)發(fā)布功能的新型信號(hào)燈不僅能保證駕駛員安全、順利的通過(guò)路口，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，而且還能夠?qū)ν话l(fā)的交通事故及時(shí)做出反饋，從而避免了交通擁堵，這是本文的創(chuàng)新點(diǎn)。

[1]王可近.淺析電子信息技術(shù)在智能交通信號(hào)燈控制中的應(yīng)用方法[J].信息化建設(shè),2015(12).

[2]張健.基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能交通信號(hào)燈控制中的應(yīng)用[J].銅陵學(xué)院學(xué)報(bào),2013(2)：103-106.

[3]方翊.電子信息技術(shù)在智能交通信號(hào)燈控制中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造, 2010(12)：52-54.

U491.5+1文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

石磊（1991—），男，在讀研究生，研究方向?yàn)檐?chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒及排放過(guò)程。

張躍（1992—），男，在讀研究生，研究方向?yàn)榻ㄖC(jī)械設(shè)計(jì)理論與安全評(píng)估技術(shù)。