劉磊 邵長青

摘 要：隨著城市的發(fā)展，交通擁堵越來越嚴(yán)重，造成擁堵的部分原因是紅綠燈設(shè)計(jì)的問題，智能交通信號燈的推廣迫在眉睫。本文設(shè)計(jì)了一種智能交通信號燈裝置，對其設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了分析，同時(shí)設(shè)計(jì)了基本結(jié)構(gòu)，模擬實(shí)驗(yàn)表明，該裝置控制較準(zhǔn)確，能夠緩解局部交通擁堵。

關(guān)鍵詞：交通;信號燈;傳感器;設(shè)計(jì)

0 引言

近些年來，隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)快速發(fā)展，出行車輛不斷增加，很多城市市區(qū)交通都會(huì)出現(xiàn)擁堵的問題。造成擁堵的原因有很多，比如說道路發(fā)展緩慢、汽車增長過快、公共交通發(fā)展緩慢，其中部分原因是部分路段紅綠燈過多，導(dǎo)致車輛通行緩慢，不少紅綠燈的設(shè)計(jì)時(shí)間不合理，車輛較多的方向反而通行時(shí)間較短。大家在開車的過程當(dāng)中有些時(shí)候會(huì)遇到這樣的狀況，在經(jīng)過某一段路段時(shí)，非常擁堵，排著很長的隊(duì)伍在等紅綠燈，往往需要等待3到4個(gè)燈次才能通過，但是一旦過了前面的路口，道路卻很寬敞，一路暢通無阻，交通狀況非常良好。造成這樣的原因是路口交通信號燈的時(shí)間設(shè)置不夠合理，紅燈時(shí)間太長，綠燈時(shí)間太短。本項(xiàng)目計(jì)劃設(shè)計(jì)一個(gè)可以根據(jù)交通狀況，自動(dòng)調(diào)整紅綠燈時(shí)間的裝置，可以及時(shí)的疏通交通狀況，緩解局部的交通擁堵，實(shí)現(xiàn)局部的交通智能化。

1 智能交通信號燈裝置的設(shè)計(jì)基本思路

智能交通信號燈的設(shè)計(jì)基本思路就是根據(jù)車輛的流量可以自動(dòng)調(diào)整紅綠燈的時(shí)間，以達(dá)到及時(shí)疏通交通擁堵，提高交通效率。具體如下：在地面或者路邊安裝車輛流量傳感器，傳感器可以監(jiān)測到某一路口的汽車的流量，傳感器把流量信號傳輸給電子控制單元，電子控制單位計(jì)算出此時(shí)最優(yōu)的紅綠燈時(shí)間，發(fā)出指令，控制交通信號燈的紅綠燈的間隔時(shí)間。

設(shè)計(jì)的智能交通信號燈裝置總共包括三部分，分別是傳感器（車輛流量傳感器）、執(zhí)行器（繼電器、交通信號燈）、電子控制單元。此裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖如下圖1.1所示。

2 智能交通信號燈裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 車輛流量傳感器的確定

車輛流量傳感器選用紅外線傳感器，車輛流量傳感器主要由轉(zhuǎn)換電路、接收端和發(fā)射端三部分組成。本次設(shè)計(jì)的傳感器工作原理如2.1所示，如果沒有車輛經(jīng)過傳感器時(shí)，傳感器發(fā)射端發(fā)出的信號到達(dá)了接收端，接收端接收到信號之后，通過轉(zhuǎn)換電路，把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺斀oECU的電信號一直為0，當(dāng)有車輛經(jīng)過傳感器時(shí)，由于車輛阻擋了發(fā)射端發(fā)出的光信號，接收端沒有接收到信號，這時(shí)接收端通過轉(zhuǎn)換電路，輸給ECU的電信號為1，單片機(jī)通過計(jì)數(shù)功能計(jì)算固定距離出現(xiàn)“1”的次數(shù)來統(tǒng)計(jì)車流量。

2.2 電子控制單元中的確定

電子控制單元相當(dāng)于電腦的CPU一樣，英文簡稱為ECU，它是以單片機(jī)為核心，電阻、晶體管、門電路等其他電子元件為輔，同時(shí)加入使電腦能自行運(yùn)轉(zhuǎn)的軟件控制程序的電子控制裝置。結(jié)合智能交通信號燈裝置的特點(diǎn)，需要選用具有多功能模塊、邏輯運(yùn)算快、成本低、集成度高的單片機(jī)，所以選用了飛思卡爾生產(chǎn)的單片機(jī)。所選用的單片機(jī)為MC9S15單片機(jī)。

2.3 交通信號燈的確定

此裝置的交通信號燈仍然采用傳統(tǒng)的交通信號燈，只是現(xiàn)在的交通信號燈需要加裝電子裝置，可以根據(jù)流量的不同進(jìn)行紅綠燈間隔時(shí)間的調(diào)整。

3 仿真模擬實(shí)驗(yàn)

因?yàn)榇搜b置還是處于實(shí)驗(yàn)階段，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，考慮到交通、路況、安全等各種實(shí)際情況，只能采用仿真模擬實(shí)驗(yàn)。在本次實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，為了驗(yàn)證智能交通信號燈的使用情況和實(shí)際效果，模擬了幾十種不同的流量情況，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明智能交通裝置在不同的流量情況下都能自動(dòng)的調(diào)節(jié)紅綠燈的間隔時(shí)間，及時(shí)緩解局部交通擁堵情況。

4 結(jié)論

交通擁堵是世界性難題，特別是發(fā)達(dá)城市，緩解交通擁堵是個(gè)大工程，本文設(shè)計(jì)了一種智能交通信號裝置，通過上面分析得到以下結(jié)論：

①從仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來看，智能交通信號燈裝置各部分功能良好，最初設(shè)想的功能都能實(shí)現(xiàn)。

②此裝置還只停留在模擬實(shí)驗(yàn)階段，要真正的投入到現(xiàn)實(shí)生活中使用，還需要解決很多問題，同時(shí)需要不斷的實(shí)踐和摸索。

③緩解交通擁堵牽扯的因素很多，本裝置會(huì)緩解一個(gè)路口的交通情況，但是不一定能夠緩解整個(gè)城市所有路口的交通情況，需要更多的智能設(shè)備的研發(fā)和設(shè)計(jì)。這個(gè)也是本裝置的局限性。

參考文獻(xiàn)：

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