城市道路交通信號燈系統(tǒng)的相波智能控制

李賾中

摘要：汽車的通行已經(jīng)由人指揮轉(zhuǎn)為信號燈控制，電子信息技術(shù)的使用成為核心，對單路口的控制和依據(jù)車流量對下一路口的綠燈時間長短控制是一種斷續(xù)的控制，車輛依舊在斷續(xù)的通行，沒有實現(xiàn)連續(xù)通行。利用電子信息技術(shù)實現(xiàn)對全路網(wǎng)信號燈的整體控制和優(yōu)化，最大程度的實現(xiàn)機動車連續(xù)通行，減少等候時間。

關(guān)鍵詞：城市道路交通信號燈系統(tǒng)；相波；全路網(wǎng)控制

每天父母接送上下學(xué)，坐車過程中要經(jīng)過多個十字路口，很多時候遇到一個紅燈接下去會是一路紅燈，尤其是趕路時，會浪費很多時間。而遇到綠燈時接下來遇到綠燈的概率會大很多。汽車數(shù)量的增加、城市道路的機動車通行占比大幅增加，大到一線城市，小到三四線城市，各地不斷嘗試有效緩解交通擁堵，那么我們能不能設(shè)計一個系統(tǒng)，過完紅燈后下一個路口調(diào)節(jié)為綠燈，把交通有序地流動起來，最大程度減少被紅燈阻礙，提升道路單位時間的有效利用，緩解交通擁堵，節(jié)省交通時間。本文建立一種相波的智能控制交通系統(tǒng)以實現(xiàn)這個功能。著重討論幾個問題。

1.現(xiàn)有道路交通的設(shè)置

1.1有序

道路的交通信號燈系統(tǒng)和道路標線施化不斷完善，信號燈設(shè)置直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)并且顯示時間，直行左轉(zhuǎn)等待區(qū)，交通標線的虛實與信號燈有機的結(jié)合，道路指示牌燈設(shè)置都是在有序地指導(dǎo)人們、提示人們，體現(xiàn)的是有序性，告訴我們應(yīng)該怎么走。

1.2潛在的懲罰

路口監(jiān)控系統(tǒng)配套已成為標準配置，這是在提醒人們遵守交通規(guī)則，否則我能拍到你處罰你，你要遵守不要違法。你要違法了我要懲戒。

1.3模糊控制與自適應(yīng)系統(tǒng)

隨著城市汽車數(shù)量的增加，交通的擁堵變得頻繁，原有的信號燈、標線已經(jīng)無法最大可能地解決堵塞。計算機的普及、檢測設(shè)備、計算設(shè)備、控制設(shè)備不斷地應(yīng)用到交通中，城市道路交通信號燈的模糊控制與自適應(yīng)系統(tǒng)通過檢測行車數(shù)量來決定下一個信號燈的時長，以最大限度的放行一長串車輛，隨之而來的是交叉路口另一個方向的等待時間變長[1]。通過一個路口后在下一個路口等待，這是一種斷續(xù)的通行。

2.交通的相關(guān)數(shù)據(jù)

2.1街區(qū)信號燈測量數(shù)據(jù)

通過行車測量，直行變?yōu)榫G燈后，第一輛通行車輛到達下一路口時依然遇到紅燈。

2.2街區(qū)的道路數(shù)據(jù)

富林路（民族東路-阿爾丁大街）路中至路中：580米。

3相波智能控制

3.1相波

相波的概念，通過模糊控制的檢測系統(tǒng)把一列集中的車輛視為一個點，依據(jù)行駛速度和通行間距通過計算系統(tǒng)建立一個波形，具體為把南北向和東西向各自相對集中的一長串車輛視為波上的一個點，每條道路上的車簡化一個波形。對一個區(qū)域各條道路上均建立波形，在每一個交叉路口兩個方向的波相交[2]。通過計算系統(tǒng)反饋給控制系統(tǒng)在路口處實現(xiàn)一個方向的波在高點，另一個方向的波在低點，即波在高點時的路口設(shè)為綠燈，在波在低點時的路口設(shè)為紅燈，統(tǒng)一控制連續(xù)路口的交通信號燈的變化，最大程度地實現(xiàn)控制車輛的連續(xù)通行。相波智能控制的理論圖形如下所示：

在1點時，X方向為高點，表示一波集中車輛應(yīng)該通行，到2點時此波車輛繼續(xù)為綠燈通行，直到計算系統(tǒng)優(yōu)化比較出到一個點時應(yīng)該改為紅燈，以最大程度的滿足另一個方向的綠燈通行控制系統(tǒng)。同時在1點，Z方向為原點，表示一波集中車輛應(yīng)該為紅燈等候待X方向放行后通行，到達3點時遇綠燈通行，后續(xù)路口繼續(xù)為綠燈，直到計算系統(tǒng)優(yōu)化比較出到一個點時應(yīng)該改為紅燈。

3.2時鐘系統(tǒng)

相波智能控制需要全系統(tǒng)有統(tǒng)一的時鐘控制系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)、計算系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等必須有統(tǒng)一的時間，以此才能夠?qū)崿F(xiàn)全系統(tǒng)的有序控制。

3.3檢測系統(tǒng)

采用電子信息技術(shù)或視頻圖像識別技術(shù)實時檢測通行車輛的數(shù)據(jù)，主要布點設(shè)在路口處和路中間，檢測出車輛的通行速度。

3.4計算和控制系統(tǒng)

對全路網(wǎng)數(shù)據(jù)計算和控制，通過提取檢測系統(tǒng)中車輛的數(shù)量、通行速度，模擬出一列相對集中的車輛，計算波形進行全路網(wǎng)信號燈優(yōu)化比對，實時提出最佳通行方案以控制信號燈變化。

3.5供電系統(tǒng)

全路網(wǎng)的控制應(yīng)有供電的保障，各系統(tǒng)均有兩套供電線路保障，控制系統(tǒng)至少有兩套供電線路保障，有條件增加太陽供電保障，同時控制系統(tǒng)的軟件應(yīng)該有單路口的控制恢復(fù)設(shè)置與系統(tǒng)的轉(zhuǎn)接人工控制，避免因供電或突發(fā)事件造成大面的控制混亂。

4.結(jié)論

本文建立一種相波智能控制，通過檢測系統(tǒng)歸并出各條道路上一列集中的車輛數(shù)據(jù)，計算系統(tǒng)統(tǒng)籌計算出這些集中車輛在各路口相交的時間，通過集中控制信號燈的變化優(yōu)化通行效率，既同時對多路口信號燈調(diào)控，實現(xiàn)通行的最大效率，減少等候紅燈的時間。

參考文獻：

[1]孫毅然.我國現(xiàn)行道路交通信號燈設(shè)置中的問題及對策[J].河北聯(lián)合大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，36（02）：114-119.

[2]段光中.基于數(shù)字視頻識別技術(shù)的城市交通信號燈自適應(yīng)控制系統(tǒng)[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2017（04）：50.