一種智能交通信號燈的設(shè)計

劉磊 邵長青

摘 要：隨著城市的發(fā)展，交通擁堵越來越嚴重，造成擁堵的部分原因是紅綠燈設(shè)計的問題，智能交通信號燈的推廣迫在眉睫。本文設(shè)計了一種智能交通信號燈裝置，對其設(shè)計思路進行了分析，同時設(shè)計了基本結(jié)構(gòu)，模擬實驗表明，該裝置控制較準確，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

0 引言

近些年來，隨著經(jīng)濟和社會快速發(fā)展，出行車輛不斷增加，很多城市市區(qū)交通都會出現(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)計時間不合理，車輛較多的方向反而通行時間較短。大家在開車的過程當中有些時候會遇到這樣的狀況，在經(jīng)過某一段路段時，非常擁堵，排著很長的隊伍在等紅綠燈，往往需要等待3到4個燈次才能通過，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間設(shè)置不夠合理，紅燈時間太長，綠燈時間太短。本項目計劃設(shè)計一個可以根據(jù)交通狀況，自動調(diào)整紅綠燈時間的裝置，可以及時的疏通交通狀況，緩解局部的交通擁堵，實現(xiàn)局部的交通智能化。

1 智能交通信號燈裝置的設(shè)計基本思路

智能交通信號燈的設(shè)計基本思路就是根據(jù)車輛的流量可以自動調(diào)整紅綠燈的時間，以達到及時疏通交通擁堵，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，電子控制單位計算出此時最優(yōu)的紅綠燈時間，發(fā)出指令，控制交通信號燈的紅綠燈的間隔時間。

設(shè)計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

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，傳感器發(fā)射端發(fā)出的信號到達了接收端，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，當有車輛經(jīng)過傳感器時，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，這時接收端通過轉(zhuǎn)換電路，輸給ECU的電信號為1，單片機通過計數(shù)功能計算固定距離出現(xiàn)“1”的次數(shù)來統(tǒng)計車流量。

2.2 電子控制單元中的確定

電子控制單元相當于電腦的CPU一樣，英文簡稱為ECU，它是以單片機為核心，電阻、晶體管、門電路等其他電子元件為輔，同時加入使電腦能自行運轉(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，需要選用具有多功能模塊、邏輯運算快、成本低、集成度高的單片機，所以選用了飛思卡爾生產(chǎn)的單片機。所選用的單片機為MC9S15單片機。

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)流量的不同進行紅綠燈間隔時間的調(diào)整。

3 仿真模擬實驗

因為此裝置還是處于實驗階段，在進行實驗時，考慮到交通、路況、安全等各種實際情況，只能采用仿真模擬實驗。在本次實驗當中，為了驗證智能交通信號燈的使用情況和實際效果，模擬了幾十種不同的流量情況，通過實驗結(jié)果表明智能交通裝置在不同的流量情況下都能自動的調(diào)節(jié)紅綠燈的間隔時間，及時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)達城市，緩解交通擁堵是個大工程，本文設(shè)計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從仿真實驗的結(jié)果來看，智能交通信號燈裝置各部分功能良好，最初設(shè)想的功能都能實現(xiàn)。

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

③緩解交通擁堵牽扯的因素很多，本裝置會緩解一個路口的交通情況，但是不一定能夠緩解整個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。這個也是本裝置的局限性。

參考文獻：

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[2]邵長青.汽車緊急制動警示裝置設(shè)計[J].時代汽車，2018：34-35.

[3]肖力.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].電子產(chǎn)品世界，2015：57-58.