一种十字路口交通灯智能控制系统的设计

一种十字路口交通灯智能控制系统的设计

作者：李娣娜 黄同 薛娓娓 来源：《科技资讯》2016年第22期

摘 要：该文在采用车辆检测传感器实时采集十字路口各方向车流量数据的基础上，提出一套自动周期交通灯比例时长和固定周期交通灯比例时长相结合的智能交通灯控制方案，即根据车流量的实际情况，自动调节信号周期和红绿灯配时比例，以尽量减少道路交通路口的车辆滞留，实现交通灯的智能化控制。 关键词：车流量 交通灯 微控制器

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）08（a）-0001-02 随着经济和人民生活水平的提高，私家车数量的剧增使得城市交通拥堵问题日益突出。十字路口是整个交通网络控制的关键点，十字路口交通的有效控制能提高整个交通网络的性能。目前，我国传统的十字路口交通信号采用固定的时间控制，不能有效提高十字路口的通行能力。那么如何提高十字路口的通行能力和缓解城市的交通拥堵问题呢？大家设想如果可以根据十字路口各个车道上的车流量来合理分配交通信号灯的控制时间，对交通信号实现智能化控制，那么就可以提高交通系统的通行能力和效率，从而缓解交通拥堵问题。 1 硬件电路设计 1.1 系统结构图

该十字路口交通灯智能控制系统由微控制器、车流量检测电路、显示电路（指示灯和倒计时显示电路）和紧急控制开关组成。该系统是以传感器为核心的车流量检测电路用于车流量的智能检测，将车流量信息送微控制器进行处理，智能化控制交通灯的时间长短和倒计时的显示，起到优化十字路口交通的作用。紧急控制开关用于交通突发事故时的交通车辆通行控制。遇到紧急情况，扳动开关，通过硬件和程序发出一个控制信号来实现两路红灯与黄灯亮，同时关闭数码管的显示。紧急情况解除后，按复位键通过程序回到初始状态，重新开始运行主程序。该系统的结构图如图1所示。 1.2 车流量检测电路

目前，实现车流量检测的传感器有感应线圈传感器、超声波传感器、红外线传感器、微波检测器、视频检测器、磁力检测器、声学检测器等[1]。目前的交通控制系统大多采用单一的车流量检测传感器来采集交通流信息，这样会导致一系列问题：（1）采用单一车流量检测器，若该检测器出现问题，则可能造成整个交通瘫痪；（2）不同的车流量检测器有各自的工作原理和特点，如超出其测试条件时该检测器将无法采集到准确的数据；（3）车流量检测传感器不断地采集数据，这些数据需要汇总到交通控制中心，由控制中心经计算后发出相应指

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令。车流量检测传感器的发展趋势是多传感器联合检测，在前端对联合检测的数据进行处理，这样交通控制中心获得的信息才会真正成为交通诱导、交通控制以及交通规划的有力依据。 城市中典型的十字路口为双向6车道，每个方向1、2、3车道分别为右转、直行和左转车道。在每个车道的远侧和近侧分别埋设一个车流量检测传感器检测车流量数据，两个检测器之间为各车道的检测区，设定这一距离为100 m。远侧检测器执行通行车辆数加操作，近侧检测器执行减操作，这样任意时刻检测区获得的数据即为该方向等待放行的车辆数。当某一相位绿灯亮时，系统将该车道收集的数据存储，作为判断交通状态和决定下一周期通行时间的依据。 十字路口车流量的放行采用常用的四相位方式，即按照东西方向直行车辆、东西方向左转车辆、南北方向直行车辆、南北方向左转车辆通行的顺序循环切换，交通灯之间采用短时黄灯进行缓冲警告。系统根据传感器获得的等待放行车辆数，适时控制放行时间的自动周期交通灯时长比例的方法和固定周期调节交通灯时长比例两种方法相结合，在各方向车辆数比较均衡的交通低峰时段采用自动周期，在某方向或几个方向出现交通高峰时采用固定周期自动调节交通灯时长比例方式。两种方式判断的标准是是否出现两个或更多方向的排队车辆占满计数区，即如果出现两个方向的车辆排队长度超过100 m即使用第二种控制方式，否则使用第一种方式。不管采用哪种方式，系统都要设定一个最短绿灯时长和最大绿灯时长。设定最短绿灯时长的目的是为了保证每一条道路都不会因为车流量过小而不给通行时间，设定原则是能让少量车辆安全通过路口而不影响交通安全，一般取t0 =15 s。最大时长的设定是为了不让某方向长时间占用通行权，使其他方向的车辆的延误时间增大，对于不太大的单交叉路口，绿灯时间一般不超过60 s，因此设定tm=60 s。 1.3 微控制器

系统的控制核心采用MSP430系列超低功耗的微控制器，车流量检测电路将检测的车流量信息传递给微控制器，微控制器采用某种算法进行计算处理，并将需要发送的十字路口交通信号信息发送至显示电路，人们通过显示电路就很容易通过十字路口了。 2 系统软件设计

该交通灯采用自动控制，在设计方案中预先设定了可调节红绿灯自动转换时间，并以自动方式显示倒计时；控制系统将在红绿灯交替阶段自动控制黄灯时间，提示各方向过往车辆通过或暂停，以达到模拟现实生活十字路口交通灯工作模式。程序开始运行时首先对定义的各个变量进行初始化，接下来进入while循环检测是否有按键按下，如果检测到按键，则执行中断程序，解除按键锁定后返回执行while循环。如果没有检测到按键，while循环继续，交通灯与交通灯倒计时同时执行，之后返回while循环。 3 结语

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系统采用车流量检测传感器和MSP430微控制器构成的十字路口交通灯智能控制系统，可以根据实时检测的车流量信息调整红绿交通灯的配时比，达到交通灯智能化控制的目的，提高十字路口交通的通行能力。 参考文献

[1] 彭春华，刘建业，刘岳峰，等.车辆检测传感器综述[J].传感器与微系统，2007（6）：4-7.

[2] 崔宝侠，杨继平，徐春锋.城市交通灯信号配时控制器优化的一种新策略[J].沈阳工业大学学报：自然科学版，2007，29（5）：554-559.

[3] 于卫.新型多功能交通灯控制系统的设计[J].山西电子技术，2002（5）：8-9. [4] 吕冠艳，王高，吴翠红.智能交通灯控制系统的设计与模拟[J].数学技术与应用，2013（1）：5.

[5] 汤泽军，周欢喜，吴进.一种交通信号灯控制系统的设计与实现方案[J].长沙航空职业技术学院学报，2010，10（3）：57-61.