摘要:在社会经济飞速发展的同时，我国的车辆保有量不断上升，这给我国的城市交通带来很大的压力。为了更好地实现城市交通的优化，就需要从交通灯控制系统着手。本文将结合交通灯的控制需求，对基于车流量的智能交通灯控制系统的设计进行分析。

关键词:车流量智能交通灯控制系统

前言:

随着城市中车辆数量的不断增加，城市交通受到人们的关注。交通部门因此而对人、车、路三者之间的协调关系越来越重视，而这三者之间的关系有直接反应了一个城市的基础设施建设水平。除了通过改善城市道路条件外，对交通信号灯的控制也成为城市交通控制中的重要内容，不断对交通灯控制系统进行更新成为交通部门的重要工作。

一、智能交通灯控制系统应用现状

我国的人口众多，随着城市人口与车辆的不断增多，城市交通压力逐渐增大。传统的交通灯控制系统在城市交通迅速发展中被淘汰，取而代之的是先进的智能交通灯控制系统。目前，智能交通灯控制系统主要有以红外线感知车流量进行交通灯控制、以固定时间段改变交通灯控制和通过电视监控进行交通灯干预控制等多种交通灯类型。在我国的城市交通中应用最多的是在固定时间段对交通灯控制进行改变的系统，这种系统在很大程度上不能满足交通状况的变化，存在一定的局限性，经常需要交警进行实时指挥。对于以车流量为核心的智能交通灯控制系统应用较少。

二、系统结构

控制系统选择的是PLC主控制器，以基于电磁感应原理的地感线圈作为检测实时车流量的装置。整个系统由PCL控制器、信号检测装置、信号转换装置、紧急按钮、十字路通灯和以太网接口等组成。在每个路口的各个车道都安装地感线圈，车辆通过时地感线圈会受到信号。信号被转换装置变为电压信号传输到PLC，PLC系统在对信号进行分析后得出各个路口的实时车流量，然后在自动控制系统的调解下改变交通灯的通行状态。在每个人形路口设置有应急按钮，可以认为干预交通灯的通行状态。该系统中设置有以太网接口，使多个路口的远程联锁控制成为可能，也为交通灯的远程信息化、网络化管理奠定基础。在整个系统中，设置在十字路口的交通灯并没有什么特别之处，只是最基本的一条主干道和两条支干道，其中的两条支干道分别用于左转和右转。在路口处设置有红、黄、绿三色直行灯和绿色转弯方向灯。

三、车流量检测

(一)地感线圈。

在本智能交通灯控制系统中，地感线圈是主要的车流量见车元件。地感线圈的主要由预埋在地下的线圈、信号提取装置和信号输出装置组成，其技术和大小规格由车道的大小和预埋深度决定。由于城市的路面之下可能埋设有各种装置，而这些装置会对地感线圈的实际感应造成影响，所以在交通灯控制系统的建设过程中要通过实际的测量，来确定地感线圈的匝数和周长等数据。理论上不用考虑地感线圈的材质问题，但由于实际环境的影响，地感线圈会被腐蚀或老化等。所以需要根据实际情况，对线圈的材质和各种性能进行必要的选择。

(二)信号转换装置。

地感线圈实际上是一种以振荡电路原理为基础的信号感知设备，信号转换装置则是以电磁感应原理为基础，对信号进行转换。信号转换装置中涉及到的零部件主要有两只三极管、电容、电阻等元件，这些元件分别组成基础性设备。信号转换装置主要是在地感线圈收集到的信号的时候，通过将振动信号转换为电信号后传递到自动控制系统中。这种信号传递主要是利用了金属物通过时对线圈中的磁通量产生的影响，从而在LC谐振频率变化时将其传递到PLC系统中并以直流电压的形式刺激系统做出相应的调整。

(三)地感线圈的埋设。

由于地感线圈的埋设受到车流量的约束，所以要先在十字路口进行车流量统计，在根据测定的车流量进行线圈匝数和埋设方法的确定。对于地感线圈的位置，要根据十字路口的车道宽度和停车线与交通灯的距离要求来确定。出于对电磁干扰的考虑，线圈埋设时的馈线应使用屏蔽电缆，同时使用双绞线，做好防干扰措施。

四、智能交通灯控制系统软件设计

在整个系统中，采用功能模块式进行主控制程序的设计，由正常运行模块、车流量信号智能处理模块、紧急按钮定做模块组成。

(一)正常运行模块。

在正常情况下，各个路口的车流量大致相同，所以路口的信号灯会按照预先设定的固定时间正常运行。在某个路口车流量发生较大变化，系统测得的车辆数量达到一定值的时候，会自动进行信号灯的智能处理。在发生紧急情况，有人需要通过路口时，可以按下紧急按钮，系统会自动进行信号灯的控制。

(二)车流量信号智能处理模块。

以单方向处理为例，在信号灯的绿灯持续时间达到规定时间的时候，若没有检测到车辆需要通过该路口，系统将自动以相邻路口的车流量作为依照，进行信号灯时间的调整。在信号灯的路灯持续时间超过规定时间后，若仍有较多车辆需要通过，系统会根据需要通过的车辆数量进行时间的调整，方便车辆的通行。

(三)紧急按钮动作模块。

在人行道上设置有紧急按钮，当出现交通事故或有人继续通过人行道时，可以通过按钮来进行信号灯的调节，在一定时间后信号灯会自动恢复正常运行状态。

五、系统功能

本文所述的基于车流量的智能交通灯控制系统，有智能化、人性化、网络化和实用性等特点。其中智能化是指系统可以根据车流量的实时数据进行信号灯的调节，是路口的通行效率达到最优。人性化是指每个路口都设置有紧急按钮，在紧急状况下可以使用此按钮获得通行，满足紧急情况的通行。网络化是指系统的控制是通过网络来实现的，可以快速完成对路况的监测并进行信号灯的控制。实用性是指整个系统的结构较为简单、造价不高，且安装起来十分方便。讨论智能交通灯控制系统的种类有很多，但都需要根据城市的实际情况进行应用。本文针对的是一般情况下的城市交通灯，具有普遍应用的可能。而对于城市交通压力日益增大的现状，智能交通灯控制系统的应用以成为亟需完成的事，所以相关部门应加快其建设。

参考文献:

［1］章伟，张代远．基于车流量的交通灯控制系统设计［J］．计算机技术与发展，2015，05:196－199+204．

［2］诸一琦，程钦，吴丹程，侯军，朱静．基于车流量的智能交通控制系统设计［J］．常州大学学报(自然科学版)，2013，04:83－87．

作者：窦广健 单位：重庆邮电大学