智能交通信号灯控制系统设计分析

智能交通信号灯控制系统设计分析

摘要：随着我国城市化水平发展越来越快以及智能化城市的建设不断发展，智

能化交通信号灯也迅猛发展。文章对智能化信号灯的操作系统以及相关设计进行

了全面的分析，并制定出各系统的设计方案。目的是为了将各个路口行驶的车辆

以及每天来来往往行驶车的数量通过互感器来进行监测。使用GSM板块无线通

讯的方法，并采取智能系统里面车流量的数值，然后顺着车辆通过的方向，使智

能信号灯与旁边智能信号灯相互配合，达到车流量与交通智能信号灯自动化控制。

关键词：智能信号灯；控制系统设计；模糊控制；信息检测方法

由于城市化不断的发展使中国的交通企业也跟着迅猛发展，但是随之而来交

通拥挤已经成为了我国交通道路的一项难题。我国城市道路上私家车的数量越来

越多与道路路面承载车辆数目的多少互相产生矛盾，交通自动化管理系统作为能

够延缓城市车辆交通问题的重要因素应当有效发挥其作用并解决城市车辆交通问题。根据对计算机操作和目前先进的网络通信技术运行，达到自动化导航，这样

可以使交通运转环境大大得到改善与提升，所以要对自动化控制系统的策划上不

断的进行分析探究并且进一步的完善。

1.交通信号灯的控制分类

1.1点控方式

在相互邻近的信号机之间距离比较远时可以采取点控方法进行操作，线控操

作没有效果时，或者因为不同相位交通的不断变化，使其交叉路口的周期性与绿

灯时间比例高于线控系统。第一，一些周期操作的变动数值要和实际的交通需求

相对应，把一天分开成不同时间段，每个不同时间段相对应的时间段应该设置不

同的周期运转时间，绿灯时间以及不同信号的操作数值，通过钟表来操作具体应

设置的数值。交通车辆流动量没有大变化可以采取定周期操作方法，要是因为特

殊原因车辆流动量发生变化当修改操作数值参数。交通道路车辆流通量不固定经

常发生变化时应采用交通感应操作，交通感应操作方式是按照使用车辆监测器监

测时间较短交通车辆流通时的变化，从而改变绿灯时间的长短与周期时间长的操

作方式。人行横道信号灯的操作方法有定周期操作以及按钮式操作。在繁华热闹

的街区、火车站周围以及办公区、大型商场等地方24小时都有行人穿梭人行横道，即便是每天高峰时间过后行人大约不到一分钟就有一到两人穿越人行横道，

所以应当采取定周期的操作。按钮式操作用作在行人在特定时间段里不同的流通

情况，比如说这段时间内没有行人通过人行横道或者需求量比较少的时间段。

1.2、线控方式

将一条街道的延长线上面持续多个信号机通过时间互相连接起来并用信号显

示出来叫做线控方式。通过减少车辆停止的次数、减少停车时间从而保障了交通

的流畅。此外，这种操作方法可以利于形成稳定流通速度的交通流。线控最关键

的地方就是实施线控的地方在不同交叉口的周期时间长相同。定周期时间长短控

制与点控操作方法一样，按照交通流通的需求进行变动，把一天分为不同的时间

段设置不同的操作方法，把最先开始设定好的操作数值按照规划的时间表进行选

择安排并进行操作。定周期控制适合用在交通车辆流通相对稳定的街道，和点控

操作方式不一样的地方是操作数值中有相位差。交通感应的操作方法主要是对不

断变化的交通状态进行及时的改变和操控。交通感应操作可以按照交通车辆流通

需求的变化进行实时操作并且及时修改参数数值达到高度的线控制。所以，交通

感应操作可以应用在交通车流量不同时间段出现剧烈、交通车流量大以及需要快

速处理交通流量的主干道路。交叉路口的操作方法具体是点控操作亦或者是线控

操作现在都没有固定的操作标准，通常来说，可以按照以下不同出现的情况进行

分析并且判断用哪种控制方式。第一，相互挨着的交叉路口间距越小，采取线控

操作大于点控操作。第二，交通车流量不同行驶方向多，采取线控操作大于点控

操作。第三，相互挨着的交叉路口信号机之间交通流的脉冲很大，采取线控操作

大于点控操作。第四，两个相互挨着的交叉路口车流量差距变化很大的话，就对

路面进行分析考虑是否采取线控操作。

2、智能信号灯控制系统设计的相关要求

智能交通信号灯操作系统制作的基本要求，要充分的认识它的主要功能以及

它的制作需求。智能交通信号灯操作系统的制作要求通常表现为以下几点：智能

交通信号灯要想达到跟上时代发展的脚步并且能够满足未来需要，那么智能交通

信号灯操作系统在制作过程中就得思考到实用性、可靠性和它的先进性。交通信

号操作器的功能制作上必须达到全面充分满足交通道路具体情况，这样出现突发

的紧急情况时可以及时做好补救措施。在整体的构造设计上要根据实际的交通路

面路口的需要来制作，要保障进行安装及调试和未来使用过程当中较方便使用。

自动交通信号灯操作系统主要功能有以下几点：第一，自动交通信号灯操作系统

可以精准的接收中小操作系统的指示，并且可以达到在接收工作完成后第一时间

完成预想方案的设置功能。第二，自动交通信号灯操作系统手动操作可以达到对

交通信号灯转换的完成。第三，公交车及公共交通工具可以优先通过，第四，在

主车道的停车线里停车的数量要进行合理调整，并且可以对智能交通信号灯变换

时间及持续时间进行操控，当信号灯发光时，相对应的车道箭头指示灯可以闪烁。 3智能信号灯控制系统设计概念

3.1、模糊操作及其实现手段

模糊操作系统是计算机自动控制方法的一种，模糊操作系统就是将模糊逻辑

进行分析与模糊语言数值变化和模糊聚集论作为最基础的操作，然后通过知识库

作为控制中心。模糊操作器的制作上，它可以模拟操作人员各个细节实施手动操

作控制，再按照模糊聚集理论分析出来的基础操作来进行制作并且实施。模糊操

作器的应用涉及的非常广泛拥有较广阔的使用前景，因为模糊操作器与交通流动

操作的特性非常相符，所以智能交通信号灯的操作系统中假如了模糊操作技术。

模糊操作中所需要使用的专业模糊逻辑芯片价格是十分的昂贵，所以大多数情况

下都会使用FPGA，糊操作本身具有特有的优势有以下几个方面。第一，模糊操

作所使用的技术是ISP技术，使用ISP技术时能使系统中的硬件像对软件操作一

样可以对硬件进行设置及编程，这对信号过于繁杂的处理过程当中起到了好的借

鉴作用。第二，模糊操作可以及时的对操作规则、操作控制的输入值以及模糊操

作的输出值进行第二次的更改。第三，模糊操作系统本身的容量大，而且运转速

度飞快并且实时性比较强。

3.2、自动交通信号灯操作依赖的信息检测方法

交通车辆流通的数值是自动交通信号灯操作的基础，想要操作自动交通信号

灯一定要参考检测过的交通车辆流通的数据，然后用这种方法达到实时交通流操作。交通车辆流通的监测技术随着我国科技的不断发展也得到了进一步的提升，

制造出了很多种的交通流通监测器，最为常见的就是视频监测器和超声波监测器

以及光辐射式监测器等等。

结束语：

城市路面以及街道各个交叉路口的信号灯操作都发挥着至关重要的作用。因