智能信号灯系统

智能信号灯系统

作者：邓晓庆李元坤吕晓磊

来源：《中国科技博览》2013年第16期

摘要现在汽车尾气的污染已成为全球关注的一个问题。而道路拥堵时车速降低会导致汽车尾气的污染程度。本文就是针对长大封闭路的拥堵情况，设置智能信号灯系统，来缓解拥堵，从而减轻汽车尾气的污染程度。

关键字智能信号灯，封闭路，单线圈

中图分类号：U463.7+9

1.引言

随着中国城镇化、机动化进程不断加快，以交通拥堵为代表的城市交通问题普遍成为困扰各大城市的难题。在城市交通严重拥堵时，车辆通常怠速或缓慢移动，额外增加了燃油消耗和污染物排放，油费支出直线上升，污染物的增排导致了一定程度的居民健康风险和医疗支出。同时拥堵易引发交通事故，对人民生活造成安全威胁。

本作品的重点在于此理念的提出，以及智能信号灯系统优越性和可行性的论证。

2.研究思路与总体解决方案

通过研究调查，基于车流量监控的智能信号灯给予我们启示。基于车流量监控的智能信号灯以电感线圈检测车流量为前提条件，经过数据计算与处理实际车流量的数据，自动控制系统根据各个路口的实际车流量自动调节其所在路口的信号灯通行状态。我们由此联想到，如果在里程较长较为封闭的路段内添加显示拥堵情况与等待时间的信号灯，采用分段放行式指挥方法，在拥堵情况较为严重的路段给予停车熄火指示并显示等待时间，在前方规定长度路线内待车辆全部行驶离后开始放行，这样使车辆能以较快速度通过前方路段。

3. 智能信号灯设置

3.1 拥堵判断方法探讨

本文采用拥堵度系数M这一指数来反映路段拥堵程度。通过选择行驶车速v、车辆密度ρ、实际交通量与最大服务交通量之比r（即V/C比）3个交通指标对拥堵度系数M进行综合评价。通过资料得，当 M > 0.67 时，道路是拥堵状态，0.33< M

3.2 智能信号灯参数采集方法探讨

根据上文的方法，要检测拥堵，首先要解决的问题是获取3个交通指标，即实际交通流量、密度和车速数据，我们利用单线圈的方法。流量可以通过单线圈直接得到，密度也可以通过单线圈获取的占有率计算得到，而车速可以通过单线圈方法，经过一定的计算处理得到。

3.3 智能信号灯设置方法探讨

在交通拥堵中，相对封闭道路的拥堵占有一定比例。如果在相对封闭道路的拥堵路段前面设置智能信号灯。根据道路长度和通行状况，获取每个信号间隔内路口通行车辆数，从而获取信号间隔时间内路段内的车辆排空长度，从而得到智能信号灯的位置以及其时间的配置。

图一

如图一，设ab处的拥堵度系数为M。信号灯的显示如下：

1）当ab处的拥堵度系数M超过一定阈值M1时，说明ab处为拥堵或者严重拥堵，c处信号灯亮红灯，后方车辆停车，并且信号灯处显示汽车再次启动的时间。

2）待ab 处M值小于一定阈值M2时，说明ab处正常或者畅通，c处信号灯亮绿灯，汽车通过。

4.技术经济分析

在封闭路段设置智能信号灯，通过分段式放行办法优化交通组织，在交通量较大时采取时阻时通办法，引导驾驶员在信号灯指示等待时间较长时主动熄火停车，在前方即将通车时提前预告驾驶员做好行车准备并以较快时间稳定地通过定长路段。在安全性方面避免由于缓慢前行和怠速行驶不断起动与制动所带来的追尾与超车风险，减少单位时间内路面车流量，降低交通事故发生频率，保证人民出行安全；在环保性方面，减少车辆在缓慢甚至怠速行驶条件下产生的远高于正常行驶状态下所排放的CO、HC、NOX量，在缓解堵塞情况的同时有效遏制温室效应的进一步恶化以及臭氧层的进一步破坏，改善城市热岛效应，提高城市生活空气质量；在驾驶舒适性方面，通过明确显示等待时间缓解驾驶员由于无尽堵塞所带来的焦躁情绪，调节他们的心理状态，有利于形成更好的驾驶行为；在资源节约方面，由于等待时间倡导的熄火停车所避免的怠速行驶，有效扼制了原本龟速前进时不断启动与制动，压缩了汽车加速减速总时间，大幅度降低了能源消耗，为可持续发展策略的不断实现添砖加瓦。

5. 结束语

在中国大中型城市的长主干道以及环线立交或较为拥堵的次要干道设置智能信号灯，在早晚高峰期以及节假日、双休日等机动车出行高峰期开放使用。可先在较为典型的拥堵路段如成都东大街下穿道、成都羊西线等进行试运行，根据应用效果进行后期完善与整改。虽然智能信号灯能够降低污染、增加舒适性和安全性。但是，还有一些因素需要继续考虑，不能从根本解

决拥堵问题。因此，需要进一步完善交通信息系统，使驾驶员及时了解交通现状，以便更好的出行。

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