电子信息技术在智能交通信号灯控制中的应用

田宇　王凯赋　石文昊

【摘  要】为有效确保车辆运行的畅通性和安全性，智能交通信号灯已经得到了广泛应用，并在具体应用中发挥出了十分显著的优势。伴随着当今社会工业化以及信息化的迅速发展，智能交通信号灯在控制方面也有着越来越高的要求。本文对电子信息技术在智能交通信号灯控制中的应用进行分析，以供参考。

【关键词】电子信息;智能交通信号灯;应用

引言

近年来，随着国民经济快速增长、城市化的不断推进，城市的人口也在不断增加，推动了城市经济的发展，同时人民的生活水平也日益提高，使得汽车保有量急剧上升。但我国城市的交通基础建设却相对落后，产生了一系列的交通问题。如在通勤时间的高峰期，车流量急剧增加，交通变得拥挤;车辆排队和缓慢行驶过程中排放的尾气、汽车的鸣笛声都给城市带来环境污染和噪音污染;城市交通的事故率增加等。

1设计思路

以简单的两相位十字交叉口为例，分为东西直行和南北直行，并在距离交叉口进口道停车线50m处设置车辆检测器，用于统计进入交叉口的车流量。信号灯控制器的工作模式有自动控制模式和人工干预模式。自动控制模式下的工作状态又分为正常显示状态和优先通行状态。人工干预模式分为信号配时状态和紧急通行状态（东西方向和南北方向）。正常显示状态：当东西方向和南北方向车流量相当，无异常时，将按照预设时间控制。设周期为90s，绿灯放行时间40s，黄灯时间5s，红灯时间45s，优先通行状态：当车辆检测器检测到某一方向车流量过多，而超过某一阈值时，该方向的绿灯时间将延长10s。信号配时状态：重新分配红绿黄灯的时间，在下一个周期显示。紧急通行状态：当控制器接收到紧急通行信号时，该交叉口的东西方向和南北方向将显示红灯，禁止所有车辆的通行，并进入20s的红灯倒计时，使特殊车辆如消防车、急救车等优先通过。

2样本采集与神经网络的设计

2.1训练样本采集

为获得更准确、更具针对性的识别方法来实现交通信号灯的识别，该样本从实际环境中采集样本图像以哈尔滨市交通信号灯为主，其余地区为辅。考虑到交通信号灯的全面性与不同性，从网络上也选取了大量图像数据为样本，为达到更好的训练效果，还对图片进行专属的修改，采用了图像生成技术，对图像进行裁切、色彩修改、噪声增加等方法，从而获得大量相同格式的样本图像。

2.2CNN的构建

CNN的整体构建过程如图，可划分为两步，第一步为训练检测神经网络，第二步为目标检测步骤。训练检测网络阶段：训练样本来源于两个部分，一个部分是从网络上爬虫爬取一定量的的图片;另外一部分是实际生活下采集的交通信号灯图片，并将其改统一格式，通过以上两部分图片建立squeezenet模型，将测试集的图像数据输入已经训练完成的卷积神经网络，得到每一图像交通信号的类型，检测其准确度，并通过激活函数优化。目标检测阶段：将摄像头拍摄下的路况交通信号的图像数据输入到训练好的模型中，根据图像处理后所得信息，匹配至模型中相同的交通信号，得到最后的交通信号灯检测结果。最终可通过其他手段针对每一个交通信号，确定该交通信号在当前路况环境下最优的位置信息，并判断当前信号对行驶的影响，并给出相应提示。

3智能交通信号灯系统控制中的电子信息技术应用策略

一種单片机信号控制方法，采用电子信息技术，通过多段控制方法（也称为检测时信号控制方法）有效解决操作系统中的问题，该方法不仅能够准确测量 还应在检测到转换时间过长或过短的情况下，对不同位置和周期的红绿灯转换和维护时间进行明确比较。可以认为相应位置的交通状况不够稳定，必须严格采用智能措施进行交通控制，以满足不同时刻不同路段汽车的实际交通需要。

4基于电子信息技术的智能交通信号灯控制系统设计分析

4.1总体设计分析

为了有效确保交通的安全和秩序，在设计基于电子信息技术的智能交通管制系统时，必须在十字路口安装两套交通信号灯，以控制不同交叉方向的交通。当红灯亮在第一个方向时，绿灯亮在与它相交的方向。过渡期间琥珀色指示灯亮起，反之亦然。因为十字路口繁忙的交通状况不一定，白天会有更繁忙的交通状况——届时，红灯和绿灯必须变化得更快，才能有效提高交通效率，尽量减少交通拥堵的风险。晚上交通比较晴朗的时候，红灯和绿灯可能变化比较慢该功能主要通过更改不同状态下信号灯的持续时间来实现。接收反馈信息后，指挥终端将根据其评估状态判断智能交通火灾状态，及时发现其整体停机状态异常，及时处理，确保各交叉点智能交通火灾正常运行。这样，就可以实时监视每个交点处智能红绿灯的具体运行状态。在这一基于电子信息技术的智能交通灯控制系统中，主要的控制模块有：指挥终端、电源管理和时间显示、数据收集和指挥中心。

4.2ATS子系统控制方式

集中控制方法作为宏控制方法主要用于控制轨道列车运行状态及相关参数。在大多数情况下，这是一个相对的监测过程。主要的控制指标是列车总体运行计划和与入口相关的状态，其中列车运行的路径信息和状态参数是用光缆完成的。在此过程中，通过对相关数据（如汽车设备和站信息）的准确分析和计算，可以获得列车的实际运行状态，并对列车运行安全性进行客观评估。在实践中，集中控制也有很大的缺点和局限性。这是因为在实施集中式设备控制时，集中式控制方法很容易导致设备系统上的负载异常增加。在这种情况下，集中控制会失败，这可能对集中协调的设备控制产生负面影响，甚至可能导致列车无法正常运行。为此，在控制列车设备时，最好选择集中控制和分散控制相结合的控制方法。同时，由于各指挥中心任务明显不同，有必要在列车运行过程中使用终端指挥中心进行整体控制，而不是进行局部控制和阶段性控制。此外，选择集中控制与分散控制相结合的控制方法，不仅可以全面监控列车整体运行状况，而且可以大大提高列车实际运行期间的安全性和稳定性。

4.3西门子基本信号系统

西门子SICAS信号系统作为一个高效安全的个人计算机链系统，可以对城市照明轨道段和列车叉进行合理控制，进行实时监控，还可以有效控制外部设备部件和信号机。此外，西门子基本信号系统还包括入口通道对准、个别操作和辅助操作等功能。在实际应用中，解锁和输入占据了系统的核心，可以实现列车自动控制系统设备的继承。此外，西门子sicas信号系统作为ATS系统，不仅可以提高系统的可扩展性和可用性，还可以实现etsc标准系统的兼容性、互连性和互操作性。

结束语

在现代化交通建设的新时期，要想保证高速公路交通与城市交通的安全、顺畅运行，就要在智能交通信号控制系统中，充分发挥与应用电子信息技术的各项优势，以此来不断提升智能交通信号控制系统的稳定与安全性。

参考文献：

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