導語：如何才能寫好一篇交通信號燈，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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雖然每當你遇到一個紅燈路口,心里都有可能會暗暗詛咒,但城市規劃者們確實在努力提高交通流暢程度,他們嘗試讓多盞信號燈實現同步,甚至依靠超級計算機來設計出最佳模式。在交通高峰期綠燈停留的時間往往較長,同時計算機模型也會被用來優化公共交通。但是,正在穿越人行橫道的路人、摩肩接踵的人群以及道路上的拋錨事故車等不確定因素都可能讓一套精心設計的系統崩潰失常。德國德累斯頓工業大學的斯特凡?朗莫教授和瑞士蘇黎世大學的德克?黑爾賓教授最近在新墨西哥州參與了圣菲研究所的工作,他們表示一套自己組織協調的交通信號燈系統將能夠更好地解決這些問題。

他們通過模擬交通流量入手,把它當成流動的河流,同時把十字路口比作縱橫交錯的管網,然后,他們給每個交通信號燈裝上傳感器,用以了解特定時段的路面信息,安裝在信號燈上的電腦芯片會對預期中的車流量進行計算,并確定綠燈停留的時間長度。研究人員認為,在現有的紅綠燈系統中每一盞信號燈都遵循“叢林原則”,只會為自己打“小算盤”。僅對即時需求做出響應,這樣所有的信號燈也只會對就近的交通路口情況做出反應,顯然這是障于設置智能網絡的初衷。

解決這一問題就是采取一種分散的方法。它通過弄清每一個十字路口會對整條路面系統造成何種影響而讓多盞信號燈協調工作。該系統不是受制于自然交通波動的影響,恰恰相反,而是利用那些隨機的交通流量間隙幫助改善交通。研究者認為,信號燈只有在路面出現明確需求時才對綠燈停留的時間長度提出要求,這種非循環的解決方案可以消除即使沒有車輛往來紅燈也照亮不誤的惱人問題。

刊登在2009年6月《國際自治與自適應通信系統雜志》上的論文則提到了另一種“有機交通信號燈”,同樣是為了解決這個問題。德國卡爾斯魯厄理工學院的霍爾格?普羅斯曼及其就職于同一學院和萊布尼茲漢諾威大學的同事表示,所謂的“有機計算”能夠對極為復雜的系統進行建模。最近幾年,他們指出有機計算已經成為一系列涉及復雜自治系統――裝有傳感器和控制器――的問題的可能解決手段。

具體到城市交通系統身上,安裝在公路信號架以及其他地方的閉合電路電視攝影機將充當傳感器,交通信號燈則將扮演控制器或者制動器的角色,有效控制交通流。將現有交通系統改造成“有機交通信號燈”的系統,只需在當前的交通信號燈安裝定時控制器,或者安裝一個中央控制系統。這項技術為所有交叉口計算一個單一的周期時間,并將這個周期時間分割成每一個交叉口的綠燈時間,而后調整桕位差,以便將等待時間減至最少。該系統的首要目標是保持交通順暢和步行者安全,而現代交通感應城市控制系統又將公共交通納入其中。

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關鍵詞：單片機看門狗定時器 集成開發環境IDE

1　引言

為深人學習實踐科學發展觀，我校自2009年開始實施目標管理。學校下達指標到學院，學院職能部門擬訂本部門的專項目標，教師個人在學期開始撰寫個人計劃，年終作為學校對學院和教師個人的考核依據。這種激勵機制變被動工作為創造性地開展工作。2009～8月，學院成功籌辦第24屆中國自動化學會青年學術年會，資深的自動化領域知名院士、海外學者引領教師接觸科技和知識前沿；9月，學院被授權為控制理論與控制工程專業博士點立項建設單位，目前的主要工作是以學科建設為重點的專業建設和進一步完善學院的二級管理體制機制。在這樣的背景下，作者本人以《單片機原理及應用》課程實驗環節中的“8155控制交通燈實驗”為切入點，談談在實施個人目標管理過程中對于交通信號燈設計的構想。

2　現狀分析

調研發現，某些小城市十字路口的交通燈運行控制系統，會出現某一方向全滅而只有另一方向通車或交通燈的指示與既定的狀態切換次序不一致，無法正常指示交通通車的故障現象。這種可靠性待提高和更新的系統，初步分析存在兩方面問題：1、沿用傳統的設計思路，將狀態孤立地賦給輸出端，沒有建立起輸出端之間的相互聯系；2、系統缺乏保護措施，當受到外界環境干擾或由于系統自身長期反復運行導致程序“跑飛”或陷入死循環時，系統無法恢復正常運行。作為嵌入式系統的初學者，作者從系統的總體設計方案、硬件和軟件設計、系統可靠性方面闡述自己的設計思路。

3　任務分析

系統性能及工作原理：起始紅燈亮3秒，作為程序運行的起始，東西方向通車40秒，東西方向左轉彎15秒，南北方向通車40秒，南北方向左轉彎15秒。這樣設計通車順序的好處是：當東西方向對直通車時'不妨礙東西方向的右轉彎，當切換為東西方向左轉彎時，東西向已幾乎不存在右轉彎的車輛。避免了先左轉彎設計中東西方向左轉彎時西側左轉彎的車輛與東側右轉彎車輛同時通車的沖突。提高了十字路口的通車效率。依據以上分析：十字路口四側各需要3只指示燈，且自左向右的次序依次為：左轉向綠燈A、禁止對直方向通車紅燈、對直通車綠燈B。總計需要的交通燈個數為12個，需要由兩個8位的單片機并口承擔。由于交通燈具有這樣的特點：在正常交通通車過程中的任一時刻：東西方向東側和西側的指示燈狀態相同?南北方向南側和北側指示燈狀態相同，所以可以只考慮東西方向東側和南北方向南側，這樣任務就減少了一半。將該兩側的狀態作為一個整體賦給一個并口輸出端，只需要軟件中的一次寫外部I/O端口，就可以實現四側狀態的演示。

4　系統構成

系統在硬件實現上需要以下部件：1、微控制器MCu單片機，負責對整個系統的控制。2、專用的可編程RAM/IO芯片Intel8155擴展單片機的并行接口，擴展的A口和B口作為交通燈信號的輸出端口?3、驅動顯示裝置； 4、帶有看門狗定時器的監控電路監控程序運行4外部硬件電路設計

4.1　可編程擴展并行I/O接口和驅動顯示模塊設計

為了便于系統的功能擴展，我們將單片機固有的并口Pl留出，使用IntelSl55可編程RAM/IO芯片擴展并口A和井口B。驅動顯示裝置選用共陽極連接的紅綠雙色發光二極管，當給輸入端輸入低電平時，將會點亮相應的LED發光二極管。為防止LED導通時的電流損壞并口引腳，我們使用7407芯片進行隔離緩沖，增強端口的驅動能力。

4.2　看門狗、電源復位電路模塊設計

影響系統穩定性的因素是多方面的。我們采取硬件看門狗措施監控系統運行。專用看門狗集成電路芯片IMP813L兼有系統上電、掉電及供電電壓低于門限電壓時復位輸出的功能。其實質是軟件與硬件結合實現的監視技術，若在看門狗規定的時間內沒有檢測到輸入端電平的變化，看門狗就會輸出復位脈沖，復位單片機。

5　軟件設計

5.1　主程序模塊設計

依據系統總體硬件設計方案分配Intel8155的命令/狀態寄存器，數據端口A和B的口地址。依據8155的工作模式確定其命令字各位的狀態，依據程序的功能分配內存單元和寄存器并賦初值。主程序的功能包括：1、賦8155的命令字及各內存單元和寄存器的初值； 2、設定定時器的工作模式和中斷優先級別，賦定時器定時初值并啟動定時器運行，由于同時使用了定時器TO和Tl，為避免兩者發生沖突，設定Tl的優先級別為高。3、主循環程序的功能是將從定時器中斷服務程序中獲得的出口參數送并口輸出端顯示，通過設立位標記20H.O使得主程序的一次循環與一個顯示狀態一致，當位標記滿足條件時，清零標志位并轉人下一輪循環，不滿足條件盹循環等待。

5.2　秒延時程序設計

很多延時程序是通過使用NOP和gDJNZ指令的軟延時來實現的，這對于使用電源的系統是一種消耗。一種行之有效的辦法是使用內部定時器實現對cPu定時。目標硬件提供的TO工作在方式1時為16位定時器/計數器，使用的晶振頻率為11.0592MHz，定時時間最大值～7lms。系統同時使用定時器TO和Tl使軟件程序設計大大得到簡化。將TO工作在方式1，T1工作在外部事件計數方式，TO定時50ms時間到，對P1.0引腳狀態取反，實現該引腳輸出周期為100ms的方波信號。定時器T1對PI.O端口脈沖計滿10個，取反P1.5引腳的狀態，可以使該引腳輸出周期為2秒的方波信號。為確保P1.5引腳輸出的方波半個周期滿1秒。設定P1.0輸出起始狀態為低電平。

篇3

當魯伊斯急匆匆趕到醫院時，克魯斯的手術已經做完了。原來，克魯斯在去學校的路上經過某個路口時，因低頭玩手機沒看到路口紅燈亮起而被一輛正在轉彎的汽車刮碰了一下。幸好傷得不是很嚴重，只是左小臂輕度骨折。

“真是太危險了！你上學不好好走路怎么還低頭玩手機？”魯伊斯責怪兒子說。克魯斯不服氣地辯白道：“走路低頭玩手機的人又不光是我一個，現在滿大街都是‘低頭族’！”的確正如克魯斯所說，現在大街上、地鐵上、公交車上隨處可見“低頭族”的身影―――TA們用手機瀏覽新聞，或者發微博、微信、看網絡小說……

魯伊斯上網查閱資料后震驚地發現，自2010年以來，由于智能手機的普及以及微博、微信的使用，催生了一個特殊的群體―――“低頭族”，近幾年來，由于行人低頭玩手機沒有看到信號燈變化而發生事故的人數直線上升。雖然大家都知道走路低頭玩手機很危險，但就是抗拒不了手機的誘惑―――“明知山有虎，偏向虎山行”，“低頭族”的出行安全已成了世界各國不容忽視的公共問題。

怎樣才能解決這一棘手難題呢？魯伊斯決定為低頭族排除隱患，但他一時又不知從何處下手。克魯斯得知了爸爸的想法后笑著說：“這還不容易！把交通信號燈安裝在路面上，讓低頭玩手機的行人也能很容易看到交通指示燈的變化，這個問題不就解決了嗎？”克魯斯這句異想天開的玩笑話，卻給了魯伊斯很大的啟發。魯伊斯想：如果真能設計出一種安裝在路面上的交通信號燈，這個問題不就迎刃而解了嗎？

兒子出院不久，魯伊斯就開始利用業余時間著手路面交通信號燈的研發工作。幾個月后，魯伊斯研發出了一種能安裝在路面上的LED 交通信號燈。這種信號燈具有超強的感應能力，當路面可供行人安全通過時，信號燈會發出綠色的光；當有軌電車或汽車等機動車輛接近時，信號燈會發出紅色的光，以便引起那些眼睛盯著手機屏幕看的行人注意，告訴他們附近有機動車輛行駛，走路可要小心了。

魯伊斯為自己的發明申報了技術專利，并寫了一份詳細的報告遞交到德國政府的交通部門。由于近年來行人走路玩手機而導致的交通事故率屢屢攀升，德國交通部門十分重視魯伊斯遞交上來的報告，并決定由德國奧格斯堡運輸供應商對LED 交通信號燈進行實地試驗，在柏林市交通事故頻發的兩個火車站之間的瀝青路上安裝了LED 交通信號燈。

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關鍵字：信號燈；交通行為；倒計時信息；回報

中圖分類號：U491文獻標識碼：A

引言

交通信號燈及附屬裝置承載的控制信息作用對象是人。現在的信號控制設計多關注交通系統與工程角度的科學性、合理性和完善性，而把控制的對象――人模型化為對于控制信息而言的“機器人”，顯然很難準確表達控制信息量和對交通行為的控制作用。現在，國內很多城市的交叉口都采用了信號燈變換倒計時顯示裝置或借助燈光閃爍提示燈色變換，這一現象引起了一些學者的關注[1][2][3][4]。顯然，信號燈倒計時信息是交通信號控制的輔助信息，對于交叉口車輛通行/停止的控制，不是必需的。但這些輔助信息，提高了交叉路口通行能力[2][5]。控制的基礎在于信息，沒有信息，或者不考慮信息作用的對象，控制就會是盲目的[6]。在交通控制系統中，幾乎全部的控制信息都是為控制人的交通行為而設計，因此需要從交通行為控制角度考察控制信息計量和作用。

一、交通信號燈交通行為控制功能

道路交叉路口處信號燈控制是城市交通控制主要方式，基本功能表現為控制交叉路口處人和車輛的運動行為，使相沖突的車輛交通流（或者車輛交通流與行人交通流）分時段通過交叉路口。同時，信號控制要根據不同道路方向交通流量合理分配通行時間，以提高路口通行能力，使得車輛通過路口的數量最多，等待時間最短、停車次數最少。

交通信號燈是為控制交通流而設置的紅綠黃三色燈光裝置，它用燈光的亮、滅信號向人（行人或司機）傳達交通控制信號。信號在人的大腦里被轉換成為交通信息，處理后產生交通行為（含駕駛行為）。車輛交通行為的主體仍然是人。現在的交通信號只能作用于人，被人接受、轉換為控制信息后控制人的交通行為和駕駛行為。在管理學領域中，行為通常是指人為實現需求和目的，在特定環境中，經過一系列信息交換產生的受心理過程支配的身體運動。

最初的信息概念是由信息論的創立者香農（C.E.Shannon）提出的，他把信息定義為用來消除信息宿中關于信息源的不確定性的東西。交通信號燈以其自身的物理屬性（圓形、紅黃綠三色）和行為狀態（點亮、熄滅或閃動）合成表達對交通行為通行或停止的控制指令信息，消除交通行為主體對控制要求的不確定性認知。

圖1 交通控制信息一般概念模型

Fig.1 Common concept model of traffic control information

控制論創始人維納在他的《控制論》一書的副標題上標明，控制論是“關于在動物和機器中控制和通訊的科學”。從本質上講，控制是有目的的一系列信息處理、傳輸和應用的過程。對人實施控制，特別是利用自動機器控制人的行為，在考慮控制系統的科學性同時應考慮人的行為特點，才能充分利用信息實現高效控制。

二、信號燈的行為控制信息量

香農認為，信息是信息宿用來消除對信息源事物X的不確定性，所以收到消息Y所獲得的信息量可以用不確定性的減少量來描述，即：

（1）

其中： 為信息量； 為信息宿獲得信息前對X的不確定性； 為信息宿獲得信息Y后對X的不確定性。

這個信息量反映了在通訊領域中對信息的計量，運用這個概念來理解交通信息對交通行為控制的作用是不夠的。但是這個的信息概念包含的兩個特質揭示了信息本質：第一，信息發生于不確定性的背景上（即，具有多種可能性或偶然性的環境中），沒有信息一切都是不確定的；第二，信息活動往往與控制活動緊密相關并構成后者的組成部分；第三，信息源與信息宿是對等的通信設備，可以對信道消息正常編碼/解碼。

依據香農信息量表達式（1），一個交通信號燈組正常工作且可被“機器人”正常觀察到并轉換成信息，給出的通信意義上信息量是：

（2）

上式中，G、R和Y分別為一個交通信號燈組在周期C內分別亮綠燈、紅燈和黃燈的時長。

信號燈控制信息的信息宿不是通信終端電子設備，而是交通的主體――行人或司機。因而，信號燈表達的控制信息量，還應該從人的角度和交通行為控制角度考慮：

1、交通行為可控性。對于不受控的交通行為，信號燈給出的控制信息量為零。

2、信號傳遞和識別障礙。有些情況下，為了更多的表達信息，信號燈裝置改造導致其物理屬性不規范，或狀態異常，超出人的交通知識和常識，造成信號傳遞和識別障礙，信息無法傳達，信息量為零。

3、交通行為需求。從系統角度看，信號控制是對交通的通行或停止控制，無需表達更多信息。從控制輸出――交通行為角度看，在通行或停止的控制信息同時，還關注這兩個信息之間變化的預測信息。交通行為越需要的信息，信息量越大。

4、信息冗余。一個交通信號燈組通常是“三燈三色”，點亮時是“一時一色”。對于停、行和警告三個行為控制指令，從通信角度講，一個信號燈的“亮”、“滅”和“閃”即可表達。交通“三燈三色”信號燈組對于信息表達的冗余保障了信息接受轉換可靠和容錯。

三、倒計時信號燈信息

從系統角度看，信號控制系統按照分配通行權、充分利用路口資源提高通行能力原則進行設計，交通信號燈給出通行控制信息，是有效和充分的。但實際中發現，倒計時信息有利于充分利用路口資源，提高路口通行能力。因此有必要從被控制對象――人（出行者）的角度觀察其作用。

1、出行者對交通的基本需求是快速、便利，在通過交叉路口時，這種需求表現得更為明顯。需求產生了心理緊張，是態度積極和行為主動的驅動力，必然導致對信息的“饑渴”，心理上體現為焦慮。更多的信息支持了積極主動的行為，積極主動的行為是提高路口通行能力的保障。

2、對于出行者來說，信號燈通行/停止控制的突變切換，沒有控制變化趨勢的預測信息，削弱了人快速通過路口表現出來的積極心理需求，阻隔了心理與行為的鏈路，焦慮無法緩解，心理疲勞，必然也導致系統效率下降。

3、信號燈變化的預測信息缺失，形成控制系統與出行者信息的不對稱，在積極、主動的心理狀態下，可能導致控制與行為之間的博弈，這種博弈常常產生不安全交通行為，引發交通事故。

4、行為理論認為行為控制是建立在行為激勵機制上[7]。闖紅燈違法行為激勵十分明確：被警察處罰，或付出事故傷害的代價，這是反向激勵。信號燈變化的預測信息滿足了守法交通行為的心理需求，提供了高效交通行為的正向激勵，符合人的心理需求，同時也是信號控制以人為本的管理與服務并重特性的體現[8]。

當然，對于感應式信號控制和系統協調控制方案，信號燈變化的預測信息的有效存在技術上的困難。這些系統是根據交通檢測實時決定控制參數，許多情況下不存在交通行為控制意義上的預測信息可供。

對于正常觀察的駕駛員，以秒計量的計數式信號燈倒計時通信意義上信息量為：

（3）

其中： 為信號燈當前燈色傳遞的信息，與式（1）和式（2）中意義相同； 為倒計時顯示的最大數值； 和 表示獲得倒計時信息前后，駕駛員對信號燈燈色狀態n出現的先驗概率和后驗概率，n=1,2,……，N，N 為狀態數。因為信號燈燈色變化是規則有序的（即保持當前顏色狀態或者變成下一種顏色，而且正常情況下，下一顏色是確定的。），所以根據變化規律，N為2。

從上述式可以看出，倒計時的時間越長，倒計時器表達的信息量越大。考慮倒計時的交通行為需求特性和信息的價值，可以用加權信息來描述加設倒計時的信號燈的信息量[9]。因此，可表述為：

（4）

式中， 為倒計時顯示為i秒時信號燈倒計時信息的加權系數，i=1，2，3，…… ，且有 。

比較發現，設有倒計時的交通信號燈提供的控制信息量大于傳統的信號燈，使交通參與者獲得更多的交通控制信息，以便更加合理準確地做出選擇與決策。

五、結論

信號控制信息是為對人進行交通行為控制而設置的，因此，在設置交通信號燈，提供交通行為控制信息時，應該考慮人對控制信息的需求和程度等因素。因此，在提供行為控制信息時，應盡可能提供預測信息，減少對未知狀態的不確定性，提高控制效率。考慮到駕駛員交通需求和信息的價值，目前倒計時裝置的樣式多種多樣，不同的倒計時方式的信息量是不一樣的，在倒計時信息設置方案選用時應當合理比選。

參考文獻：

[1] 王巖，楊曉光。基于交通安全的交叉口信號倒計時設置研究[J]。中國安全科學學報，2006（3）：55-59。

[2] 郝建勛。利用“紅燈閃爍”提高信號交叉口的通行能力 [J]。道路交通與安全，2001（5）：31～33。

[3] 。本市為何不采用路口信號紅燈倒計時牌[J]。交通與運輸，1999（2）：17-17。

[4] 余旋。交叉口信號控制安全的研究[D]。同濟大學，2008。

[5] 高鐵軍。城市信控交叉口的過渡信號研究[D]。北京交通大學，2008。

[6] 鐘義信。信息科學原理[M]。北京：北京郵電大學出版社，1996。

[7] 胡冶巖。行為管理學[M]。北京：經濟科學出版社，2006。

[8] 陳學斌。別輕言“處罰闖黃燈”和“取消黃燈”[J]。道路交通管理，2007（10）：46-48。

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關鍵詞：信號燈；一體化

中圖分類號：U491 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）08-000-02

“十二五”期間，南京市加快構建現代綜合交通運輸體系，綜合交通線網總里程超過12600公里，比“十一五”末增加7.1%，其中公路里程已達11404公里，農村公路新改建2036公里，公路網絡日益完善。隨著路網密度加大，僅靠渠化以及增加警告標志、警示樁、減速震蕩標線等交通安全設施已不足以滿足車輛通行安全的需求，提出增設電子信號燈的民生訴求越來越多。當前電子信號燈管理模式存在南京市不統一的情況，給公共交通安全帶來重大安全隱患，大大降低了南京交通綜合樞紐名城公共交通管理服務水平。

一、我市交通電子信號燈現狀

（一）道路交通信號燈建設情況

新建路段（含立項改擴建項目）按照市政府要求為了減少重復基礎建設，道口電子信號燈設置與工程設計、建設同步實施。在原主城區（即鼓樓、玄武、秦淮、建鄴、棲霞、雨花、下關）由城建部門建設，其它非主城區路段由相應工程施工方負責。對于既有道路上新增交通信號燈，主城區由交管部門負責實施，主城區外（含高新區）建設主體尚未明確。

（二）道路信號燈管養情況

1.在原主城區實現“一體化”管理。在原主城區（即鼓樓、玄武、秦淮、建鄴、棲霞、雨花、下關）城市道路的交通信號燈由城建部門建設后經交管部門驗收，移交至公安交管部門管理。路產路權由城市道路管理中心管理，主城區道路交通信號燈已實現管理“一體化”。

2.江寧、浦口、溧水、高淳、六合等區管養主體多元。在非主城區地區，由于各區交管部門行政上隸屬于各區公安局管理，導致市交管局制定的信號燈的建設、移交、管理模式無法推行，交通電子信號燈建成后，管養模式多元無統一標準。有的在建設完成后直接移交屬地交警大隊或交警中隊；有的在移交交管部門前還需支付一定的養護費用；有的移交給地方街道，由街道負責支付后期維護費用；有的則明確建設完成后不予接收，上述種種移交模式給工程建設方造成很大困擾，任何一個環節未明確解決都可能造成信號燈無法及時交付使用。以省道122改擴建工程為例，該路段跨棲霞、江寧兩區。省道122棲霞段所涉及的交通電子信號燈已納入市交管局統一管理，永久維護，省道122江寧段則至今仍在工程建設方手中，無人接管。江寧區政府答復，區公安交管部門無此職責，區交通主管部門可以承接管養職責，但需明確經費來源。此路段屬于省道，區交通主管部門作為路產管養單位，并無交通信號燈管養法定職責，且省道公路養護經費由省級公路管理機構撥付，并未有交通信號燈管養經費項目列支。同樣，在江寧區的國道104段，交通信號燈由于當時的建設方為江寧交建集團，該集團無下屬固定路產管養單位，建設竣工后信號燈無法交接，后經區層面協調，由地方街道負責解決經費，交管部門下屬信號燈管養單位接管。

二、我市交通電子信號燈管理存在的弊端

（一）存在重大安全隱患

交通電子信號燈的設置、調整、維修關系到道路交通安全。電子信號燈，并非隨著建設時同時施工就結束，而是一個動態管理，還需根據道路的通行量增減、事故發生狀況、特殊時段路段限行等即時作出調整。據了解，交通事故率、監控數據等均為公安交管部門掌握。交通信號燈的建成后管養主體不統一，無論是街道還是其它路產部門，均需要通過公安部門了解數據后，才可以對交通信號燈進行實時調整。鑒于需要設置交通信號燈的干線公路路口，一般均車流量較大，電子信號燈建成后若無法明確管養部門，在日后出現故障得不到及時修復或實時調整不到位等情況下，必然會引發重大交通安全隱患。

（二）容易出現部門間推諉扯皮

車輛通行安全與百姓出行息息相關，普通市民無法準確區分同一名稱道路信號燈管理行政區域的劃分。多部門、多模式的管理類型，勢必會出現民眾訴求在不同路段交通、地方政府、公安交警等不同部門間流轉解釋，無法在第一時間解決安全隱患問題，也大大降低為民服務效率，極易出行部門間推諉扯皮現象。

（三）降低綜合管理效率

目前，由于主城區與江寧區交通電子信號燈采取不同管理操控系統，江寧區數據無法接入全市綜合交通秩序管控體系，已對日常管理造成一定影響。伴隨著交通電子信號燈不斷增設，管養主體不斷復雜化，勢必會導致公共資源無法充分利用。當出現重大突發事件時，數據無法共享對接，必將影響處置效果。對于社會公共服務管理類資源，理應以信息化、一體化的民眾需求為導向，不斷提高綜合服務水平。

三、江蘇其它城市普遍采取交通信號燈一體化管理

（一）蘇州交通信號燈建設、管理模式

蘇州在新建和改擴建道路中，交通工程指揮部同步建設信號燈，履行缺陷責任期內設施的管養責任。竣工驗收后，信號燈交由交警部門管理，建設標準和方案在前期均會經過交警部門審核，以便于后期接入交警統一的交通信號燈管理系統。對于既有道路上新增交通信號燈，一般由地方政府出經費，后期交管部門管養。

（二）無錫交通信號燈建設、管理模式

在新建和改擴建道路中，交通信號燈建設納入項目中，由交警部門專項驗收，后期管理、維護、養護主體均是交警部門。對于既有道路上新增交通信號燈，由地方政府和交管部門負責設置，后期的管理維護和養護也均為交警部門。

根據依法行政的原則，交通或城建等部門在交通信號燈管養技術設備、人員、經費，法定職責上均無此項管理依據。

四、構建“一體化”管養

（一）明確交通信號燈的設置、管理的法定部門

根據《江蘇省道路交通安全條例》（以下簡稱省道條）第八條第二款“交通、建設行政管理部門應當對管轄的道路、橋梁，按照國家有關技術標準和規范，設置和完善交通標志、標線、信號燈等交通設施，及時消除道路安全隱患，保障道路完好，并依據各自職責加強對所屬運輸企業和客運場（站）、營運車輛、駕駛人的道路運輸安全監督檢查。”

省道條第二十四條第二款“新建、改建、擴建道路時，應當按照國家標準同步規劃、設計、建設交通信號燈、交通標志、交通標線、交通監控、防撞護欄等交通設施，按照國家有關規定進行驗收，未經驗收或者驗收不合格的，不得交付使用。”交通信號燈的安裝和管理規范是由公安部先后主持制定的《GB14886-2006道路交通信號燈設置與安裝規范》和《道路交通信號燈》（GB 14887-2003）。《GB14886-2006道路交通信號燈設置與安裝規范》明確“本標準適用于城市道路和公路平面交叉口、城市道路和公路路段、城市道路和公路與鐵路平面交叉口處信號燈的安裝”。

因此，建議明確設置和完善公路部分信號燈時需由公安部門提供明確的符合國家技術標準和規范的設置方案，由交通、建設等行政管理部門具體實施，并在移交時由公安部門負責驗收。

（二）明確全市統一的交通信號燈管養主體

依據《道路交通安全法》第五條規定：“國務院公安部門負責全國道路交通安全管理工作。縣級以上地方各級人民政府公安機關交通管理部門負責本行政區域內的道路交通安全管理工作。縣級以上各級人民政府交通、建設管理部門依據各自職責，負責有關的道路交通工作。”第二十五條：“全國實行統一的道路交通信號。交通信號包括交通信號燈、交通標志、交通標線和交通警察的指揮。”以上條例明確，道路交通安全管理工作統一由公安部門負責，作為對交通秩序進行動態管理手段之一的交通安全信號燈，起著“代警察”和交通規則的作用，與交通警察的指揮同屬交通指揮體系。

因此本著統一管理、提高效能的原則，建議由公安交管部門作為新增干線公路電子交通信號燈管養主體，所需經費作為公共服務支出由各級財政負擔。

（三）明確既有道路上新增交通信號燈經費來源

既有干線公路路口隨著交通量的增加需要新增交通信號燈的，建議參照《關于開展公路交通安全生命保障工程示范路建設的通知》（蘇公交【2013】249號）文件規定“路口需要設置信號燈和電子監控的，應當提請地方政府解決。”經費由交通部門和交管部門聯合提請地方政府解決。新增公路搭接道口需要設置交通信號燈的，經費由申請人承擔。

交通電子信號燈事關生命安全，事關交通發展。因此，我們建議，出臺全市統一明確的交通電子信號燈設置管理制度，建立適應南京綜合交通樞紐名城發展的“一體化”信號燈管養體系，為百姓出行提供更加安全、便捷、優質的公共交通服務！

參考文獻：

[1]《GB14886-2006道路交通信號燈設置與安裝規范》.

[2]《道路交通信號燈》（GB 14887-2003）.

篇6

innovation design for fuzzy control of traffic signal

jiang xue-feng, zhang li-wen, yang yang, cai jia-li, liu lu-qi, xu chang-gui

(emei campus, southwest jiaotong university, emei 614202, china)

abstract: a new type of two-stage fuzzy controller designed to perform the real-time intelligent control of traffic signals on four-phase single intersection of three lanes to slove the problem of the increasingly serious traffic congestion. this new program keeps up the advantages of each traffic signal control scheme adopted at present. at the same time, it makes up the shortcomings and perfects these traditional control schemes. it is a self-adaptive, hierarchical fuzzy, priority option and accurate phase control program, and as a result it is more suitable for the actual traffic conditions. in addition, this new type of fuzzy control scheme was simulated. the simulation result shows that the scheme is clearly superior to the traditional control schemes. finally, the dynamic simulation illustration of the new program is offered in this paper, which makes it more impressively, authentically and easily apply to the traffic scene.

keywords: traffic signal; new two-stage fuzzy control; matlab simulation; dynamic simulation

收稿日期:2010-05-21

基金項目:2009年西南交通大學峨眉校區大學生創新性實驗活動基金項目(2009a011);2010年西南交通大學峨眉校區大學生科技創新基金項目(2010a003)

0 引 言

近年來,隨著經濟的不斷增長,城市化、汽車化的急速發展,城市道路增長的有限與車輛增加的無限造成了嚴重的交通擁擠問題,其中以交叉口的交通擁堵問題最為嚴重。據數據顯示,每年因交通堵塞造成的經濟損失高達幾十億美元,現已成為制約經濟發展和城市建設的瓶頸[1-3]。可見,交通擁堵現狀亟待解決。而有效地利用當前交通信號控制系統的作用,尋找一種更適用于實際情況的交通信號控制方案又是解決該問題的主要途徑。因此,本文的研究就顯得意義重大。

當前存在的交通信號控制方案主要有定時控制、感應控制、基于數學模型的自適應控制和模糊控制等。其中當前存在的兩級模糊控制方案是目前控制效果相對較優的一種,可以較好地實現對交叉通信號燈的實時控制[4]。但它仍存在許多問題,其中一個最大的不足在于它不能準確地顯示出紅、綠燈相位的時間,沒能與能降低闖紅燈率和交通事故率,且具有人性化特征的信號系統顯時裝置結合運用,這也是其不易運用到實際情況的癥結所在;另外,有些兩級模糊控制[5]在第一級控制模塊中,其采取的輸入變量只考慮了相位排隊長度和車流到達率,而沒有考慮各相位車輛等待時間。此時若一個相位的車輛一段時間內一直都很少,那照該控制方案就只能讓其一直等待,這必將造成其控制的不合理。

基于此,本文針對當前控制效果相對較好的模糊控制的不足之處,同時結合對當前各種常用交叉通信號控制方案的全面對比與深入分析,沿用了各種控制方案的優點,完善和彌補其不足之處,最終設計出了一種更適用于實際情況的新型兩級模糊控制方案。該新方案對隨機交通流的適應性強,彌補了定時控制的缺點;同時,綜合考慮了綠燈相位和紅燈相位,且對相位繁忙優先性進行了考慮,彌補了感應控制的缺陷;另外,對模糊器進行了優化,同時與當前運用成熟的定時控制的信號系統顯時裝置進行了有機結合,充分發揮了信號系統顯時裝置的優點,利用了可視化的時間來降低闖紅燈率和交通事故率,使其更具人性化,對交通現場的適用性更強。

1 交叉通平面幾何設計設計與相位設計

通過對當前城市交叉通平面幾何設計和相位設計的具體情況進行深入調研并參考了大量文獻[6-8]后,確定出當前相對最優的一種交叉通平面幾何設計方案如圖1所示。交叉路口分東、南、西、北四個通行方向,每個通行方向均有左轉、直行和右轉三股車流。

圖1 典型的單交叉路口幾何設計方案圖

針對當前存在的各種相位設計方案,從其交叉口利用率、安全性、人性化和實用性等方面綜合分析對比后,確定出當前相對最優的相位設計方案如圖2所示,即南北直行、南北左右轉、東西直行和東西左右轉,行人和非機動車可以在第1相位和第3相位開通時順利通行。本文將以此為研究對象。

圖2 典型的單交叉路口的相位設計示意圖

2 交通信號新型兩級模糊控制思想

新型兩級模糊控制方案的整體控制圖如圖3所示,先通過車輛檢測器檢測出當前所有處于紅燈相位的等待車輛數和各車流方向自上次綠燈以來的紅燈持續時間,然后將檢測出來的交通流數據傳送到新型兩級模糊控制器。

圖3 新型兩級模糊控制系統整體控制框圖

第一模糊控制級接收到車輛檢測器檢測出的紅燈相位等待車輛數和紅燈持續時間后,經過該模糊控制級處理推出當前各紅燈相位的繁忙度,從而可以確定出在當前綠燈相位跳轉前一瞬間下一個該亮綠燈的等待相位。同時,找出繁忙度最大的2個相位,并返回去得到這繁忙度最大的2個相位的交通流數據(即這兩相位的相位等待車輛數)。

第二模糊控制級通過對繁忙度最大的兩個相位的交通流數據處理后,推出下一個綠燈等待相位的綠燈時間,并將該綠燈時間傳到交通顯時信號燈上。當等到上一綠燈相位亮完綠燈后立即讓第一級模糊控制選出的綠燈等待相位顯示綠燈,同時使其顯示綠燈時間,其顯示時間即為第二級模糊控制確定出的綠燈時間。這樣周而復始的運行,即可很好地對交通流進行實時智能控制了。

另外,還充分考慮到在實際交通信號控制中,控制方案應人性化且適用性強。對此,對其紅綠燈顯時控制系統做了如下規定:顯示綠燈的相位顯示準確的綠燈運行時間;對于紅燈相位,只對下一個綠燈相位就是它的紅燈相位顯示時間,且只在當前綠燈相位綠燈時間即將結束前瞬間(假定5 s),使其顯示準確的紅燈倒計時間。顯示了紅燈時間的相位即表示下一相位該它通行,而其他不顯時間的紅燈相位,表示需要多等待,下一相位不是它。這樣充分發揮了現有顯時交通信號裝置的優勢,更易遵守,更具人性化,更適用于實際交通情況。

3 新型兩級模糊器的設計

3.1 第一級模糊控制器的設計

該模糊級為紅燈相位選擇模塊,該模塊為雙輸入單輸出模糊控制,其兩個輸入為:當前處于紅燈相位的等待(排隊)車輛數(qr)和各車流方向自上次綠燈以來的紅燈持續時間(tr),輸出為各紅燈相位的繁忙度(ur)。

qr的基本論域為[0,30],離散論域為{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14},在離散論域上定義5個模糊子集{很短、短、中等、長、很長};

tr的基本論域為[0,120],離散論域為{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12},在離散論域上定義5個模糊子集{很短、短、中等、長、很長};ur的基本論域為[0,6],離散論域為{1,2,3,4,5,6},在離散論域上定義5個模糊子集很{低、低、中等、高、很高}。

qr,tr,ur模糊子集的隸屬度函數如圖4所示,模糊控制規則如表1所示。

圖4 qr,tr,ur隸屬度函數

表1 紅燈相位選擇模塊的模糊控制規則

相位繁忙度

各相位排隊長度

很短短中等長很長

紅燈持續時間

很短很低很低很低低中等

短很低很低低中等高

中等低中等中等高很高

長中等高高很高很高

很長偏高很高很高很高很高

3.2第二級模糊控制器的設計

該模糊級為確定綠燈延時模塊,該模塊為雙輸入單輸出模糊控制,其中兩個輸入為:當前繁忙度最大相位的排隊長度(dc)和該相位與繁忙度第二大相位的排隊長度的差值(長度差xc),輸出為該相位的綠燈延時(tl)。

假定每個相位的最小綠燈時間gmin=10 s,則相位綠燈總時間gtime=gmin+tl。

dc的基本論域為[0,30],離散論域為{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14},在離散論域上定義8個模糊子集{很長、較長、長、偏長、偏短、短、較短、很短};xc的基本論域為[0,30],離散論域為{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12},在離散論域上定義7個模糊子集{很大、大、較大、中等、較小、小、很小};tl的基本論域為[0,50],離散論域為{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13},在離散論域上定義7個模糊子集很{很長、長、較長、中等、;較短、短、很短}。

dc,xc,tl模糊子集的隸屬度函數如圖5所示,模糊控制規則表見表2。

圖5 dc,xc,tl隸屬度函數

表2 綠燈延時控制的模糊控制規則表

綠燈延時

排隊長度

很長較長長偏長偏短短較短很短

長度差

很大很長很長很長長較長較長中等較短

大很長很長長長較長較長中等較短

較大很長很長長長中等中等較短短

中等很長長較長較長中等中等較短短

較小長長較長較長中等較短短很短

小長較長中等較長較短較短短很短

很小長較長中等中等較短短很短很短

4 仿真研究

為了驗證新型兩級模糊控制器的控制效果, 用matlab [9-10]結合vb[11]編寫了新型兩級模糊控制的仿真程序,并與當前廣泛運用的感應控制和定時控制進行了比較。假定路口各方向車輛到達交叉口是隨機的且服從均勻分布,利用vb中的隨機函數產生12個方向車流每秒鐘到達的車輛數,到達率為0~0.4輛/s,設某車流紅燈轉變為綠燈后車輛以1輛/s的速率離開等候的車隊,以通過交叉口的平均車輛延誤作為評價指標。分別對新型模糊控制、感應控制和定時控制在不同的交通條件下各進行10次仿真比較,每次仿真時間均為1 200 s,10次仿真的平均結果如表3所示。

從仿真結果表3中可知,采用新型兩級模糊控制方法從整體控制效果上看,在平均車輛延誤上比感應控制方法提高了13.290 8%,比定時控制方法提高了22.820 1%,可見優勢明顯。

表3 仿真結果表

交通運行時期新型模糊控制平均延誤/s感應控制平均延誤 /s定時控制平均延誤/s

交通低峰期25.780 932.265 8739.948 78

交通中峰期35.307 3440.854 7645.792 26

交通高峰期42.037 7745.812 6347.876 64

整體控制效果34.375 3439.644 4244.539 23

5 動態模擬演示

為了使其更具可觀性與實用性,更易于運用到交通現場,我們還對新型兩級模糊控制進行了動態模擬演示。其動態模擬演示圖如圖6所示。

圖6 新型兩級模糊控制方案的動態模擬演示圖

可以對交通參數進行隨意設定從而實現不同情況下的動態模擬,在演示圖中可以通過繁忙度知道下一綠燈相位應為何相位,通過當前相位可以知道正處于綠燈的相位,且由綠燈時間可知整個相位的總綠燈時間,由綠燈剩余時間可以準確的知道其剩余綠燈時間。這樣就使新方案更具可觀性與實用性。對于實際交通流時,只需把檢測到的實時數據輸入,通過新型兩級模糊控制器就可以實現實時在線控制了。

6 結 語

本文確定當前相對最優的交叉口平面幾何設計與相位設計,并設計出一種更適用于實際情況的新型兩級模糊控制方案。另外,利用matlab軟件和vb編程軟件對新方案進行了仿真比較,驗證了新方案的有效性和優越性,同時還對其進行了動態模擬演示,使其更具可觀性與真實性,更易于運用到交通現場。

該新方案實用性強、易于推廣、利于環保。只需在現有的交通控制系統中把新型控制程序輸入其交通控制的微型計算機中,即可實現其實時在線控制,充分發揮了計算機的高速處理與計算能力。也大大降低了交通信號設備的改造費用,具有可觀的經濟效益。同時,交通流的通暢、車輛排隊時間的縮短能有效地減少汽車尾氣的排放量,更能適應當前全球的低碳經濟計劃。

參考文獻

篇7

關鍵詞：電子信息技術；交通信號燈；智能控制；系統設計

前言

在城鎮化、工業化和產業化的發展推動下，汽車數量越來越多，交通需求越來越高，道路擁堵現象日益嚴重，給人們的日常出行造成了一定影響。不僅如此，交通事故也隨之而增多，而一旦發生交通事故往往會造成人員和經濟上的損失。為了改善交通問題，減少和避免交通事故發生，利用電子信息技術開發智能交通信號燈控制系統顯得尤為必要。

1 智能交通信號燈控制引入電子信息技術的必要性

電子信息技術在交通領域中的應用是對電子信息技術高速發展的一個直觀體現。電子信息技術具有自身獨特的優勢，構造簡單，功能多樣，適用范圍廣，擁有專用儀器系統，用戶可以對其進行自定義，靈活性高，在各個領域中的應用均發揮著無可替代的重要作用[1]。逐漸趨于軟件化方向發展的硬件，是國際硬件整體發展趨勢，而電子信息技術正與這一趨勢相符，且虛擬儀器技術十分強大，可以實現多種功能，配備的專用軟件與探頭還可以有效的完成特定系統參數檢測，其中汽車發動機參數檢測就是電子信息技術在參數檢測方面中的一個應用。總而言之，電子信息技術不僅功能強大豐富，而且適用于各領域，可以很好的滿足測量、科研、檢測等需求。所以，將該技術引入到智能交通信號燈控制當中是非常必要的。

2 基于電子信息技術的智能交通信號燈控制系統設計

2.1 智能交通信號燈系統介紹

現行智能交通信號燈系統主要由三部分組成，發射裝置、交通信號燈系統和車載接收裝置。發射裝置利用無線方式將交通信號燈信息發射給交通信號燈系統，交通信號燈系統根據發送進來的信號燈信息對交通信號燈進行控制和顯示，有紅、黃、綠三種顏色，分別代表禁止通行、警示和可通行[2]。車載接收裝置安裝在機動車輛之中，用于接收交通信號燈信息，包括語音、接收、顯示和控制四個單元。在交通系統運行當中，交通信號燈起著基本語言的作用，對交通進行有序的指揮和疏導，使交通通暢與安全得到較好保證。

智能交通信號燈系統工作的基本原理是：先由交通信號燈系統對信號燈信息進行采集和顯示，然后由發射裝置對交通信號燈信息進行讀取，經降低功率處理后通過無線將信號燈信息發射出去。行駛在道路上的機動車內車載接收裝置感應到發射裝置發射出的信號后，由接收單元對其進行接收，并隨即發送給控制單元，對信號燈信息進行解碼后發送給語音單元，最后發送給顯示單元[3]。

2.2 智能交通信號燈控制系統設計

2.2.1 設計思路與總體設計

交通信號燈在道路交通系統中的重要作用不言而喻，它是保障車輛與行人安全通行、有序通行所不可缺少的重要裝置設備。鑒于交通信號燈主要是設置在人群集中、人員流動頻繁，日流動量較大以及過往車輛較多的分叉交通路口處，而非所有路口均設有交通燈，從這方面考慮，本系統將設置兩個交通信號燈，用以對不同方向（東西、南北）的交通進行疏導控制[4]。在同一時刻，東西方向與南北方向的交通信號燈顏色是對立的，即東西綠燈，則南北紅燈；東西紅燈，則南北綠燈，過渡階段為黃燈。考慮到十字路口白天交通流量大且頻繁，尤其是在上下班時段，因而需要對該處的交通信號燈變換時間進行相應的調整，適當縮短紅綠燈亮燈時長，以緩解交通擁堵狀況。晚間，人流與車流量減少，道路交通擁堵減緩，因而宜適當延長信號燈變換時間。

基于上述思路分析，結合交通信號燈在工作過程中是通過簡單的外設和應用程序將信號燈狀態信息反饋給控制終端的，因而基于電子信息技術的智能交通信號燈控制系統的總體設計應主要實現以下幾個功能模塊：數據采集模塊、智能交通控制中心、智能交通控制終端和電源管理及顯示模塊。數據采集模塊主要負責對交通信號燈的工作狀態信息進行實時采集并發送給控制中心，由控制中心對狀態信息進行處理，對故障進行處理。控制終端對信號燈的顏色及其變換和亮燈時長進行顯示。

2.2.2 控制中心與終端設計

數據采集模塊將采集來的交通信號燈狀態信息經由邏輯電路傳送至交通控制中心，控制中心接收到來自于數據采集模塊的狀態信息后，利用邏輯電路對信息進行判斷，判斷信號燈當前處于何種狀態，有紅燈亮、黃燈亮和綠燈亮三種狀態，通過判斷從而了解當前交通信號燈的工作狀態，進而保證道路交通信號燈系統正常運行[5]。當信號燈發生故障，控制中心根據邏輯電路判斷異常結果（不顯示上述三種狀態中的某一種），由系統第一時間發出警示，從而工作人員對故障進行及時有效的處理，及時將故障清除，降低交通燈故障給車輛行駛帶來的影響。

交通控制終端模塊，負責對交通燈的顏色變換和亮燈持續時長進行控制，它將傳輸進來的控制信息傳輸給PC機，PC機進行相應處理后再返回給控制終端，控制終端根據指令要求對交通信號燈進行智能化控制。對于智能交通控制終端的設計，采用靈活性高、可靠性高的層疊式順序框架，這種框架處于編輯狀態之下，各個框架結構的順序可以較為容易的改變。本系統設置兩個不同方向的交通信號燈，因而需要采用兩個順序結構，對于同一交通燈亮燈顏色的交替變換，可以通過設置局部變量來實現，而對于每種顏色的點亮持續時長控制則使用Window CVI提供的定時器，通過參數設置來實現。當信號燈點亮時間臨近結束時，系統需要提醒車輛和行人注意安全，以信號燈閃爍顯示作為提醒，對于這一功能的實現可以通過文本信息設置來完成，最終完成基于電子信息技術的智能交通信號燈控制系統設計。

3 結束語

在城市交通發展快速的形勢下，智能交通信號燈系統的建設與應用變得越來越重要和不可缺少，而電子信息技術在智能交通信號燈控制中的引入則更進一步提升了信號燈系統在道路交通中的作用。因此，隨著電子信息技術的不斷發展，智能交通信號燈控制系統應積極引入該技術，充分利用該技術優勢，對城市交通進行調控，保障交通穩定運行。

參考文獻

[1]王鵬.基于信息融合的智能交通信號燈控制系統研究[D].沈陽工業大學，2016.

[2]周文奇，韓曉玉.電子信息技術在智能交通信號燈控制中的運用研究[J].電子測試，2015，21：91-92.

[3]王可近.淺析電子信息技術在智能交通信號燈控制中的應用方法[J].信息化建設，2015，12：280.

篇8

關鍵詞:平面交叉口；交通分析；信號燈配時；交通評價

中圖分類號：C913.32 文獻標識碼：A 文章編號：

隨著城市交通的發展，道路交通的擁堵問題已成為許多城市面臨的一大難題，而城市道路的擁堵往往集中體現在了道路交叉口的擁堵上，因此，城市道路交叉口的改造工程近年來也是在各個城市頻頻出現。但目前，許多中小城市開展的道路交叉口改造項目，仍較為盲目：一旦出現交通擁堵，就進行交叉口的拓寬渠化，未能對交叉口進行科學合理的交通分析與評價，同時，由于在中小城市中，交叉口的土建工程設計與交通管理控制往往是分由不同部門與專業負責實施，因此，交叉口的工程設計與信號燈配時設計無法緊密結合，部分交叉口存在信號燈配時方案不合理造成的交通擁堵現象。本文以肇慶城區端州路～工農路交叉口為具體實例，介紹基于信號燈配時方案的交通分析與評價方法。

1 交叉口現狀調查

端州路～工農路交叉口是肇慶城區的一個重要交叉口，該交叉口本身的交通壓力較大，高峰時間該交叉口比較擁堵，因此，交警部門對該交叉口的信號配時進行了多次的現場調配，但這種調配目前來說也是僅限于對交叉口通行能力的一種調整，未能對交叉口的延誤進行必要的考慮，同時，也沒有未對整個交叉口的運行狀況進行相關指標的量化評測，因此對該交叉口的相關交通改善措施缺乏量化評價與針對性的指導。

1.1 現狀交叉口各進、出口車道分布如下

1.2 高峰小時（17：30～18：30）交通量調查結果如下

1.3 現狀交通信號配時方案

2 交叉口現狀的評價計算

2.1 簡化數據相關說明

(1)本計算過程暫不考慮交叉口區域行人及非機動車帶來的相關影響，因此，現狀配時方案中的全紅時間11s不納入信號周期進行計算簡化。

(2)由于本次交通調查未能針對直左、直右車道進行車輛組成調查，因此，對直左車道按0.5條左轉車道+0.5條直行車道進行簡化處理，直右車道也一樣。

(3)對工農路進口處，將直右車道按直行車道處理，其對應的右轉交通量也按直行進行計算。這樣做實際上是提高了現狀交叉口的相關計算指標，也是為了盡量避免因過飽和條件對計算準確性帶來的影響。

(4)端州四路進口的右轉車道屬于獨立車道，右轉車輛實際可不受信號燈控制通行，因此暫不納入評價計算范疇。

2.2 通行能力計算

單條進口車道的設計通行能力計算：

T —— 信號燈周期，131s

tg—— 信號燈每周期的相應綠燈時間

ts1—— 綠燈亮后第1輛直行車啟動、通過停車線的時間，直行車道取2.3s，左轉車道取3.6s

ts—— 直行車道的平均車頭時距取2.5s，左轉車道的平均車頭時距取3.0s

φ——折減系數,取0.9

2.3 交叉口延誤計算

由于該交叉口未進行專項的延誤調查，因此延誤計算按設計新建交叉口進行，同時忽略初始排隊延誤計算，各車道延誤用下式估算：

2.4 進口道排隊長度估算

排隊車道長度L=6×Q

2.5 現狀交叉口相關指標如下表所示

現狀交通分析

(1)對于現狀配時方案，交叉口的交通量基本處于飽和狀態，其中工農路進口道的左轉、直行交通量屬于過飽和狀態，該進口道延誤很大，車輛排隊現象嚴重。其他車道一旦交通量增加，也將會出現嚴重的堵塞。

(2)本計算用作交叉口服務水平評價的延誤是15分鐘分析期間的平均每車信號控制延誤（簡稱信控延誤）：交叉口車輛平均延誤達到105.6s。

(3)各交叉口進口道排隊長度均比較長，除星湖大道進口外基本需要100m以上的等待長度，排隊等待長度如超出進口道車道長度進入渠化漸變段，將影響通行能力，交叉口的交通組織也會混亂；同時，星湖大道進口段由于受到物理渠化的限制，其排隊長隊實際也滿足不到計算要求。

(4)原信號配時方案實際是在犧牲工農路進口道通行能力的基礎上，實現了端州路交通效益的提升，因此，端州路方向交通延誤相對較小，交通量飽和度不高，但由于工農路長期處于過飽和狀態，也造成交叉口整體計算延誤的提升。

3 配時方案的改善設計

3.1 原信號燈相位設置存在問題

現狀交叉口各進口道流量比

(1)上表中紅色數字即為相位關鍵流量比，計算各相位關鍵流量比之和為： 1.05>1.0，可以看出，除了第一相位關鍵流量比與次要流量比相差不大外，其余相位均有不小的相差，這樣必然造成部分相位會出現關鍵流向一直存在車流通過交叉口，而次要流向卻在一段時間內沒有車輛通過，造成交叉口的時空效益不高，同時，由于關鍵流量比之和已大于1.0，因此，在該相位基礎上無論如何配時，均會存在某一相位交通量過飽和。需對該交叉口相位設置、進口道車道設置進行改善。

(2)原配時方案實際是一種單口放行式的相位設置，單口放行式相位雖然設置簡單，但是必須結合實際交通量通過車道設置有效平衡各向車道的利用率，而該交叉口由于受到了工農路進、出口道車道數太少的影響，按單口放行式的相位設置很難實現最優化的信號配時，同時，單口放行式的相位設置對行人及非機動車影響很大，因此，原配時方案實際設置了11s的全紅時間用于行人過街，一方面浪費了交叉口的交通資源，另一方面，11s的行人過街時間也是不夠的。

3.2 信號配時及進口道車道設置改善

3.2.1 車道設置修改

(1)端州四路進口道改為2條左轉車道+2條直行車道+1條右轉車道。（該進口道右轉車道暫不納入計算范疇，同前述）；

(2)工農路進口道改為2條左轉車道+1條直右車道。（直右車道交通量包括右轉交通量一并計算）；

3.2.2 相位設置修改

3.2.3 配時修改計算

交叉口各進口道流量比

上表中紅色數字即為相位關鍵流量比，關鍵流量比之和Y=0.88

信號周期

式中：C0－信號最佳周期，s；

L－表示每個周期的各相位總損失時間，s，其計算如下式：

－車輛啟動損失時間，應實測，無時間數據可取3秒；

I－綠燈間隔時間，該交叉口采用3s；

A－黃燈時間，該交叉口為3s；

n－所設相位數；

Y－組成周期全部相位的最大流量比之和，即0.88。

按周期時長100s計算，星湖大道左轉綠燈時間僅為6s，時間太短，因此，對周期時長進行適當增加，最后試算求得周期時長采用145s。

4 交叉口新配時方案如下

4.1相應計算交叉口相關指標如下

4.2對比原配時方案

交叉口設計交通量提高：（4259－4154）/4154=2.5%。

交叉口平均延誤減少：（105.6-55.2）/105.6=47.7%。

各進口道排隊長度也相應減少。

5 交叉口分析結論

(1)改進后的配時方案通過合理的相位搭接，有效解決了進口道流量比的不均勻性，提高了對交叉口時空資源的利用率。在保障端州路通行的同時不必過大的犧牲工農路進口道和星湖大道進口的通行效率。

(2)改進后的配時方案雖然在交叉口通行能力上的提升不是很明顯，但是交叉口平均延誤減小不少，這也是目前肇慶城區信號燈配時的一個重要問題所在，許多交叉口的配時僅能滿足通行能力的需要，而延誤相對較大，目前看來，對交叉口相位安排及配時時間進行必要的交通計算，以減小交叉口延誤是十分必要的，也是可以實現的。

(3)改進后的配時方案實際上是一種對稱搭接式的相位設置，而原配時方案實際是一種單口放行式的相位設置，對行人及非機動車過街信號設置不利，改進后的配時方案可在機動車通行的同時設置行人相位，不用再設置全紅時間安排行人過街。

(4)雖然改進后的交叉口在通行能力及延誤上都處于理論可滿足狀態，但各進口道飽和度都相對較高，因此，這種高峰期臨界飽和的通行狀態在道路實際運行中很容易被打破，按目前交叉口的飽和度數值來說，進行交叉口的一些拓寬改造是非常必要的。

6 結語

交叉口的信號燈配時方案設計與交叉口的土建工程設計是密切相關的兩部分內容，通過對交叉口信號燈配時方案的計算與分析能對交叉口的交通運行狀況進行量化評價，明確交通擁堵問題所在，進而為工程項目提供依據。而目前由于我國對交叉通計算評價方面的設計規范仍相對缺少，在中小城市中，交叉口的土建工程設計與交通管理控制又往往分開，因此，希望相關建設管理部門應盡快完善道路交叉通分析、評價方面的相關規范，便于交叉口相關的工程項目科學開展實施。

參考文獻

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隨著道路基礎設施的快速建設，道路交通安全要求越來越高，道路交通設施得到了廣泛使用。但是隨著道路交通設施使用率逐漸增加，對其規范設置的合理性卻出現了或多或少的問題。近幾年因為道路交通設施設置的不規范，引發的交通事故和執法糾紛也不斷出現。針對我國道路交通標志、標線和信號燈普遍存在設置不規范的問題，進行了分析整理，最后結合發現的問題和工作經驗，對道路交通設施的規范應用提出一些建議。

1 標線設置的問題

1.1 交替通行區域標線的實施

眾所周知，當道路前方突然變窄、兩條車道并為一條車道時，最容易發生交通擁堵，但是越是擁堵，路況越發糟糕，甚至有逆向行駛的情況。《中華人民共和國道路交通安全法》第45條已經進行了明確的規定：在車道減少的路段、路口，或者在沒有交通信號燈、交通標志、交通標線或者交通警察指揮的交叉路口遇到停車排隊等候或者緩慢行駛時，機動車應當依次交替通行。交替通行就是我們常說的拉鏈式交替、依次通行的方法。在交替通行區域前，道路中間設置波紋標線及交替通行文字，配合相關標志牌，提示前方路替通行；在車流交匯處間隔設置幾組停讓線，讓車輛在該區域交替通行。并配合電子警察自動監控的方式來減少停車排隊等候或緩慢行駛的現象。

1.2 標線設置的連續性

標線的設置是根據駕駛員的實際情況，給出提前引導的作用，但是如果標線不按照實際情況考慮，或者實際情況發生變化，沒有真正的起到導流及輔助的作用，容易引發交通的擁堵現象。例如主干道的同一路段的導向標線的統一性和連續性，一個路口的左轉掉頭在離中線最近的車道，下一個路口則改成靠近路邊的車道，如果此路段有一點的擁堵，就會造成車輛變道困難的情況，加重了交通擁堵的狀況。

2 道路交通標志的設置

2.1 指路標志的疏導作用

指路標志是傳遞道路方向、地點、距離信息的標志，目的是為了交通參與者能知曉所處道路及相交道路的信息，同時知道怎樣按照指路標志到達目的地，但現有的指路標志信息選取方式不能夠滿足網絡化的道路交通體系功能發揮的需求。為了給予道路網的使用者提供高質量的指路及導向信息，滿足多種不同目的駕駛員的需求，發揮路網的最大功效，充分實現路網體系規劃時對交通的疏導作用，是道路交通標志設置亟待解決的問題。

2.2 標志設置的信息量

駕駛員的駕駛效率與道路交通標志牌的易讀性、簡潔性、連續性及兼容性4個方面存在著關聯，其中簡潔性和兼容性對駕駛員的影響更多。交通標志的設置應結合道路線性、標志的數量和交通標志的種類進行總體的布局設計，以防出現信息不足或信息過載的現象。標志間距太小或設置過多，在車輛按一定速度行駛時，要減速才能識別，還容易造成駕駛員分散注意力，而導致交通事故的頻發。還有一般通視條件良好，就沒必要設置過多的標志，有的標志桿上同時安裝了幾塊標志，且未按照警告、警示、指示的順序排列，駕駛員在短時間內無法識別，且位置不合理，不易被駕駛員發現。所以標志的設置不是越多越安全，應根據設計車速和實際運行速度來確定不同等級的道路標志最小距離和標志信息，避免過多或不及時。尤其是在交叉路口，使駕駛員在最短時間內判斷出正確的行駛路線，快速通過路口，防止交通擁堵。

2.3 標志的合理設置及距離

在標志的設置過程中，不應只關注到具體的位置，設置重復，設施頻繁，相互矛盾。而應從駕駛員的反應能力來設計，計算駕駛員的制動反應時間，充分考慮駕駛員的反應時間和制動距離，設置減速限速標志前應設置減速距離和限速距離，以便駕駛員掌握行駛時的車速，避免出現限速標志只能緊急減速，容易引發交通事故。

3 信號燈的設置

3.1 信號燈設置距離過短

我國目前道路交通信號燈在設置時主要參照《中華人民共和國道路交通安全實施條例》、《道路交通信號燈》（GB14887-2011）及《道路交通信號燈設置于安裝規范》（GB14886-2006）。這對我國交通信號燈的設置起到了積極有效的知道作用，但是不容忽視的是部分城市的交通信號燈并沒有按照國家現行標準進行設置，不但沒有發揮信號燈對城市交通的控制作用，反倒造成了交通擁堵。

篇10

一直致力于交通信號控制創新探索的劉偉南稱，現在廣泛使用的定時方式控制的交通信號控制機，已不能完全適應現代交通控制的要求。劉偉南說，目前已有的車輛檢測裝置的檢測方法及優缺點如下：地磁線圈檢測：單個檢測器檢測范圍小，只有10平方米；不能檢測車輛的類別，不能實現交通信號燈的公交優先；安裝不方便，需要挖掘道路。紅外線檢測：檢測器檢測距離短，只有15米；不能檢測車輛的類別，不能實現交通信號燈的公交優先；不能檢測車輛需要行駛的方向，檢測的交通信息量較少。超聲波檢測：檢測器檢測距離短，只有10米；不能檢測車輛的類別，不能實現交通信號燈的公交優先；不能檢測車輛需要行駛的方向，檢測的交通信息量較少。視頻檢測：不能自動檢測車輛的類別，不能實現交通信號燈的公交優先；不能檢測車輛需要的行駛方向，檢測的交通信息量較少；易受天氣（雨天和霧天）的影響，使系統產生嚴重缺陷。

創新特性明顯 技術優勢突出

對于上述問題，劉偉南用實際的創新行動給出了答案。

國家提倡創建智慧城市，智能交通作為智慧城市建設中的一個重要環節，有了一個很好的發展機遇。定時方式控制的交通信號控制機，亟待被重新認識。劉偉南稱，帶車輛檢測功能的交通信號控制機，就像給交通信號控制機（系統）添加了“眼睛”，能根據道路的實際情況正確指揮交通。當道路擁堵時，發揮公交優先、特種車先行的控制優勢，并能自動疏解路口或局部區域的堵車；道路暢通時，發揮有車的道路綠燈的特點，提高行車速度，最大限度提高現有道路的通行能力，減少擁堵的發生。劉偉南介紹，本專利（實用新型專利號201120455261.4）從道路高頻信號接收發射器和車載高頻信號發射接收器都使用定向天線這一重要技術特征入手，制定一套使用高頻無線電檢測車輛技術方面的保護方案。本項目的智能化交通信號燈控制系統，由裝在車輛上的車載高頻信號發射接收器和裝在路口的道路高頻信號接收發射器組成高性能的車輛檢測裝置。

劉偉南的該創新成果能組成自適應的交通信號燈控制裝置，并能夠實現以下功能：

1.能識別前方80米范圍內是否來車，實現有車的道路錄燈；2.能識別來車的類型，如：非機動車；普通機動車；公交車；特種車（救火車、救護車、工程搶險車、執行任務的警車等），實現公交車及特種車輛交通信號優先通行；3.能識別來車通過路口后需要的行駛方向，從而給出正確的直行、左或右轉彎綠燈信號； 4.有識別路口堵車的功能。當一個出口道路堵車時，通過信號控制機對可能進入該出口的各條進口道路都亮紅燈，能有效防止和疏解交叉路口發生的堵車；5.能識別車輛闖紅燈，通過交通信號控制機，控制照相機拍照取證；6.系統僅需在每個路口，現有的交通信號燈處裝一個車輛探測器，安裝與使用都很方便，性價比較高；7.能實現高速公路（停車場）無卡化管理。在高速公路（停車場）進口處裝一個車輛探測器，就能不停車記錄車輛的牌照號，從而記錄該車何時何地進入高速公路（停車場），實現自動或自助收費。8.通過車內交通信號燈顯示裝置，能顯示交通信號燈的亮燈信息和前方道路的路名、交通流量等道路信息，為駕駛員提供方便；9.使用手持或車載式車輛屬性顯示器，執法人員在車外就能方便地核查車輛的基本信息，如車牌的真偽。

基于此，該專利技術能根據需要在一條道路形成綠波帶―道路優先通行，有利于救護車等特種車輛的快速通行；能通過對進入堵車區域的車輛進行限制，對離開堵車區域的車輛優先放行的方法疏解區域的堵車。使用本探測裝置的交通信號控制系統，是一種綜合性智能化交通控制系統，也是交通大數據的采集裝置。在功能方面（除需要視頻的情況）完全滿足了路通信號燈控制及區域道路交通控制所需要的全部要求。

經濟效益好 應用前景廣闊

智能交通信號控制管理設備的普遍應用，對科學組織交通，提高現有道路通行能力、緩解交通堵塞具有重要的作用。隨著各地城市的不斷擴大，道路里程的擴大，車輛數量的增加，對智能交通信號控制管理設備需求也將越來越大。使用本高頻檢測系統，車載裝置作為電子車牌，國家必定要進行嚴格的掌控。道路檢測裝置由政府交通管理部門使用，目前形勢下政府部門的知識產權意識增強，不會使用侵犯知識產權的產品。這些對專利的保護、仿冒產品的查處都是有利的因素。車輛是流動載體，相應的檢測裝置也應該是通用的，這點帶來了全國的統一性和唯一性的保證。對檢測裝置在智能交通信號控制系統的保有量和利潤最大化都是有利的保障。

業內專家評價認為，道路高頻信號接收發射器和車載高頻信號發射接收器都使用定向天線的方式，天線結構相對較復雜。但是，用于區分不同道路、不同方向行駛車輛時，車輛高頻信號的方向與車輛行駛方向始終保持一致，沒有其他因素的影響。是可靠性最好的識別車輛行駛方向的解決方法。