交通信号灯范文
时间：2023-03-31 16:18:13
导语：如何才能写好一篇交通信号灯，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
虽然每当你遇到一个红灯路口,心里都有可能会暗暗诅咒,但城市规划者们确实在努力提高交通流畅程度,他们尝试让多盏信号灯实现同步,甚至依靠超级计算机来设计出最佳模式。在交通高峰期绿灯停留的时间往往较长,同时计算机模型也会被用来优化公共交通。但是,正在穿越人行横道的路人、摩肩接踵的人群以及道路上的抛锚事故车等不确定因素都可能让一套精心设计的系统崩溃失常。德国德累斯顿工业大学的斯特凡・朗莫教授和瑞士苏黎世大学的德克・黑尔宾教授最近在新墨西哥州参与了圣菲研究所的工作,他们表示一套自己组织协调的交通信号灯系统将能够更好地解决这些问题。
他们通过模拟交通流量入手,把它当成流动的河流,同时把十字路口比作纵横交错的管网,然后,他们给每个交通信号灯装上传感器,用以了解特定时段的路面信息,安装在信号灯上的电脑芯片会对预期中的车流量进行计算,并确定绿灯停留的时间长度。研究人员认为,在现有的红绿灯系统中每一盏信号灯都遵循“丛林原则”,只会为自己打“小算盘”。仅对即时需求做出响应,这样所有的信号灯也只会对就近的交通路口情况做出反应,显然这是障于设置智能网络的初衷。
解决这一问题就是采取一种分散的方法。它通过弄清每一个十字路口会对整条路面系统造成何种影响而让多盏信号灯协调工作。该系统不是受制于自然交通波动的影响,恰恰相反,而是利用那些随机的交通流量间隙帮助改善交通。研究者认为,信号灯只有在路面出现明确需求时才对绿灯停留的时间长度提出要求,这种非循环的解决方案可以消除即使没有车辆往来红灯也照亮不误的恼人问题。
刊登在2009年6月《国际自治与自适应通信系统杂志》上的论文则提到了另一种“有机交通信号灯”,同样是为了解决这个问题。德国卡尔斯鲁厄理工学院的霍尔格・普罗斯曼及其就职于同一学院和莱布尼兹汉诺威大学的同事表示,所谓的“有机计算”能够对极为复杂的系统进行建模。最近几年,他们指出有机计算已经成为一系列涉及复杂自治系统――装有传感器和控制器――的问题的可能解决手段。
具体到城市交通系统身上,安装在公路信号架以及其他地方的闭合电路电视摄影机将充当传感器,交通信号灯则将扮演控制器或者制动器的角色,有效控制交通流。将现有交通系统改造成“有机交通信号灯”的系统,只需在当前的交通信号灯安装定时控制器,或者安装一个中央控制系统。这项技术为所有交叉口计算一个单一的周期时间,并将这个周期时间分割成每一个交叉口的绿灯时间,而后调整桕位差,以便将等待时间减至最少。该系统的首要目标是保持交通顺畅和步行者安全,而现代交通感应城市控制系统又将公共交通纳入其中。
篇2
关键词：单片机看门狗定时器 集成开发环境IDE
1 引言
为深人学习实践科学发展观，我校自2009年开始实施目标管理。学校下达指标到学院，学院职能部门拟订本部门的专项目标，教师个人在学期开始撰写个人计划，年终作为学校对学院和教师个人的考核依据。这种激励机制变被动工作为创造性地开展工作。2009～8月，学院成功筹办第24届中国自动化学会青年学术年会，资深的自动化领域知名院士、海外学者引领教师接触科技和知识前沿；9月，学院被授权为控制理论与控制工程专业博士点立项建设单位，目前的主要工作是以学科建设为重点的专业建设和进一步完善学院的二级管理体制机制。在这样的背景下，作者本人以《单片机原理及应用》课程实验环节中的“8155控制交通灯实验”为切入点，谈谈在实施个人目标管理过程中对于交通信号灯设计的构想。
2 现状分析
调研发现，某些小城市十字路口的交通灯运行控制系统，会出现某一方向全灭而只有另一方向通车或交通灯的指示与既定的状态切换次序不一致，无法正常指示交通通车的故障现象。这种可靠性待提高和更新的系统，初步分析存在两方面问题：1、沿用传统的设计思路，将状态孤立地赋给输出端，没有建立起输出端之间的相互联系；2、系统缺乏保护措施，当受到外界环境干扰或由于系统自身长期反复运行导致程序“跑飞”或陷入死循环时，系统无法恢复正常运行。作为嵌入式系统的初学者，作者从系统的总体设计方案、硬件和软件设计、系统可靠性方面阐述自己的设计思路。
3 任务分析
系统性能及工作原理：起始红灯亮3秒，作为程序运行的起始，东西方向通车40秒，东西方向左转弯15秒，南北方向通车40秒，南北方向左转弯15秒。这样设计通车顺序的好处是：当东西方向对直通车时'不妨碍东西方向的右转弯，当切换为东西方向左转弯时，东西向已几乎不存在右转弯的车辆。避免了先左转弯设计中东西方向左转弯时西侧左转弯的车辆与东侧右转弯车辆同时通车的冲突。提高了十字路口的通车效率。依据以上分析：十字路口四侧各需要3只指示灯，且自左向右的次序依次为：左转向绿灯A、禁止对直方向通车红灯、对直通车绿灯B。总计需要的交通灯个数为12个，需要由两个8位的单片机并口承担。由于交通灯具有这样的特点：在正常交通通车过程中的任一时刻：东西方向东侧和西侧的指示灯状态相同・南北方向南侧和北侧指示灯状态相同，所以可以只考虑东西方向东侧和南北方向南侧，这样任务就减少了一半。将该两侧的状态作为一个整体赋给一个并口输出端，只需要软件中的一次写外部I/O端口，就可以实现四侧状态的演示。
4 系统构成
系统在硬件实现上需要以下部件：1、微控制器MCu单片机，负责对整个系统的控制。2、专用的可编程RAM/IO芯片Intel8155扩展单片机的并行接口，扩展的A口和B口作为交通灯信号的输出端口・3、驱动显示装置； 4、带有看门狗定时器的监控电路监控程序运行4外部硬件电路设计
4.1 可编程扩展并行I/O接口和驱动显示模块设计
为了便于系统的功能扩展，我们将单片机固有的并口Pl留出，使用IntelSl55可编程RAM/IO芯片扩展并口A和井口B。驱动显示装置选用共阳极连接的红绿双色发光二极管，当给输入端输入低电平时，将会点亮相应的LED发光二极管。为防止LED导通时的电流损坏并口引脚，我们使用7407芯片进行隔离缓冲，增强端口的驱动能力。
4.2 看门狗、电源复位电路模块设计
影响系统稳定性的因素是多方面的。我们采取硬件看门狗措施监控系统运行。专用看门狗集成电路芯片IMP813L兼有系统上电、掉电及供电电压低于门限电压时复位输出的功能。其实质是软件与硬件结合实现的监视技术，若在看门狗规定的时间内没有检测到输入端电平的变化，看门狗就会输出复位脉冲，复位单片机。
5 软件设计
5.1 主程序模块设计
依据系统总体硬件设计方案分配Intel8155的命令/状态寄存器，数据端口A和B的口地址。依据8155的工作模式确定其命令字各位的状态，依据程序的功能分配内存单元和寄存器并赋初值。主程序的功能包括：1、赋8155的命令字及各内存单元和寄存器的初值； 2、设定定时器的工作模式和中断优先级别，赋定时器定时初值并启动定时器运行，由于同时使用了定时器TO和Tl，为避免两者发生冲突，设定Tl的优先级别为高。3、主循环程序的功能是将从定时器中断服务程序中获得的出口参数送并口输出端显示，通过设立位标记20H.O使得主程序的一次循环与一个显示状态一致，当位标记满足条件时，清零标志位并转人下一轮循环，不满足条件盹循环等待。
5.2 秒延时程序设计
很多延时程序是通过使用NOP和gDJNZ指令的软延时来实现的，这对于使用电源的系统是一种消耗。一种行之有效的办法是使用内部定时器实现对cPu定时。目标硬件提供的TO工作在方式1时为16位定时器/计数器，使用的晶振频率为11.0592MHz，定时时间最大值～7lms。系统同时使用定时器TO和Tl使软件程序设计大大得到简化。将TO工作在方式1，T1工作在外部事件计数方式，TO定时50ms时间到，对P1.0引脚状态取反，实现该引脚输出周期为100ms的方波信号。定时器T1对PI.O端口脉冲计满10个，取反P1.5引脚的状态，可以使该引脚输出周期为2秒的方波信号。为确保P1.5引脚输出的方波半个周期满1秒。设定P1.0输出起始状态为低电平。
篇3
当鲁伊斯急匆匆赶到医院时，克鲁斯的手术已经做完了。原来，克鲁斯在去学校的路上经过某个路口时，因低头玩手机没看到路口红灯亮起而被一辆正在转弯的汽车刮碰了一下。幸好伤得不是很严重，只是左小臂轻度骨折。
“真是太危险了！你上学不好好走路怎么还低头玩手机？”鲁伊斯责怪儿子说。克鲁斯不服气地辩白道：“走路低头玩手机的人又不光是我一个，现在满大街都是‘低头族’！”的确正如克鲁斯所说，现在大街上、地铁上、公交车上随处可见“低头族”的身影―――TA们用手机浏览新闻，或者发微博、微信、看网络小说……
鲁伊斯上网查阅资料后震惊地发现，自2010年以来，由于智能手机的普及以及微博、微信的使用，催生了一个特殊的群体―――“低头族”，近几年来，由于行人低头玩手机没有看到信号灯变化而发生事故的人数直线上升。虽然大家都知道走路低头玩手机很危险，但就是抗拒不了手机的诱惑―――“明知山有虎，偏向虎山行”，“低头族”的出行安全已成了世界各国不容忽视的公共问题。
怎样才能解决这一棘手难题呢？鲁伊斯决定为低头族排除隐患，但他一时又不知从何处下手。克鲁斯得知了爸爸的想法后笑着说：“这还不容易！把交通信号灯安装在路面上，让低头玩手机的行人也能很容易看到交通指示灯的变化，这个问题不就解决了吗？”克鲁斯这句异想天开的玩笑话，却给了鲁伊斯很大的启发。鲁伊斯想：如果真能设计出一种安装在路面上的交通信号灯，这个问题不就迎刃而解了吗？
儿子出院不久，鲁伊斯就开始利用业余时间着手路面交通信号灯的研发工作。几个月后，鲁伊斯研发出了一种能安装在路面上的LED 交通信号灯。这种信号灯具有超强的感应能力，当路面可供行人安全通过时，信号灯会发出绿色的光；当有轨电车或汽车等机动车辆接近时，信号灯会发出红色的光，以便引起那些眼睛盯着手机屏幕看的行人注意，告诉他们附近有机动车辆行驶，走路可要小心了。
鲁伊斯为自己的发明申报了技术专利，并写了一份详细的报告递交到德国政府的交通部门。由于近年来行人走路玩手机而导致的交通事故率屡屡攀升，德国交通部门十分重视鲁伊斯递交上来的报告，并决定由德国奥格斯堡运输供应商对LED 交通信号灯进行实地试验，在柏林市交通事故频发的两个火车站之间的沥青路上安装了LED 交通信号灯。
篇4
关键字：信号灯；交通行为；倒计时信息；回报
中图分类号：U491文献标识码：A
引言
交通信号灯及附属装置承载的控制信息作用对象是人。现在的信号控制设计多关注交通系统与工程角度的科学性、合理性和完善性，而把控制的对象――人模型化为对于控制信息而言的“机器人”，显然很难准确表达控制信息量和对交通行为的控制作用。现在，国内很多城市的交叉口都采用了信号灯变换倒计时显示装置或借助灯光闪烁提示灯色变换，这一现象引起了一些学者的关注[1][2][3][4]。显然，信号灯倒计时信息是交通信号控制的辅助信息，对于交叉口车辆通行/停止的控制，不是必需的。但这些辅助信息，提高了交叉路口通行能力[2][5]。控制的基础在于信息，没有信息，或者不考虑信息作用的对象，控制就会是盲目的[6]。在交通控制系统中，几乎全部的控制信息都是为控制人的交通行为而设计，因此需要从交通行为控制角度考察控制信息计量和作用。
一、交通信号灯交通行为控制功能
道路交叉路口处信号灯控制是城市交通控制主要方式，基本功能表现为控制交叉路口处人和车辆的运动行为，使相冲突的车辆交通流（或者车辆交通流与行人交通流）分时段通过交叉路口。同时，信号控制要根据不同道路方向交通流量合理分配通行时间，以提高路口通行能力，使得车辆通过路口的数量最多，等待时间最短、停车次数最少。
交通信号灯是为控制交通流而设置的红绿黄三色灯光装置，它用灯光的亮、灭信号向人（行人或司机）传达交通控制信号。信号在人的大脑里被转换成为交通信息，处理后产生交通行为（含驾驶行为）。车辆交通行为的主体仍然是人。现在的交通信号只能作用于人，被人接受、转换为控制信息后控制人的交通行为和驾驶行为。在管理学领域中，行为通常是指人为实现需求和目的，在特定环境中，经过一系列信息交换产生的受心理过程支配的身体运动。
最初的信息概念是由信息论的创立者香农（C.E.Shannon）提出的，他把信息定义为用来消除信息宿中关于信息源的不确定性的东西。交通信号灯以其自身的物理属性（圆形、红黄绿三色）和行为状态（点亮、熄灭或闪动）合成表达对交通行为通行或停止的控制指令信息，消除交通行为主体对控制要求的不确定性认知。
图1 交通控制信息一般概念模型
Fig.1 Common concept model of traffic control information
控制论创始人维纳在他的《控制论》一书的副标题上标明，控制论是“关于在动物和机器中控制和通讯的科学”。从本质上讲，控制是有目的的一系列信息处理、传输和应用的过程。对人实施控制，特别是利用自动机器控制人的行为，在考虑控制系统的科学性同时应考虑人的行为特点，才能充分利用信息实现高效控制。
二、信号灯的行为控制信息量
香农认为，信息是信息宿用来消除对信息源事物X的不确定性，所以收到消息Y所获得的信息量可以用不确定性的减少量来描述，即：
（1）
其中： 为信息量； 为信息宿获得信息前对X的不确定性； 为信息宿获得信息Y后对X的不确定性。
这个信息量反映了在通讯领域中对信息的计量，运用这个概念来理解交通信息对交通行为控制的作用是不够的。但是这个的信息概念包含的两个特质揭示了信息本质：第一，信息发生于不确定性的背景上（即，具有多种可能性或偶然性的环境中），没有信息一切都是不确定的；第二，信息活动往往与控制活动紧密相关并构成后者的组成部分；第三，信息源与信息宿是对等的通信设备，可以对信道消息正常编码/解码。
依据香农信息量表达式（1），一个交通信号灯组正常工作且可被“机器人”正常观察到并转换成信息，给出的通信意义上信息量是：
（2）
上式中，G、R和Y分别为一个交通信号灯组在周期C内分别亮绿灯、红灯和黄灯的时长。
信号灯控制信息的信息宿不是通信终端电子设备，而是交通的主体――行人或司机。因而，信号灯表达的控制信息量，还应该从人的角度和交通行为控制角度考虑：
1、交通行为可控性。对于不受控的交通行为，信号灯给出的控制信息量为零。
2、信号传递和识别障碍。有些情况下，为了更多的表达信息，信号灯装置改造导致其物理属性不规范，或状态异常，超出人的交通知识和常识，造成信号传递和识别障碍，信息无法传达，信息量为零。
3、交通行为需求。从系统角度看，信号控制是对交通的通行或停止控制，无需表达更多信息。从控制输出――交通行为角度看，在通行或停止的控制信息同时，还关注这两个信息之间变化的预测信息。交通行为越需要的信息，信息量越大。
4、信息冗余。一个交通信号灯组通常是“三灯三色”，点亮时是“一时一色”。对于停、行和警告三个行为控制指令，从通信角度讲，一个信号灯的“亮”、“灭”和“闪”即可表达。交通“三灯三色”信号灯组对于信息表达的冗余保障了信息接受转换可靠和容错。
三、倒计时信号灯信息
从系统角度看，信号控制系统按照分配通行权、充分利用路口资源提高通行能力原则进行设计，交通信号灯给出通行控制信息，是有效和充分的。但实际中发现，倒计时信息有利于充分利用路口资源，提高路口通行能力。因此有必要从被控制对象――人（出行者）的角度观察其作用。
1、出行者对交通的基本需求是快速、便利，在通过交叉路口时，这种需求表现得更为明显。需求产生了心理紧张，是态度积极和行为主动的驱动力，必然导致对信息的“饥渴”，心理上体现为焦虑。更多的信息支持了积极主动的行为，积极主动的行为是提高路口通行能力的保障。
2、对于出行者来说，信号灯通行/停止控制的突变切换，没有控制变化趋势的预测信息，削弱了人快速通过路口表现出来的积极心理需求，阻隔了心理与行为的链路，焦虑无法缓解，心理疲劳，必然也导致系统效率下降。
3、信号灯变化的预测信息缺失，形成控制系统与出行者信息的不对称，在积极、主动的心理状态下，可能导致控制与行为之间的博弈，这种博弈常常产生不安全交通行为，引发交通事故。
4、行为理论认为行为控制是建立在行为激励机制上[7]。闯红灯违法行为激励十分明确：被警察处罚，或付出事故伤害的代价，这是反向激励。信号灯变化的预测信息满足了守法交通行为的心理需求，提供了高效交通行为的正向激励，符合人的心理需求，同时也是信号控制以人为本的管理与服务并重特性的体现[8]。
当然，对于感应式信号控制和系统协调控制方案，信号灯变化的预测信息的有效存在技术上的困难。这些系统是根据交通检测实时决定控制参数，许多情况下不存在交通行为控制意义上的预测信息可供。
对于正常观察的驾驶员，以秒计量的计数式信号灯倒计时通信意义上信息量为：
（3）
其中： 为信号灯当前灯色传递的信息，与式（1）和式（2）中意义相同； 为倒计时显示的最大数值； 和 表示获得倒计时信息前后，驾驶员对信号灯灯色状态n出现的先验概率和后验概率，n=1,2,……，N，N 为状态数。因为信号灯灯色变化是规则有序的（即保持当前颜色状态或者变成下一种颜色，而且正常情况下，下一颜色是确定的。），所以根据变化规律，N为2。
从上述式可以看出，倒计时的时间越长，倒计时器表达的信息量越大。考虑倒计时的交通行为需求特性和信息的价值，可以用加权信息来描述加设倒计时的信号灯的信息量[9]。因此，可表述为：
（4）
式中， 为倒计时显示为i秒时信号灯倒计时信息的加权系数，i=1，2，3，…… ，且有 。
比较发现，设有倒计时的交通信号灯提供的控制信息量大于传统的信号灯，使交通参与者获得更多的交通控制信息，以便更加合理准确地做出选择与决策。
五、结论
信号控制信息是为对人进行交通行为控制而设置的，因此，在设置交通信号灯，提供交通行为控制信息时，应该考虑人对控制信息的需求和程度等因素。因此，在提供行为控制信息时，应尽可能提供预测信息，减少对未知状态的不确定性，提高控制效率。考虑到驾驶员交通需求和信息的价值，目前倒计时装置的样式多种多样，不同的倒计时方式的信息量是不一样的，在倒计时信息设置方案选用时应当合理比选。
参考文献：
[1] 王岩，杨晓光。基于交通安全的交叉口信号倒计时设置研究[J]。中国安全科学学报，2006（3）：55-59。
[2] 郝建勋。利用“红灯闪烁”提高信号交叉口的通行能力 [J]。道路交通与安全，2001（5）：31～33。
[3] 。本市为何不采用路口信号红灯倒计时牌[J]。交通与运输，1999（2）：17-17。
[4] 余旋。交叉口信号控制安全的研究[D]。同济大学，2008。
[5] 高铁军。城市信控交叉口的过渡信号研究[D]。北京交通大学，2008。
[6] 钟义信。信息科学原理[M]。北京：北京邮电大学出版社，1996。
[7] 胡冶岩。行为管理学[M]。北京：经济科学出版社，2006。
[8] 陈学斌。别轻言“处罚闯黄灯”和“取消黄灯”[J]。道路交通管理，2007（10）：46-48。
篇5
关键词：信号灯；一体化
中图分类号：U491 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）08-000-02
“十二五”期间，南京市加快构建现代综合交通运输体系，综合交通线网总里程超过12600公里，比“十一五”末增加7.1%，其中公路里程已达11404公里，农村公路新改建2036公里，公路网络日益完善。随着路网密度加大，仅靠渠化以及增加警告标志、警示桩、减速震荡标线等交通安全设施已不足以满足车辆通行安全的需求，提出增设电子信号灯的民生诉求越来越多。当前电子信号灯管理模式存在南京市不统一的情况，给公共交通安全带来重大安全隐患，大大降低了南京交通综合枢纽名城公共交通管理服务水平。
一、我市交通电子信号灯现状
（一）道路交通信号灯建设情况
新建路段（含立项改扩建项目）按照市政府要求为了减少重复基础建设，道口电子信号灯设置与工程设计、建设同步实施。在原主城区（即鼓楼、玄武、秦淮、建邺、栖霞、雨花、下关）由城建部门建设，其它非主城区路段由相应工程施工方负责。对于既有道路上新增交通信号灯，主城区由交管部门负责实施，主城区外（含高新区）建设主体尚未明确。
（二）道路信号灯管养情况
1.在原主城区实现“一体化”管理。在原主城区（即鼓楼、玄武、秦淮、建邺、栖霞、雨花、下关）城市道路的交通信号灯由城建部门建设后经交管部门验收，移交至公安交管部门管理。路产路权由城市道路管理中心管理，主城区道路交通信号灯已实现管理“一体化”。
2.江宁、浦口、溧水、高淳、六合等区管养主体多元。在非主城区地区，由于各区交管部门行政上隶属于各区公安局管理，导致市交管局制定的信号灯的建设、移交、管理模式无法推行，交通电子信号灯建成后，管养模式多元无统一标准。有的在建设完成后直接移交属地交警大队或交警中队；有的在移交交管部门前还需支付一定的养护费用；有的移交给地方街道，由街道负责支付后期维护费用；有的则明确建设完成后不予接收，上述种种移交模式给工程建设方造成很大困扰，任何一个环节未明确解决都可能造成信号灯无法及时交付使用。以省道122改扩建工程为例，该路段跨栖霞、江宁两区。省道122栖霞段所涉及的交通电子信号灯已纳入市交管局统一管理，永久维护，省道122江宁段则至今仍在工程建设方手中，无人接管。江宁区政府答复，区公安交管部门无此职责，区交通主管部门可以承接管养职责，但需明确经费来源。此路段属于省道，区交通主管部门作为路产管养单位，并无交通信号灯管养法定职责，且省道公路养护经费由省级公路管理机构拨付，并未有交通信号灯管养经费项目列支。同样，在江宁区的国道104段，交通信号灯由于当时的建设方为江宁交建集团，该集团无下属固定路产管养单位，建设竣工后信号灯无法交接，后经区层面协调，由地方街道负责解决经费，交管部门下属信号灯管养单位接管。
二、我市交通电子信号灯管理存在的弊端
（一）存在重大安全隐患
交通电子信号灯的设置、调整、维修关系到道路交通安全。电子信号灯，并非随着建设时同时施工就结束，而是一个动态管理，还需根据道路的通行量增减、事故发生状况、特殊时段路段限行等即时作出调整。据了解，交通事故率、监控数据等均为公安交管部门掌握。交通信号灯的建成后管养主体不统一，无论是街道还是其它路产部门，均需要通过公安部门了解数据后，才可以对交通信号灯进行实时调整。鉴于需要设置交通信号灯的干线公路路口，一般均车流量较大，电子信号灯建成后若无法明确管养部门，在日后出现故障得不到及时修复或实时调整不到位等情况下，必然会引发重大交通安全隐患。
（二）容易出现部门间推诿扯皮
车辆通行安全与百姓出行息息相关，普通市民无法准确区分同一名称道路信号灯管理行政区域的划分。多部门、多模式的管理类型，势必会出现民众诉求在不同路段交通、地方政府、公安交警等不同部门间流转解释，无法在第一时间解决安全隐患问题，也大大降低为民服务效率，极易出行部门间推诿扯皮现象。
（三）降低综合管理效率
目前，由于主城区与江宁区交通电子信号灯采取不同管理操控系统，江宁区数据无法接入全市综合交通秩序管控体系，已对日常管理造成一定影响。伴随着交通电子信号灯不断增设，管养主体不断复杂化，势必会导致公共资源无法充分利用。当出现重大突发事件时，数据无法共享对接，必将影响处置效果。对于社会公共服务管理类资源，理应以信息化、一体化的民众需求为导向，不断提高综合服务水平。
三、江苏其它城市普遍采取交通信号灯一体化管理
（一）苏州交通信号灯建设、管理模式
苏州在新建和改扩建道路中，交通工程指挥部同步建设信号灯，履行缺陷责任期内设施的管养责任。竣工验收后，信号灯交由交警部门管理，建设标准和方案在前期均会经过交警部门审核，以便于后期接入交警统一的交通信号灯管理系统。对于既有道路上新增交通信号灯，一般由地方政府出经费，后期交管部门管养。
（二）无锡交通信号灯建设、管理模式
在新建和改扩建道路中，交通信号灯建设纳入项目中，由交警部门专项验收，后期管理、维护、养护主体均是交警部门。对于既有道路上新增交通信号灯，由地方政府和交管部门负责设置，后期的管理维护和养护也均为交警部门。
根据依法行政的原则，交通或城建等部门在交通信号灯管养技术设备、人员、经费，法定职责上均无此项管理依据。
四、构建“一体化”管养
（一）明确交通信号灯的设置、管理的法定部门
根据《江苏省道路交通安全条例》（以下简称省道条）第八条第二款“交通、建设行政管理部门应当对管辖的道路、桥梁，按照国家有关技术标准和规范，设置和完善交通标志、标线、信号灯等交通设施，及时消除道路安全隐患，保障道路完好，并依据各自职责加强对所属运输企业和客运场（站）、营运车辆、驾驶人的道路运输安全监督检查。”
省道条第二十四条第二款“新建、改建、扩建道路时，应当按照国家标准同步规划、设计、建设交通信号灯、交通标志、交通标线、交通监控、防撞护栏等交通设施，按照国家有关规定进行验收，未经验收或者验收不合格的，不得交付使用。”交通信号灯的安装和管理规范是由公安部先后主持制定的《GB14886-2006道路交通信号灯设置与安装规范》和《道路交通信号灯》（GB 14887-2003）。《GB14886-2006道路交通信号灯设置与安装规范》明确“本标准适用于城市道路和公路平面交叉口、城市道路和公路路段、城市道路和公路与铁路平面交叉口处信号灯的安装”。
因此，建议明确设置和完善公路部分信号灯时需由公安部门提供明确的符合国家技术标准和规范的设置方案，由交通、建设等行政管理部门具体实施，并在移交时由公安部门负责验收。
（二）明确全市统一的交通信号灯管养主体
依据《道路交通安全法》第五条规定：“国务院公安部门负责全国道路交通安全管理工作。县级以上地方各级人民政府公安机关交通管理部门负责本行政区域内的道路交通安全管理工作。县级以上各级人民政府交通、建设管理部门依据各自职责，负责有关的道路交通工作。”第二十五条：“全国实行统一的道路交通信号。交通信号包括交通信号灯、交通标志、交通标线和交通警察的指挥。”以上条例明确，道路交通安全管理工作统一由公安部门负责，作为对交通秩序进行动态管理手段之一的交通安全信号灯，起着“代警察”和交通规则的作用，与交通警察的指挥同属交通指挥体系。
因此本着统一管理、提高效能的原则，建议由公安交管部门作为新增干线公路电子交通信号灯管养主体，所需经费作为公共服务支出由各级财政负担。
（三）明确既有道路上新增交通信号灯经费来源
既有干线公路路口随着交通量的增加需要新增交通信号灯的，建议参照《关于开展公路交通安全生命保障工程示范路建设的通知》（苏公交【2013】249号）文件规定“路口需要设置信号灯和电子监控的，应当提请地方政府解决。”经费由交通部门和交管部门联合提请地方政府解决。新增公路搭接道口需要设置交通信号灯的，经费由申请人承担。
交通电子信号灯事关生命安全，事关交通发展。因此，我们建议，出台全市统一明确的交通电子信号灯设置管理制度，建立适应南京综合交通枢纽名城发展的“一体化”信号灯管养体系，为百姓出行提供更加安全、便捷、优质的公共交通服务！
参考文献：
[1]《GB14886-2006道路交通信号灯设置与安装规范》.
[2]《道路交通信号灯》（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
基金项目:2009年西南交通大学峨眉校区大学生创新性实验活动基金项目(2009a011);2010年西南交通大学峨眉校区大学生科技创新基金项目(2010a003)
0 引 言
近年来,随着经济的不断增长,城市化、汽车化的急速发展,城市道路增长的有限与车辆增加的无限造成了严重的交通拥挤问题,其中以交叉口的交通拥堵问题最为严重。据数据显示,每年因交通堵塞造成的经济损失高达几十亿美元,现已成为制约经济发展和城市建设的瓶颈[1-3]。可见,交通拥堵现状亟待解决。而有效地利用当前交通信号控制系统的作用,寻找一种更适用于实际情况的交通信号控制方案又是解决该问题的主要途径。因此,本文的研究就显得意义重大。
当前存在的交通信号控制方案主要有定时控制、感应控制、基于数学模型的自适应控制和模糊控制等。其中当前存在的两级模糊控制方案是目前控制效果相对较优的一种,可以较好地实现对交叉通信号灯的实时控制[4]。但它仍存在许多问题,其中一个最大的不足在于它不能准确地显示出红、绿灯相位的时间,没能与能降低闯红灯率和交通事故率,且具有人性化特征的信号系统显时装置结合运用,这也是其不易运用到实际情况的症结所在;另外,有些两级模糊控制[5]在第一级控制模块中,其采取的输入变量只考虑了相位排队长度和车流到达率,而没有考虑各相位车辆等待时间。此时若一个相位的车辆一段时间内一直都很少,那照该控制方案就只能让其一直等待,这必将造成其控制的不合理。
基于此,本文针对当前控制效果相对较好的模糊控制的不足之处,同时结合对当前各种常用交叉通信号控制方案的全面对比与深入分析,沿用了各种控制方案的优点,完善和弥补其不足之处,最终设计出了一种更适用于实际情况的新型两级模糊控制方案。该新方案对随机交通流的适应性强,弥补了定时控制的缺点;同时,综合考虑了绿灯相位和红灯相位,且对相位繁忙优先性进行了考虑,弥补了感应控制的缺陷;另外,对模糊器进行了优化,同时与当前运用成熟的定时控制的信号系统显时装置进行了有机结合,充分发挥了信号系统显时装置的优点,利用了可视化的时间来降低闯红灯率和交通事故率,使其更具人性化,对交通现场的适用性更强。
1 交叉通平面几何设计设计与相位设计
通过对当前城市交叉通平面几何设计和相位设计的具体情况进行深入调研并参考了大量文献[6-8]后,确定出当前相对最优的一种交叉通平面几何设计方案如图1所示。交叉路口分东、南、西、北四个通行方向,每个通行方向均有左转、直行和右转三股车流。
图1 典型的单交叉路口几何设计方案图
针对当前存在的各种相位设计方案,从其交叉口利用率、安全性、人性化和实用性等方面综合分析对比后,确定出当前相对最优的相位设计方案如图2所示,即南北直行、南北左右转、东西直行和东西左右转,行人和非机动车可以在第1相位和第3相位开通时顺利通行。本文将以此为研究对象。
图2 典型的单交叉路口的相位设计示意图
2 交通信号新型两级模糊控制思想
新型两级模糊控制方案的整体控制图如图3所示,先通过车辆检测器检测出当前所有处于红灯相位的等待车辆数和各车流方向自上次绿灯以来的红灯持续时间,然后将检测出来的交通流数据传送到新型两级模糊控制器。
图3 新型两级模糊控制系统整体控制框图
第一模糊控制级接收到车辆检测器检测出的红灯相位等待车辆数和红灯持续时间后,经过该模糊控制级处理推出当前各红灯相位的繁忙度,从而可以确定出在当前绿灯相位跳转前一瞬间下一个该亮绿灯的等待相位。同时,找出繁忙度最大的2个相位,并返回去得到这繁忙度最大的2个相位的交通流数据(即这两相位的相位等待车辆数)。
第二模糊控制级通过对繁忙度最大的两个相位的交通流数据处理后,推出下一个绿灯等待相位的绿灯时间,并将该绿灯时间传到交通显时信号灯上。当等到上一绿灯相位亮完绿灯后立即让第一级模糊控制选出的绿灯等待相位显示绿灯,同时使其显示绿灯时间,其显示时间即为第二级模糊控制确定出的绿灯时间。这样周而复始的运行,即可很好地对交通流进行实时智能控制了。
另外,还充分考虑到在实际交通信号控制中,控制方案应人性化且适用性强。对此,对其红绿灯显时控制系统做了如下规定:显示绿灯的相位显示准确的绿灯运行时间;对于红灯相位,只对下一个绿灯相位就是它的红灯相位显示时间,且只在当前绿灯相位绿灯时间即将结束前瞬间(假定5 s),使其显示准确的红灯倒计时间。显示了红灯时间的相位即表示下一相位该它通行,而其他不显时间的红灯相位,表示需要多等待,下一相位不是它。这样充分发挥了现有显时交通信号装置的优势,更易遵守,更具人性化,更适用于实际交通情况。
3 新型两级模糊器的设计
3.1 第一级模糊控制器的设计
该模糊级为红灯相位选择模块,该模块为双输入单输出模糊控制,其两个输入为:当前处于红灯相位的等待(排队)车辆数(qr)和各车流方向自上次绿灯以来的红灯持续时间(tr),输出为各红灯相位的繁忙度(ur)。
qr的基本论域为[0,30],离散论域为{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14},在离散论域上定义5个模糊子集{很短、短、中等、长、很长};
tr的基本论域为[0,120],离散论域为{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12},在离散论域上定义5个模糊子集{很短、短、中等、长、很长};ur的基本论域为[0,6],离散论域为{1,2,3,4,5,6},在离散论域上定义5个模糊子集很{低、低、中等、高、很高}。
qr,tr,ur模糊子集的隶属度函数如图4所示,模糊控制规则如表1所示。
图4 qr,tr,ur隶属度函数
表1 红灯相位选择模块的模糊控制规则
相位繁忙度
各相位排队长度
很短短中等长很长
红灯持续时间
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
长中等高高很高很高
很长偏高很高很高很高很高
3.2第二级模糊控制器的设计
该模糊级为确定绿灯延时模块,该模块为双输入单输出模糊控制,其中两个输入为:当前繁忙度最大相位的排队长度(dc)和该相位与繁忙度第二大相位的排队长度的差值(长度差xc),输出为该相位的绿灯延时(tl)。
假定每个相位的最小绿灯时间gmin=10 s,则相位绿灯总时间gtime=gmin+tl。
dc的基本论域为[0,30],离散论域为{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14},在离散论域上定义8个模糊子集{很长、较长、长、偏长、偏短、短、较短、很短};xc的基本论域为[0,30],离散论域为{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12},在离散论域上定义7个模糊子集{很大、大、较大、中等、较小、小、很小};tl的基本论域为[0,50],离散论域为{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13},在离散论域上定义7个模糊子集很{很长、长、较长、中等、;较短、短、很短}。
dc,xc,tl模糊子集的隶属度函数如图5所示,模糊控制规则表见表2。
图5 dc,xc,tl隶属度函数
表2 绿灯延时控制的模糊控制规则表
绿灯延时
排队长度
很长较长长偏长偏短短较短很短
长度差
很大很长很长很长长较长较长中等较短
大很长很长长长较长较长中等较短
较大很长很长长长中等中等较短短
中等很长长较长较长中等中等较短短
较小长长较长较长中等较短短很短
小长较长中等较长较短较短短很短
很小长较长中等中等较短短很短很短
4 仿真研究
为了验证新型两级模糊控制器的控制效果, 用matlab [9-10]结合vb[11]编写了新型两级模糊控制的仿真程序,并与当前广泛运用的感应控制和定时控制进行了比较。假定路口各方向车辆到达交叉口是随机的且服从均匀分布,利用vb中的随机函数产生12个方向车流每秒钟到达的车辆数,到达率为0~0.4辆/s,设某车流红灯转变为绿灯后车辆以1辆/s的速率离开等候的车队,以通过交叉口的平均车辆延误作为评价指标。分别对新型模糊控制、感应控制和定时控制在不同的交通条件下各进行10次仿真比较,每次仿真时间均为1 200 s,10次仿真的平均结果如表3所示。
从仿真结果表3中可知,采用新型两级模糊控制方法从整体控制效果上看,在平均车辆延误上比感应控制方法提高了13.290 8%,比定时控制方法提高了22.820 1%,可见优势明显。
表3 仿真结果表
交通运行时期新型模糊控制平均延误/s感应控制平均延误 /s定时控制平均延误/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
整体控制效果34.375 3439.644 4244.539 23
5 动态模拟演示
为了使其更具可观性与实用性,更易于运用到交通现场,我们还对新型两级模糊控制进行了动态模拟演示。其动态模拟演示图如图6所示。
图6 新型两级模糊控制方案的动态模拟演示图
可以对交通参数进行随意设定从而实现不同情况下的动态模拟,在演示图中可以通过繁忙度知道下一绿灯相位应为何相位,通过当前相位可以知道正处于绿灯的相位,且由绿灯时间可知整个相位的总绿灯时间,由绿灯剩余时间可以准确的知道其剩余绿灯时间。这样就使新方案更具可观性与实用性。对于实际交通流时,只需把检测到的实时数据输入,通过新型两级模糊控制器就可以实现实时在线控制了。
6 结 语
本文确定当前相对最优的交叉口平面几何设计与相位设计,并设计出一种更适用于实际情况的新型两级模糊控制方案。另外,利用matlab软件和vb编程软件对新方案进行了仿真比较,验证了新方案的有效性和优越性,同时还对其进行了动态模拟演示,使其更具可观性与真实性,更易于运用到交通现场。
该新方案实用性强、易于推广、利于环保。只需在现有的交通控制系统中把新型控制程序输入其交通控制的微型计算机中,即可实现其实时在线控制,充分发挥了计算机的高速处理与计算能力。也大大降低了交通信号设备的改造费用,具有可观的经济效益。同时,交通流的通畅、车辆排队时间的缩短能有效地减少汽车尾气的排放量,更能适应当前全球的低碳经济计划。
参考文献
篇7
关键词：电子信息技术；交通信号灯；智能控制；系统设计
前言
在城镇化、工业化和产业化的发展推动下，汽车数量越来越多，交通需求越来越高，道路拥堵现象日益严重，给人们的日常出行造成了一定影响。不仅如此，交通事故也随之而增多，而一旦发生交通事故往往会造成人员和经济上的损失。为了改善交通问题，减少和避免交通事故发生，利用电子信息技术开发智能交通信号灯控制系统显得尤为必要。
1 智能交通信号灯控制引入电子信息技术的必要性
电子信息技术在交通领域中的应用是对电子信息技术高速发展的一个直观体现。电子信息技术具有自身独特的优势，构造简单，功能多样，适用范围广，拥有专用仪器系统，用户可以对其进行自定义，灵活性高，在各个领域中的应用均发挥着无可替代的重要作用[1]。逐渐趋于软件化方向发展的硬件，是国际硬件整体发展趋势，而电子信息技术正与这一趋势相符，且虚拟仪器技术十分强大，可以实现多种功能，配备的专用软件与探头还可以有效的完成特定系统参数检测，其中汽车发动机参数检测就是电子信息技术在参数检测方面中的一个应用。总而言之，电子信息技术不仅功能强大丰富，而且适用于各领域，可以很好的满足测量、科研、检测等需求。所以，将该技术引入到智能交通信号灯控制当中是非常必要的。
2 基于电子信息技术的智能交通信号灯控制系统设计
2.1 智能交通信号灯系统介绍
现行智能交通信号灯系统主要由三部分组成，发射装置、交通信号灯系统和车载接收装置。发射装置利用无线方式将交通信号灯信息发射给交通信号灯系统，交通信号灯系统根据发送进来的信号灯信息对交通信号灯进行控制和显示，有红、黄、绿三种颜色，分别代表禁止通行、警示和可通行[2]。车载接收装置安装在机动车辆之中，用于接收交通信号灯信息，包括语音、接收、显示和控制四个单元。在交通系统运行当中，交通信号灯起着基本语言的作用，对交通进行有序的指挥和疏导，使交通通畅与安全得到较好保证。
智能交通信号灯系统工作的基本原理是：先由交通信号灯系统对信号灯信息进行采集和显示，然后由发射装置对交通信号灯信息进行读取，经降低功率处理后通过无线将信号灯信息发射出去。行驶在道路上的机动车内车载接收装置感应到发射装置发射出的信号后，由接收单元对其进行接收，并随即发送给控制单元，对信号灯信息进行解码后发送给语音单元，最后发送给显示单元[3]。
2.2 智能交通信号灯控制系统设计
2.2.1 设计思路与总体设计
交通信号灯在道路交通系统中的重要作用不言而喻，它是保障车辆与行人安全通行、有序通行所不可缺少的重要装置设备。鉴于交通信号灯主要是设置在人群集中、人员流动频繁，日流动量较大以及过往车辆较多的分叉交通路口处，而非所有路口均设有交通灯，从这方面考虑，本系统将设置两个交通信号灯，用以对不同方向（东西、南北）的交通进行疏导控制[4]。在同一时刻，东西方向与南北方向的交通信号灯颜色是对立的，即东西绿灯，则南北红灯；东西红灯，则南北绿灯，过渡阶段为黄灯。考虑到十字路口白天交通流量大且频繁，尤其是在上下班时段，因而需要对该处的交通信号灯变换时间进行相应的调整，适当缩短红绿灯亮灯时长，以缓解交通拥堵状况。晚间，人流与车流量减少，道路交通拥堵减缓，因而宜适当延长信号灯变换时间。
基于上述思路分析，结合交通信号灯在工作过程中是通过简单的外设和应用程序将信号灯状态信息反馈给控制终端的，因而基于电子信息技术的智能交通信号灯控制系统的总体设计应主要实现以下几个功能模块：数据采集模块、智能交通控制中心、智能交通控制终端和电源管理及显示模块。数据采集模块主要负责对交通信号灯的工作状态信息进行实时采集并发送给控制中心，由控制中心对状态信息进行处理，对故障进行处理。控制终端对信号灯的颜色及其变换和亮灯时长进行显示。
2.2.2 控制中心与终端设计
数据采集模块将采集来的交通信号灯状态信息经由逻辑电路传送至交通控制中心，控制中心接收到来自于数据采集模块的状态信息后，利用逻辑电路对信息进行判断，判断信号灯当前处于何种状态，有红灯亮、黄灯亮和绿灯亮三种状态，通过判断从而了解当前交通信号灯的工作状态，进而保证道路交通信号灯系统正常运行[5]。当信号灯发生故障，控制中心根据逻辑电路判断异常结果（不显示上述三种状态中的某一种），由系统第一时间发出警示，从而工作人员对故障进行及时有效的处理，及时将故障清除，降低交通灯故障给车辆行驶带来的影响。
交通控制终端模块，负责对交通灯的颜色变换和亮灯持续时长进行控制，它将传输进来的控制信息传输给PC机，PC机进行相应处理后再返回给控制终端，控制终端根据指令要求对交通信号灯进行智能化控制。对于智能交通控制终端的设计，采用灵活性高、可靠性高的层叠式顺序框架，这种框架处于编辑状态之下，各个框架结构的顺序可以较为容易的改变。本系统设置两个不同方向的交通信号灯，因而需要采用两个顺序结构，对于同一交通灯亮灯颜色的交替变换，可以通过设置局部变量来实现，而对于每种颜色的点亮持续时长控制则使用Window CVI提供的定时器，通过参数设置来实现。当信号灯点亮时间临近结束时，系统需要提醒车辆和行人注意安全，以信号灯闪烁显示作为提醒，对于这一功能的实现可以通过文本信息设置来完成，最终完成基于电子信息技术的智能交通信号灯控制系统设计。
3 结束语
在城市交通发展快速的形势下，智能交通信号灯系统的建设与应用变得越来越重要和不可缺少，而电子信息技术在智能交通信号灯控制中的引入则更进一步提升了信号灯系统在道路交通中的作用。因此，随着电子信息技术的不断发展，智能交通信号灯控制系统应积极引入该技术，充分利用该技术优势，对城市交通进行调控，保障交通稳定运行。
参考文献
[1]王鹏.基于信息融合的智能交通信号灯控制系统研究[D].沈阳工业大学，2016.
[2]周文奇，韩晓玉.电子信息技术在智能交通信号灯控制中的运用研究[J].电子测试，2015，21：91-92.
[3]王可近.浅析电子信息技术在智能交通信号灯控制中的应用方法[J].信息化建设，2015，12：280.
篇8
关键词:平面交叉口；交通分析；信号灯配时；交通评价
中图分类号：C913.32 文献标识码：A 文章编号：
随着城市交通的发展，道路交通的拥堵问题已成为许多城市面临的一大难题，而城市道路的拥堵往往集中体现在了道路交叉口的拥堵上，因此，城市道路交叉口的改造工程近年来也是在各个城市频频出现。但目前，许多中小城市开展的道路交叉口改造项目，仍较为盲目：一旦出现交通拥堵，就进行交叉口的拓宽渠化，未能对交叉口进行科学合理的交通分析与评价，同时，由于在中小城市中，交叉口的土建工程设计与交通管理控制往往是分由不同部门与专业负责实施，因此，交叉口的工程设计与信号灯配时设计无法紧密结合，部分交叉口存在信号灯配时方案不合理造成的交通拥堵现象。本文以肇庆城区端州路～工农路交叉口为具体实例，介绍基于信号灯配时方案的交通分析与评价方法。
1 交叉口现状调查
端州路～工农路交叉口是肇庆城区的一个重要交叉口，该交叉口本身的交通压力较大，高峰时间该交叉口比较拥堵，因此，交警部门对该交叉口的信号配时进行了多次的现场调配，但这种调配目前来说也是仅限于对交叉口通行能力的一种调整，未能对交叉口的延误进行必要的考虑，同时，也没有未对整个交叉口的运行状况进行相关指标的量化评测，因此对该交叉口的相关交通改善措施缺乏量化评价与针对性的指导。
1.1 现状交叉口各进、出口车道分布如下
1.2 高峰小时（17：30～18：30）交通量调查结果如下
1.3 现状交通信号配时方案
2 交叉口现状的评价计算
2.1 简化数据相关说明
(1)本计算过程暂不考虑交叉口区域行人及非机动车带来的相关影响，因此，现状配时方案中的全红时间11s不纳入信号周期进行计算简化。
(2)由于本次交通调查未能针对直左、直右车道进行车辆组成调查，因此，对直左车道按0.5条左转车道+0.5条直行车道进行简化处理，直右车道也一样。
(3)对工农路进口处，将直右车道按直行车道处理，其对应的右转交通量也按直行进行计算。这样做实际上是提高了现状交叉口的相关计算指标，也是为了尽量避免因过饱和条件对计算准确性带来的影响。
(4)端州四路进口的右转车道属于独立车道，右转车辆实际可不受信号灯控制通行，因此暂不纳入评价计算范畴。
2.2 通行能力计算
单条进口车道的设计通行能力计算：
T —— 信号灯周期，131s
tg—— 信号灯每周期的相应绿灯时间
ts1—— 绿灯亮后第1辆直行车启动、通过停车线的时间，直行车道取2.3s，左转车道取3.6s
ts—— 直行车道的平均车头时距取2.5s，左转车道的平均车头时距取3.0s
φ——折减系数,取0.9
2.3 交叉口延误计算
由于该交叉口未进行专项的延误调查，因此延误计算按设计新建交叉口进行，同时忽略初始排队延误计算，各车道延误用下式估算：
2.4 进口道排队长度估算
排队车道长度L=6×Q
2.5 现状交叉口相关指标如下表所示
现状交通分析
(1)对于现状配时方案，交叉口的交通量基本处于饱和状态，其中工农路进口道的左转、直行交通量属于过饱和状态，该进口道延误很大，车辆排队现象严重。其他车道一旦交通量增加，也将会出现严重的堵塞。
(2)本计算用作交叉口服务水平评价的延误是15分钟分析期间的平均每车信号控制延误（简称信控延误）：交叉口车辆平均延误达到105.6s。
(3)各交叉口进口道排队长度均比较长，除星湖大道进口外基本需要100m以上的等待长度，排队等待长度如超出进口道车道长度进入渠化渐变段，将影响通行能力，交叉口的交通组织也会混乱；同时，星湖大道进口段由于受到物理渠化的限制，其排队长队实际也满足不到计算要求。
(4)原信号配时方案实际是在牺牲工农路进口道通行能力的基础上，实现了端州路交通效益的提升，因此，端州路方向交通延误相对较小，交通量饱和度不高，但由于工农路长期处于过饱和状态，也造成交叉口整体计算延误的提升。
3 配时方案的改善设计
3.1 原信号灯相位设置存在问题
现状交叉口各进口道流量比
(1)上表中红色数字即为相位关键流量比，计算各相位关键流量比之和为： 1.05>1.0，可以看出，除了第一相位关键流量比与次要流量比相差不大外，其余相位均有不小的相差，这样必然造成部分相位会出现关键流向一直存在车流通过交叉口，而次要流向却在一段时间内没有车辆通过，造成交叉口的时空效益不高，同时，由于关键流量比之和已大于1.0，因此，在该相位基础上无论如何配时，均会存在某一相位交通量过饱和。需对该交叉口相位设置、进口道车道设置进行改善。
(2)原配时方案实际是一种单口放行式的相位设置，单口放行式相位虽然设置简单，但是必须结合实际交通量通过车道设置有效平衡各向车道的利用率，而该交叉口由于受到了工农路进、出口道车道数太少的影响，按单口放行式的相位设置很难实现最优化的信号配时，同时，单口放行式的相位设置对行人及非机动车影响很大，因此，原配时方案实际设置了11s的全红时间用于行人过街，一方面浪费了交叉口的交通资源，另一方面，11s的行人过街时间也是不够的。
3.2 信号配时及进口道车道设置改善
3.2.1 车道设置修改
(1)端州四路进口道改为2条左转车道+2条直行车道+1条右转车道。（该进口道右转车道暂不纳入计算范畴，同前述）；
(2)工农路进口道改为2条左转车道+1条直右车道。（直右车道交通量包括右转交通量一并计算）；
3.2.2 相位设置修改
3.2.3 配时修改计算
交叉口各进口道流量比
上表中红色数字即为相位关键流量比，关键流量比之和Y=0.88
信号周期
式中：C0－信号最佳周期，s；
L－表示每个周期的各相位总损失时间，s，其计算如下式：
－车辆启动损失时间，应实测，无时间数据可取3秒；
I－绿灯间隔时间，该交叉口采用3s；
A－黄灯时间，该交叉口为3s；
n－所设相位数；
Y－组成周期全部相位的最大流量比之和，即0.88。
按周期时长100s计算，星湖大道左转绿灯时间仅为6s，时间太短，因此，对周期时长进行适当增加，最后试算求得周期时长采用145s。
4 交叉口新配时方案如下
4.1相应计算交叉口相关指标如下
4.2对比原配时方案
交叉口设计交通量提高：（4259－4154）/4154=2.5%。
交叉口平均延误减少：（105.6-55.2）/105.6=47.7%。
各进口道排队长度也相应减少。
5 交叉口分析结论
(1)改进后的配时方案通过合理的相位搭接，有效解决了进口道流量比的不均匀性，提高了对交叉口时空资源的利用率。在保障端州路通行的同时不必过大的牺牲工农路进口道和星湖大道进口的通行效率。
(2)改进后的配时方案虽然在交叉口通行能力上的提升不是很明显，但是交叉口平均延误减小不少，这也是目前肇庆城区信号灯配时的一个重要问题所在，许多交叉口的配时仅能满足通行能力的需要，而延误相对较大，目前看来，对交叉口相位安排及配时时间进行必要的交通计算，以减小交叉口延误是十分必要的，也是可以实现的。
(3)改进后的配时方案实际上是一种对称搭接式的相位设置，而原配时方案实际是一种单口放行式的相位设置，对行人及非机动车过街信号设置不利，改进后的配时方案可在机动车通行的同时设置行人相位，不用再设置全红时间安排行人过街。
(4)虽然改进后的交叉口在通行能力及延误上都处于理论可满足状态，但各进口道饱和度都相对较高，因此，这种高峰期临界饱和的通行状态在道路实际运行中很容易被打破，按目前交叉口的饱和度数值来说，进行交叉口的一些拓宽改造是非常必要的。
6 结语
交叉口的信号灯配时方案设计与交叉口的土建工程设计是密切相关的两部分内容，通过对交叉口信号灯配时方案的计算与分析能对交叉口的交通运行状况进行量化评价，明确交通拥堵问题所在，进而为工程项目提供依据。而目前由于我国对交叉通计算评价方面的设计规范仍相对缺少，在中小城市中，交叉口的土建工程设计与交通管理控制又往往分开，因此，希望相关建设管理部门应尽快完善道路交叉通分析、评价方面的相关规范，便于交叉口相关的工程项目科学开展实施。
参考文献
篇9
随着道路基础设施的快速建设，道路交通安全要求越来越高，道路交通设施得到了广泛使用。但是随着道路交通设施使用率逐渐增加，对其规范设置的合理性却出现了或多或少的问题。近几年因为道路交通设施设置的不规范，引发的交通事故和执法纠纷也不断出现。针对我国道路交通标志、标线和信号灯普遍存在设置不规范的问题，进行了分析整理，最后结合发现的问题和工作经验，对道路交通设施的规范应用提出一些建议。
1 标线设置的问题
1.1 交替通行区域标线的实施
众所周知，当道路前方突然变窄、两条车道并为一条车道时，最容易发生交通拥堵，但是越是拥堵，路况越发糟糕，甚至有逆向行驶的情况。《中华人民共和国道路交通安全法》第45条已经进行了明确的规定：在车道减少的路段、路口，或者在没有交通信号灯、交通标志、交通标线或者交通警察指挥的交叉路口遇到停车排队等候或者缓慢行驶时，机动车应当依次交替通行。交替通行就是我们常说的拉链式交替、依次通行的方法。在交替通行区域前，道路中间设置波纹标线及交替通行文字，配合相关标志牌，提示前方路替通行；在车流交汇处间隔设置几组停让线，让车辆在该区域交替通行。并配合电子警察自动监控的方式来减少停车排队等候或缓慢行驶的现象。
1.2 标线设置的连续性
标线的设置是根据驾驶员的实际情况，给出提前引导的作用，但是如果标线不按照实际情况考虑，或者实际情况发生变化，没有真正的起到导流及辅助的作用，容易引发交通的拥堵现象。例如主干道的同一路段的导向标线的统一性和连续性，一个路口的左转掉头在离中线最近的车道，下一个路口则改成靠近路边的车道，如果此路段有一点的拥堵，就会造成车辆变道困难的情况，加重了交通拥堵的状况。
2 道路交通标志的设置
2.1 指路标志的疏导作用
指路标志是传递道路方向、地点、距离信息的标志，目的是为了交通参与者能知晓所处道路及相交道路的信息，同时知道怎样按照指路标志到达目的地，但现有的指路标志信息选取方式不能够满足网络化的道路交通体系功能发挥的需求。为了给予道路网的使用者提供高质量的指路及导向信息，满足多种不同目的驾驶员的需求，发挥路网的最大功效，充分实现路网体系规划时对交通的疏导作用，是道路交通标志设置亟待解决的问题。
2.2 标志设置的信息量
驾驶员的驾驶效率与道路交通标志牌的易读性、简洁性、连续性及兼容性4个方面存在着关联，其中简洁性和兼容性对驾驶员的影响更多。交通标志的设置应结合道路线性、标志的数量和交通标志的种类进行总体的布局设计，以防出现信息不足或信息过载的现象。标志间距太小或设置过多，在车辆按一定速度行驶时，要减速才能识别，还容易造成驾驶员分散注意力，而导致交通事故的频发。还有一般通视条件良好，就没必要设置过多的标志，有的标志杆上同时安装了几块标志，且未按照警告、警示、指示的顺序排列，驾驶员在短时间内无法识别，且位置不合理，不易被驾驶员发现。所以标志的设置不是越多越安全，应根据设计车速和实际运行速度来确定不同等级的道路标志最小距离和标志信息，避免过多或不及时。尤其是在交叉路口，使驾驶员在最短时间内判断出正确的行驶路线，快速通过路口，防止交通拥堵。
2.3 标志的合理设置及距离
在标志的设置过程中，不应只关注到具体的位置，设置重复，设施频繁，相互矛盾。而应从驾驶员的反应能力来设计，计算驾驶员的制动反应时间，充分考虑驾驶员的反应时间和制动距离，设置减速限速标志前应设置减速距离和限速距离，以便驾驶员掌握行驶时的车速，避免出现限速标志只能紧急减速，容易引发交通事故。
3 信号灯的设置
3.1 信号灯设置距离过短
我国目前道路交通信号灯在设置时主要参照《中华人民共和国道路交通安全实施条例》、《道路交通信号灯》（GB14887-2011）及《道路交通信号灯设置于安装规范》（GB14886-2006）。这对我国交通信号灯的设置起到了积极有效的知道作用，但是不容忽视的是部分城市的交通信号灯并没有按照国家现行标准进行设置，不但没有发挥信号灯对城市交通的控制作用，反倒造成了交通拥堵。
篇10
一直致力于交通信号控制创新探索的刘伟南称，现在广泛使用的定时方式控制的交通信号控制机，已不能完全适应现代交通控制的要求。刘伟南说，目前已有的车辆检测装置的检测方法及优缺点如下：地磁线圈检测：单个检测器检测范围小，只有10平方米；不能检测车辆的类别，不能实现交通信号灯的公交优先；安装不方便，需要挖掘道路。红外线检测：检测器检测距离短，只有15米；不能检测车辆的类别，不能实现交通信号灯的公交优先；不能检测车辆需要行驶的方向，检测的交通信息量较少。超声波检测：检测器检测距离短，只有10米；不能检测车辆的类别，不能实现交通信号灯的公交优先；不能检测车辆需要行驶的方向，检测的交通信息量较少。视频检测：不能自动检测车辆的类别，不能实现交通信号灯的公交优先；不能检测车辆需要的行驶方向，检测的交通信息量较少；易受天气（雨天和雾天）的影响，使系统产生严重缺陷。
创新特性明显 技术优势突出
对于上述问题，刘伟南用实际的创新行动给出了答案。
国家提倡创建智慧城市，智能交通作为智慧城市建设中的一个重要环节，有了一个很好的发展机遇。定时方式控制的交通信号控制机，亟待被重新认识。刘伟南称，带车辆检测功能的交通信号控制机，就像给交通信号控制机（系统）添加了“眼睛”，能根据道路的实际情况正确指挥交通。当道路拥堵时，发挥公交优先、特种车先行的控制优势，并能自动疏解路口或局部区域的堵车；道路畅通时，发挥有车的道路绿灯的特点，提高行车速度，最大限度提高现有道路的通行能力，减少拥堵的发生。刘伟南介绍，本专利（实用新型专利号201120455261.4）从道路高频信号接收发射器和车载高频信号发射接收器都使用定向天线这一重要技术特征入手，制定一套使用高频无线电检测车辆技术方面的保护方案。本项目的智能化交通信号灯控制系统，由装在车辆上的车载高频信号发射接收器和装在路口的道路高频信号接收发射器组成高性能的车辆检测装置。
刘伟南的该创新成果能组成自适应的交通信号灯控制装置，并能够实现以下功能：
1.能识别前方80米范围内是否来车，实现有车的道路录灯；2.能识别来车的类型，如：非机动车；普通机动车；公交车；特种车（救火车、救护车、工程抢险车、执行任务的警车等），实现公交车及特种车辆交通信号优先通行；3.能识别来车通过路口后需要的行驶方向，从而给出正确的直行、左或右转弯绿灯信号； 4.有识别路口堵车的功能。当一个出口道路堵车时，通过信号控制机对可能进入该出口的各条进口道路都亮红灯，能有效防止和疏解交叉路口发生的堵车；5.能识别车辆闯红灯，通过交通信号控制机，控制照相机拍照取证；6.系统仅需在每个路口，现有的交通信号灯处装一个车辆探测器，安装与使用都很方便，性价比较高；7.能实现高速公路（停车场）无卡化管理。在高速公路（停车场）进口处装一个车辆探测器，就能不停车记录车辆的牌照号，从而记录该车何时何地进入高速公路（停车场），实现自动或自助收费。8.通过车内交通信号灯显示装置，能显示交通信号灯的亮灯信息和前方道路的路名、交通流量等道路信息，为驾驶员提供方便；9.使用手持或车载式车辆属性显示器，执法人员在车外就能方便地核查车辆的基本信息，如车牌的真伪。
基于此，该专利技术能根据需要在一条道路形成绿波带―道路优先通行，有利于救护车等特种车辆的快速通行；能通过对进入堵车区域的车辆进行限制，对离开堵车区域的车辆优先放行的方法疏解区域的堵车。使用本探测装置的交通信号控制系统，是一种综合性智能化交通控制系统，也是交通大数据的采集装置。在功能方面（除需要视频的情况）完全满足了路通信号灯控制及区域道路交通控制所需要的全部要求。
经济效益好 应用前景广阔
智能交通信号控制管理设备的普遍应用，对科学组织交通，提高现有道路通行能力、缓解交通堵塞具有重要的作用。随着各地城市的不断扩大，道路里程的扩大，车辆数量的增加，对智能交通信号控制管理设备需求也将越来越大。使用本高频检测系统，车载装置作为电子车牌，国家必定要进行严格的掌控。道路检测装置由政府交通管理部门使用，目前形势下政府部门的知识产权意识增强，不会使用侵犯知识产权的产品。这些对专利的保护、仿冒产品的查处都是有利的因素。车辆是流动载体，相应的检测装置也应该是通用的，这点带来了全国的统一性和唯一性的保证。对检测装置在智能交通信号控制系统的保有量和利润最大化都是有利的保障。
业内专家评价认为，道路高频信号接收发射器和车载高频信号发射接收器都使用定向天线的方式，天线结构相对较复杂。但是，用于区分不同道路、不同方向行驶车辆时，车辆高频信号的方向与车辆行驶方向始终保持一致，没有其他因素的影响。是可靠性最好的识别车辆行驶方向的解决方法。
