自适应的智能交通信号机系统设计

自适应的智能交通信号机系统设计

计算机工程第 35 卷第7期

V ol.35 No.7 Computer Engineering ·工程应用技术与实现· 3

文章编号：1000—3428(2009)07—0220—03

文献标识码：A

2009年4月

April2009

中图分类号：TP273

自适应的智能交通信号机系统设计

肖业伟，郭雪峰，黄辉先，盘宏斌

(湘潭大学信息工程学院，湘潭 411105)

摘要：针对交通信号机难以实现真正意义上交通信号动态优化的问题，提出一种基于双多点控制单元的自适应智能交通信号机系统，介绍该系统的组成和工作原理，并给出具体的软硬件设计方案。系统采用实时模糊控制方法，以交叉口平均车辆延误最小为优化目标，实现信号机自适应控制。实验结果表明，该系统集成度高、功能强、性能稳定，易于实现区域协调控制。关键词：智能交通信号机；C8051F单片机；模糊控制；自适应控制

Design of Self-adaptive Intelligent Traffic Signal Machine System

XIAO Ye-wei, GUO Xue-feng, HUANG Hui-xian, PAN Hong-bin

(Institute of Information Engineering, Xiangtan University, Xiangtan 411105)

【Abstract】Aiming at the problem that it is difficult to implement the dynamic optimization for traffic signal in traffic signal machine, a self-adaptive intelligent traffic signal machine system based on dual Multi Controller Unit(MCU) is proposed, and the structure and operating principle of which is introduced clearly. This paper also expatiates the design of the software and hardware of the system. The optimal object of the system is to minimize average vehicle delay to realize self-adaptive control with real-time fuzzy methods. Experimental results show this system has higher integration, powerful functions, reliable performance, and it is convenient to achieve the traffic network coordinated control. 【Key words】intelligent traffic signal machine; C8051F singlechip; fuzzy control; self-adaptive control

1 概述

随着城市化进程加快，智能交通信号控制系统已成为城市交通信号控制发展的必然趋势，国内在用信号机以单点定时控制系统为主，该类信号机控制功能简单、方案单一[1]，不能反映交通状态随机变化所产生的不同信号方案需求，另外，部分大中城市采用感应控制、干线控制和联动控制[2-3]，这3种方式均只对于干线与支线交通流相差较大时效果较好，实质上并未对于信号控制全部优化。国外交通信号控制研究起步较早，目前较成熟可靠的系统主要有澳大利亚的SCAT系统，该系统呈分层递阶形式，充分利用计算机网络技术，控制方案容易变换；英国的SCOOT系统，它是在TRANSYT系统上采用自适应控制方式的动态交通信号控制系统，该系统采用小步长优化实时控制，能获得明显优于静态系统的效果[3]，但由于其只针对国外交通情况较简单的环境设计，因此难以适合于国内复杂混合交通信号控制。

为研制符合国内城市交通的复杂要求，同时具备智能化、网络化特点的交通信号控制系统，本文提出一种基于嵌入式片上系统单片机C8051F020的自适应智能交通信号机系统结构及其工作原理，并给出具体的软硬件设计方案。系统采用实时模糊控制方法，以交叉口平均车辆延误最小为优化目标，提出以当前相的主队列、最近10 s车辆到达数以及后继相的主队列三者决定信号配时增量的方法，实现信号机的自适应控制。

行绿灯不能同时出现)，虽然软件设计中可以防范该冲突，但从交通安全和硬件设计可靠性角度考虑，硬件设计中必须具有绿冲突检测，同时还要考虑软件输出绿灯信号与实际硬件驱动绿灯信号不一致的检测。

为实现信号机与区域服务器通信及有关控制功能，信号控制机中必须具有主控模块。实际应用中需要自动按照不同方向车流量来调节周期和红绿灯开启时间长短(绿信比)，信号机需要检测和处理多个交通流信号。考虑信号机在室外工作，要能承受温度、湿度变化及雷击等恶劣环境的影响，设计方案中有容错控制模块，即信号机主板出现损坏时，信号机仍能按照预定工作方式正常工作。根据以上分析，智能交通信号机系统原理框图如图1所示。

自适应的智能交通信号机系统设计