崔一伟 杨广敏 于越 李萌萌
摘 要：基于十字交叉路口车流量大小的控制需求，本文利用STC89C52型单片机以及TGH-48型压力传感器对车流量进行实时检测及控制，并对相关的程序及硬件进行设计，通过进行时间上的对比，明确的指出了栅栏式智能交通控制方案对解决城市交叉口道路拥堵问题的可行性。
关键词：车流量大小;单片机;车流量的控制;时间对比
1 引言
随着经济的飞速发展，道路交通也伴随着经济的迅猛发展而不断发展，在各国不断加强经济建设与道路交通建设的同时，也产生了许多不利于道路快速发展的因素，从20世纪50年代起，各国的交通学者就不断地发现本国的交通经济建设已无法满足交通运输量的增加，而早在上世纪70年代，英国道路研究实验室研究发现，英国的一个大约拥有100个交叉路口的城市，每年由于车辆拥堵引起的经济损失就达400万英镑。在东京，所有的主要交通干道由于车辆延误造成的经济损失达2亿美元。
因此对于如何利用现有的智能交通信号控制技术在有限的道路交通资源下，有效的缓解交通堵塞，并充分发挥其全面优化、统筹控制的优点，具有重要的研究意义。
2 系统设计意义
根据调查资料表明，交叉口的交通事故发生率为路段的11倍，而在这其中，交通信号控制则处于一个缓解交通、调节交叉路口交通压力的地位。但随着城市交通建设的不断发展，如今传统的道路信号控制系统越来越不能满足日益增长的道路交通压力，因此本设计方案并应运而生。本设计方案主要通过对传感器以及单片机的灵活组合，通过利用其本身功能的丰富性，结合当今时下最流行的智能系统，是本系统能够在一定程度下根据交通流量的大小自动调节红绿配时比，在一定程度上大大减少了交通拥堵的可能性，也在一方面减少了交通事故的发生。这对于解决我国目前的城市交通问题具有非常现实的意义。
3 系统方案设计
整个系统采用的是STC89C52式单片机，并以此为基础采用TGH-48型轮辐式压力传感器，以TGH-48型压力传感器为车辆的检测元器件，电动机以及显示模块为主要控制对象，总体的设计思路如图1所示。系统在智能工作下，通过TGH-48型压力传感器对不同车辆的压力进行感应，并利用晶振模块进行计数，当车辆的重力达到或超过某一标准时记为1，以此类推，STC89C52的晶振模块通过压力传感器不断反馈来的数据记到某一数值后，马达模块开始运作，显示模块也由之前的红灯状态转变为绿灯状态。
3.1 系统硬件选择
在智能交通控制系统的设计过程中，硬件的选择是尤为重要的一个大部分，其中在本设计中主要采用的是STC系列的89C52型芯片，因其包括了本次设计的3个重要模块，即：（1）显示模块，在本设计中信号灯的显示尤为重要，STC89C52型芯片能有效的行使这个功能;（2）马达模块，在本次设计中如何有效地利用压力传感器反馈至系统的信息则显得尤为重要，而马达模块则完美的解决了这一问题;（3）晶振模块，在STC89C52型芯片中包含的晶振模块是必不可缺的一部分。除此以外，TGH-48型轮辐式压力传感器也是我们在选择传感器的过程中，首要选择的一部分，其反应敏感、可接受压力范围大都为我们的设计提供了便利。
3.2 软件选择
在此次的设计过程中，主要采用了C语言以及汇编语言进行编程。通过利用C语言及汇编语言对马达模块、显示模块、晶振模块以及压力传感器进行了统一的调控及设计。最后通过Keil软件进行测试，确保硬件能正确运行。
4 车流量检测方案
通过调查研究发现，小汽车的净重量在3t～4t之间，而公交汽车的净重量在12t～14t之间。在本次设计方案中，TGH-48型压力传感器的最大承重为50t，因此在汽车经过埋有压力传感器的位置时，当压力传感器感受的重力大于或等于3t时，晶振模块记为1，当压力传感器感受到的压力大于12t时记为10/3，以此类推。当晶振模块的计数大于或等于10时，数据自动反馈至STC89C52芯片，从而控制其他模块进行运作。
进行实验研究发现，利用重力区分车辆数量的准确率达到90%以上，能够满足在公路上通过利用车辆排队距离对车辆进行有规律的疏松缓解，能够在一定程度上缓解交通拥堵问题。
5 设计方案与传统控制方案对比
通过对本市的交叉路口上下班高峰期时间的交通通数据进行综合研究发现，东西方向的交通通行量约为50辆/分钟，南北方向的交通通行量相对较少约为10辆/分钟。其中东西方向的红灯时间（R1）为90s，绿灯时间（G1）为45s，南北方向的红灯时间（R2）為96s，绿灯时间（G2）为40s。
5.1 设计方案前东西方向通行所需时间
东西方向因受红绿灯因素影响，且受车辆排队通行时间影响，故理想为按次序排队通过，即不需等待车辆到达路口时间，且车辆的通行时间均为3m/s。
6 系统功能
本设计通过利用STC89C52型单片机以及TGH-48型轮辐式压力传感器的智能行，以及方便性为道路交通的优化做出了改进与调整。除此之外，在进行交通控制的同时，还可以为测算公路交通量以及人均机动车拥有量提供了测算依据与基础，在未来的智能交通方面也提供了一定的帮助，本设计主要有以下三个特征：
（1）智能化——能根据各路口车流量的大小自动调节各路口的通行时间，在传统十字路口交通灯控制的基础上克服了传统系统的少车路口绿灯无车通行或者多车路口绿灯时间短而堵车等缺点，提高了通行效率，减轻了路口的交通堵塞压力。
（2）网络化——系统的以太网接口，可以实现多个路口之间交通灯的联锁自动控制，实现对整个交通状况的远程监控，同时也为城市交通的数字化、信息化奠定基础。
（3）实用性——系统性价比较优，且安装方便。
7 小结
智能交通信号控制技术目前正处于一个高速发展的阶段，而随着城市道路的建设及交通的不断发展，目前的传统信号控制技术以及远远无法满足日益增长的交通流量本设计的出现将对我国目前的道路交叉口现状具有十分现实的实际意义及作用，本设计的在投入使用时将大大减小交通拥堵发生的概率，进一步缓解交通拥堵问题并对降低交通事故的发生率也做了一定的贡献。
以拉萨市北京路与朵森格路十字路口为例对栅栏式控制系统的研究（2018QCX023）
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