摘 要：随着私家车数量的增加，在一些交通繁忙的十字路口，车辆拥堵现象十分严重。近年来，我国汽车保有量在逐渐上升的同时，因交通事故死亡的人数也在直线上升，同时因交通事故而造成的国民经济损失也在大幅度地提高。要保证安全高效的道路通行，除了制定相关的交通法规，还必须通过必要的技术手段来实现。作为一种交通管制手段，如果交通灯能够对不同的路段实现差异化控制，那么一些十字路口的交通问题将得到有效地解决。本文首先讨论了传统交通灯系统与如今流行的自适应交通灯系统的优缺点；然后，从早期的“固定配时”控制方式到现今的基于自动检测技术的自动化智能化的交通灯系统，介绍了交通灯系统的不断发展；最后，简单地分析了如今的交通灯系统仍需要解决的问题以及需要做出的改进。
关键词：单片机；车流量检测；交通灯控制系统；自适应控制
引言
交通出行是人们日常生活中必不可少的一部分。随着人口的爆炸性增长，交通工具也迎来了飞速的发展，同时由于道路资源的有限性，导致一些道路时常会出拥堵的情况，同时交通事故也更加地频发。这不仅仅会对国民财产造成损失，同时也对我们的人身安全产生了影响。为有效地改善这一情况，在制定有效的相关法律法规的同时，交通灯也是不可或缺的助力。在人们的日常生活中，交通灯扮演着极其重要的角色，人们出行时总会在路口，人行道边遇到或是使用到交通灯。因此，研究车流量自适应的通信号灯控制系统，能够有效的提高道路的通行效率，对于解决交叉路口的车辆拥堵问题，避免交通事故的发生具有重要的实际意义。传统的交通灯控制系统采用的是固定倒计时，交替变换时间过于程序化，其缺点也日益显著，不能做到智能调节，效率低下[1]，这使得道路的通行效率大大降低。为了有效地缓解道路拥堵问题，减少交通事故的发生，本设计主要针对十字路口实时情况，通过车流量检测模块，合理调配交通灯亮灭的间[2]，在合理的时间内与现有的道路资源中，稳定有效地保证通行效率，减少交通事故的发生概率。
研究历史与现状
早在1850年，城市交叉口出不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的思
考。直到十八年后，英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤气灯，用来控制交叉路口处马车的通行，世界上第一台交通信号灯才诞生。但由于安全原因，这种信号灯几乎销声匿迹了半个世纪。直到1914年，美国的克利夫兰、纽约及芝加哥才重新出现了交通信号灯，这也是历史上第一台电力驱动的交通灯。1926年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯。早期的交通信号灯使用固定配时的方式。随着交通工具的发展、车流量的增加，这种交通灯也已经不再适合当时的道路情况。二十世纪三十年代初，美国最早开始使用车辆感应式信号控制器，当时使用的是气动橡皮管检测器。这种交通灯能够根据检测器测量的交通流量来调整绿灯时间长短。在这之后，车辆感应控制刺激了车辆检测技术的发展。之后诞生了雷达、超声波、光电、地磁、电磁、微波和红外等检测技术。计算机技术的发展为交通灯技术的发展提供了极大的帮助。1952年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通灯信号机网的自动选择式配时方案信号灯控制。1964年，加拿大多伦多市成功地实现了计算机控制信号灯的实用化，建立了一套由IBh1650型计算机控制的交通信号协调控制系统。在近百年的时间里，交通灯实现了从手动走到了自动。
现今，国外仍偏向于引进自适应理论来对交通灯系统进行研究,例如英国的TRANSYT与SCOOTS交通控制系统[3-5]。我国的交通灯控制技术虽然起步较晚，但近些年来也逐渐发展了起来。如今交通灯系统主流的仍是基于单片机和PLC的交通灯系统[6]。现今随着微型计算机技术和编程技术的发展，交通灯系统也愈发的多样化，例如能够自行配时的交通灯[7]、可以处理分析路口车辆数目的交通灯[8]。利用模糊控制的思想，根据车流量的实时变化，实现对交通灯实时配时的合理化、灵活化[9]。也有利用神经网络技术、遗传算法，基于历史数据和当前车流量预测出下一单位时间交通流变化趋势，并做出相应的调度的智能交通灯系统[10]。
3车流量检测方式
交通灯控制系统通常以89C51单片机为主控芯片，通过单片机的最小系统外加一些外部原件来构成一个智能交通灯系统[11]。交通灯系统的硬件部分由车辆检测电路、显示电路、键盘电路、交通灯等一同组成其结构图如图1所示。最早的车流量检测使用的是橡皮管检测器。但这种检测方式有着精度低、获取的信息单一、易损坏、可维修性低的缺点。随着技术的发展，这种检测方式被逐渐舍弃。现今，常用的检测方式有线圈检测方式、视频检测方式、微波检测方式、激光检测方式、超声波检测方式、磁力检测方式、红外线检测方式等。
图1 交通灯系统体系结构图
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