基于A(yíng)RM的六相位交通信號機設計

摘要：針對傳統信號機相位少，運算性能低的缺陷，設計了以L(fǎng)M3S8962為控制核心的六相位交通信號機。在設計平面交叉口六相位模型的基礎上，給出信號機控制模式、信號配時(shí)參數。根據信號機功能要求及LM3S8962的資源特性，給出信號機的硬件設計方案。利用模塊化設計方法，完成各功能模塊軟件設計，并進(jìn)行了系統整體測試。測試結果表明，設計的基于LM3S8962的六相位交通信號機功能完善、運行穩定，對于城市復雜平面交叉口，其控制效果優(yōu)于傳統信號機。
關(guān)鍵詞：嵌入式系統；交通信號機；六相位；LM3S8962

0 引言
隨著(zhù)我國城市化飛速發(fā)展，路面交通擁堵問(wèn)題日益嚴重。交通信號機作為緩解交通擁堵問(wèn)題的重要手段之一，其核心控制器主要包括兩類(lèi)：一類(lèi)是單片機控制器，這類(lèi)控制器基于8／16位單片機，功能簡(jiǎn)單，控制方式單一；另一類(lèi)采用工控機作控制器，功能強大，但結構復雜且多冗余，成本高。相位控制方面，傳統的信號機主要為兩相位和四相位信號控制。兩相位控制時(shí)，直行方向和左轉方向同時(shí)放行，左轉車(chē)輛與對向直行車(chē)輛形成沖突，極易造成交通事故；四相位控制時(shí)，將右轉方向作為常通狀態(tài)來(lái)對待，這顯然忽視了沒(méi)有過(guò)街天橋或地下通道的情況下行人安全通行的要求。
針對上述傳統信號機的缺陷，本文提出了一種基于ARM芯片LM3S8962的六相位交通信號機的系統控制方案及其軟硬件設計方法。

1 六相位信號機控制方案
信號機的控制方案是相位設置、相序設置、信號配時(shí)的有序集合，是信號機運行的數據源，因此對信號機控制方案的研究異常重要。
1．1 平面交叉口六相位模型
本文對左轉方向、右轉方向分別加以考慮，將十字路口的信號相位分為6個(gè)相位，如圖1所示。其中，相位1，3，4，6用于機動(dòng)車(chē)，相位2，5用于機動(dòng)車(chē)、非機動(dòng)車(chē)和行人。從該模型中可以看出，僅1，4相位放行時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)分流點(diǎn)，其余各相位放行時(shí)不產(chǎn)生任何接觸點(diǎn)，較之傳統的兩相位、四相位控制模型大幅減少了交通接觸點(diǎn)，因此，能夠更有效地降低事故隱患。

1．2 控制模式與信號配時(shí)
本文采用對交通流時(shí)間分割的方法，按照設定的通行相序為每一相位分配一定的通行時(shí)間，在一次通行周期中，各個(gè)相位的通行對象均會(huì )得到一次通行權?？紤]到未來(lái)交通控制系統的要求，同時(shí)兼顧傳統信號機的控制方式，本文為信號機設計了多時(shí)段、定周期、手動(dòng)、黃閃四種控制模式。
信號配時(shí)方面，為了保證各方向的通行對象能夠安全地通過(guò)交叉口，每個(gè)方向的通行時(shí)間不能少于15 s，而為了避免各方向通行對象等待時(shí)間過(guò)長(cháng)，信號周期時(shí)長(cháng)不宜超過(guò)200 s。表1給出六相位信號機的一種信號配時(shí)方案，通行相序為相位1至相位6，黃閃時(shí)長(cháng)3s。