221
未來交通沒有信號燈？
"紅燈停、綠燈行、黃燈亮了等一等"，生活在城市中的我們每天都會見到交通信號燈。筆者是農(nóng)村的孩子，在我上大學(xué)之前是沒怎么見過信號燈的，以至于我花了很長時(shí)間才搞明白在路口該怎么看燈。
最近幾年，又有磚家預(yù)言未來路口會慢慢向無實(shí)體信號燈方向發(fā)展，因?yàn)檐囕v都逐步具有了自動(dòng)駕駛或者聯(lián)網(wǎng)功能。你怎么看？
交通信號燈控制邏輯
以一個(gè)最常見的十字路口為例，東西南北四個(gè)方向各有一組紅綠燈。
最常見的控制邏輯是南北方向通行時(shí)，東西方向不通行；東西方向通行時(shí)，南北方向不通行。假設(shè)各個(gè)方向的紅燈、綠燈時(shí)長都是 30s。一個(gè)完整的路口燈色變化通常是這樣的：
1）南北方向綠燈 30s，東西方向紅燈 30s
2）南北方向黃燈 3s，東西方向紅燈 3s
3）南北方向、東西方向全紅燈(通常 3s 以內(nèi)，這個(gè)叫全紅時(shí)間)
4）南北方向紅燈 30s，東西方向綠燈 30s
5）南北方向紅燈 3s，東西方向黃燈 3s
6）南北方向、東西方向全紅燈
7）重復(fù)步驟 1
如果十字路口車流量很大，可能會是另外一套控制邏輯，比如每一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)方向?yàn)榫G燈，其他都是紅燈。
我個(gè)人猜測原因是這樣，如果還是按照第一種控制邏輯的話，由于對向車較多，左轉(zhuǎn)的車輛因?yàn)橐屩毙校莻兯头浅ｋy通過路口，所以各個(gè)方向分開放行。
大家有沒有注意到上面的 7 個(gè)步驟中，有一個(gè)全紅時(shí)間，為什么要有這么一個(gè)設(shè)置呢？它的主要功能是使黃燈期間進(jìn)入交叉口而未能駛出交叉口的車輛能夠在另外方向的首車到達(dá)沖突點(diǎn)前安全駛出交叉口，它用于清空交叉口的車輛。我有時(shí)騎行為了不等下一個(gè)綠燈，會利用黃燈+全紅的幾秒時(shí)間快速通過路口，其實(shí)這是比較危險(xiǎn)的，不建議大家這么做哦。
上述討論的是十字路口一個(gè)方向只有一組燈的情況，該情況下左轉(zhuǎn)車輛和直行車輛都看該燈來行駛，右轉(zhuǎn)車輛無需看燈，只要確認(rèn)安全即可通行。
現(xiàn)實(shí)中的十字路口一個(gè)方向可能會有多組燈，比如有直行燈、左轉(zhuǎn)燈、右轉(zhuǎn)燈、甚至掉頭燈，總之各種情況都會有。
咱們平時(shí)見到的交通信號燈，絕大部分都是固定配時(shí)的，也就是紅燈、綠燈時(shí)長固定不變，也有非固定配時(shí)的，比如按照一天中的時(shí)間段、或者按照一個(gè)星期的不同日子來設(shè)置不同的配置方案，還有會根據(jù)路口的流量變化動(dòng)態(tài)調(diào)整配時(shí)方案的。
相關(guān)專業(yè)術(shù)語
有兩個(gè)不太容易理解的概念，叫做相位(phase)和相位階段（stage），官方的解釋我就不引用了，放上的話你可能會更暈。
簡單來說，一個(gè)路口有幾組燈，就對應(yīng)幾個(gè)相位，比如上述的十字路口，東西南北各一組燈，那就是 4 個(gè)相位。
相位階段，一個(gè)信號周期內(nèi)"通行權(quán)"的交接幾次，就是幾個(gè)信號階段。比如上述十字路口第一種控制邏輯，就是 2 個(gè)相位階段，后一種控制邏輯，就是 4 個(gè)相位階段。
相位周期，就比較好理解了，就是該相位的信號燈各種燈色輪流顯示一次所需的時(shí)間總和。
還有一些其他術(shù)語就不解釋了。
背后的嵌入式
大學(xué)里學(xué)過單片機(jī)的，很多人應(yīng)該都做過交通信號燈的課程設(shè)計(jì)或小實(shí)驗(yàn)，用定時(shí)器+LED+數(shù)碼管等就可以實(shí)現(xiàn)了?，F(xiàn)實(shí)中的交通信號燈控制是在一個(gè)叫交通信號機(jī)的產(chǎn)品里，它通常位于十字路口道路旁，大家可以留意觀察下，每個(gè)有紅綠燈的路口都會有這么樣的一個(gè)機(jī)柜。
實(shí)際的紅綠燈是 220V 交流供電，并不是直流供電，一組燈外部接口是 4 根線，1 根零線，3 根火線，接到信號機(jī)里。
信號機(jī)內(nèi)部由單片機(jī)或者跑 Linux 的處理器作為主控，外圍有串口、網(wǎng)口、按鍵、顯示屏、指示燈等接口?？此撇粡?fù)雜，但是由于它工作環(huán)境嚴(yán)酷、常年累月連續(xù)工作，同時(shí)還和咱老百姓的出行安全息息相關(guān)，要做好也不是那么容易的。
全國有那么多條路，想一想就知道需求量有多大了，所以做信號機(jī)的廠家也是非常多，比較知名的有青島海信、南京萊斯、易華錄、海康、大華、西門子等等。
如果覺得文章不錯(cuò)，點(diǎn)個(gè)贊或者在看支持一下吧。
關(guān)注公眾號，掃碼加入嵌入式交流群：
下載ECAD模型
