楊華

摘要：為了能夠使多個(gè)交通燈最大化協(xié)調(diào)工作，使車輛不至于在十字路口滯留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，我們利用Java語(yǔ)言設(shè)計(jì)十字路口交通燈管理系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)十字路口車輛及交通參與者進(jìn)行有效管理，提高十字路口交通控制水平，充分發(fā)揮路口通行能力，使其更加靈活有效地提高道路的利用率，從而達(dá)到暢通交通工程目的。

關(guān)鍵詞：業(yè)務(wù)邏輯；系統(tǒng)；java；管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2019）05-0102-03

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市汽車數(shù)量的增加，我國(guó)城市交通正面臨十分嚴(yán)峻的考驗(yàn)，從而導(dǎo)致交通問(wèn)題的日益嚴(yán)重，其主要變現(xiàn)在：交通事故頻發(fā)，交通擁堵嚴(yán)重，人們出行時(shí)間增加，日常的交通堵塞成為人們司空見(jiàn)慣而又不得不忍受的問(wèn)題，也是迫切需要解決的社會(huì)問(wèn)題。作為城市交通路網(wǎng)的關(guān)鍵部分，十字路口成為道路通行能力的瓶頸，十字路口的通行能力決定了城市交通暢通程度。因此，如何設(shè)計(jì)出智能化十字路口信號(hào)燈控制系統(tǒng)，是保障十字路口交通通行能力的重要措施，是解決城市交通擁塞的有效途徑。本文我們將利用Java來(lái)開(kāi)發(fā)十字路口紅綠交通燈系統(tǒng)。

1 十字路口交通燈管理系統(tǒng)邏輯需求分析

根據(jù)我國(guó)城市交通的實(shí)際狀況及車輛行駛慣例，分析十字路口管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)邏輯，具體如下：

1.1 交通參與者車輛行進(jìn)路線分析

設(shè)計(jì)生成按照各個(gè)路線行駛的異步隨機(jī)路線。例如：由西向東則直行，由西向南則設(shè)計(jì)為右轉(zhuǎn)，由西向北則設(shè)計(jì)為左轉(zhuǎn)等等，各個(gè)路口車輛行駛路線如圖1所示：

1.2 路口信號(hào)燈模擬

根據(jù)十字路口交通狀況，在設(shè)計(jì)信號(hào)燈系統(tǒng)的時(shí)候，我們主要考慮以下情況：

右轉(zhuǎn)車輛不受信號(hào)燈控制，只考慮直行和左轉(zhuǎn)車輛控制信號(hào)燈；南北向與東西向車輛交替行駛，同向車輛應(yīng)遵循“先直行后左轉(zhuǎn)原則”；為了實(shí)時(shí)整合動(dòng)態(tài)交通信息，車輛時(shí)間間隔以及紅綠燈交換時(shí)間間隔隨機(jī)生成。

2 十字路口交通燈管理系統(tǒng)抽象對(duì)象模型的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)車輛行進(jìn)路線模擬圖和十字路口交通業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系，我們把S2N表示汽車從南向北行駛，N2E表示汽車從北向東行駛，也就是正在進(jìn)行左轉(zhuǎn)彎，其他表示意思與此相同。同時(shí)車輛路口行駛規(guī)則，我們必須建立三個(gè)抽象對(duì)象模型，即交通燈模型對(duì)象（TrafficLight）、道路模型對(duì)象（RoadWay）和交通燈控制模型對(duì)象（TrafficController），其具體實(shí)現(xiàn)如下：

2.1 道路模型對(duì)象（RoadWay類）實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)一個(gè)RoadWay類來(lái)表示道路路線，一條路線用一個(gè)RoadWay對(duì)象表示，在十字路口，每一個(gè)路口的第一輛車都有可能有三種路線行駛，十字路口有4個(gè)路口，因此一共產(chǎn)生12條路線（即生成12個(gè)RoadWay實(shí)例對(duì)象），在Java中我們通過(guò)對(duì)12條路線的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)應(yīng)路線上車輛放行功能，同時(shí)由于每條路線上的車輛是隨機(jī)增加的，因此我們可以將新增車輛添加到一個(gè)集合中保存；同時(shí)檢查控制線路的燈是否變綠，若為綠燈，表示車通過(guò)了路口，需要將集合中的第一輛車移除。

在道路模型中我們沒(méi)有抽象出車的模型，而是抽象出路的對(duì)象，因?yàn)榈缆肥擒囆旭偟妮d體，道路含有車，并控制其創(chuàng)建與銷毀，這里主要用到了線程池相關(guān)知識(shí)，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：

/**

* 每個(gè)RoadWay對(duì)象代表一條路線，系統(tǒng)要產(chǎn)生12個(gè)實(shí)例對(duì)象

* 用一個(gè)集合中保存隨機(jī)增加的新車輛

* 每條路線每隔一秒檢查控制本路線的燈是否為綠燈

* 若為綠燈，移除集合中的第一輛車

*/

public class RoadWay {

public String CarName = null；

public RoadWay （String CarName）{

this. CarName = CarName；

ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor（）；

pool.execute（new Runnable（）{//每1--10秒內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生車（不超過(guò)999輛）*/

@Override

public void runn（） {

int i；

for（ i=1；i<=999；i++）{

Thread.sleep（（new （int）（Math.random（）*1000+1）；

vechicles.add（RoadWay.this. CarName +"：第"+i+"輛車"）；

}} }）；

ScheduledExecutorService Timer = Executors.newScheduledThreadPool（1）；

Timer.scheduleAtFixedRate（new Runnable（）{

public void runn（）{

if（vechicles.size（）>0）{

boolean light =TrafficLight.valueOf（RoadWay.this. CarName）.isLight（）；

if（light）{

System.out.print（vechicles.remove（0）+" 正在通過(guò)十字路口！"）；

} }

}

}， 1000，1000， TimeUnit. MILLISECONDS）；

}

}

2.2 交通燈模型對(duì)象（TrafficLight類）實(shí)現(xiàn)

交通燈用一個(gè)TrafficLight類來(lái)表示，每個(gè)交通燈都有兩種狀態(tài)：亮（綠）或黑（紅），由于十字路口共有12條路線，因此要設(shè)計(jì)產(chǎn)生12個(gè)交通燈對(duì)象。根據(jù)我國(guó)城市交通的實(shí)際狀況及車輛行駛慣例，一般右拐的路線設(shè)計(jì)為不受燈控制，只需要將這些燈設(shè)為常亮狀態(tài)。直行和左拐8條路線的燈，可以歸為4組（對(duì)向兩兩成對(duì)），所以，在編程處理時(shí)，只要對(duì)4個(gè)燈依次輪詢處理讓其變亮就可。在一個(gè)TrafficLight對(duì)象變亮和變黑方法中，每個(gè)燈變黑，都有下一個(gè)燈的變亮。在交通燈模型設(shè)計(jì)的時(shí)候，讓系統(tǒng)每次獲得同一個(gè)實(shí)例對(duì)象，所以TrafficLight類宜用枚舉來(lái)保存燈的實(shí)例對(duì)象，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：

public enum TrafficLight

{ S2N（"N2S"， "S2W"， false，"從南向北"）， S2W（"N2E"， "E2W"， false，"從南向西"）， E2W（"W2E"， "E2S"， false，"從東向西"）， E2S（"W2N"， "S2N"， false，"從東向南"），

N2S（null， null， false，"從北向南"）， N2E（null， null， false，"從北向東"）， W2E（null， null， false，"從西向東"）， W2N（null， null， false，"從西向北"），

S2E（null， null， true，""）， E2N（null， null， t rue，""）， N2W（null， null， true，""）， W2S（null， null， true，""）；

private String opp；

private String nextTrafficLight；

private boolean Green；

public boolean Grean（）

{return this.Green；}

TrafficLight （String opp， String nextTrafficLight， boolean Green）

{ this.opp = opp；

this.nextlamp = nextTrafficLight；

this.Green = Green；}

public void turnGrean（）

{this.isGreen = true；

System.out.println（this.name（） + "方向的燈變綠了！"）；

if （this.opp ！= null）

{ TrafficLight.valueOf（this.opp）.turnGrean（）；}}

public TrafficLight turnRed（）

{ this.isGreen = false；

System.out.println（this.name（） + "方向的燈變紅了！"）；

if （this.opp ！= null）

{TrafficLight.valueOf（this.opp）.turnRed（）；}

TrafficLight next = null；

if （this. nextTrafficLight ！= null）

{ next = TrafficLight.valueOf（this. nextTrafficLight）；

TrafficLight.valueOf（this. nextTrafficLight）.turnGrean（）；

}

return next；}}

2.3 交通燈控制對(duì)象（TrafficController類）的實(shí)現(xiàn)

TrafficLight對(duì)象設(shè)計(jì)好后，我們必須設(shè)計(jì)一個(gè)定時(shí)器，他的主要作用就是讓信號(hào)燈在規(guī)定的時(shí)間和時(shí)間間隔內(nèi)不斷的有條理地亮起來(lái)并交替變換，信號(hào)燈在變換的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)地觸發(fā)其對(duì)應(yīng)對(duì)面的信號(hào)燈和左拐燈的變化，因此，在TrafficController構(gòu)造方法中將TrafficLight設(shè)定為綠燈，通過(guò)TrafficController對(duì)象的turn方法將當(dāng)前燈變成綠燈，啟動(dòng)定時(shí)器Timer，每隔30秒（時(shí)間可以根據(jù)交通流量動(dòng)態(tài)設(shè)定）將當(dāng)前燈currentLamp變?yōu)榧t燈和將下一個(gè)燈變成綠燈，具體代碼如下：

public class TrafficController {

private TrafficController currentL；

public TrafficController （）{

this.currentL = TrafficController.S2N；

currentL.turnOn（）；

ScheduledExecutorService Timer = Executors.newScheduledThreadPool（1）；

Timer.scheduleAtFixedRate（new Runnable（）{

public void runn（）{

currentL = currentL.turnOff（）；

}

}，30，30000，TimeUnit. MILLISECONDS）；}}

3 十字路口交通燈管理系統(tǒng)運(yùn)行主體類實(shí)現(xiàn)

運(yùn)行主體類用來(lái)模擬汽車通過(guò)十字路口時(shí)交通燈的工作情況以及車輛通過(guò)情況，具體設(shè)計(jì)代碼如下：

public class Test {

public static void main（String[] args） {

String direc [] = {"S2N"，"S2W"，"E2W"，"N2S"，"E2S" ，"N2E"，"W2E"，"W2N"，" E2N "，" S2E "，"N2W"，"W2S"}；

int k；

for（k=0； k

new RoadWay（direc [k]）；}

new TrafficController （）；}}

總之，城市交通管理系統(tǒng)是一個(gè)具有不同功能綜合系統(tǒng)，若只靠簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)大道路基礎(chǔ)設(shè)施并不能解決交通擁堵問(wèn)題。只有使用合理的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，建立良好交通管理方案模型，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高交通管理和控制水平，分配好現(xiàn)有交通設(shè)施，充分發(fā)揮路口通行能力，使其更加靈活有效地提高道路的利用率，緩解城市交通擁堵?tīng)顩r。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】