【正文】 法對兩個方向紅綠燈設(shè)置固定轉(zhuǎn)換時間間隔[2]。然而實際十字路口車輛的流量是隨機和變幻莫測的，有的路口在不同的時段可能會有很大的差異，并且經(jīng)常受到人為因素的影響。因此常常出現(xiàn)下面的情況，當(dāng)某條道路的車流量很大卻要等待紅燈，而此時另一條空道或車流量相對少得多的道路卻依然按原定時間亮著綠燈。因此固定時間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時間的浪費，出現(xiàn)綠燈方向車輛較少，紅燈方向車輛積壓等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，為克服這種少車路口綠燈時無車通行或多車路口綠燈通行時間短而堵車等資源浪費的現(xiàn)象，出現(xiàn)了智能交通控制系統(tǒng)[3]，它能夠根據(jù)流量變化情況自動調(diào)節(jié)紅綠燈的時間長度，最大限度地減少十字路口的車輛滯流現(xiàn)象，有效的緩解交通擁擠，實現(xiàn)交通控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制，從而大大的提高交通控制系統(tǒng)的效率。當(dāng)前的智能交通控制系統(tǒng)有以紅外感應(yīng)車流量的、有桉預(yù)定時間段改變通行時間的、有以電視監(jiān)控信息來干預(yù)的等多種方法與手段，各有特點。隨著我國人民生活水平的不斷提高，城市化的推進與私家車數(shù)量的猛增，道路交通擁擠的問題日益突出，可以預(yù)見，智能交通控制系統(tǒng)將具有廣大的應(yīng)用前景。因此，研究智能交通控制系統(tǒng)具有相當(dāng)大的學(xué)術(shù)價值和實用價值[4]。本設(shè)計是一個以車流量為核心的智能交通自動控制系統(tǒng)，通過使用地感線圈檢測車流量，并利用PLC在順序控制上的強大功能，對交通流量進行實時統(tǒng)計和控制，實現(xiàn)十字路口交通系統(tǒng)的智能控制。隨著數(shù)字化城市建設(shè)的進程，對城市交通的要求不僅是智能化，而是網(wǎng)絡(luò)化、信息化。 課題研究背景隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展、城市化進程的加快和機動車輛的迅猛增加, 城市交通問題日益嚴(yán)重。城市交通擁擠不僅造成交通事故頻發(fā)、車輛延誤增大，而且進一步帶來能源浪費和環(huán)境污染的加劇，由此引起的不良社會后果更是難以估計。城市交通問題的解決能有效的控制城市交通狀況，減少交通擁擠，減少環(huán)境污染，提高經(jīng)濟效益，保證城市的持續(xù)化發(fā)展。解決城市交通問題的根本途徑有兩條，一是加快道路設(shè)施規(guī)劃建設(shè)，健全城市道路網(wǎng)絡(luò)體系，這種方法是一種外延型的發(fā)展途徑。二是采用先進的科學(xué)技術(shù)，對城市交通進行現(xiàn)代化的管理與控制，提高現(xiàn)有道路的通行能力，這是一種內(nèi)涵的方法[5]。誠然道路設(shè)施是發(fā)展城市交通、滿足各種交通需求的物質(zhì)載體，但受到道路建設(shè)資金和城市土地空間的限制。例如，我國許多大城市建設(shè)地鐵或輕軌以緩解交通壓力。但是，建設(shè)地鐵或輕軌需要大量的資金與時間，這對大多數(shù)中小城市都不現(xiàn)實。所以，加強交通管理與控制是公認(rèn)的效益顯著、投資少的方法。當(dāng)前，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)的效率已成為當(dāng)務(wù)之急，而提高交通控制系統(tǒng)的效率更是重中之重[6]。20世紀(jì)80年代以后，世界各國的交通控制出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展熱潮，隨著計算機和自動控制技術(shù)的發(fā)展，交通運輸組織與優(yōu)化理論的不斷提高，交通控制手段越來越先進，形成了一批高水平有實效的城市道路交通控制系統(tǒng)。當(dāng)今世界各國廣泛使用的最有代表性且有成效的交通控制系統(tǒng)有澳大利亞的SCAT系統(tǒng)、英國的TRANSYT系統(tǒng)和SCOOT系統(tǒng)[7]。TRANSYT(Traffic Network Study Tools)系統(tǒng)自1968年問世以來，經(jīng)歷不斷地改進，已經(jīng)發(fā)展成為先進的TRANSYT/9型。作為最成功的靜態(tài)智能交通控制系統(tǒng)，雖然已經(jīng)被世界400多個城市所使用，但是由于其計算量較大，很難獲得整體最優(yōu)的配時方案，同時需要大量的路網(wǎng)幾何尺寸和交通流數(shù)據(jù)[8]。SCOOT(Split、Cyele and Offset OptimizationTechnique)系統(tǒng)采用聯(lián)機實時控制的動態(tài)模式，對周期、綠信比和相位差進行控制，采用小步長尋優(yōu)方法，相對TRANSYT而言具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。但SCOOT相位不能自動改變，現(xiàn)場安裝調(diào)試時相當(dāng)繁瑣等缺點也急需改進[9]。SCAT(Sydney Coordinated Adaptive TrafficMethod)系統(tǒng)由澳大利亞工程技術(shù)人員采用先進的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，呈計算機分層遞階形式。采用地區(qū)級聯(lián)機控制，中央級聯(lián)機與脫機同時進行的控制模式。SCAT系統(tǒng)充分體現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突出優(yōu)點，結(jié)構(gòu)易于更改，控制方案容易變換。但是，SCAT系統(tǒng)過分依賴計算機硬件，無車流實時信息反饋，可靠性較低[10]。20世紀(jì)70年代末以來，我國經(jīng)濟建設(shè)快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，汽車保有量逐年增加，交通問題日益顯現(xiàn)。我國部分大中城市摒棄了舊有的控制方式，一些先進的控制技術(shù)逐漸得到應(yīng)用，雖然在整體規(guī)模和層次上與世界發(fā)達國家還有不小差距，但部分領(lǐng)域技術(shù)水平已處于世界先進位置。目前，我國城市交通控制系統(tǒng)不單單是對交叉口信號燈進行控制，而是集交叉口信號燈控制和干線控制以及現(xiàn)代城市高速公路交通控制于一體的混合型交通控制。在我國的交通控制系統(tǒng)的進步行程中，若只依賴被動、微觀和靜態(tài)的傳統(tǒng)模式的控制策略，顯然不能滿足城市交通的需求。必須突破傳統(tǒng)信號控制的研究方法，控制思想上要由被動控制向主動自適應(yīng)控制發(fā)展；控制技術(shù)上要借助于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)向智能化、集成化發(fā)展；控制規(guī)模上要由微觀、中觀控制向宏觀、微觀結(jié)合控制發(fā)展；控制模式上要由靜態(tài)控制向動態(tài)誘導(dǎo)控制發(fā)展；發(fā)展方向上要以我為主，充分結(jié)合我國的實際情況，發(fā)展適應(yīng)我國國情的交通控制系統(tǒng)[11]。概而言之，要充分利用系統(tǒng)工程的思想和方法，加強對城市先進交通處理系統(tǒng)的硬件技術(shù)和軟件技術(shù)研發(fā)。 我國智能交通控制系統(tǒng)起步較晚，交通信息集成和應(yīng)用程度還比較落后，現(xiàn)有的交通顯示屏基本上是靜態(tài)交通信息，尚未形成真正意義上的智能交通控制。為此，對智能交通控制系統(tǒng)必須要加快研發(fā)和實用化的步伐，滿足新時期我國交通發(fā)展的需要。只有采用新技術(shù)，探索各種新方法，才能為城市交通控制開辟新的思路，才能實現(xiàn)城市智能交通系統(tǒng)，從而真正緩解城市交通與經(jīng)濟發(fā)展日趨尖銳的矛盾[12]。 本文研究的內(nèi)容經(jīng)過對本課題的深入研究以及對智能交通控制系統(tǒng)的分析，明確本次設(shè)計完成的主要內(nèi)容如下：(1) 根據(jù)控制要求，提出智能交通控制系統(tǒng)的總體方案并進行論證。詳細分析系統(tǒng)實現(xiàn)智能控制的工作原理，并確定系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。(2) 對智能交通控制系統(tǒng)進行設(shè)計，完成該系統(tǒng)的硬件構(gòu)建和