【正文】 長度減去此步放行長度，再加上此步到達(dá)車輛數(shù)。(13)式中的表示路網(wǎng)中所有支路上排隊長度組成的向量。準(zhǔn)動態(tài)多段配時控制是一閉環(huán)控制系統(tǒng)。這種方法簡便易行，尤其適用于穩(wěn)態(tài)交通環(huán)境，頗受交通工程人員歡迎。1. 靜態(tài)多段配時控制靜態(tài)多段配時控制是利用歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)的一種開環(huán)控制，其基本設(shè)計思想源于線性規(guī)劃。中國地方試點和專家呼吁階段。1994年后未來30年減少50%的交通事故人員傷亡率，較少汽車尾氣排放對大氣的污染。一是安全，減少事故和財產(chǎn)損失；二是經(jīng)濟(jì)效益，每年節(jié)省200億美元的目的；三是環(huán)保和減少能耗。它不但有可能解決交通的擁堵，而且對交通安全、交通事故的處理與救援、客貨運輸管理、道路收費系統(tǒng)等方面都會產(chǎn)生巨大的影響。目前國內(nèi)外對智能交通系統(tǒng)的理解不盡相同，但不論從何種角度出發(fā)，有一點是共同的:智能交通系統(tǒng)是用各種高新技術(shù)，特別是電子信息技術(shù)提高交通效率，增加交通安全性和改善環(huán)境的技術(shù)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。除此之外，智能交通系統(tǒng)能夠減少交通事故，減少因事故造成部分經(jīng)濟(jì)損失。因此，要準(zhǔn)確認(rèn)識各種交通工具各自的使用條件和服務(wù)范圍，充分發(fā)揮各種交通方式的優(yōu)點，使其合理分工，才能發(fā)揮整個交通系統(tǒng)的效率。據(jù)悉，到2010年，北京將投資500億元用于城市道路建設(shè)，到2005年，北京僅高速公路通車?yán)锍叹瓦_(dá)到600公里。以廣州為例來講，現(xiàn)在市區(qū)平均車速只有每小時12公里。用這個目標(biāo)速度代入歐美標(biāo)準(zhǔn)計算，廣州人為交通堵塞所付出的經(jīng)濟(jì)代價總值:，減少生產(chǎn)總值117億元。但一味發(fā)展城市道路，也會刺激私家車超常規(guī)發(fā)展，兩者發(fā)展速度的失衡，最終還是逃不出“擁堵—修路—再擁堵”的怪圈。 智能交通的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r城市交通矛盾的日益突出，已開始影響城市的發(fā)展，解決這個問題最行之有效的良方或許就是大力發(fā)展智能化交通。在與世界發(fā)達(dá)國家機動車人均擁有量差距還很大的情況下，我國一些特大城市的交通擁堵已排在世界前列。日本、歐洲等眾多國家和地區(qū)在智能交通系統(tǒng)方面都取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，對當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\輸效率的提高起了關(guān)鍵性的作用。表11 美國 歐洲 日本同我國在智能交通系統(tǒng)發(fā)展方面的對比表國家ITS發(fā)展程度投資規(guī)模重點發(fā)展領(lǐng)域預(yù)期目標(biāo)美國ITS大國，智能交通應(yīng)用率達(dá)80%以上。日本通過近十年的研究已建成符合本國國情的智能交通系統(tǒng)。歐洲各國ITS應(yīng)用程度介于美國與日本之間1995—1998年間用于共同研究的經(jīng)費有280億歐元?；緹o基本無基本無 交通信號燈控制的研究現(xiàn)狀城市交通系統(tǒng)是一種非線性的、時變的、滯后的大系統(tǒng)，以往的交通控制研究多是基于啟發(fā)式的考慮，而不是基于控制理論的方法。它沒有考慮交通需求的隨機波動，沒有考慮城市道路交通流的實時進(jìn)化過程，其控制能力和抗干擾能力非常有限。2. 準(zhǔn)動態(tài)多段配時控制準(zhǔn)動態(tài)多段配時控制與靜態(tài)多段配時控制相類似，只不過多段的劃分不是以時間為依據(jù)，而是以檢測到的實時交通狀態(tài)為依據(jù)。由于反饋的引入，所以系統(tǒng)的動態(tài)性能比靜態(tài)多時段控制有明顯改善，但是又由于它的控制方式仍屬于方案選擇式，所以系統(tǒng)動態(tài)性能的改善又十分有限，故稱之為準(zhǔn)動態(tài)系統(tǒng)。r表示各支路放行流量組成的向量，它與各路口的綠信比相對應(yīng)，是一控制向量。(14)式表示性能指標(biāo)，己經(jīng)寫成了二次型函數(shù)形式。 本文的主要工作近年來，國內(nèi)外許多專家致力于開發(fā)新的交通信號控制方法，人工智能是新的研究方向之一，這是因為人工智能在復(fù)雜系統(tǒng)的定性建模和控制上卓有成效。隨著信號燈的發(fā)展，各國使用的信號燈存在不同的差別，各自給信號燈賦予不同的含義。(4)綠色箭頭燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛按箭頭所示方向通行。信號燈設(shè)得合理、正確，能較充分地發(fā)揮道路的交通效益，如設(shè)置不當(dāng)，非但浪費了設(shè)備和資金，并且會對交通造成不良后果。交叉路口交通信號燈安裝方式有兩種，一種是安裝在伸向交叉路口中央上空型臂上。垂直排列式從上往下依次是紅、黃、綠燈。在交叉路口中央上空安裝信號燈時應(yīng)符合車輛通行凈空高度界限的要求。信號通過規(guī)定的周期運行，每個周期的周期長和相位都恒定不變。這時信號經(jīng)過一個適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換間隔后，立刻為次干路顯示綠燈，該綠燈就維持到次干路上的車輛全部通過路口或持續(xù)到預(yù)定的最大綠燈時間為止。全感應(yīng)式信號。周期中的某些相位是可以任意選擇使用的，當(dāng)檢測器未測出交通量時，該時刻的相位可自動取消。 城市道路智能交通信號控制系統(tǒng)智能交通信號控制系統(tǒng)是城市道路交通管理系統(tǒng)中對交叉路口、行人過街，以及環(huán)路出入口采用信號控制的子系統(tǒng)。其中主控中心包括操作平臺、交互式數(shù)據(jù)庫、效益指標(biāo)優(yōu)化模型、數(shù)據(jù)(圖像)分析處理等。最長周期長度一般不超過120秒。然而，若交通流的需求過高，堵塞現(xiàn)象將成為不可避免的，信號周期長度的選取應(yīng)根據(jù)某種優(yōu)化性能指標(biāo)選擇。這里稱時間對“錯開”為相位差。圖24 時距圖以第1個交叉口的信號為基準(zhǔn)，則圖中的Al、AA3分別為交叉口4的信號的絕對相位差。當(dāng)車輛由路口4沿道路駛向路口1時，B3是路口3信號和路口4信號當(dāng)相對相位差。飽和流量:是衡量路口交通流施放能力的重要參數(shù)，通常是指一個綠燈時間內(nèi)的連續(xù)通過路口的最大車流量。 智能交通信號控制的核心智能交通信號控制系統(tǒng)的核心是控制模型算法軟件，是貫穿規(guī)劃設(shè)計在內(nèi)的信號控制策略的管理平臺，體現(xiàn)著交通管理者的控制思想，它包括信號控制系統(tǒng)將起到的作用和地位?？梢哉f，城市道路智能交通信號控制系統(tǒng)是城市道路交通管理隨著信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)迅猛發(fā)展的綜合產(chǎn)物。 工作時序圖1．南北方向?qū)τ谠摲较?，信號燈配置為左轉(zhuǎn)紅黃綠燈和直行紅黃綠燈以及人行道紅綠燈各兩組。對于左轉(zhuǎn)紅黃綠燈，該組信號燈的3個燈以紅燈（40s） 綠燈（15s） 黃燈(5s) 紅燈（60s）依次循環(huán)。對于東西直行紅黃綠燈，該組信號燈的3個燈以紅燈（60s） 綠燈(35s) 黃燈（5s） 紅燈（20s）依次循環(huán)。而本設(shè)計中的輸入輸出點數(shù)共為52點，均在PLC的基本輸入輸出點數(shù)范圍之內(nèi)，所以無需進(jìn)行I/O擴(kuò)展，在設(shè)計時只需賦與其不同的端口地址即可。對于南北方向上某一行車方向的信號燈輸出，本設(shè)計共設(shè)置了三組信號燈，其中兩組車輛信號燈，分為直行紅、黃、綠燈和左轉(zhuǎn)紅、黃、綠燈，另外一組是人行道上的紅綠燈。數(shù)碼管輸出的I/： 數(shù)碼管輸出的I/O端口分配南北組數(shù)碼管個位aY020東西組數(shù)碼管個位aY040bY021bY041cY022cY042dY023dY043eY024eY044fY025fY045gY026gY046南北組數(shù)碼管十位aY030東西組數(shù)碼管十位aY050bY031bY051cY032cY052dY033dY053eY034eY054fY035fY055gY036gY056 程序梯形圖本設(shè)計的梯形圖設(shè)計力求簡單、高效，在完成設(shè)計要求的同時，盡量簡化系統(tǒng)，充分利用系統(tǒng)資源。15s后啟動左轉(zhuǎn)黃燈并斷開左轉(zhuǎn)綠燈通路，同時啟動定時器T4。對于人行道信號燈，本設(shè)計能過采用直行及左轉(zhuǎn)紅、黃、綠燈的常開及常閉開關(guān)直接控制其紅燈和綠燈的通路，也大大簡化了系統(tǒng)，符合設(shè)計的可靠性和經(jīng)濟(jì)性等要求。本節(jié)將就如何實現(xiàn)數(shù)碼顯示及數(shù)碼管的外部接線作詳細(xì)介紹。開始時，南北直行綠、南北直行黃、南北直行紅、東西直行綠、東西直行黃、東西直行紅分別在其電路接通時發(fā)送給顯示電路一個脈沖信號，同時中間繼電器M8013每隔1s發(fā)送一個脈沖信號。第四章 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計 交通系統(tǒng)的發(fā)展趨勢交通系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢就是要提高通行能力，加強環(huán)境保護(hù)，開展智能化運輸和環(huán)保專項技術(shù)的研究，并且要做到以人為本，重點開展交通安全技術(shù)的研究，在這個過程中要確定經(jīng)濟(jì)合理的目標(biāo)，促進(jìn)新材料的廣泛應(yīng)用和開發(fā)。其次，這次設(shè)計選用VHDL硬件描述語言的優(yōu)勢就在于傳統(tǒng)的用原理圖設(shè)計電路的方法具有直觀形象的優(yōu)點，但如果所設(shè)計系統(tǒng)的規(guī)模比較大，或者設(shè)計軟件不能提供設(shè)計者所需的庫單元時，這種方法就顯得很受限制了。軟件方面包括：（1）電路合成模塊的概念：將交通燈信號系統(tǒng)劃分成若干個小電路，編寫每一個模塊的VHDL程序代碼，并將各個小電路相連接。其中包括：(1) 時鐘發(fā)生電路；(2) 計數(shù)秒數(shù)選擇電路；(3) 倒計時控制電路；(4) 紅綠燈信號控制電路。當(dāng)計數(shù)器計時完畢，倒計時控制器就會負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個脈沖信號發(fā)送給紅綠燈信號控制電路進(jìn)入下一個狀態(tài)，之后循環(huán)這一過程。 圖4 時鐘發(fā)生電路模塊圖系統(tǒng)輸入信號：clk：由外部信號發(fā)生器提供1kHZ的時鐘信號；reset：系統(tǒng)內(nèi)部自復(fù)位信號。在這段程序的設(shè)計過程中最大的特點就是引用了參數(shù)化的概念，即使用了常數(shù)(constant)。signal clk_scan_ff:std_logic_vector(scan_bit1 downto 0)。 計數(shù)秒數(shù)選擇電路當(dāng)通過交通路口時，如果能在一個方向增添一個倒計時顯示器對車輛、行人加以提示，可能會有更好的效果。經(jīng)仿真后得到的時序圖(見圖8)： 圖8 計數(shù)秒數(shù)選擇電路時序圖由計數(shù)描述選擇電路的時序圖(見圖8)可以看出這段程序中定義了在正常車流量情況下，東西及南北方向紅燈、黃燈和綠燈需要維持的秒數(shù)分別是15s、5s和25s。東西方向黃燈設(shè)定為5s。南北方向紅燈設(shè)定為15s。南北方向綠燈設(shè)定為25s。 elsif (clk39。139。 sign_state=“000”時，南北方向綠燈亮25s。 sign_state=“010”時，南北方向紅燈亮15s。 sign_state=“100”時，東西方向黃燈亮5s。 end case。就是將十進(jìn)制的25轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的19，這就使設(shè)計減少了很多不必要的麻煩?？紤]到有些路口的交通擁堵現(xiàn)象較為嚴(yán)重，車輛會在道路上排成很長的一隊，這樣排在較遠(yuǎn)距離的司機就很難看清楚倒計時顯示器上變化的數(shù)字，有可能會影響到車輛之間的正常行駛。系統(tǒng)輸出信號：led：負(fù)責(zé)將計數(shù)數(shù)值轉(zhuǎn)換成BCD碼，并利用發(fā)光二極管顯示倒計時狀態(tài)；next_state：當(dāng)計數(shù)器計時完畢后，負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個脈沖信號，作為下一個狀態(tài)的觸發(fā)信號。) then t_