【正文】 時(shí)方案，同時(shí)需要大量的路網(wǎng)幾何尺寸和交通流數(shù)據(jù)[8]。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]。誠(chéng)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。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(jìn)一步帶來能源浪費(fèi)和環(huán)境污染的加劇，由此引起的不良社會(huì)后果更是難以估計(jì)。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(jià)值和實(shí)用價(jià)值[4]。因此固定時(shí)間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時(shí)間的浪費(fèi)，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。目前，我國(guó)城市十字路口的交通控制系統(tǒng)基本上都采用定時(shí)控制方式。文中詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，最后用iFIX工程組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控，達(dá)到了比較滿意的可視化效果，并實(shí)現(xiàn)了模擬真實(shí)環(huán)境的目的。解決好交通信號(hào)燈控制問題將是保障交通有序、安全、快速運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。所以，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)的工作效率，加強(qiáng)交通路口的信號(hào)燈控制和監(jiān)控是非常重要的。在十字路口相應(yīng)的位置埋設(shè)地感線圈，對(duì)此路段上的車流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)車流量的變化，改變綠燈的控制時(shí)間，可以實(shí)時(shí)地對(duì)綠燈資源進(jìn)行合理調(diào)配，提高十字路口的通行能力，緩解交通擁擠，達(dá)到最優(yōu)控制。因此如何采用一種科學(xué)的控制方法，建立一套城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)控制與交通疏導(dǎo)的綜合管理系統(tǒng)，成為現(xiàn)代城市交通管理部門亟待解決的重要問題之一[1]。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(shí)另一條空道或車流量相對(duì)少得多的道路卻依然按原定時(shí)間亮著綠燈。隨著我國(guó)人民生活水平的不斷提高，城市化的推進(jìn)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。 課題研究背景隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市化進(jìn)程的加快和機(jī)動(dòng)車輛的迅猛增加, 城市交通問題日益嚴(yán)重。二是采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，對(duì)城市交通進(jìn)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]。所以，加強(qiáng)交通管理與控制是公認(rèn)的效益顯著、投資少的方法。TRANSYT(Traffic Network Study Tools)系統(tǒng)自1968年問世以來，經(jīng)歷不斷地改進(jìn)，已經(jīng)發(fā)展成為先進(jìn)的TRANSYT/9型。SCAT(Sydney Coordinated Adaptive TrafficMethod)系統(tǒng)由澳大利亞工程技術(shù)人員采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，呈計(jì)算機(jī)分層遞階形式。20世紀(jì)70年代末以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)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)。必須突破傳統(tǒng)信號(hào)控制的研究方法，控制思想上要由被動(dòng)控制向主動(dòng)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(dòng)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(guó)的實(shí)際情況，發(fā)展適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的交通控制系統(tǒng)[11]。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(shí)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(jì)發(fā)展日趨尖銳的矛盾[12]。完成硬件設(shè)備的選型，相應(yīng)電氣圖紙的設(shè)計(jì)以及PLC控制程序的編寫和調(diào)試，滿足控制系統(tǒng)及工藝的基本要求。 工作原理分析本系統(tǒng)以十字路口等待綠燈的車輛滯留量來確定該方向交通是否繁忙。最終，PLC對(duì)地感線圈N1和S1脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)就可記錄駛近路口的車輛數(shù)X，PLC對(duì)地感線圈N2和S2脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)就可記錄駛出路口的車輛數(shù)Y。將此差值設(shè)為三個(gè)區(qū)間進(jìn)行判斷如下：如果Z1－Z2﹥10，則南北方向繁忙，東西正常，南北直行綠燈延長(zhǎng)10秒。各地感線圈時(shí)刻檢測(cè)車輛，在一個(gè)紅綠燈周期中，每當(dāng)東西或南北綠燈亮之前，PLC都要依據(jù)脈沖的計(jì)數(shù)判定東西、南北的車流規(guī)模，然后根據(jù)以上智能控制原則，調(diào)整綠燈時(shí)長(zhǎng)。地感線圈工作在最佳狀態(tài)下時(shí)，線圈的電感量應(yīng)保持在100uH—300uH之間，在線圈電感不變的情況下，線圈的匝數(shù)與周長(zhǎng)有關(guān)系，周長(zhǎng)越小、匝數(shù)就越多，線圈匝數(shù)可參考表1。但在實(shí)際工程中，必須考慮導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度和高低溫抗老化問題，在某些環(huán)境惡劣的地方還必須考慮耐酸堿腐蝕問題[15]。 信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置地感線圈的工作原理基于振蕩電路原理,將地感線圈埋入地下，當(dāng)有車輛經(jīng)過時(shí)，車的鐵外殼使得線圈電感發(fā)生變化，將線圈接入振蕩電路，使電感量的變化轉(zhuǎn)換成諧振頻率的變化。 用PLC實(shí)現(xiàn)智能交通控制目前智能交通控制的設(shè)計(jì)方案有很多，有采用CPLD數(shù)字集成電路實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈智能控制的設(shè)計(jì)，有采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通控制設(shè)計(jì)的方案[16]。又由于其編程易于掌握，指令豐富，因此在本設(shè)計(jì)中選用S7200系列PLC。PLC的外部接線及系統(tǒng)原理圖如下圖4所示。其中，當(dāng)空氣開關(guān)閉合時(shí)，電源指示燈亮，電源開始正常供電，當(dāng)電路中出現(xiàn)短路或過載情況時(shí)，空氣開關(guān)會(huì)斷開電源，保護(hù)電路及相關(guān)設(shè)備。如果－10≤Z1－Z2≤10，則視為正常情況，交通信號(hào)燈控制按固定周期變換。根據(jù)設(shè)計(jì)思路，系統(tǒng)的控制流程如下圖所示。經(jīng)過不斷的探討，我選擇了比較指令來實(shí)現(xiàn)這一選擇。iFIX軟件可作為一個(gè)“進(jìn)入過程的窗口”，并提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)給操作員及軟件應(yīng)用，由于具有很好的開放性、安全性以及擴(kuò)展性，成為了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域最流行的工控組態(tài)軟件之一[18]。iFIX也可以向現(xiàn)場(chǎng)寫數(shù)據(jù)，這樣就建立了控制軟件所需的雙向連接。iFIX 提供了強(qiáng)大的人機(jī)交互平臺(tái)，它以直觀的界面把所有的系統(tǒng)組件都集成在一個(gè)單獨(dú)的開發(fā)環(huán)境中，具有微軟界面風(fēng)格。數(shù)據(jù)庫是iFIX系統(tǒng)的核心，它從硬件中獲取或給硬件發(fā)送過程數(shù)據(jù)，由標(biāo)簽（塊）組成。數(shù)據(jù)庫中有數(shù)字量輸入DI和數(shù)字量輸出DO。交通系統(tǒng)監(jiān)控主界面如下圖12所示。如圖12中所示，可點(diǎn)擊“東風(fēng)路文化路十字路口”進(jìn)入下一界面，以達(dá)到同時(shí)監(jiān)控不同路口的目的。在總體方案設(shè)計(jì)中，首先確定了智能交通控制系統(tǒng)的控制方案和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在軟件設(shè)計(jì)中，根據(jù)系統(tǒng)控制要求，首先確定了系統(tǒng)的總流程圖，并用編程軟件STEP 7 MicroWIN SP6 進(jìn)行了獨(dú)立編程。本文設(shè)計(jì)的智能交通控制系統(tǒng)只是針對(duì)單個(gè)十字路口的，而實(shí)際交通問題是一個(gè)由點(diǎn)、線和區(qū)域控制組成的復(fù)雜的控制系統(tǒng)