【正文】 交叉口，設(shè)兩個(gè)相位的交通到達(dá)率(到達(dá)率)分別是dl、d2，相應(yīng)相位的通行能力分別為s1，s2，周期時(shí)長為C，綠燈時(shí)間分別為gg2，其中損失時(shí)間分別為LL2(損失時(shí)間是指燈色切換過程中的損失時(shí)間和不能被充分利用的綠燈時(shí)間，原因是綠燈出現(xiàn)之初車隊(duì)有個(gè)反應(yīng)和加速的過程)，則： (21) (22)將上兩式相加，并將代入g1+g2=C，得 (23)若s1=s2=s，則有 (24)由式(24)可計(jì)算出保證路口不堵塞的一個(gè)最小周期值。 智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的基本組成智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的基本組成是：主控中心、路口交通信號(hào)控制機(jī)以及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。這種控制方式的周期長度和綠燈時(shí)間可根據(jù)需要作很大的變動(dòng)。這種信號(hào)保證主干路總保持綠燈直到設(shè)在次干路上的檢測器探到有車輛到達(dá)。二是可使患有色盲的人憑借位置來判斷信號(hào)的含義。在吸取國外信號(hào)燈設(shè)置經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國目前具體的交通狀況，路口信號(hào)燈的設(shè)置與改進(jìn)要運(yùn)用交通工程學(xué)理論作指導(dǎo)，根據(jù)路口的地形特點(diǎn)、車流狀況，作好車輛與行人交通流量的調(diào)查，進(jìn)口道上車輛行駛速度的調(diào)查，交通事故及違章調(diào)查，車輛可穿越的空當(dāng)及延誤調(diào)查等，具體問題具體分析，制定優(yōu)化的信號(hào)配時(shí)，保證現(xiàn)代交通高效、節(jié)能、低公害運(yùn)行。(3)紅燈亮?xí)r，不準(zhǔn)車輛、行人通行。如果控制系統(tǒng)的規(guī)模較小，控制模型維數(shù)較低，就可用極小值原理或動(dòng)態(tài)規(guī)劃法對(duì)上述最優(yōu)問題求解。(13)式中的表示路網(wǎng)中所有支路上排隊(duì)長度組成的向量。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。中國地方試點(diǎn)和專家呼吁階段。一是安全，減少事故和財(cái)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。目前國內(nèi)外對(duì)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(diǎn)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)。因此，要準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)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(diǎn)，使其合理分工，才能發(fā)揮整個(gè)交通系統(tǒng)的效率。以廣州為例來講，現(xiàn)在市區(qū)平均車速只有每小時(shí)12公里。但一味發(fā)展城市道路，也會(huì)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。在與世界發(fā)達(dá)國家機(jī)動(dòng)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。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(duì)比表國家ITS發(fā)展程度投資規(guī)模重點(diǎn)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。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(fèi)有280億歐元。它沒有考慮交通需求的隨機(jī)波動(dòng)，沒有考慮城市道路交通流的實(shí)時(shí)進(jìn)化過程，其控制能力和抗干擾能力非常有限。由于反饋的引入，所以系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能比靜態(tài)多時(shí)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(dòng)態(tài)性能的改善又十分有限，故稱之為準(zhǔn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。(14)式表示性能指標(biāo)，己經(jīng)寫成了二次型函數(shù)形式。隨著信號(hào)燈的發(fā)展，各國使用的信號(hào)燈存在不同的差別，各自給信號(hào)燈賦予不同的含義。信號(hào)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(fèi)了設(shè)備和資金，并且會(huì)對(duì)交通造成不良后果。垂直排列式從上往下依次是紅、黃、綠燈。信號(hào)通過規(guī)定的周期運(yùn)行，每個(gè)周期的周期長和相位都恒定不變。全感應(yīng)式信號(hào)。 城市道路智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)是城市道路交通管理系統(tǒng)中對(duì)交叉路口、行人過街，以及環(huán)路出入口采用信號(hào)控制的子系統(tǒng)。最長周期長度一般不超過120秒。這里稱時(shí)間對(duì)“錯(cuò)開”為相位差。當(dāng)車輛由路口4沿道路駛向路口1時(shí)，B3是路口3信號(hào)和路口4信號(hào)當(dāng)相對(duì)相位差。 智能交通信號(hào)控制的核心智能交通信號(hào)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(jì)在內(nèi)的信號(hào)控制策略的管理平臺(tái)，體現(xiàn)著交通管理者的控制思想，它包括信號(hào)控制系統(tǒng)將起到的作用和地位。 工作時(shí)序圖1．南北方向?qū)τ谠摲较?，信?hào)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(duì)于東西直行紅黃綠燈，該組信號(hào)燈的3個(gè)燈以紅燈（60s） 綠燈(35s) 黃燈（5s） 紅燈（20s）依次循環(huán)。對(duì)于南北方向上某一行車方向的信號(hào)燈輸出，本設(shè)計(jì)共設(shè)置了三組信號(hào)燈，其中兩組車輛信號(hào)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。15s后啟動(dòng)左轉(zhuǎn)黃燈并斷開左轉(zhuǎn)綠燈通路，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T4。本節(jié)將就如何實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示及數(shù)碼管的外部接線作詳細(xì)介紹。第四章 交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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(qiáng)環(huán)境保護(hù)，開展智能化運(yùn)輸和環(huán)保專項(xiàng)技術(shù)的研究，并且要做到以人為本，重點(diǎn)開展交通安全技術(shù)的研究，在這個(gè)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)。軟件方面包括：（1）電路合成模塊的概念：將交通燈信號(hào)系統(tǒng)劃分成若干個(gè)小電路，編寫每一個(gè)模塊的VHDL程序代碼，并將各個(gè)小電路相連接。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)完畢，倒計(jì)時(shí)控制器就會(huì)負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)送給紅綠燈信號(hào)控制電路進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，之后循環(huán)這一過程。在這段程序的設(shè)計(jì)過程中最大的特點(diǎn)就是引用了參數(shù)化的概念，即使用了常數(shù)(constant)。 計(jì)數(shù)秒數(shù)選擇電路當(dāng)通過交通路口時(shí)，如果能在一個(gè)方向增添一個(gè)倒計(jì)時(shí)顯示器對(duì)車輛、行人加以提示，可能會(huì)有更好的效果。東西方向黃燈設(shè)定為5s。南北方向綠燈設(shè)定為25s。139。 sign_state=“010”時(shí)，南北方向紅燈亮15s。 end case。考慮到有些路口的交通擁堵現(xiàn)象較為嚴(yán)重，車輛會(huì)在道路上排成很長的一隊(duì)，這樣排在較遠(yuǎn)距離的司機(jī)就很難看清楚倒計(jì)時(shí)顯示器上變化的數(shù)字，有可能會(huì)影響到車輛之間的正常行駛。) then t_ff=00000000。 then if (recount=39。 case conv_integer(t_ff) is when 0=led(24 downto 0)=1000000000000000000000000。這段程序是采用的就是查表的方法并且利用發(fā)光二極管進(jìn)行倒計(jì)時(shí)顯示,如圖10所示:當(dāng)綠燈點(diǎn)亮開始計(jì)數(shù)后，load就會(huì)將減1后的值賦給t_ff，之后t_ff又會(huì)從case語句中查找到相對(duì)應(yīng)的值再賦給led顯示所剩余的時(shí)間。經(jīng)仿真后得到的時(shí)序圖(見圖12)：圖12 紅綠燈信號(hào)控制電路時(shí)序圖圖12顯示的是第三種狀態(tài)時(shí)東西方向紅燈亮、南北方向綠燈亮。u VHDL數(shù)據(jù)類型說明：主要用于在整個(gè)設(shè)計(jì)中通用的數(shù)據(jù)類型。本設(shè)計(jì)采用了VHDL硬件描述語言文本輸入方式，在確立總體預(yù)期實(shí)現(xiàn)功能的前提下，分層次進(jìn)行設(shè)計(jì)。致謝附件附錄一 信號(hào)燈程序指令表1. 南北方向2. 東西方向附錄二 數(shù)碼管顯示程序指令表1. 南北方向附錄三：紅綠燈交通信號(hào)系統(tǒng)的VHDL程序代碼定義使用到的包/庫LIBRARY IEEE。定義變量S取值0~29VARIABLE CLR,EN:BIT。039。時(shí)S保持不變ELSE S:=S+1。MY=39。BG=39。039。計(jì)時(shí)不到30秒時(shí)，繼續(xù)執(zhí)行A狀態(tài)，END IF。EN:=39。WHEN B=MR=39。BY=39。039。139。039。EN:=39。ELSIF SB=39。039。139。139。ELSESTATE=D。END PROCESS CNT。139。039。039。CLR:=39。 THEN 人工智能控制,當(dāng)輸入SB=39。ELSESTATE=C。139。039。CLR:=39。BG=39。MY=39。ELSESTATE=A。139。039。IF(SB AND SM)=39。MG=39。139。039。EVENT AND CLK=39。下面定義實(shí)體ENTITY JTDKZ ISPORT(CLK,SM,SB:IN BIT。程序中所用到的數(shù)據(jù)均可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，修改靈活方便。u 子程序：并入程序包的子程序有利于在設(shè)計(jì)中任一處進(jìn)行方便地調(diào) 用。 建立程序包在程序設(shè)計(jì)語言中，程序的開始總會(huì)調(diào)用庫(library)來提供設(shè)計(jì)程序時(shí)所需要的基本命令。由圖可知led是25位的系統(tǒng)輸出信號(hào)，負(fù)責(zé)控制發(fā)光二極管的輸出，所以25位的輸出信號(hào)可以分成七組控制發(fā)光二極管的顯示，其中“1”為點(diǎn)亮，“0”為熄滅。 when 2=led(24 downto 0)=1110000000000000000000000。) then t_ff=load1。當(dāng)reset=1，則將t_ff與led清零。所以，hld3倒計(jì)時(shí)控制電路(見圖9)最主要的功能就是負(fù)責(zé)接收hld2電路輸出的值，然后將其轉(zhuǎn)換成BCD碼，并利用發(fā)光二極管顯示出來，讓車輛行人能夠清楚地知道再過多久信號(hào)燈就會(huì)發(fā)生變化。在這段程序的設(shè)計(jì)中用到了conv_std_logic_vector(value,n)語句，它的用法就是將已經(jīng)定義的數(shù)值 (value)轉(zhuǎn)換成n位(bit)的表示方法。 sign_state=“011”時(shí)，東西方向紅燈亮15s。139。139。東西方向綠燈設(shè)定為25s。 圖7 計(jì)數(shù)秒數(shù)選擇電路模塊圖系統(tǒng)輸入信號(hào)：clk：由外部信號(hào)發(fā)生器提供1kHZ的時(shí)鐘信號(hào)；reset：系統(tǒng)內(nèi)部自復(fù)位信號(hào)；ena_scan：接收由時(shí)鐘發(fā)生電路提供的250Hz的時(shí)鐘脈沖信號(hào)；recount：接收由交通燈信號(hào)控制電路產(chǎn)生的重新計(jì)數(shù)的使能控制信號(hào)；sign_state：接收由交通燈信號(hào)控制電路產(chǎn)生的狀態(tài)信號(hào)。這就使設(shè)計(jì)的靈活性增強(qiáng)了。因此，為了避免意外事件的發(fā)生，電路必須給出