【正文】 交叉口，設兩個相位的交通到達率(到達率)分別是dl、d2，相應相位的通行能力分別為s1，s2，周期時長為C，綠燈時間分別為gg2，其中損失時間分別為LL2(損失時間是指燈色切換過程中的損失時間和不能被充分利用的綠燈時間，原因是綠燈出現(xiàn)之初車隊有個反應和加速的過程)，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)可計算出保證路口不堵塞的一個最小周期值。 智能交通信號控制系統(tǒng)的基本組成智能交通信號控制系統(tǒng)的基本組成是：主控中心、路口交通信號控制機以及數(shù)據(jù)傳輸設備。這種控制方式的周期長度和綠燈時間可根據(jù)需要作很大的變動。這種信號保證主干路總保持綠燈直到設在次干路上的檢測器探到有車輛到達。二是可使患有色盲的人憑借位置來判斷信號的含義。在吸取國外信號燈設置經(jīng)驗的基礎上，結合我國目前具體的交通狀況，路口信號燈的設置與改進要運用交通工程學理論作指導，根據(jù)路口的地形特點、車流狀況，作好車輛與行人交通流量的調(diào)查，進口道上車輛行駛速度的調(diào)查，交通事故及違章調(diào)查，車輛可穿越的空當及延誤調(diào)查等，具體問題具體分析，制定優(yōu)化的信號配時，保證現(xiàn)代交通高效、節(jié)能、低公害運行。(3)紅燈亮時，不準車輛、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態(tài)規(guī)劃法對上述最優(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。中國地方試點和專家呼吁階段。一是安全，減少事故和財產(chǎn)損失；二是經(jīng)濟效益，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，特別是電子信息技術提高交通效率，增加交通安全性和改善環(huán)境的技術經(jīng)濟系統(tǒng)。因此，要準確認識各種交通工具各自的使用條件和服務范圍，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。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。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。在與世界發(fā)達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。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)展領域預期目標美國ITS大國，智能交通應用率達80%以上。歐洲各國ITS應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。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，故稱之為準動態(tài)系統(tǒng)。(14)式表示性能指標，己經(jīng)寫成了二次型函數(shù)形式。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。信號燈設得合理、正確，能較充分地發(fā)揮道路的交通效益，如設置不當，非但浪費了設備和資金，并且會對交通造成不良后果。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。全感應式信號。 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)。最長周期長度一般不超過120秒。這里稱時間對“錯開”為相位差。當車輛由路口4沿道路駛向路口1時，B3是路口3信號和路口4信號當相對相位差。 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。 工作時序圖1．南北方向?qū)τ谠摲较颍盘枱襞渲脼樽筠D(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)。對于南北方向上某一行車方向的信號燈輸出，本設計共設置了三組信號燈，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。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。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介紹。第四章 交通燈系統(tǒng)的設計 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，開展智能化運輸和環(huán)保專項技術的研究，并且要做到以人為本，重點開展交通安全技術的研究，在這個過程中要確定經(jīng)濟合理的目標，促進新材料的廣泛應用和開發(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。當計數(shù)器計時完畢，倒計時控制器就會負責產(chǎn)生一個脈沖信號發(fā)送給紅綠燈信號控制電路進入下一個狀態(tài)，之后循環(huán)這一過程。在這段程序的設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)。 計數(shù)秒數(shù)選擇電路當通過交通路口時，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。東西方向黃燈設定為5s。南北方向綠燈設定為25s。139。 sign_state=“010”時，南北方向紅燈亮15s。 end case。考慮到有些路口的交通擁堵現(xiàn)象較為嚴重，車輛會在道路上排成很長的一隊，這樣排在較遠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。) 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)光二極管進行倒計時顯示,如圖10所示:當綠燈點亮開始計數(shù)后，load就會將減1后的值賦給t_ff，之后t_ff又會從case語句中查找到相對應的值再賦給led顯示所剩余的時間。經(jīng)仿真后得到的時序圖(見圖12)：圖12 紅綠燈信號控制電路時序圖圖12顯示的是第三種狀態(tài)時東西方向紅燈亮、南北方向綠燈亮。u VHDL數(shù)據(jù)類型說明：主要用于在整個設計中通用的數(shù)據(jù)類型。本設計采用了VHDL硬件描述語言文本輸入方式，在確立總體預期實現(xiàn)功能的前提下，分層次進行設計。致謝附件附錄一 信號燈程序指令表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S保持不變ELSE S:=S+1。MY=39。BG=39。039。計時不到30秒時，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)實際情況進行設置，修改靈活方便。u 子程序：并入程序包的子程序有利于在設計中任一處進行方便地調(diào) 用。 建立程序包在程序設計語言中，程序的開始總會調(diào)用庫(library)來提供設計程序時所需要的基本命令。由圖可知led是25位的系統(tǒng)輸出信號，負責控制發(fā)光二極管的輸出，所以25位的輸出信號可以分成七組控制發(fā)光二極管的顯示，其中“1”為點亮，“0”為熄滅。 when 2=led(24 downto 0)=1110000000000000000000000。) then t_ff=load1。當reset=1，則將t_ff與led清零。所以，hld3倒計時控制電路(見圖9)最主要的功能就是負責接收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燈就會發(fā)生變化。在這段程序的設計中用到了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，東西方向紅燈亮15s。139。139。東西方向綠燈設定為25s。 圖7 計數(shù)秒數(shù)選擇電路模塊圖系統(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)部自復位信號；ena_scan：接收由時鐘發(fā)生電路提供的250Hz的時鐘脈沖信號；recount：接收由交通燈信號控制電路產(chǎn)生的重新計數(shù)的使能控制信號；sign_state：接收由交通燈信號控制電路產(chǎn)生的狀態(tài)信號。這就使設計的靈活性增強了。因此，為了避免意外事件的發(fā)生，電路必須給出