【文章內(nèi)容簡介】 是：事先經(jīng) 過車輛流量的調(diào)查，運用統(tǒng) 計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預(yù)先設(shè)置好。然而，實際上車輛流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運行、較適用的方案，仍然會發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(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，更為現(xiàn)實的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。 目前，大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時間間隔的控制方法。由于十字路口不同時刻車輛的 流量是復(fù)雜的、隨機的和不確定的，采用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)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。為此， 需要一種新型的控制方法才 能較好地解決這個問題。 智能交通系統(tǒng)（ ITS—— Intelligent Transport Systems） ITS 是一個跨學(xué)科、信息化、系統(tǒng)化的綜合研究體系，其主要內(nèi)容是：將先進(jìn)的人工智能技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息與通訊技術(shù)及電子傳感技術(shù)等有效的集成，并應(yīng)用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實時、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運輸管理系統(tǒng)。交通控制系統(tǒng)是 ITS 研究的一個重要方面。由于交通系統(tǒng)具有較強的非線性、模糊性和不確定性，是一個典型的分布式非線性系統(tǒng)，而且具有多種信息來源、多傳感器的特點，用傳統(tǒng)的理論與方法很難對其進(jìn)行有效的控制。把先進(jìn)的智能控制技術(shù)、信息融合技術(shù)、智能信息處理技術(shù)與交 通管理技術(shù)結(jié)合起來，代表著城市交通信號控制系統(tǒng)發(fā)展的方向。 智能交通的發(fā)展是現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀要求，交通運輸是國民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代社會發(fā)展的基礎(chǔ)。由于現(xiàn)代社會城市化速度越來越快、國民經(jīng)濟(jì)的高速增長、全球經(jīng)濟(jì)的一體化進(jìn)程加快、個人旅行與休閑時間的不斷增加以及人們對交通需求越來越高，智能交通便成為現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀要求。 10 2 智能交通燈 方案設(shè)計 由于城市的高速發(fā)展，交通障礙也隨之增加，為了實現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進(jìn)性、科學(xué)化。用可編程控制器實現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計方法，實 驗證明該系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟(jì)，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡單實用的城市交通燈控制系統(tǒng)的 PLC 設(shè)計方案。 系統(tǒng)構(gòu)建 本 設(shè)計 主要應(yīng)用傳感器與 plc 相結(jié)合，以車輛等待綠燈的滯留數(shù)來確定該該方向是否繁忙。如下圖 以南北向為例，每當(dāng)車輛進(jìn)入十字路口必先經(jīng)過檢測器 1 和 3，檢測器就會發(fā)生 2 個脈沖給 PLC， PLC 對檢測器 1 和 3 的計數(shù)就可得到車輛進(jìn)入候車入口的總數(shù)和 Y。車輛繼續(xù)往前就會經(jīng)過檢測器 2 和 4，同樣檢測器 2 和 4 也會發(fā)出 2 個脈沖給 PLC， PLC 對檢測器 2 和 4 脈沖的計數(shù)就會得到車輛駛出候車入口的總數(shù)和 X，那么 Y(進(jìn)入總量 )X（駛出總量） =Z1(南北向車輛滯留數(shù) ),同樣，東西方向， PLC 通過對檢測器脈沖的計數(shù)就可得到滯留量Z2。 圖 十字路口傳感檢測器布置 設(shè) Z1Z220，則南北方向繁忙，東西一般，南北直行綠燈時長加 5s,南北左轉(zhuǎn)綠燈時長加 5s，東西紅燈時長加 10s。 Z1Z220，則東西方向繁忙，南北一般，東西直行綠燈時長加 5s，東西左轉(zhuǎn)綠燈時長加 5s，南北紅燈時長加 10s。 檢 測 器 1檢 測 器 2檢 測 器 4檢 測 器 5檢 測 器 6檢 測 器 3檢 測 器 8檢 測 器 7東南西北 11 20=Z1Z2=20，則設(shè)為一般情況，控制燈正常閃亮，見表 。 表 綠燈時長控制 繁忙 一般 繁忙 正常 東西直行綠燈加 5s,東西左轉(zhuǎn)綠燈加 5s 一般 南北直行綠燈加 5s,南北左轉(zhuǎn)綠燈加 5s 正常 以上車輛的計數(shù)和車流量的比較及綠燈時間長度控制全部由 PLC 完成，見圖 感應(yīng)控制原理框圖。 各檢測器時刻檢測車輛，在一個紅綠燈周期中，每當(dāng)東西或南北綠燈亮之前， PLC 都要依據(jù)脈沖的計數(shù)判定東西、南北的車流規(guī)模，然后根據(jù)以上簡述的智能控制原則，調(diào)整綠燈時長。 圖 感應(yīng)控制的原理框圖 智能交通信號燈正?？刂品绞? 信號燈受啟動開關(guān)控制。當(dāng)啟動開關(guān)接同時，信號燈系統(tǒng)開始工作，啟動開關(guān)斷開時所有信號燈熄滅。 一般情況下， 先南北紅燈亮 50S，南北綠燈亮 20S，閃爍 3S，黃燈亮 2S，此時南北左轉(zhuǎn)紅燈亮了 75S，然后南北直通紅燈亮 25S,同時南北左轉(zhuǎn)綠燈亮 20S，閃爍 3S，黃燈亮 2S。東西方向則是先直通綠燈亮 20S，閃爍 3S，黃燈亮 2，然后紅燈亮 25S，此時東西左轉(zhuǎn)燈紅燈先亮 25S，然后左轉(zhuǎn)綠燈亮 20S，閃爍 3S，黃燈亮 2S, 然后東西直通紅燈和左轉(zhuǎn)紅燈都亮 50S， 控制過程 如圖 。 交通燈智能儀器會在交通燈程序執(zhí)行前進(jìn)行測量車輛擁擠程度，當(dāng)東西與南 北車輛正常時它會執(zhí)行正常工作的程序。 東西車道擁擠時，檢測開關(guān) SB4 自動閉合，智能交通燈會增加?xùn)|西車道綠燈 5s 的時間，減少南北車道綠 燈 5s 時間 ,但交通燈的整體周期不變 ，再循環(huán)。 南北車道擁擠時，檢測開關(guān) SB3 自動閉合，智能交通燈會增加南北車道綠南北 綠燈時長 東西 檢測器 1檢測器 2 檢測器 3檢測器 4檢測器 5檢測器 6檢測器 7檢測器 8PLC確定各路口綠燈時長交通信號燈各路口車輛信息按控制原則發(fā)出控制信號交通流 12 燈 5s 的時間，減少東西車道綠燈 5s 時間，同樣交通 燈的整體周期不變，再循環(huán)。 南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，如果同時亮則報警并關(guān)閉系統(tǒng)。 圖 交通正常燈工作時序圖 圖 南北方向繁忙時的交通燈工作時序圖 急車強通控制方式 急車強通信號受急車強通開關(guān)控制。無急車時，信號燈按正常時序控制。有急車來時，將急車強通開關(guān)接通，不管原來信號燈的狀態(tài)如何，一律強制讓急車來車方向的綠燈亮，使急車放行，直至急車通過為止。急車一過，將急車強通開關(guān)斷開，控制燈恢復(fù)正常，急車強通信號只能響應(yīng)一路方向的急車，若兩個方向先后來急車，則響應(yīng)先來的一方，隨后再響應(yīng)另一方。若 2 個方向同時來急車，則按東西，南北順序依次響應(yīng)。 南北方向 東西方向 直通道 左轉(zhuǎn)道 直通道 左轉(zhuǎn)道 紅燈 40s 紅燈 40s 綠 15s 綠 3s 黃 2s 紅燈 20s 紅燈 20s 綠燈 20s 紅燈 60s 紅燈 60s 綠燈 25s 紅燈 30s 紅燈 30s 綠燈 25s 3s 2s 閃 黃 2s 南北方向 東西方向 直通道 左轉(zhuǎn)道 直通道 左轉(zhuǎn)道 紅燈 50s 紅燈 50s 綠燈 20s 綠 3s 黃 2s 紅燈 25s 紅燈 25s 綠燈 20s 3s 2s 閃 黃 紅燈 50s 紅燈 50s 綠燈 20s 3s 2s 紅燈 25s 紅燈 25s 綠燈 20s 3s 2s 閃 黃 黃 綠 閃 13 ３ 智能交通燈系統(tǒng)的 硬件設(shè)計 可編程控制器（ PLC）是在繼電器控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)自動控制設(shè)備，是 計算機家族中的一員， 它以微處理為核心，集自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)為一體，廣泛應(yīng)用于自動化的各個領(lǐng)域。PLC 從原來具有邏輯控制、順序控制等功能，發(fā)展到現(xiàn)在已具有模擬量輸入 /輸出、定位控制、旋轉(zhuǎn)角度檢測、高速計數(shù)、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能。 PLC 使用面向控制過程、面向用戶的“自然語言”編程，適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，簡單易懂，操作方便，是可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。 早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller），簡稱 PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控 制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱 PC。但是為了避免與個人計算機（ Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 PLC。 PLC 是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的一種數(shù)字運算操作的電子裝置 ,是帶有存儲器 ,可以編制程序的控制器。它能夠存儲和執(zhí)行指令 ,進(jìn)行邏輯運算 ,順序控制 ,定時 ,計數(shù)和算術(shù)等操作 ,并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出 ,控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備 ,都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形式一體 ,易于拓 展其功能的原則設(shè)計。事實上 ,PLC就是以嵌入式 CPU 為核心 ,配以輸入 ,輸出等模塊 ,可以方便的用于工業(yè)控制領(lǐng)域的裝置。 PLC 與機器人 ,計算機幫助設(shè)計與制造一起作為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱 。 在 19 世紀(jì) 60 年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。當(dāng)時汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號更新的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計和安裝，十分費時，費工，費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在 1969 年 公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標(biāo)指標(biāo)，即： 1)．編程方便，現(xiàn)場可修改程序； 2)．維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)； 3)．可靠性高于繼電器控制裝置； 4)．體積小于繼電器控制裝置； 5)．?dāng)?shù)據(jù)可直接送入管理計算機； 6)．成本可與繼電器控制裝置競爭； 7)．輸入可以是交流 115V； 8)．輸出為交流 115V， 2A 以上，能直接驅(qū)動電磁閥，接觸器等； 9)．在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更； 10)．用戶程序存儲器容量至少能擴展到 4K。 1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制出第一臺 PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到 1971 年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。 這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。 1971 14 日本從美國引進(jìn)了這項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺 PLC。 1973 年，西歐國家也研制出它們的第一臺 PLC。我國從 197