【文章內容簡介】 是：事先經(jīng) 過車輛流量的調查，運用統(tǒng) 計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預先設置好。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確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應迅猛發(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 是一個跨學科、信息化、系統(tǒng)化的綜合研究體系，其主要內容是：將先進的人工智能技術、自動控制技術、計算機技術、信息與通訊技術及電子傳感技術等有效的集成，并應用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內、全方位發(fā)揮作用的，實時、準確、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行有效的控制。把先進的智能控制技術、信息融合技術、智能信息處理技術與交 通管理技術結合起來，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)濟發(fā)展的客觀要求，交通運輸是國民經(jīng)濟和現(xiàn)代社會發(fā)展的基礎。由于現(xiàn)代社會城市化速度越來越快、國民經(jīng)濟的高速增長、全球經(jīng)濟的一體化進程加快、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)濟發(fā)展的客觀要求。 10 2 智能交通燈 方案設計 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，力求交通管理先進性、科學化。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、硬件設計方法，實 驗證明該系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟，能夠有效地疏導交通，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 設計方案。 系統(tǒng)構建 本 設計 主要應用傳感器與 plc 相結合，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，每當車輛進入十字路口必先經(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 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,東西左轉綠燈加 5s 一般 南北直行綠燈加 5s,南北左轉綠燈加 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，調整綠燈時長。 圖 感應控制的原理框圖 智能交通信號燈正?？刂品绞? 信號燈受啟動開關控制。當啟動開關接同時，信號燈系統(tǒng)開始工作，啟動開關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，此時南北左轉紅燈亮了 75S，然后南北直通紅燈亮 25S,同時南北左轉綠燈亮 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，此時東西左轉燈紅燈先亮 25S，然后左轉綠燈亮 20S，閃爍 3S，黃燈亮 2S, 然后東西直通紅燈和左轉紅燈都亮 50S， 控制過程 如圖 。 交通燈智能儀器會在交通燈程序執(zhí)行前進行測量車輛擁擠程度，當東西與南 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 SB4 自動閉合，智能交通燈會增加東西車道綠燈 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 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，將急車強通開關斷開，控制燈恢復正常，急車強通信號只能響應一路方向的急車，若兩個方向先后來急車，則響應先來的一方，隨后再響應另一方。若 2 個方向同時來急車，則按東西，南北順序依次響應。 南北方向 東西方向 直通道 左轉道 直通道 左轉道 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 左轉道 直通道 左轉道 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 硬件設計 可編程控制器（ PLC）是在繼電器控制技術和計算機技術的基礎上發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)自動控制設備，是 計算機家族中的一員， 它以微處理為核心，集自動化技術、計算機技術、通信技術為一體，廣泛應用于自動化的各個領域。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)境下應用而設計的一種數(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 ,進行邏輯運算 ,順序控制 ,定時 ,計數(shù)和算術等操作 ,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過程。 PLC 及其有關的外圍設備 ,都應按易于與工業(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)控制領域的裝置。 PLC 與機器人 ,計算機幫助設計與制造一起作為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱 。 在 19 世紀 60 年代，汽車生產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成的。當時汽車的每一次改型都直接導致繼電器控制裝置的重新設計和安裝。隨著生產的發(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，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標指標，即： 1)．編程方便，現(xiàn)場可修改程序； 2)．維修方便，采用模塊化結構； 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)．數(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)領域推廣應用。到 1971 年，已經(jīng)成功地應用于食品，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 日本從美國引進了這項新技術，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