【正文】 刻的相位可自動取消。一般每個相位都要規(guī)定最小與最大綠燈時間。全感應式信號。該系統(tǒng)的周期長和綠燈時間可根據(jù)需要隨時進行調(diào)整。這時信號經(jīng)過一個適當?shù)霓D(zhuǎn)換間隔后，立刻為次干路顯示綠燈，該綠燈就維持到次干路上的車輛全部通過路口或持續(xù)到預定的最大綠燈時間為止。半感應式信號。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。 交通信號的控制方式根據(jù)所采用的控制裝置的不同，交通信號一般有三種控制方式：周期式信號。在交叉路口中央上空安裝信號燈時應符合車輛通行凈空高度界限的要求。按固定方式排列信號燈有兩個好處:一是把紅燈信號放在最醒目的位置。垂直排列式從上往下依次是紅、黃、綠燈。信號燈的排列方式通常分為兩種:水平排列式從道路的中心線一側(cè)起以紅、黃、綠的順序向路邊排列。交叉路口交通信號燈安裝方式有兩種，一種是安裝在伸向交叉路口中央上空型臂上。因此，信號控制交叉口的交通事故，多發(fā)生在交通量較低的交叉口上或交通量較低的時間內(nèi)。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。(6)右轉(zhuǎn)彎車輛和T形交叉口右邊無人行橫道的直行車輛，遇黃燈或紅燈時，在不妨礙被放行的車輛和行人通行的情況下可以通行。(4)綠色箭頭燈亮時，準許車輛按箭頭所示方向通行。(2)黃燈亮時，不準車輛、行人通行，但已越過停止線的車輛和已進入人行通道的行人，可以繼續(xù)通行。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。交通信號是在空間上無法實現(xiàn)分離原則的地方，主要在平面交叉口上，用來在時間上給交通流分配通行權(quán)的一種交通指揮措施。 本文的主要工作近年來，國內(nèi)外許多專家致力于開發(fā)新的交通信號控制方法，人工智能是新的研究方向之一，這是因為人工智能在復雜系統(tǒng)的定性建模和控制上卓有成效。在(14)式中引入了控制偏差的二次函數(shù)，目的是使最優(yōu)控制問題易于求解。(14)式表示性能指標，己經(jīng)寫成了二次型函數(shù)形式。a是一個時變的車輛到達向量。r表示各支路放行流量組成的向量，它與各路口的綠信比相對應，是一控制向量。(12)式表示控制變量r(也即綠信比)受到最大綠燈時間和最小綠燈時間的約束。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)。被劃分成的若干個交通狀況分別配以不同的優(yōu)化配時。2. 準動態(tài)多段配時控制準動態(tài)多段配時控制與靜態(tài)多段配時控制相類似，只不過多段的劃分不是以時間為依據(jù)，而是以檢測到的實時交通狀態(tài)為依據(jù)。因此研究靜態(tài)多段配時控制，將其作為其他控制策略的“參照系”，或為它們提供“初值系統(tǒng)”還是很有意義的。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。本小節(jié)就近年來交通信號控制理論的研究進展作一簡述。基本無基本無基本無 交通信號燈控制的研究現(xiàn)狀城市交通系統(tǒng)是一種非線性的、時變的、滯后的大系統(tǒng)，以往的交通控制研究多是基于啟發(fā)式的考慮，而不是基于控制理論的方法。一是安全性提高；二是有效性提高（出行時間節(jié)省6%）；三是環(huán)境保護（污染物減少50%等。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。交通信息服務系統(tǒng)、高速公路不停車收費系統(tǒng)等較為先進的領域。日本通過近十年的研究已建成符合本國國情的智能交通系統(tǒng)。ITS發(fā)展在車輛安全系統(tǒng)、GPS適時定位系統(tǒng)、車輛管理系統(tǒng)。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。同時使社會能夠高效地使用交通設施和能源，從而獲得巨大的社會及經(jīng)濟效益。日本、歐洲等眾多國家和地區(qū)在智能交通系統(tǒng)方面都取得了相當大的進展，對當?shù)亟煌ㄟ\輸效率的提高起了關鍵性的作用。我國將投資20億元對北京、上海、天津、重慶、廣州、深圳、濟南、青島、杭州、中山10個城市進行交通智能化改造，到2010年，這10個城市將全部實現(xiàn)交通的智能化。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。智能交通系統(tǒng)將大大提高交通效率而節(jié)省大量的燃料和時間。 智能交通的國內(nèi)外發(fā)展狀況城市交通矛盾的日益突出，已開始影響城市的發(fā)展，解決這個問題最行之有效的良方或許就是大力發(fā)展智能化交通。從我國目前各大城市的交通結(jié)構(gòu)看，普遍存在常規(guī)公共交通系統(tǒng)發(fā)展不足，快速軌道交通系統(tǒng)發(fā)展滯后、自行車交通分擔率過高、小汽車發(fā)展勢頭強勁的不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。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。緩解交通擁堵，加快道路建設是當務之急。用這個目標速度代入歐美標準計算，廣州人為交通堵塞所付出的經(jīng)濟代價總值:，減少生產(chǎn)總值117億元。城市交通現(xiàn)狀及交通信號燈控制系統(tǒng)的設計畢業(yè)論文目錄目錄 1第一章 引言 3 城市交通現(xiàn)狀 3 智能交通的國內(nèi)外發(fā)展狀況 3 交通信號燈控制的研究現(xiàn)狀 5 本文的主要工作 6第二章 十字路口信號控制的基本理論和方法 7 交通信號燈 7 信號燈的設置 7 交通信號的控制方式 8 城市道路智能交通信號控制系統(tǒng) 9 智能交通信號控制系統(tǒng)的基本組成 9 交通信號控制系統(tǒng)的主要術(shù)語和參數(shù) 9 智能交通信號控制的核心 11 智能交通信號控制系統(tǒng)的基本設計步驟 12第3章 信號燈控制系統(tǒng)的設計 13 信號燈結(jié)構(gòu)設計 13 可編程控制器I/O端口分配 15 程序梯形圖 17 信號燈的PLC外部連線圖 22 倒計時數(shù)碼管的設計 23 23 數(shù)碼管的PLC外部連線圖 26 本章小結(jié) 28第四章 交通燈系統(tǒng)的設計 29 交通系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 29 選擇VHDL硬件描述語言設計的優(yōu)勢 29 紅綠燈交通信號系統(tǒng)功能描述 29 紅綠燈交通信號系統(tǒng)的VHDL模塊 31 時鐘脈沖發(fā)生電路 31 計數(shù)秒數(shù)選擇電路 32 倒計時控制電路 35 紅綠燈信號控制電路 37 建立程序包 39 連接各個模塊 39圖14 連接各個模塊后的管腳分配圖 40 40參考文獻 41致謝 42附件 43附錄一 信號燈程序指令表 43附錄二 數(shù)碼管顯示程序指令表 45附錄三：紅綠燈交通信號系統(tǒng)的VHDL程序代碼 46第一章 引言 城市交通現(xiàn)狀據(jù)一項對美國主要城市交通狀況的調(diào)查顯示：1982年至2000年，美國城市在上下班高峰期間的交通堵塞狀況不斷加劇，由交通堵塞造成的時間和汽油浪費而帶來的經(jīng)濟損失每年高達680億美元。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。相當于該市整個生產(chǎn)總值的7%!在北美、澳大利亞等大城市，道路面積率高達35%40%，而北京只有20%。據(jù)悉，到2010年，北京將投資500億元用于城市道路建設，到2005年，北京僅高速公路通車里程就達到600公里。中國各大城市的交通系統(tǒng)都存在著不同程度的問題，北京、上海、廣州三大城市的公共交通出行比例都比國外大城市小，尤其是高峰時段的公共交通分擔率更小。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。智能化交通管理體系在國外已經(jīng)有了40多年的發(fā)展歷史，是目前發(fā)達國家普遍采用的交通管理方式，這種方式是在發(fā)達的交通網(wǎng)絡基礎上，應用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，對所轄區(qū)域的交通流量實施有效控制，使有限的交通網(wǎng)絡功能得到充分合理的利用，極大發(fā)揮城市的載體功能。除此之外，智能交通系統(tǒng)能夠減少交通事故，減少因事故造成部分經(jīng)濟損失。在北京召開的“第二屆國際智能交通系統(tǒng)技術(shù)研討暨技術(shù)與產(chǎn)品展覽會”上透露。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(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)濟系統(tǒng)。從各國的發(fā)展來看，智能交通系統(tǒng)能使交通基礎設施發(fā)揮出最大的效能，提高服務質(zhì)量。它不但有可能解決交通的擁堵，而且對交通安全、交通事故的處理與救援、客貨運輸管理、道路收費系統(tǒng)等方面都會產(chǎn)生巨大的影響。1990—。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。1998年用于智能交通的研究經(jīng)費有161億日元，用于基礎設施的經(jīng)費有1285億日元。1994年后未來30年減少50%的交通事故人員傷亡率，較少汽車尾氣排放對大氣的污染。從道路交通擴展到鐵路和水路等64個課題的研究，分布于交通信息服務、電子自動收費管理等方面。中國地方試點和專家呼吁階段。近多年來，隨著眾多研究控制理論出身的學者的加盟，使得城市交通自動控制領域的研究出現(xiàn)了新的思路、新的方法。1. 靜態(tài)多段配時控制靜態(tài)多段配時控制是利用歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)的一種開環(huán)控制，其基本設計思想源于線性規(guī)劃。但就城市某一區(qū)域而言，每日的交通狀況畢竟表現(xiàn)出相當程度的重復性，車流的運動變化仍有一定的規(guī)律可循。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。交通狀態(tài)可以用交通量、占有率、車速等交通數(shù)據(jù)的特征值來表達。準動態(tài)多段配時控制是一閉環(huán)控制系統(tǒng)。3. 最優(yōu)控制城市交通控制的最優(yōu)問題可表述如下:對于滿足約束條件： （11） （12）的系統(tǒng) （13） 給定初始狀態(tài), 確定一個控制序列r(k)，使得以下性能指標最優(yōu) （14）其中:(1l)式表示各方向排隊長度不能超過允許的上限，否則會影響上游相鄰路口的放行。(13)式中的表示路網(wǎng)中所有支路上排隊長度組成的向量。B是控制矩陣(i=0，1，…，m)。(13)式表示:此步排隊長度是上步剩余排隊長度減去此步放行長度，再加上此步到達車輛數(shù)。rN為期望的控制向量，R，Q為加權(quán)矩陣。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。由于交通流量是時變的、非線性的，具有較大的隨機性，并且很難建立精確的數(shù)學模型，所以本文設計了一種根據(jù)前后相流量來決定信號燈配時的模糊控制系統(tǒng)，其主要內(nèi)容如下:(l)對十字路口交通信號燈控制問題、控制系統(tǒng)組成等進行描述(2)設計兩級模糊控制系統(tǒng)(3)在PLC上編程實現(xiàn)此模糊控制系統(tǒng)第二章 十字路口信號控制的基本理論和方