城市交通控制（精选12篇）
城市交通控制 篇1
摘要：城市干线协调控制是智能交通研究的重要环节。由于城市交通具有随机性和时变性的特点, 因此, 很难建立准确的科学模型, 针对这一问题采用模糊控制的方式进行推理分析。以各交叉口、各相位方向的平均排队长度为控制优劣的评价参数, 把三个相邻交叉口作为城市干线控制模型。在主次干道车流相差较大时进行仿真, 相比于传统的基于相位差的协调控制, 数据显示:采用模糊控制方式对干线进行协调控制, 能够有效地减少交叉口的平均延误。
关键词：智能交通,城市干线协调控制,模糊控制,模糊推理,平均车辆延误
在城市交通路网中, 把一条干道上一批相邻交叉口信号连接起来, 以实现信号的联动协调控制, 可以有效地减少车辆的停车次数和车辆平均延误时间。干线交通是城市路网的主动脉, 通常承担主要的交通任务, 因此, 干线的通行能力影响着整个城市道路网的运行优劣。实现有效的干线协调控制不仅可以减少车辆停车次数、缩短停车时间、保证道路网顺畅, 而且还可以降低能源消耗、减少环境污染。目前, 城市交通控制方式主要有单交叉口控制、干线协调控制、区域协调控制。单交叉口的控制能有效地减少单个交叉口带来的车辆延误, 但不能有效地提高整个城市路网的通行能力。由于城市交通的快速发展, 相邻交叉口之间的关联程度越来越紧密, 因此, 必须把相关联的路口作为一个整体进行协调控制。城市干线协调控制正是基于这种控制方式来提高路网的通行能力。
1 干线控制理论及模型
在干线协调控制中, 一般会指定一个关键交叉口作为基准参考点 (关键交叉口一般选取交通量比较大的交叉口) 。大量的应用实践表明, 当相邻交叉口间的距离超过800m时, 干线协调控制反而不如各个交叉口的单独控制, 这种情况下一般会选择孤立交叉口控制。图1为干线模型, 假设各个路口距离均小于800m, 每个干线车道均为6条, 各交叉口的车流量相差不大。在图1的干线模型中, 有入口交叉口1, 出口交叉口3以及中间交叉口2, 它们都具有完整的干线控制特点。每个交叉口有4个进口道方向, 在每个方向上又有左拐、右拐、直行三种分流方式, 每个方向还设置了上游感应线圈和下游感应线圈, 上游感应线圈用来感应进入该方向的车辆数, 下游感应线圈用来测量离开该方向的车辆数。国的交叉口控制主要采用两相位控制和四相位控制两种控制方式, 图2为四相位控制方式。相位越少控制就越简单, 相反, 相位越多控制就越复杂。相位越多越可以有效地减少车辆通过交叉口时的车辆冲突, 并且车辆疏散的越快越有利于车辆顺畅通过;相反, 相位越简单, 车辆冲突就会越多, 这就使车辆在通过交叉口时增加通过时间。
相位是交叉口控制的重要控制参数, 目前, 我
2 干线控制方式
2.1 基于相位差的绿波带控制方式
“绿波带”协调控制是指车辆在干线上行驶时, 当在一个路口遇到绿灯并以一定的速度行驶, 可以使得车辆能够连续遇到绿灯放行。此种控制的实质是对交叉口定时控制的一种改进。
协调控制主要是靠相邻交叉口的相位差决定的, 即当车辆在交叉口1处遇到绿灯, 经过一定的时间后到达交叉口2时, 交叉口2绿灯相位开启, 由式 (1) 确定
式中:t0为相邻交叉口的相位差, s为相邻交叉口的距离, v为车辆在相邻交叉口间的平均速度。
图3为基于相位差的绿波带控制时距图。在图3中可以看出, 绿波带控制方式要依赖车辆的平均速度, 车辆速度的变化会引起下一交叉口绿灯的开启时间。通常情况下, 车辆在城市路网中的行驶速度集中在10~30km/h, 这种速度变化会减弱控制能力。
2.2 基于感应协调的绿波带控制方式
“感应”协调控制方式的相位差不是由式 (1) 中的方式来确定, 而是通过交叉口的上游感应换线来感应车辆到达交叉口, 这种感应方式能很方便地检测到从上游交叉口行驶到下游交叉口的车辆, 这种感应式控制对平均车速的敏感大大降低, 有利于协调控制。
干线协调控制中相邻交叉口的联系主要是上游路口的车流经过一个离散后汇集到下游的交叉口。因此, 所有的车道应按照既定规则进行统一编号, 设在t-Δt时段进入第i号交叉口第j个车道的车辆数为Iij (t) , 该时段内从第i号交叉口第j个车道驶出的车辆数为Qij (t) , i=1, 2, 3;j=1, 2, 3, …, 12。
设Q12 (t) 和Q21 (t) 分别表示经过Δt时刻后, 交叉口1到交叉口2及交叉口2到交叉口1的中间路段车辆数, 则它们之间满足如下关系
其中:
设Qin (t) , Qout (t) 分别为 (t1, t2) 时段内沿某一方向、某一车道上通过上游、下游感应线圈的车辆数, Qlast (t-1) 为上一周期车辆在这个方向上的滞留车辆数, 那么该方向上的车辆等待数量可由式 (4) 确定
设Qmax为某一方向车道的上游线圈和下游线圈间最大排队车辆数, 可以得到式 (5)
式中:D为两线圈的距离, L为折算后的平均车辆长度, 包括车辆间的安全距离。
3 模糊协调控制结构与算法
3.1 模糊控制结构框图
分级模糊控制能有效地减少模糊规则数, 易于提取模糊规则, 特别适合于交通状况复杂的城市交叉路口的信号控制。如图4所示, 通过采用两级模糊控制器实现有主次干道之分的干线协调控制。
3.2 干线模糊控制器的算法
理论研究和系统仿真表明, 在两级模糊控制中, 一定时段内保持稳定的信号周期有着更好的控制效果。取5个周期作为一个时间段 (具体数据由交通状况仿真给出) , 干线周期T由前一时间段的交通信息预测获得。设T1为1号交叉路口的预测周期, T2为2号交叉路口的预测周期, T3为3号交叉路口的预测周期, 为实现干线的协调控制, 取T=max (T1, T2, T3) 。
具体算法步骤如下:
步骤1:初始化, 初始时间t=0, 设置初始车辆数为60, 确定下一时段的周期T;各交叉口的初相位为a, 初始相位的标志为1;设定交叉口各个相位的最小绿灯时间Tmin和最大绿灯时间Tmax;
步骤2:在初始时刻t, 交叉口1的初始相位最小绿灯时间Tmin;t+Δt时刻, 路口2的初始相位最小绿灯时间Tmin (最小绿灯时间设置为15s) ;
步骤3:绿灯时间结束后, 判断这一相位绿灯累计时间是否超过最长绿灯时间Tmax, 即60s。若超时, 车辆行驶权转化到下一相位;若未超时, 执行Step4;
步骤4:通过感应线圈检测各相位车辆队列的长度, 计算出绿灯及红灯相位交通强度 (G, R) ;
步骤5:根据绿灯相位交通强度和红灯相位交通强度计算出绿灯延时时间为es;
步骤6:根据es与Ri计算出延时时间的修正量△e, 得出最终绿灯延时时间e=es+△e;
步骤7:判断e是否大于Tmax, 若e不大于Tmax, 则跳转到Step4;若e大于Tmax, 则绿灯延时结束, 跳转到下一相位。
4 协调模糊控制器的设计
4.1 模糊变量的处理
模糊输入变量有Q1g, Q1r, 分别表示车辆在交叉口1的绿灯期间排队长度和在红灯期间的排队长 (最大排队长度为感应线圈距离与车辆平均长度之比, 取30) ;t1g, t1r为时间延迟增量在[0, 45]区间时的经过比例, 其因子为, 可将其区间变换成[0, 20], 然后对给出的论域进行模糊子集划分。根据模糊控制的特点可知模糊子集越多模糊控制越精确, 最后的模糊子集也会成几何形式增加, 这也将加大控制系统的难度, 把模糊子集分成7个子集{很短, 较短, 短, 中, 长, 较长, 很长}, 分别对应{VS, RS, S, M, RL, VL}, 由Q1g和t1g并经过模糊处理后, 得到当前绿灯相位的紧迫度, Q1r和t1r经过模糊处理后, 得到当前的红灯相位紧迫度, 即为下一相位的绿灯紧迫度。
根据研究, 高斯型隶属度函数曲线形状比较平缓, 控制特性也较平缓, 稳定性较好, 是描述模糊子集的合理形式, 因此, 模糊控制器的输入与输出均采用高斯型隶属度函数, 高斯型隶属度函数式为
由此可做出模糊控制隶属度函数, 如图5所示。
4.2 模糊规则及语言表达
根据交通流经验、当前绿灯经过时间以及两级模糊控制器中模糊控制器的模糊逻辑规则进行设计, 依据如果当前绿灯相位排队的车辆数越少、经过时间越长, 则当前绿灯相位的紧迫度就越小, 得出候选绿灯相位模糊控制器的模糊规则, 如表1所示。同样, 按照此种方式可以得出红灯相位的紧迫度, 如表2所示。
5 仿真结果及分析
为验证干线模糊协调控制和传统干线协调控制的不同, 采用了MATLAB7.5进行仿真, 并对定时控制和感应控制的仿真结果做比较。
在仿真中做了如下设定, 设定最大排队车辆数Qmax为30辆, 车辆的到达服从泊松分布, 车流的疏散服从负指数分布。主干道的车流量均值为1 400辆/h, 次干道的车流量均值为800辆/h。左转、直行、右转车辆的比为1∶2∶1, 相位最小绿灯时间设定为15s, 相位最大绿灯时间为60s。仿真时间为2 400s, 如表3所示。
从仿真数据来看, 在不同的车辆到达率下, 模糊控制下的平均车辆延迟要优于基于相位差控制下的车辆延迟, 主要是由于相位差的干线协调控制是一种定时控制, 相位差严重依赖于车辆在路网行驶中的平均速度 (是由历史交通数据设定的) , 一旦车速有较大的波动, 交叉口就会出现拥堵, 产生更大的车辆延迟, 而模糊控制主要通过感应线圈来感应行驶车辆的到达, 对平均车速的依赖较小, 因此, 车辆的延误也会相对较小。
4结语
在对基于相位差的干线协调控制和基于模糊控制的干线协调控制的仿真过程中, 针对主干线和次干线交通流量有明显差别的实际情况, 采用两级模糊控制并利用MATLAB7.10软件仿真。实验结果表明模糊控制比传统的相位差控制能实现较好的干线协调控制, 更加有效地减少车辆延误, 提高干线车辆的通行能力。但仿真也存在一些局限性, 模糊控制是利用专家工具集, 隶属度函数的相关设定也由经验数据来设定, 并且不能随交通的实际情况而改变, 应采用相关优化算法对模糊控制进行优化处理, 使其能够更好地适应交通变化。
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城市交通控制 篇2
2009年4月2日，电气专业部城市轨道交通控制新专业课题组成员，在培训部、就业指导中心的协助与陪同下，到香港铁路有限公司驻沈总部，对人才培养方案和实训基地建设等方面进行调研。
港铁公司叶维昌经理在阅读我们的教学计划和两套实训基地建设方案后，提出了宝贵的意见和建议，具体如下：
一、实训室建设方案方面的建议
1.观看了两套城市轨道交通控制实训基地建设方案后，明确指出西门子公司的建设方案依据北京地铁而设计，符合地铁乘务员的实际需求，非常好。
2.主要是监控方面的实训室，非常实用，学生学习也有针对性，建议就以西门子北京地铁4号线为例建设实训室，最好再联系收集4号线的运行、使用手册，了解没有包容在内的系统即可。这个系统会用了，别的系统都是触类旁通的。
3.没有信号的，可以与西门子公司沟通，看能否免费加一些信号方面的内容，如道岔的信号控制和联锁等。作为学校没有必要再多投资建设，因为上岗前港铁会有专门的培训，学校不必要求毕业就能直接上岗。
4.港铁在香港有很好、很成功的实训室，建议学校建设实训室之前能去香港看看我们的实训室。
5.与西门子公司合作建议有两点注意：一是注意联网点（学生机）是否有限制，二是注意后期维护和维修、保养方面，否则容易产生额外的费用支出。
二、人才培养方案方面的建议
1.培养目标比较合适。
2.技术能的课程科目，如电工、电子、电气等是必要的。
3.信号方面的课程最好涵盖三个子系统的内容，让学生对信号有整体的概念，不要只会某一领域而不了解其他，因此教材的确定和选用要多参考和收集些资料，港铁公司也会尽量提供一些资料。
4.信号课程要注意与车辆的接口问题。
城市交通控制 篇3
关键词：城市轨道交通工程;建网策略;地面控制测量
1 轨道交通工程建设趋势
1）线路长度不断增加、延伸的范围向城市周边地域发展。原来一条规划线路往往分期建设，初期主要是为了缓解城市集中区客运交通压力。随着社会发展的加快，规划和建设也要超前规划和建设，一条线路的建设一方面要满足人口密集区交通运输的需要，另一方面轨道交通的建设要促进、带动城市周边地区的发展。线路覆盖的范围不断延伸，明显的特点就是远离市区向城市周边地域发展。
2）跨区域建设。特别是城际轨道交通工程建设，例如：机场专线、广州的广佛线、南京的宁天城际线、沈阳黎明至望滨城际铁路工程等也采用地铁建设模式进行建设和运营，往往委托城市轨道交通建设单位代管或代建，与原规划的城市轨道交通工程存在多方联系。
3）轨道交通工程线路之间的交叉换乘节点越来越多。这是城市轨道交通工程建设过程中越来越明显的一个特征。虽然目前一般都预留了远期建设接口，但是随着国家测绘与地理信息的更新，这些接口资料与将来的新线设计资料是否一致、匹配，也是一件棘手的事情。
2 工程测量面临的新问题
针对轨道交通建设总体呈现的上述现象，在城市轨道交通建设期间，从工程测量专业角度来讲，可能存在以下问题。
1）目前控制网覆盖范围较小，控制网的范围不能满足建设需要。特别是部分规划线路的端头远离市区，超出原有城区控制网范围。如果仅通过目前逐步扩充的方式也很难满足未来多条新线路的建设要求，且该种方法整体性较差[2]，不利于地铁项目的实施。
2）新线控制网和既有线控制网的衔接。如果新建线路的沿线控制网系统与已建线路控制网系统不一致或者存在差异，则需要进行测量系统一致性处理，并消除差异，否则可能导致对工程结构测设质量的影响。
3）不同城市控制网之间的转换和衔接。一个城市往往有这个城市独立的城市坐标系统。城际线的建设要求2 个城市之间的城际线测量系统必须一致，因此，要进行2 个城市坐标系统的转换，求得转换参数。
4）原城市二等三角点建设时间较长，部分三角点遭到破坏，变形较大，成果的现势性较差，较难满足目前地铁工程控制点的需要，与新布设城市B 级网点之间坐标不匹配。更新的城市坐标系统与原来的城市坐标系统存在一定的差异，距主城区（控制点相对较多）越远，新旧系统差别越大。
5）部分轨道交通工程范围距离城市坐标系统中央子午线较远，工程面距参考椭球面高度较大（超过规定范围），从而导致工程面每km 的投影变形和高程归化改正值超限。
上述轨道交通工程建设趋势和工程测量面临的问题在城市轨道交通建设不同时期可能存在一个或多个，因此，需要有针对性地规划和解决城市轨道交通长期建设中可能出现的问题，避免因测量控制系统问题出现工程事故。
3. 城市轨道交通工程精密导线网测量技术方法
城市区域交通控制技术研究 篇4
一、传统的城市区域交通控制技术
1.1交通信号灯阶段。最早的城市交通控制手段是美德两国对煤气信号灯的成功应用, 但由于其不能自动控制, 且每个道路口都必须安排有交警值班, 这既增加人力成本又不能实现全天控制, 所以其很快就被淘汰。鉴于煤气信号灯的失败运行, 英国政府后期又引入了电力信号灯进行交通管理。尽管其在公共安全方面起到一定改善作用, 然而在交通量日益快速增长的趋势之下, 电力信号灯也没能延续很久。
1.2固定配时控制阶段。城市交通控制真正开始于上个世纪20年代的“固定配时控制”阶段, 不断增多的交通拥堵想象使政府决策者们将城区道路建设的基本目标锁定在“固定配时”信号控制系统上来。从50年代后期开始, 逐渐出现通过联动交通信号来改善独立的固定配时控制的策略建议, 但对于调校准交通信号周期不是一件容易的事。固定配时控制在应对交通事故、计划外事件时缺陷诸多, 其联动优势也将在几年后消失。
1.3独立型车辆交叉口阶段。在上个世纪70年代, 随着感应圈的出现, 车辆达到路口可被信号感应, 依托于检测线圈的交通检测器可以针对车辆出现状况相应地分配绿灯时间, 但在升级改造车辆感应系统上耗费巨大, 尽管后期出现了车辆感应优化微处理器, 其在道路交叉口饱和之前可以实现车辆延误最小化模式运行, 但在达到饱和状态之后的道路交叉路口, 其作用之下的通行能力就会有所下降, 所以也没能长久地运行下去。
二、现状
感应圈的改进为缓解车辆独立型的感应交叉路道路口运行压力起到了一定作用, 但在交通达到饱和的状态下, 城市交通控制系统的日趋完善, 已不再单单依靠独立型的车辆信号控制解决车辆拥堵问题。从此, 治理城市交通拥堵的焦点就放在了如何应用智能化的交通控制技术上, 智能化的交通控制技术能实现道路直观而集成的自动化控制, 避免人为的误差, 减少了多余的道路检测设备经费投入。
三、城区智能化交通控制技术研究
3.1 UTMC交通控制系统。由英国交通部构建的UTMC交通管理与控制系统, 实现了交通管理系统中不同应用程序的互相关联与资源共享。提供实时动态的交通信息是其成功的关键。UTMC既可以帮助驾驶员使用车牌自动识别相机确定行驶的平均速度从而给予行程时间建议, 又能通过可变信息板为其提供路况警示信息。在系统操作上, 它的一个优点就是通过建立统一的国际标准使得智能交通系统之间的转换更加容易, UTMC以其共享数据库的标准格式使得全感应式交通控制系统发展成为潮流。
3.2 ITS交通控制系统。类似于UTMC的另外一个控制系统就是ITS系统 (国家智能交通系统通信协议) 。它包括ATMS、ATIS和AVCS三部分, ATMS主要用于交通需求和交通能力的时间匹配, ATIS通过可变信标指示牌、GPS全球导航系统对车辆实现路由导航, 完成空间匹配, AVCS由纵向控制器和偏航控制器构成, 它衍生出一种自动高速公路系统AHS, 实现了系统的高度智能化[2]。ATMS和ATIS这两个系统是实现城市交通控制系统自治控制的主要合成部分, 它们作为一种智能体, 能通过相互协作和合作解决大规模的交通流冲突中的复杂协调控制问题。
3.3 CVIS交通控制系统。CVIS (车路协同系统) 是欧洲出现的一项车路检测技术, 它以交通媒介的形式通过无线局域网、红外线、蜂窝技术或者数字广播通讯实现车辆之间以及车辆与周边设施设备实现通讯。它采用类似于CVIS的交通控制系统架构, 具有系统潜在适应性, 使用这种检测技术, 车辆将实现减少15%左右的出行时耗, 在一些不太拥堵的次道路上每辆车在交叉口最多可以实现节约5秒的时耗。
3.4自动化城市交通控制管理系统。城市区域交通控制技术不断由独立车型交叉口向完全无须由人力控制的直观系统发展, 这种自动化系统可以有效管理交通控制技术, 减少人为错误, 其优势在于不仅减少了道路检测设施的需求, 通过利用感应线圈和红外线感应器还能降低人为和系统的维护费用[3]。智能自动化的交通控制系统虽然能够通过减少车辆平均延误时间在一定程度上控制交通信号, 但由于目前的交通控制系统缺少对大规模的交通流实现全盘考虑与预测, 随着交通流的增加, 人为更新交通事件发生的时间信息显得必不可少。
四、未来交通控制技术发展预测
4.1“物联网”信息收发系统。在网络技术不断发展的今天, “物联网”是一种采用收发数据技术而开发的车辆信息收发系统, 每个车辆将具有独立的身份信息, 这些信息包括车辆的历史行程信息、未来路程走向、历史行程路况和天气状况, 而通过“物联网”将实现其他车辆、行人以及交通控制系统操作者之间信息互通。
4.2驾驶模拟器的开发。随着通信和检测技术的发展, 通过精确检测、正确定位, 车辆可以被迅速感知, 减少车队离散模型的不确定性[4]。诸如欧洲的一种驾驶模拟器COOPERS, 它会自动感应严峻的驾驶状况, 当其显示警示状态时, 驾驶员可改变其驾驶行为, 车速平均下降14%, 驾驶员通过获取这样的信息避免进入拥堵排队交通区域, 使路网运行状态得到改善。
4.3蓝牙传感器信息检测。蓝牙功能对于驾驶员来说已经不再陌生, 而伦敦交通局曾拿蓝牙传感器做了实验, 探寻其是否可以用于城市关键道路上向驾驶人员发送车速和检测方面信息, 结果蓝牙传感器在车内渗透率上缺乏稳定性, 对交通流测算也不够精准, 它的技术还有待进一步研发。
4.4“浮动车数据已获测试”。近期最有可能被广泛应用的一种检测技术就是“浮动车数据已获测试”, 它通过对移动电话设置一种交通传感器, 由此推测车辆的位置和运行速度信息, 相对于现在使用的单一检测点来说, 这种技术的优点在于车辆通过获取连续的数据流使交通控制系统的标定和校核变得更为容易。
五、结语
综上所述, 现代城市交通的不断膨胀, 运用交通控制技术实施城市区域交通道路的交通流协调控制变得很有必要, 现有的交通控制技术在为车辆检测速率及路况、提供有效实时信息、智能警示等方面存在诸多优点, 但未来骤增的交通流还需要更加先进、精确的交通检测和通讯技术, 它们的研发将有助于进一步改善城区交通拥堵状况。
摘要：当前, 随着我国城市化的加快, 车辆迅速增加给我国城市带来了一系列交通问题。面对急剧增加的车辆和城区有限的交通资源, 如何缓解城市区域的交通拥堵、提高交通运行效率成为了城市区域交通控制研究领域的热点问题。本文从传统的城市交通控制技术出发, 结合其局限性和现代城市交通发展的高要求, 重点研究城市发展新形势下交通控制技术的应用及未来交通控制相关技术的研发, 为缓解城市区域交通拥堵问题提供交通控制技术层面的参照和借鉴。
关键词：城市区域,交通,控制技术
参考文献
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交通安全控制措施 篇5
一．是加强学生交通安全法律法规教育。除交警部门外，教育行政主管部门、学校也应切实承担起交通安全宣传教育的责任。因此，在新学期教学计划中各中小学校应加大交通安全宣传教育内容的比例，尤其在各学校普遍进行开学典礼之时，应全面、系统、深入地进行交通安全宣传教育。公安交警部门在主动深入基层，力求通过交通安全宣传教育活动实现交通安全宣传“进学校”的同时，应积极向学校提供更多、更丰富的关于交通安全方面的教材，加强学校教师的交通安全法律法规知识专业培训。各级新闻媒体也应增加中小学生交通安全法律法规知识和交通安全公益广告的播放面，借以营造全社会重视中小学生交通安全的舆论氛围，为中小学生打好交通安全“预防针”，做到防微杜渐，“警钟长鸣”。提醒学生时刻遵守交通安全，时刻注意交通安全，时刻绷紧交通安全这根弦。
二．是争取教育部门和学校的积极配合。阶段性的专项教育和交通秩序整治活动，对预防道路交通事故无疑有着积极的现实意义，但还远远不够。中小学生交通安全工作不可能一劳永逸，各级政府和各有关部门要坚持以人为本，落实科学发展观，积极认真地研究解决中小学生交通安全中出现的新情况、新问题、新矛盾，不断强化责任意识，细化制度措施，把经实践证明行之有效的措施和方法作为制度固定下来，建立、完善长效机制并付诸实施。
三．是警校协手配合，让学生体验交警工作。交警部门与中小学校联合开展交通安全法律法规知识教育讲座，让广大中小学生参观交通事故图片展览、交通事故车辆残骸展、交通安全宣传光盘等，以有效增强他们自觉遵守交通安全法律法规的自觉性，远离违章，各行其道、井然有序，使学生有责任维护交通安全，自觉遵守交通安全，努力提高学生的自我保护能力。
四．是家长要自我约束，做到言传身教。家长要以身作则，带动学生遵守交通安全法律法规，家长是一家之主，有很强的“榜样”示范带动作用，孩子的许多行为都是模仿大人得来的。家长和大人超载，超速、不戴安全头盔、躲避交警检查、酒后、疲劳驾驶、飙车等等，都无形中对孩子产生负面影响。要通过“五进”中的交通安全宣传“进家庭”，大力开展“大手拉小手，共走平安路”活动，教育“望子成龙、望女成凤”的家长们，做好文明守法的示范带头作用，把孩子往正道上引。对子女要严加管教，不让未满12岁的孩子骑自行车上街、上路和上学，同时要加强摩托车管理，切莫将机动车交给未成年人驾驶。
五．是加强学生道路交通违法行为的管理。要针对学校的布建、周边道路交通复杂环境等实际情况，重点研究解决边远山区学生出行难等一些带有普遍性的交通安全突出问题。同时协调和督促各级政府及相关部门共同做好道路交通安全工作。公安交警部门要切实落实公安部《公安机关维护校园及周边治安秩序“八条措施”》，充实警力，加强管理，切实加强对学校周边交通安全的管控。交通部门要落实和规范学生接送车的营运秩序，对以营利为目的的校外客运、“黑车”、“报废车”“病车”营运等交通违法行为，要依法打击和严肃查处。
六．是做好校园周边道路交通安全的治理。对于校园周边交通环境相对拥挤的学校，要设立“交警护学岗”，在每天学生上、放学高峰时段保证有民警在校门口路段指挥疏导交通，控制车辆车速，禁止车辆随意调头、乱停乱靠；同时主动加强与教育、工商、城管等职能部门一道，对校园周边乱摆摊、乱设点、乱搭建和马路市场等影响交通安全的行为进行有效的治理。与此同时，在公路沿线学校周边完善各类交通标志、标线、标牌等交通安全设施，给中小学生的健康成长提供一个良好的交通安全环境。
城市围墙边界模糊控制研究 篇6
围墙是城市景观的重要组成部分。在多种因素的影响下，我国城市中边界墙存在有其必要性。通过对中国古典园林造园手法、现代空间组合法、现代科技的研究，试图通过模糊控制边界墙，来改善我国城市中边界墙存在的没有空间互动性、没有连续性、没有创造性、没有开放观念等种种的不良现状，并使得边界墙能在城市景观中达到优化景观环境的效果。
一、围墙定义与功能
围墙是一种特殊的建筑形式，在建筑学上是指一种垂直向的空间隔断结构，用来围合、分割或保护某一区域。在我国，围墙通常被分为两类，边界墙（如小区、学校、机关、医院的围墙）与景观墙（多存在于游园、公园、公共绿地或是作为景观小品而存在）。
中国古代围墙种类颇多，主要有三种功能：屏障、保卫和隐蔽。古典园林中的围墙的则同时行使了景观墙和边界墙的功能。当代，围墙的主要功能由防御工事慢慢转化为城市地域景观的一部分。
二、我国城市中“边界”墙存在的必要性
满足城市设计规划的需要。现代城市中，边界墙首先具有标志功能，起到划定城市内地界的作用。其次，边界墙作为城市园林的有机组成部分，是公共空间和私有空间的过渡和中介，起到连接、过度和分割的作用，是美化城市公共环境的一部分。
满足民族文化内涵的需要。中国的围墙文化是我们封闭、中庸、保守的民族性格在居住环境设计中最直接的外在物质反应，也是儒家文化影响下的审美情趣。中华民族偏爱 “含蓄”之美和“躲进小楼成一统”的“隔”世情怀。
满足人们心理上的安全需求。围合空间给予生活在其中的人隐私，这又满足人的尊重需求。边界墙划分了空间环境，明确了功能区域，给区域中的人带来归属感和领域感；同时完善了城市空间，满足了人的社会需求。
三、我国城市中边界墙存在的不良现状
缺乏与环境空间的互动性。在空间环境设计中，没有认识到城市边界围墙设计的重要性，将边界墙视为场地设计的附属品，缺少与其他景观的互动与协调，使得边界墙脱离空间景观环境而独立存在，在城市景观中变的突兀、生硬。
缺乏多样性与连续性。《街道的美学》中，围墙被称为城市街道的“第二轮廓线”。由于整体城市规划较忽视了边界墙的整体风格规划设计，立面风格和尺度单一和重复的线性边界墙大量存在，缺少大空间与功能区块之间的交流。
缺乏设计性与创造性。大多边界墙还是采用过去的形式，虽然会使用新材料，但设计形式还是单一，各个城市边界墙设计形式相差无几。一些设计师生搬硬套国外成功案例，使设计失去本土特色。有的设计师过于追求形式上的新意，而不考虑使用者的想法和空间环境。
缺乏现代的开放观念。一些学者认为，围墙文化是小农经济基础上产生出来的封闭文化、保守文化、落后文化，是一种封闭隔绝的心态；城市的建设应当自由开放，而不是高墙深渊、围墙林立。
四、墙边界模糊控制方法研究
由于边界墙存在的必要性，不能单纯的将其拆除，而是应该运用多种手法对边界墙进行改造与再设计。
（一）借鉴中国古典园林手法
中国古典园林中，除却使用植物遮挡，“借景”也是模糊边界一个重要手法。此手法的运用将墙外景观引入自家院中，使边界墙成为传递园内外两边景观的介质，模糊了庭院的边界，拓展了有限的园林空间。
墙上用以框景、借景的漏窗、门洞以及通透的廊、庭的“虚”，结合古典园林边界墙的“实”，通过对比，拓展了人的视野，使人的视野穿过屏障，穿透空间，获得丰富的视觉效果，增加了空间连接的紧密性、丰富性，达到模糊了参与者感官中边界的效果。
（二）借鉴现代空间组合法
借鉴现代空间组合的手法，淡化边界墙的存在感与突兀感，使其融入周围环境，起到模糊边界的效果。方法主要有：
虚实结合。实是指墙的围合，虚是指围合墙的通透。边界墙通透的部分会拓宽人的视野，推进空间，使墙两边的空间产生对话与交流，促进空间的流通。虚实结合的边界墙设计可以利用栅栏植物等设计元素，栅栏可以有“虚”的作用，植物可以起到围合的“实”的作用，这两种设计元素同时也能起到景观美化的作用，开敞又通透的环境，边界墙起到的是过渡作用，而不是生硬的阻断。
对比与变化。毗邻的空间环境，除了用明显的垂直构筑物隔开，也可以通过不同空间的差异性设计，达到分隔环境空间的作用，使空间过渡自然流畅。可以通过高大与低矮的对比、开场与封闭的对比、不同形状之间的对比和不同色彩肌理材料的对比来实现对比。
（三）利用现代科学技术
运用红外线技术、震动探测器、监控探头等高科技产品，可以实现边界墙的“从有到无”。通过布置的“电子墙”， 形成看不见的电子网，起到传统边界墙的作用，环境空间划定隐形的“边界墙”。
（四） 边界模糊控制方法
通过对古典园林的研究、现代空间组法的借鉴、再加上现代科学技术，结合国外的研究成果，可以将墙边界模糊控制大方法归纳如下：一是绿色围墙，对边界墙进行生态化的处理设计，利用植物遮挡边界墙，或是直接使用绿色植物作为边界墙来使用；二是从有到无，用“电子墙”形成看不见的边界墙，或是利用空间环境的变化，在参与者的观念感受上划分空间；三是从封闭到开放，通过通透的处理围合空间，过渡、衔接不同的空间环境；四是综合化边界墙，即结合生态、技术和绿色的理念为一体的边界墙设计。
城市交通对环境影响及控制措施 篇7
一、城市交通对环境的影响
1. 废气污染
城市废气的污染主要来源于机动车辆排放物, 排放物的组成成分主要包括:氮氧化物 (NOx) 、氧化二氮 (N2O) 、碳氢化合物 (HC) 、一氧化碳 (CO) 、二氧化碳 (CO2) 、光化学烟雾等高达140多种成分。城市的空气污染主要成分有50%的氮氧化物 (NOx) 、60%的一氧化碳 (CO) 、30%的碳氢化合物 (HC) 污染, 主要是机动车排放的尾气造成的, 铅污染的主要原因亦是汽车排放造成的。
2. 噪声污染
城市交通噪声的污染主要来源于两个方面, 一是公路施工期施工车辆、施工机械噪声和公路运营期间机动车动力系统引起的噪声和振动、机动车的喇叭声、摩擦、轮胎;二是路面接触噪声及机动车的车厢和货物及配件在行使中的碰撞声。
在城市噪声污染源中, 道路交通噪声占30.2%、生活噪声占42.9%、工业及其它噪声占26.9%。交通噪声不仅干扰着人们的日常生活, 长期暴露在高于75d B的噪声条件下还会对人类的身心健康和听力造成损害。
3. 水源及土壤的污染
城市交通沿线都伴随着有服务区、收费站、加油站等配套设施。服务区的生活废水与洗车废水未经处理直接流入河流, 造成对水源的污染。尾气的排放也会随着降雨进入河道对水源造成污染。同时, 在交通运输过程中, 危险物品的泄漏或交通事故的发生, 也会对水源造成灾难性的污染。
城市交通对于土壤的影响包括土壤污染和土壤腐蚀。土壤污染与土壤腐蚀主要来源于以含铅汽油为燃料的汽车尾气排放在自然环境中的沉降, 不但不易被自然净化, 一旦进入土壤还会引起土壤酸化或肥力下降, 造成农作物减产。甚至重金属会随着食物链进入人体。
4. 水土流失的影响
公路建设中破坏植被所引起的水土流失主要发生在公路施工期和营运初期。主要影响有: (1) 对高速公路的影响。在重力作用下, 开挖边坡与路基时容易造成坍塌、滑坡, 高速公路安全受威胁; (2) 水资源的危害。水土进入下游河道, 使河流含沙量增加。破坏了水循环系统, 减少了地下水的补给, 造成了一定的水体污染; (3) 土地资源的危害。水土流失过程中的泥沙往往会流向农田里, 形成“沙压农田”。同时, 泥沙中细小的部分会以“黄泥水”的形式进入农田, 对农田产生了进一步的危害。
5. 生态环境的破坏
城市交通对生态环境的影响包括对土地绿化的影响和对水质的污染等。道路交通设施的建设需要土地, 相应的也会对其范围内土地的物理与生态特性构成影响。其中, 包括因交通建设破坏的绿地与树木等。而当道路设施经过水体时, 水体生态系统包括水的质量和水体动植物等也会受到一定的影响。
二、城市交通环境控制措施
目前, 随着经济的发展, 我国城市交通需求迅速增加, 城市交通拥堵十分严重, 极大地妨碍了居民出行的速度和效率。在造成众多不便的同时, 机动车排放的增加, 导致了交通环境状况的进一步恶化, 并严重地威胁到城市居民的健康。为此, 我们将从技术、政策法规和经济措施等综合策略来探讨解决交通环境的对策。
1. 完善环保法规及政策
目前, 我国的环保法规才刚刚起步, 很多地方还不是很完善。同时, 我国还属于发展阶段, 各部分之间只注重眼前的利益, 许多法规是不规范的。然而在这方面, 国外发达国家已有较为完备的环保法规。针对我国这些情况, 应该借鉴、吸收国外的先进经验, 进一步制定和完善环境保护的法规、政环境保护问题提高到应有的地位。
2. 噪声控制
(1) 实施减少噪声最直接有效的方法, 即改善车辆本身构造; (2) 尽可能采用降噪效果好的路堑形式, 尤其是当路线通过敏感区时; (3) 调整纵坡, 减少纵坡过大可能导致汽车爬坡时增加的噪声量; (4) 适当设置遮蔽物。可在公路两侧设置隔声林带、隔音墙、隔音堤等, 以降低噪声位级;
3. 提倡绿色交通
绿色交通是一个全新的理念, 它与解决环境污染问题的可持续性发展概念一脉相承。它强调的是城市交通的“绿色性”, 即减轻交通拥挤、减少环境污染、促进社会公平、合理利用资源。其本质是建立维持城市可持续发展的交通体系, 以满足人们的交通需求, 以最少的社会成本实现最大的交通效率。绿色交通理念应该成为现代城市轨道交通网络规划的指导思想, 将绿色交通理念注入到城市轨道交通网络规划优化决策之中, 研究城市的开发强度、交通容量和环境容量的关系, 使土地使用和轨道交通系统两者协调发展。这种理念是三个方面的完整统一结合, 即通达、有序;安全、舒适;低能耗、低污染。因此, 在推动绿色交通之中, 必须要能将不同专业领域纳入其推动策略之中。
4. 先进的尾气排放标准
随着汽车尾气污染的日益严重, 汽车尾气排放立法势在必行。世界各国早在六、七十年代就对汽车尾气排放建立了相应的法规制度, 通过严格地法规推动了汽车排放控制技术的进步。而随着汽车排放控制技术的不断提高, 又使更高标准的制订成为了可能。
三、结语
解决城市交通是环境的污染忠一个复杂的系统工程, 我们要齐心协力坚持可持续发展战略, 建立环境保护意识。
参考文献
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[3]葛亮等.城市交通对环境的影响及其对策研究[J].交通标准化, 2003 (12) .
中小城市交通规划与交通信号控制 篇8
1.1 交通经济
交通发展依赖于经济的发展, 交通的发展是经济发展的外在表现。随着经济的快速发展, 对小城市交通规划问题, 应整合城市未来发展空间, 引导城市向良性发展, 制定出适合城市经济发展的交通规划和策略。
1.2 交通信号发展状况
交通信号的发展与经济的发展紧密结合, 因为交通信号设置建设是城市建设投资很重要的一个组成部分。目前, 我国中小城市的交通信号主要根据城市的发展进行设置, 以单点定时控制为主, 部分节点采用感应控制, 没有交叉口采用干线或区域协调控制。城镇设置交通信号设施的策略是城市发展到哪里, 为便于管理, 就考虑设置设施, 基本没有详细的计划或规划。
2中小城市交通规划存在的问题
从甘肃省、湖南省、江西省等多个地区调查数据来看, 主要存在以下几种问题。
2.1 缺乏停车场及道路基础设施
中小城市中缺少专用停车场, 加之管理不善, 各种车辆任意停靠, 占用了车行道与人行道, 且道路两侧违章搭建房屋多, 不满足道路的红线要求, 相应地占用了人行道的土地空间。违章摆摊设点, 占道经营多, 这些因素都造成了中小城市的交通不畅, 且严重影响城市道路的景观美感。以前国家较重视大城市的发展, 对中小城市投入的建设资金较少。虽然现在逐渐开始大力发展中小城市的道路建设, 但是相配套的交通管理组织设施配备不足, 城市道路路灯、绿化、交通标志牌等附属设施也相对不足。此外, 中小城市中交通管理人员少, 体制不健全, 交通标志、交通指挥信号等设施缺乏, 致使交通混乱, 一些交通繁忙路段常常受阻。
2.2 缺乏交通管理
在交通管理工作方面, 许多中小城市的交通管理部门缺少前瞻性、整体性和连续性, 只有在出现问题时才进行管理, 工作经常处于被动局面。同时, 交通管理缺乏强制性手段, 对非机动车和行人的管理不严, 道路上经常是非机动车干扰严重。而且居民的交通安全意识不强, 居民参与交通比较随意, 行人常常违反交通规则穿越道路。由于这些影响因素, 道路交通非常混乱。
2.3 横断面规划问题
为解决交通问题, 使城市交通能可持续发展, 城市道路的横断面规划的作用非常重要。以前为提高机动车的行车速度, 盲目加宽道路的路幅宽度, 没有为自行车及行人留有较宽的车道, 这是一种“车本位”的规划思想。这种规划方法并不能真正解决城市的交通拥挤问题, 相反, 机、非、行人相互干扰造成交通更加拥挤。同时, 道路宽度的增加不仅使行人穿越道路很不安全, 而且在机动车道上等待过街, 还影响道路上机动车的通行能力。
2.4 交通信号及相关设施
2.4.1 信号灯设置不符合规范要求或与实际需求不匹配
中小城镇交叉信号灯的设置一般都出现在近10年, 许多设置与国家规范不符, 如图1所示, 地级市信号灯设置33%不符合规范要求, 县级以下城镇甚至超过了50%。有的城镇部分交叉口信号灯设置与实际需要不符, 交叉口可能需要设置多个相位, 而设置的信号灯却是满盘灯, 无法满足信号设置需求。
2.4.2 信号机不符合要求
信号机往往是交通信号设施中问题最多的硬件。由于交通信号设施往往是分期投资建设, 购买的信号机可能是由不同厂商供应, 信号机的功能也有所不同。有的信号机有网络通信功能, 有的没有;有的有多时段控制功能, 而有的不具有;这样就导致了信号机之间无法通信或协调控制, 影响整个网络的控制效果。
交通信号机还存在以下问题:信号机产品的故障监控功能不能达标;信号机的电磁抗扰度性能不能达标;部分信号机的基本功能不能达标, 存在相位突变, 易诱发交通事故;连续工作可靠性差, 频繁出现故障。
存在以上问题在实际应用中, 信号机就不能很好的发挥道路交通组织的和疏导的作用, 在一定程度上就为事故和交通拥堵的发生埋下了隐患。
2.4.3 相关设施问题
参考国家规范, 地面标线、标志与信号控制方案不匹配, 例如某市某交叉口现状如图2所示, 交叉口信号相位如图3所示, 南北方向设置单独左转相位, 显然地面标线和标志没有标示单独左转车道, 二者之间存在矛盾导致驾驶员误判, 影响交叉口有效通行。交叉口设置的电子警察无法判断在红灯时是否对闯灯车辆进行抓拍, 尤其是对左转待行区等待左转车辆抓拍, 导致车辆不能有效利用道路空间资源。
2.5 交通信号设置不合理
(1) 信号周期。
许多城镇交叉口信号周期设置及其简单, 一天只设置一个周期, 小的城镇超过90%的交叉口只设置一个时段, 地级中等城市也有近70%的交叉口只有一个配时方案, 如图4所示。部分交叉口信号周期时间设置过长导致延误增加, 或由于设置过短造成行人过街不安全。
(2) 信号相位。
相位设置只根据感性认识, 在满足交通需求条件下通常通过设置多相位保证交叉口交通流通行的有序性, 没有根据实测交通量进行分析。
(3) 绿灯间隔。
多数城市绿灯间隔设置一般为黄灯3s, 全红时间没有。没有根据交叉口具体特征或本地区机动车机动性能进行设置, 往往造成交叉口事故率居高不下。
(4) 信号协调。
交叉口交通信号协调控制往往实施起来较为困难, 但在一些有条件的地方, 比如以一条主干线为轴发展的城市完全可以实施干线协调控制。
3改善措施
3.1 交通规划改善
3.1.1 规划城区交通规划
主要面向中远期的规划控制层面, 目的是将道路交通规划与土地利用、综合公共交通充分协调, 建立一体化的城市交通系统, 以支持城市的可持续发展, 规划涵盖交通发展战略、道路系统、轨道交通、客运与货运枢纽布局等内容。重点是重要通道的确定和大型基础设施布局, 制定服务于引导城市未来发展格局的城市干线道路网络体系。
3.1.2 核心城区 (建成区) 近期交通综合改善规划
主要面向近期实施层面, 目的是短时间内通过规划与实施并重解决市民关心的交通实际问题, 涵盖内容为通过“短平快”的道路交通设施改造、交通组织与管理、行人与公交设施改善等方面综合治理措施, 制定交通改善方案和实施计划, 以解决交通拥挤和矛盾突出区域的交通问题。重点是对拥挤区域的道路、公交、停车及行人系统进行改善, 通过消除道路交通“拥堵”点、增加路网容量、完善公交设施以及合理交通组织等措施, 在私人小汽车不断增长的前提下, 将核心城区交通质量提高到一个新的水平。并建立近期交通改善实施计划表, 方便政府部门实施。我们可以把中小城市交通规划技术路线组织及技术路线线整合成如图5所示。
3.2 交通信号改善措施
交通信号的发展应考虑近、中、远期城市发展规划, 设施建设及实施应相互结合、综合考虑, 保证投资的有效性和交通控制效果。在交通管理规划的基础上, 从信号设施和信号设置着手, 交通信号建设发展一般性原则归纳如下:
3.2.1 交通信号设施
(1) 信号灯。
信号灯的形状一定要考虑交叉口在城市中的区位及相交道路的等级, 并为未来预留发展空间。根据未来相位设置需求信号灯的灯头选择主要两种满盘灯和箭头灯;信号灯灯杆根据交叉口大小进行设置, 为减少投资, 可全部设置为立杆灯;根据路口形状、交通流量和交通事故情况等条件, 确定路口、路段信号灯的设置;在设置信号灯时, 应配套设置相应的道路交通标志、道路交通标线和交通技术监控设备。根据规范设置机动车信号灯、行人信号灯、自行车信号灯等。
(2) 信号机。
信号机根据中远期进行设置, 在招标过程中信号机基本参数应有以下要求:支持8个以上相位、支持4个以上时段、具有TCP/IP网络通信功能。若城镇管理规划中有部分交叉口实施线控或区域协调控制, 则该区段交通信号机应支持感应式、内嵌时钟或网络协调功能。
加强对地方公安交通管理部门对信号机新标准的了解, 防止主观否定标准的规定、要求;选用优质的电子零部件, 产品结构设计须合理;建立信号机产品认证制度, 规范市场等。
(3) 管线。
若交叉口近期没有实施信号控制, 交叉口信号机、信号灯之间连接的过路钢管应预埋。若交叉口与交叉口之间远期实施协调控制, 交叉口之间管线可考虑远期铺设。
3.2.2 交通信号设置
(1) 周期设置。
在给定条件下, 进行长或短时交通调查, 结合道路规化, 设置信号周期。一天中应设置多个时段 (至少在白天和夜间设置两个时段) , 设定多个配时方案。其中周期时长宜为80～120 s。
(2) 绿灯间隔。
绿灯间隔的选择较为困难, 无大量调查数据条件下可以相位绿灯起始至第二辆车通过停车线时间差值的平均值作为参考。
(3) 相位。
相位的设置, 应该首先考虑交叉口的构造、交通条件、交叉口的布局, 其中尤其是左转相位的设置一定要调查一个周期内左专车的交通量, 按照规范要求, 一般大于3辆车即可考虑设置单独左转相位。
3.2.3 交通信号协调控制
根据城镇发展走向以及道路网结构, 考虑近、远期实施干线协调控制或区域协调控制, 实施交通信号设施协调发展, 并在今后对交通信号进行改造。交通信号的发展必须结合城镇综合交通规划、交通管理规划、交通安全规划等内容, 进行交通信号的发展投资建设规划, 信号设施间协调发展, 比如普通的定时控制不允许设置感应式信号机, 只需设置多时段的信号机即可。信号设置相互协调控制, 以便于交通组织和管理, 同时信号设置必须保证交通安全。
4结束语
中小城市的交通规划应结合城市长远发展考虑, 应做到城市交通可持续发展。交通信号是对交叉口实施交通管理, 有效组织交通的重要手段。交通信号建设的连续性是保证交通控制能否完成未来交通需求的重要内容。建议中小城镇在实施交通信号时, 在所述内容框架下, 进行交通管理规划, 保证交通信号系统安全有效的实施。
摘要：随着我国经济的发展, 城市日新月异, 城市交通规划也应随着经济的发展做出合理的规划。本文通过对中小城市的交通规划现状进行调查, 提出合理的交通规划改善措施。
关键词：城市交通,交通规划,措施
参考文献
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城市路网交通流协调控制技术 篇9
目前我国多数城市对交通的控制一般只是针对单交叉路口, 通过配时方案, 包括相位序列、绿信比、信后周期调整, 使交通的通行能力能够达到最佳。而在现代交通上, 仅仅做好单一交叉口通行能力的控制往往是不够的, 特别是在一些商业中心区域, 一般由多个关联交叉口共同构建成一个关键交叉口, 这些关键交叉口的车流量和人流量都较大, 控制不当极其容易引起交通堵塞和交通拥挤, 因此, 必须要针对城市交通中的关键交叉口进行协调控制。
2.系统概述
城市中的主干道上的交通流量非常大, 简单地在一个方向进行滤波控制, 无法对交通堵塞问题进行解决, 只有对相位位置进行优化, 在主干道方向上进行滤波控制, 才能使城市交通的堵塞问题得到解决。在交通控制过程中为了适应不同时段交通流变化, 应当在每个交叉口处进行敷设检测线圈对交通流的实时变化进行检测, 通过对测量检测器的分析, 得到交通变化量的准确数据, 对各个交叉路口的信号灯的相位、周期进行调整, 完成对交通的控制。
3.路网交通流协调控制策略
(1) 设置相位。现在城市中车的数量大、种类杂, 交通流十分混杂, 因为城市生活节奏较快, 驾驶人员的耐心有限, 因此设置信号灯的周期不宜过长。此位, 为了避免机动车辆在行驶过程中与非机动车辆争抢通行权, 在进行相位设置上应当尽量起用“早断”“迟起”等功能。
(2) 绿信号比计算。不同路口信号比λj (j=1, 2, 3) , 在设置上应当依据各个交通路口的实际统计清理进行设置, 不同路口的绿信比可能存在差异, 绿灯时间应当包括全红时间和黄灯时间。
对交通中不同方向的车辆流量进行统计, υj、σj、νj分别表示均值、方差、饱和流量, 对不同方向的时间比进行计算, 计算公式如公式 (1) 所示:
αj为参数, 其大小由车流量的实际分布情况而定, c=C0+C1+……Cj, 每个方向绿信比为λj=Cj/c。
(3) 相位差的确定。确定相位差一般分为两种不同的模式, 平峰模式和早晚高峰模式。这两种不同的模式交通的流量存在较大差异。因此, 在不同的模式下, 设置的安全时速也应有所不同。如果实测通行的速度小于安全时速, 对于相位差的计算应当依据实际测量速度进行, 如果行驶的测量的速度高于安全时速, 应当使用安全车速完成相位差计算。
(4) 优化参数流程。在实际交通信号控制过程中, 周期、相位差、绿信比都需要依据交通的实际情况进行调整, 与实时变化的交通状态相适应。在对参数优化过程中, 一般将停车次数和延误时间作为优化目标M, 优化过程中通过对“爬上法”的合理应用, 不断地对周期时间与绿化比进行优化, 具体优化流程如图所示。
(5) 控制流程。在对交通流量进行控制时, 需要依据公路上的车辆的具体情况进行合理设置, 尽量减少公路上车辆进行二次停车的现象的出现, 同时应当对公路路口之间的相位差进行合理设置。
现在城市交通拥挤严重, 并且经常会出现机动车辆和非机动车辆抢路的情况, 这都提高了交通事故发生的几率, 特别是在早晚高峰期和节假日时期, 因此需要合理利用交通流协调控制技术, 提高交通顺畅性。
αj为参数, 其大小由车流量的实际分布情况而定, c=C0+C1+……
摘要：现代经济的快速发展, 使城市中的车辆和人越来越多, 交通越来越拥挤, 城市中交通的交叉口之间的相关性越来越强, 在城市交通网中, 将所有的交叉口视作一个整体进行信号协调控制, 对于提高整个控制区域内交通的效率有着重要作用, 目前已经成为了现代城市交通发展的重点方向。
城市轨道交通控制系统的思考 篇10
联锁是道岔、信号及进路之间的一种相互制约的关系。用一种函数的表达方式即:z=f (x, y) ;其中, x、y、z分别表示道岔、进路及信号;f表示联锁关系。从此式可以看出联锁最终的输出是一个信号。此信号的识别方式有多种, 对司机而言, 可以是实体信号机或者车载信号机的显示, 如果司机不参与列车的运行, 信号可以是车载设备的一些输入数据, 最终的目的是告诉列车前方的路况, 方便列车的运行, 保障列车运行的安全。
对于f可有多种形式, 但是最终的z值必须具有故障—安全的特点。对于x、y的取值具体由现场的设备决定。
1.1 信号输出
由z=f (x, y) 可以看出信号的输出值由道岔及进路的值决定。
1) 道岔。道岔在运营当中可能出现道岔状态不可知以及四种可知的道岔状态即定位、反位、四开、挤岔, 那么x的取值有五种。对道岔状态的认定我们可以通过采集转辙机自动开闭器的状态来确定, 由于自动开闭器和转辙机之间是机械连接, 在转辙机调试完成后, 可以由自动开闭器的状态直接认定道岔的状态。
2) 进路。进路是多个轨道区段的组合, 每个轨道区段会存在状态未知以及有车占用和区段空闲三种情况。通常情况下, 对于确定信号的输入而言, 对区段状态未知和有车占用做同等的处理, 以达到故障—安全, 确保后续列车安全运行。
进路是有方向的, 其方向由道岔来决定, 即y=F (x, m) , 这里m表示区段的状态, 即由道岔状态和区段状态共同决定进路的输出值。
但是对要输出信号的一条进路而言, 又可以将进路细分为列车将要经过和列车不经过但会对行车产生影响的进路两种。这两种进路之间存在着敌对和抵触的关系。而敌对进路和抵触进路对列车将经过的进路的影响可以直接由其信号输出来决定。进路的取值如表1所示。
相关信号是指其敌对和抵触进路的信号。抵触和敌对信号的概念与大铁中的定义相同。
由以上叙述可知, 在得到相关的道岔值和进路值之后, 可以对信号进行输出, 用来指示列车的运行。
1.2 信号的输入
得到输入信号后, 最终要将信号输入给列车, 来决定列车的运行状态, 即将信号转变为车速。此处的车速是一个向量, 既有方向又有大小。由上可知, 信号本身也具有方向和大小两个因素, 即相对应的信号和车速, 以达到控制列车的目的。
列车若为司机驾驶, 则可由地面实体信号机的显示来调整车速, 若为自动驾驶, 则可通过信号给出的代码来识别信号。
1.3 实现方式
由上可知, 联锁可以转换为一种算法, 即通过一系列的计算最终得到一个可识别的信号, 算法中此信号的得到由一下设备来共同决定。
1) 道岔。道岔状态可通过转辙机中的自动开闭器来确定, 在传统的6502中, 通过四个继电器的状态来反映道岔的状态, 而继电器的状态就是反应开闭器的状态。在城市轨道交通中已经广泛的采用计算机联锁系统, 因此只需采集道岔状态即可, 再由软件来实现其具体的计算。所以硬件中只需要对自动开闭器的回路进行采集, 将其转换为计算机可识别的数字信号便可以实现道岔状态的确定。
而对转辙机状态的改变只是上述过程的逆过程, 即将计算所得的道岔状态转换成模拟量, 控制转辙机的送电开关, 从而控制电机达到转换道岔的目的。
2) 进路。进路状态的反应有多种方式。传统的轨道电路中, 通过一个轨道继电器来体现轨道区段的状态。通过对多个轨道区段状态的检查从而决定进路的状态。
计轴系统在城市轨道交通中广泛采用的一种区段检查装置, 该系统通过计入和计出经过磁头的轮对数来判断区段的空闲和占用, 将结果用于进路值的计算。
3) 信号。对得到的信号, 传统上通过信号机, 以不同的颜色代表不同的含义传达给司机。随着科技的进步信号的含义更加广泛, 列车的接收方式也更加多元化, 可以是车载信号机, 也可以是一行开关量直接介入列车控制系统实现对列车的控制。
联锁系统, 在满足列车运行安全的情况下, 已经不能满足城市轨道交通当中运行速度和运行密度的要求。
若在有限长度的线路中要运行更多的列车, 可以通过两种方法实现, 一是提高列车的运行速度来提高通过量;二是减小运行间隔来增加线路上的列车数量。而仅仅依靠联锁系统无法满足以上的要求, 所以在城市轨道交通信号系统中常用联锁系统和列车运行自动控制系统相结合的方式来达到上述目的。
2 列车运行自动控制系统
联锁系统只是根据道路情况给出一个指示列车运行的信号, 此信号只提供列车运行前方的道路状态, 例如是否有列车占用、前方道岔的开向等, 此信号最终要输出给列车, 来控制列车的运行情况。对于人工驾驶方式而言, 信号机的颜色是一种可识别的信号, 但是对于列车自动驾驶设备而言, 颜色是没有办法识别的。故此, 我们需要一种可以提供线路情况, 以及列车本身情况的系统———列车运行自动控制系统。
现有线路中所采用的列控系统, 基本上有三个子系统构成, 分别为:列车运行自动防护系统 (ATP) 、列车运行自动驾驶系统 (ATO) 和列车运行自动监督系统 (ATS) 。它们分别实现安全防护、自动驾驶以及自动监督列车运行情况的作用, 从而达到列车运行自动控制的目的。
2.1 ATP子系统
ATP子系统主要由轨旁和车载设备构成, 用来实现列车运行自动防护的功能, 保证列车运行的安全, 是ATC系统当中必不可少的子系统。
1) 轨旁设备。轨旁设备主要用来采集、传递轨旁信息, 但是并不干预轨旁环境, 也就是说ATP系统不能干涉联锁系统。这些信息主要来源于ATS、联锁、以及一些轨旁的基础设备。
一般的, 轨旁需要设置一个控制单元 (用来处理其采集到的信息) 以及一些信标和信息采集设备, 在西门子的系统当中采用simens PC、应答器以及轨旁电子单元来达到上述的目的。
2) 车载设备。同样, 如果将轨旁的设备信息传送至列车, 需要一个控制单元来对列车接收到的信息进行分析和处理。且列车本身的一些运行信息也需要相应的采集与测量设备, 根据列车运行本身的属性, 需要测速和定位系统、人机交互系统、车—地通信系统, 基于以上需求, 本系统的车载设备主要有:车载控制单元、应答器天线、雷达、测速电机和人机界面等。
以上设备对列车的运行信息进行采集、分析、处理之后, 发出控制列车运行的命令, 从而实现对列车的控制。
2.2 ATO子系统
一般的ATO没有自己的轨旁设备, 其所需要的轨旁信息可以由ATP来提供。ATO主要用来实现列车运行自动驾驶的功能, 以向列车的牵引和制动系统发送指令的方式来实现。
其功能主要是:提供伺服控制功能, 决定伺服控制输出, 以便列车按照推荐速度曲线行驶而不突破紧急制动干预曲线;考虑旅客舒适度要求, 遵循车辆要求的冲击率, 加速度, 节能和其他限制;车载ATO响应ATS命令, 并自动控制列车的牵引和制动系统。
2.3 ATS子系统
ATS子系统汇集来自联锁和ATP的列车位置、进路状态、列车状态、车次号、信号设备故障等信息, 依据当天计划时刻表对全线的运行列车实施监督和控制。ATS能够自动排列进路, 还能通过调整停站时间和站间运行时间来自动调整列车运行。在必要的时候, ATS系统可以进行人工操作。
主要功能有:进路设置、列车监视和追踪、列车调整功能、时刻表管理、派班管理、报警及事件管理、用户权限管理、控制权限管理、记录回放、统计及报表管理、出入库管理、及培训与仿真的功能。
摘要：近年来城市轨道交通快速发展, 一些大中小城市相继建设地铁线路, 极大的缓解了城市的交通压力, 为市民的生活出行带来了极大的方便。地铁相比较于大铁来说具有运行间隔短、密度高、车站密度集中等特点, 运用于地铁运营中的自动化系统也具有自身独特的特点。本文就结合现有地铁线路所采用的系统, 从对道路和列车两个方面的控制角度出发, 对城市轨道交通当中的控制系统做简单的分析。
关键词：城市轨道交通,地铁,自动化系统,控制系统
参考文献
城市燃气工程施工质量控制 篇11
关键词：城市;燃气工程;施工质量控制
燃气属于清洁能源，随着我国城镇居民生活水平的不断提高，对燃气的需求量也日益增加，为我国城市燃气工程建设提供了广阔的发展空间。为了保证保燃气工程施工质量，须做好质量控制，并通过全面质量管理，实现城市居民能够用上具有安全性和可靠性燃气。
一、影响城市燃气工程施工质量的主要因素
近几年，我国燃气工程在施工质量上有所提升，但在实际施工过程中还是存在不少质量问题，一定程度上阻碍了燃气工程项目的顺利施工。基于实践经验，认为影响城市燃气工程施工质量的主要因素包括以下几个方面。
（一）环境因素
长期以来，环境都是影响燃气工程施工质量的重要因素，包括自然生态条件、地理环境、地质环境、当地污染情况及施工现场环境等，严重影响到施工质量。例如施工现场洼地分布较广，给施工带来较大困难。同时，环境因素好包括施工作业环境、施工技术环境、项目管理环境及周围生态环境等，因此每种因素均存在一定动态变化性，给工程施工质量造成特定影响。
（二）材料因素
燃气工程施工过程中所选的材料质量，是保证工程施工质量的主要客观因素，将会对整体施工质量产生重要影响。现阶段，多数燃气采购人员专业能力较低，不能保证所选材料性能、质量完全符合施工要求。同时，对采购环节缺乏必要的监督，导致一部分人员暗箱操作，选用劣质材料，给工程质量带来严重影响。另外，对材料缺乏检验，不能明确进场管材、管件是否符合工程设计。
（三）设备因素
燃气工程施工质量的高低在一定程度上取决于施工设备是否先进，只有不断提高施工技术，并更新老旧设备，才能满足新时期燃气工程施工的新要求。多数施工企业没有投入更多资金用来替换老旧设备，不仅耽误了工程进度，也影响了工程质量。
（四）人为因素
燃气工程施工质量管理过程中最难控制的因素就是人为因素，施工单位管理者的管理能力、施工人员的施工技术以及专业素养等因素均会给工程质量带来影响。例如，工程技术人员、施工人员普遍素质偏低，责任心不重，为工程带来质量问题和安全隐患。
二、城市燃气工程施工质量控制要点
以某市燃气工程管道施为例，总结质量控制措施。该项目Ⅱ期工程总长度为8.5km，南北走向。地质报告显示，本项目地下水位在1.5-3.0m，土层分为四层。本次管道施工要将管道铺设在第三层，该层土质强度较低，且具有较高压缩性，渗透性能差，经过施工扰动后土层承载力会有所下降。
（一）努力消除环境因素的影响，做好施工前准备
通过分析环境因素对燃气施工质量的影响，应在施工前，对当地自然生态条件以及施工现场周围附近的环境进行详细的调查，并根据调查结果对施工设计进行调整，规避不利环境因素和条件对工程进度、质量的影响。同时，根据本工程项实际情况和施工特点，结合多项检验监测指标，制定出最佳施工方案。燃气工程施工前，要对工程图纸进行严格审核，并对相关设计文件进行详细核对，避免问题出现在工程后期，进而给工程施工带来较大损失。因此在施工前，根据管道特征、设计规范及施工组织，对工程开工进行申请，并制定相应管道施工质量控制措施。同时，对进场原材料进行严格控制，审核工程材料是否符合施工标准。另外，做好挖槽前准备，施工需要市政道路上进行，因此无论工程规模大小，均要做好安全防护管理。挖槽前，根据地质查勘报告中相关数据和现场实际，掌握施工路段土质、水文情况。注意在距离建筑物较近区域开挖时，应重视地面清障工作，并准备好支撑用的材料。
（二）加强燃气工程技术方面控制，严格控制材料质量
首先，要加强组织管理，相关人员宣传工程施工的技术标准与规范。尤其是在材料的管理中，要注重对新材料和新技术进行讲解，使相关工作人员要在了解材料性能的基础上，进行规范化施工。其次，还需要结合实际工程状况，对各种影响因素进行全面分析，进而制定出规范化的制度，并要求对燃气工程设备管理、管线安装等情况进行详细记录。最后，需要完善相关的例会制度。定时召开监理和协调会议，对一些较为集中的问题进行有效解决，并要做出预测方案。建筑行业具有自发性特点，可导致大量劣质原材料流入材料市场，进一步为施工埋下安全隐患。因此，在选择施工材料时，严格对做好采购环节的质量控制，对材料性能、市场走势做出准确分析，并将采购任务交给良好道德品质且具备专业技能的人员。对进场材料进行抽查，发现不符合要求的原材料和半成品时，要坚决销毁，将材料质量问题严格控制在最低，保证整个工程的施工质量。
（三）加大信息化投入，及时更换老旧机械设备
加大信息技术的投入，加强对燃气工程运作和管理等放方面软件的研发，实现信息化管理。这样不仅利于对工程进行实时监管，加强对质量的控制，同时也会使燃气工程建设相关的数据信息更加真实和完整。先进施工设备具有良好的性能，能够保证施工质量。施工设备不仅是衡量施工质量的金标准，更能直接反映出施工企业的综合实力和市场竞争力[3]。基于此，本工程在开展施工质量管理时，首先转变观念，做到权衡利弊，在符合自身实际经济情况的基础上，适当增加资金投入，购进先进的施工设备，进而提高了工程施工的总体效率。同时，加强对施工现场对施工设备的控制力度，保证现场的各种机械设备时刻处于最佳的工作状态，防止不利因素在施工过程中对项目造成直接的影响。
（四）加强各个环节人员管理，为施工质量控制夯实基础
科学合理的监督管理机制是施工质量管理的基础，建立健全监管机制，并在实践中不断对此进行创新和强化，能够提高施工质量。“安全生产、质量第一”，不仅仅只是口号，而是应该成为每个管理者心中衡量质量问题的标准。因此，加强管理阶层对质量控制的重视程度，并且要求所有从业人员严格按照規章制度进行管理和施工。切实加强施工现场管理，制定相关施工现场管理制度。不断对施工现场重点部位质量控制做出预警机制，并将责任落实到个人。做好施工过程中技术质量控制，并严格执行技术复核。在燃气工程施工质量管理中，要加强对相关人员综合素质进行培训，深化人员质量控制意识。同时，施工质量管理体系中包含多个主体，进一步明确各个主体权利和义务，完善质量监督体系。严格执行燃气工程施工基本程序，密切配合相关部门的监督检查，并在施工过程中逐渐规范施工各个流程。
结束语：
城市燃气工程施工质量管理涵盖很多具体方向，是工程施工的核心环节，因此应不断总结实际工作中存在的主要质量问题及影响因素，并做到联系实际，最大程度减少不利因素对施工质量的影响。
参考文献：
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城市交通控制 篇12
随着我国国民经济的快速发展, 以及车辆普及率的提高, 车辆数量不断增加, 道路负荷日益加重, 拥挤堵塞现象普遍。保障城市交通畅通, 已成为城市建设乃至城市经济、社会发展的当务之急。因此, 在不可能大规模建设交通设施的情况下, 充分发挥现有交通设施的作用, 提高交通汇合点的利用率和吞吐量, 对于城市交通的发展具有重要意义。
交通控制仿真系统是一种采用计算机数字模型来反映复杂交通现象的交通分析方法, 可以再现车辆在道路中的运动过程, 无需直接进行实验, 从而节省能源和费用。
国内交通仿真研究由于起步较晚, 目前只是处于模型开发和特定运用阶段, 与国外相比, 不仅界面友好度差、使用不便、应用BUG多, 而且接口能力、二次编程能力都有所欠缺, 要实现商用化还有很长一段路要走。
现有交通控制方式往往都是事先规定好的, 不能根据当时的交通状况来改变控制策略。本文在研究交通控制仿真系统无线传感器网络服务的基础上, 探讨城市交通拥堵点的调度策略, 依据传感器采集的数据来智能控制十字路口上不同方向上红绿灯的分配时间以获得不同方向上车流通过的最佳时间分配, 从而有效解决十字路口拥塞问题, 提高十字路口的利用率和吞吐量。与现有的交通控制方式相比, 基于无线传感器网络服务的控制方式具有预测性, 它能根据道路交通的具体情况作出实时调整。
1 模块介绍
交通控制仿真系统可分成六大模块:车辆模型模块、道路仿真模块、传感器布设和传输模块、智能交通控制模块、性能评测模块、界面显示模块。
1.1 车辆模型模块
车辆是交通运行的主要组成部分。为真实再现交通运转状况, 对车辆行为进行真实再现仿真至关重要。但是车辆行为与车辆型号、遇到的环境状况以及操纵车辆的人员有很大关系, 因此对车辆的仿真也是最难的。本系统对车辆行为进行描述和仿真具体包括以下几个方面:
(1) 车辆静态属性。车辆的静态属性有:1车辆类型:分为大型车 (如卡车) 、小型车 (如轿车) 两类;2车辆尺寸:大型车的尺寸比小型车的尺寸要大;3车辆性能, 如速度、加速度。一般来说, 小型车的加速度要大, 速度也比大型车快。
(2) 车辆的加减速行为模型。道路行驶中的车辆具有启动、加速、减速、停止等几种状态, 这些状态的转换或维持与车辆所处的环境有很大关系。为仿真这些动态特性, 不仅要考虑汽车的性能, 还要考虑外界环境的影响。本仿真系统中使用智能车辆模型来仿真小车的动态特性。
道路行驶中, 车辆加减速一般与自身速度和前面车距有关, 在智能车辆模型中, 需考虑这些因素的影响, 记v为车辆的当前速度, t为时间, 那么车辆的加速度为dv/dt, 加减速原理可由下面的方程确定:
v0表示在无车辆的空闲道路上的理想速度;T表示前方有车时理想的安全时间段;a为普遍车辆的加速度;b为比较合适的减速度;s0是车辆间最小距离;delta为加速度的幂;s表示实际与前面车辆的车距;s*表示理想动态的距离。加速度由两部分因素决定:
第一部分:a [1- (v/v0) delta]考虑在空闲无车辆道路上的加速度变化。当车辆速度达到理想速度v0时, 加速度变成零。
第二部分:减速部分, 它是基于s*与s的比例, 如果实际车距接近于s*, 那么减速部分将会补偿到第一部分, 导致加速度为0。s*在靠近一辆速度较慢的车时会动态增加, 反之在靠近它的车速较快时会减小。
从加减速原理可以看出导致减速的几种情况:1与前面的车距变小;2小车不断提高自己的速度;3与前面车的速度不同。相应地可以得到导致加速的情况。
其中:
(3) 车辆变道模型。道路行驶中车辆常常需要变道, 如果两个车道中有一个车道比较空闲而另一个车道比较拥塞, 一定会有车辆选择比较空闲的车道。本系统中仿真车辆变道的动态特性, 真实地模拟现实路况。
本系统中变道发生必须满足两个条件:选择新的车道将会有利于车辆的行驶;变道保证车辆安全。车辆变道后, 新的车道后面车辆的加速度将会受到影响。为了保证安全, 新车道后面车辆的加速度不能小于某一个临界值, 其条件如下:
式 (3) 中, acc’表示车辆变道后其后面车辆B的加速度。
此外, 还需权衡变道后对该车辆的有利性和对其它车辆的不利性来进行综合判断。该车的有利性方面考虑变道后和不变道情况下的加速度变化。变道后对其它车辆带来的不利性方面考虑引起新车道上的车辆减速。条件如下:
其中, acc表示未变道时车辆的加速度, acc′表示变道后车辆的加速度。M和M′分别表示小车变道之前和变道之后的标识;B和B′分别表示小车变道之前和变道之后它在新的车道上尾随车辆的标识。
将要变道车辆的有利性是通过式 (4) 中acc′ (M′) -acc (M) 来衡量。变道后对其它车辆产生的不利性通过式 (4) acc (B) + acc (B′) - acc′ (B) - acc′ (B′) 来衡量。只有当有利性大于不利性时, 车辆才变道。
(4) 车辆产生源模型。道路上车流的大小可以通过车流密度来衡量。通过车流密度和时间可以知道某段时间道路上新增加的车辆。本系统中车辆产生源是由两个因素决定的:一是车流密度;二是道路拥塞情况。根据车流密度可以计算任意时段道路中应该增加的车辆数目, 然后按要求在道路上增加新的车辆。条件如下:
其中, carnum为车辆数目, dens为车流密度。
(5) 路障模型和红绿灯模型。车道可能出现路障, 本系统中实现了路障的仿真。十字路口出现红灯需要车停下来也是通过增加路障来实现的。本系统中路障可以在十字路口处插入静止的车辆来实现, 当红绿灯发生变化时, 再移除该路障。红绿灯控制模型主要是时间配比问题, 本系统实现两种时间配比方案, 固定时间配比和职能自适应时间配比。
1.2 道路仿真模块
该模块设计了两条垂直相交的道路。每条道路有4车道, 左右各两个车道。大型车车道在外车道, 小型车车道在内车道, 同方向行驶的车辆允许超车。横道的长度为1 600m, 纵道的长度依据纵道的显示比例具体设定。为了达到更好的仿真效果, 道路长度与实际单位一致, 得到现实长度和仿真系统道路显示长度比值, 可以很方便地将小车行驶的实际距离和与在仿真系统中移动的距离对应起来。
1.3 传感器布设和传输模块
十字路口的智能控制所需要的数据是由传感器来采集, 传感器均匀分布在两条道路的各路段, 保证各路段的实时数据都能够采集到。传感器将探测到的实时交通拥塞情况传给十字路口的智能控制系统, 智能控制系统综合分析各个传感器的实时数据并进行智能控制, 从而有效地提高了十字路口的利用率。
1.4 智能交通控制模块
最简单的红绿灯控制方式是根据流量, 对不同方向上的红绿灯设定固定的时间。设一次红绿灯交替的周期为T秒, 静态控制方式如:
其中, t红灯、t绿灯表示某个方向上红灯和绿灯亮的时间, T表示总分配时间。最一般的方式是t红灯=t绿灯=T/2。
目前, 大部分红绿灯控制采用的是此种方式。其优点是设计简单, 设定固定的红绿灯时间比例基本能满足要求。但两条道路上的车流量不按照这种规律, 静态分配绿灯时间, 显然会出现瞬时的拥堵现象, 而瞬时的拥堵对后面交通将产生很大的影响。因此, 这不是最优的时间分配方案, 有时一条道路上没有拥塞情况而另一条道路上拥塞情况十分严重。在这种情况下应该使没有拥塞的道路上的绿灯时间相对减少, 而拥塞严重的道路上的绿灯时间相对增加, 这样可以缓解拥塞提高十字路口的利用率。智能控制系统将传感器的采集数据进行分析后得到最佳的时间分配比例。通过调整红绿灯的时间来实现智能控制。
本仿真系统通过统计传感器采集各个路段的车流量数据, 将横道和纵道上未通过十字路口的实时车辆量进行比较, 得出具体的分配比率, 调整红绿灯时间。计算公式如下:
其中, num横和num纵分别表示实时横道和纵道上小车的数量。
其中, Tgreen横和Tred横分别表示横道上的绿灯和红灯的时间。
其中, Tred纵和Tgreen纵分别表示纵道上红灯和绿灯的时间。
通过式 (7) 、 (8) 、 (9) 可以看出, 利用传感器采集的实时车辆拥塞数据就可以计算出时间配比。比较拥塞的道路上绿灯时间分配较长, 这样可以提高十字路口的吞吐量并缓解拥塞。
1.5 数据统计和性能评测模块
本系统设计数据统计和性能模块来收集数据, 并评测智能交通控制的性能指标。
为了定量分析十字路口的交通控制效果。采用以下性能指标来定量分析:实时车流量、平均吞吐量、实时延时以及每辆车的平均时延情况。
定义实时车流量为最近ti时刻通过十字路口的车辆总数Qti=num (ti-Δt->ti) 。
定义实时等待延时为最近ti时刻车辆在十字路口等待时间总和Wti= Wcar1+Wcar2+ …… +Wcarn 。
平均吞吐量定义为一段时间T内通过十字路口的车辆总数的平均值OTi=numTi/T 。
平均延时定义为一段时间T内车辆在十字路口等待时间的平均值。
以时间T为横轴利用坐标图形的方式将这几个性能指标直观地表现出来, 主要为流量图和吞吐量图。
1.6 界面显示模块
界面显示模块主要用来显示控制按钮、道路、红绿灯、车辆、流量图和吞吐量图。以实现交通状况的直观形象再现和方便用户使用, 采用网页呈现的方式。控制按钮包括:开始按钮, 用于控制开始运行本系统;停止按钮, 用于停止运行本系统;对等控制和自适应控制按钮, 用于控制方式的选择;横道和纵道的流量控制滚动条, 用于按要求调节对应车道上车的流量。
2 仿真系统实现
仿真系统采用Java语言, 在Eclipse开发平台上编程实现。系统主要的类有如下几种:
(1) 车辆模型的类car。该类包含与车辆相关的属性和行为, 如车辆速度、位置、所在的车道、颜色、长度。car类实现Moveable接口, 该接口主要将车辆相关的行为如加速度的计算、是否变道等封装起来。
(2车辆智能控制的类IDM。该类实现车辆的智能控制, 具体为车辆的加减速。
(3) 主控程序类。该类继承了APPLE类, 可以在网页上进行访问。 完成整体界面的布局, 将所要用到的组建整合到一起。所要用到的组建包括4 个按钮、1 个画布、2个滚动条。4 个按钮分别用于完成开始、停止、自适应控制和对等控制4 个功能;画布主要用于绘制道路、红绿灯、跑动小车、传感器以及吞吐量和流量图。将现实道路情况在计算机上进行模拟, 此功能主要由画布类SimCanvas实现。4 个滚动条主要用于控制4个车道的流量。
(4) 车道的类MicroStreet类。 该类主要完成对每条道路上的小车相关数据进行计算保存, 向SimCanvas类提供数据以便SimCanvas类能以这些数据为根据进行小车和传感器的绘制。 该类中最主要的数据结构是向量类, 这些向量中的每一个元素对应存储着小车和传感器的实时相关数据。 具体向量及其关系如图2 所示。
(5) 画布类SimCanvas类。 该类主要完成了仿真系统界面上图形的绘制, 包括车道绘制, 小车启动、加减速、停止, 流量图和吞吐量图行绘制, 红绿灯绘制。 该类继承了画布类Canvas, 可以实现Runnable接口创建线程。
3 效果及性能评测
模拟两条垂直相交的四车道道路, 四车道分为左车道和右车道。十字路口每条道路上各有两个红绿灯分布在道路的两端。这两个红绿灯时间比例是随机分配的, 这样可以达到车辆流大小的随机性, 从而体现智能控制的效果, 如图3所示。
道路上的车辆有小汽车和卡车两种类型, 用红色小矩形表示小汽车, 黑色小矩形表示卡车, 仿真卡车矩形比仿真小汽车的矩形稍大一点。小车具有加减速、停止、启动状态。两条道路上车的流量是可以控制的, 这样可以根据现实生活中的交通流量来更加真实地模拟仿真道路上的情况。
该图左方图形中的横轴和纵轴分别表示时间和流量, 时间的单位是秒, 流量的单位是车的辆数。通过此流量图可以很清晰地看到十字路口不同时间点的交通流量情况和一段时间内的交通流量变化。
为了更加直观地了解通过智能控制后达到的缓解交通拥塞效果, 系统中给出了十字路口的总吞吐量图。该图右方图形中横轴和纵轴分别表示时间和吞吐量。图中的白色折线是将每60s时间段内的吞吐量连起来的折线。红色折线表示从开始时间算起总时间段的平均吞吐量。
4 结语
本文设计了基于WSN的城市交通控制仿真系统, 首先从逻辑上介绍了系统所涉及的各个模块, 其中包括数学模型、判断策略;同时介绍了Java语言实现的主要类和数据结构。通过仿真系统实验对传统的控制方法和基于WSN的控制方法进行对比, 可以明显看出利用基于WSN的控制方法的优越性, 十字路口的吞吐量明显提高, 道路的拥塞状况得到很大程度的缓解。
参考文献
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