道路交通信号控制机

道路交通信号控制机（共11篇）

道路交通信号控制机 篇1

0 引言

随着城市化速度加快, 机动车日益普及, 人们在享受机动车所带来的巨大便利同时, 也面临着交通拥挤的困惑。传统的交通信号灯控制结构复杂, 可靠性低, 故障率高, 因此研究计算机与自动控制技术, 设计新型的交通灯控制系统, 对缓解交通阻塞, 提高畅通率具有十分现实的意义。应用智能交通信号控制机后, 为交通决策者提供直接的决策方案, 实现实时的交通调配。该系统具有设计周期短、可靠性高、维护方便、使用简单等优点。

1 交通灯控制需求分析

根据交通控制的需要, 有10个定时开关机时段和5个黄闪时段, 每个时段可有不同的控制方案。单片机工作时还有正常交通时序和紧急情况通过两种控制方式。交通信号控制机分A向 (东西) 和B向 (南北) 两个方向控制, 每个方向又分左转、直行、右转、人行的控制。从控制信号机上可实时观察工作状况及相应参数, 如四面红灯时间、黄闪时间, A向和B向各灯亮灭时间。

1.1 定时开关机时段和黄闪时段

考虑到系统不同的应用场合, 设置有10个定时开关机时段和5个黄闪时段, 以应对不同情况下的交通状况 (如工作日、节假日和特殊情况) 。

1.2 正常时序控制

正常工作时, 系统先是10秒黄闪, 然后5秒四面红灯, 先A向 (东西方向) 绿灯亮, B向 (南北方向) 红灯亮, 此时信号灯点亮的时间可由键盘设定 (时间为0～99S) , 同时相应车道倒计时开始工作, 当绿灯倒计时减为0时, 黄灯亮2秒, 然后红灯亮2秒, 此时为四面均为红灯状态。A向 (东西方向) 红灯亮, B向 (南北方向) 绿灯亮, 各车道倒计时开始显示相应时间, 当绿灯倒计时减为0时, 黄灯亮2秒, 然后红灯亮2秒, 此时为四面又为红灯状态。以后开始第二周期的动作, 重复循环。各灯所亮时间均可由键盘或上位机软件设定。夜间车流量较少时, 可根据系统设置进入黄闪时段, 此时A向和B向红绿灯均关闭, 倒计时亦不显示, 各方向黄灯处于闪烁状态, 直到黄闪时段结束方转入正常时段工作。

1.3 紧急情况控制

系统设置有手动、自动两种状态, 手动状态应用于紧急情况下, 自动状态应用于平时。紧急状态下, 可按手动/自动键两次, 进行紧急控制状态, 此时可通过键盘实现东西通行南北禁行或东西禁行南北通行的功能, 也可以实现单独某一方向通行的功能。

2 系统硬件设计

2.1 总体硬件设计

系统设计总框图如图1所示。

以单片机最小系统为基础, 主MCU负责控制时钟、存储器和交通灯显示, 从MCU负责控制键盘、液晶显示和无线模块。主、从M CU之间通过串口通讯。

2.2 各模块设计

2.2.1 单片机最小应用系统及接口电路

考虑到系统的功能及单片机特点, 采用双单片机作为控制核心。单片机采用宏晶STC10F04XE, 该芯片全面兼容8051单片机, 采用增强型8051内核, 速度比普通8051快8～12倍, 并具有高速、宽电压、低功耗等特点, 可完全满足本系统设计需要。

2.2.2 键盘控制模块

采用HD7279A来作为控制模块。HD7279A是一片具有串行接口的, 可驱动8位共阴式数码管 (或64只独立LED) 的智能显示驱动芯片, 该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵, 单片即可完成LED显示、键盘接口的全部功能。

2.2.3 交通灯显示模块

本系统中共有22路输出, 系统输出扩展采用74HC573来完成。

2.2.4 倒计时模块

倒计时模块采用学习型倒计时数字显示器。不需要人工调整就可以自动跟踪交通灯的亮、灭时间, 当交通灯的时间有误差时, 倒计时器可以自动校正。

2.2.5 液晶显示模块

采用240×128分辨率的大屏幕显示器, 所有状态参数全部实时显示, 同时显示日期和时间, 便于实时观察并对参数及时调整。

2.2.6 时钟模块

实时时钟电路采用DS1302。DS1302是DALLAS公司的一种具有涓细电流充电能力的电路, 主要特点是采用串行数据传输, 可为掉电保护电源提供可编程的充电功能, 并且可以关闭充电功能。采用普通32.768kHz晶振。

3 系统软件设计

全部控制程序分为几个模块:主程序、显示控制、键盘处理、时钟控制、存储控制子程序、上位机软件、定时、紧急情况处理等中断处理程序。

主程序完成初始化, 定时器初始化, 对定时数据区和显示缓冲区初始化, 开中断, 然后循环调用显示子程序和键盘处理子程序等工作。

显示控制子程序负责液晶显示屏的信息显示。键盘处理子程序负责接收相应控制参数。存储器子程序负责将各参数存储, 并将参数传递给单片机。

上位机软件可用电脑通过串口与单片机相连, 通过电脑设置相关参数。

4 结束语

本系统的软件系统较大, 全部采用C语言编写, 通过自下到上的方法, 单独调好每一个模块, 最后完成整个系统的调试。

由于充分利用了双单片机, 提高了系统的可靠性和稳定性, 硬件控制电路简单, 系统体积小, 调试和维护方便, 软件部分可根据具体情况修改程序中的参数, 能通过键盘灵活控制各车道的通行时间, 应用了外部中断, 紧急状态下能及时手动控制, 对灵活有效地利用交通灯控制行车安全、车辆分流、减少交通事故的发生有一定的实际意义。本系统今后还可做进一步完善, 如配合摄像机进行交通监控、增加语音提示功能等。

摘要：采用双单片机作为控制核心, 由键盘、倒计时、交通灯显示、时钟等模块组成。系统除具有基本交通灯功能外, 还具有通行时间手动设置、上位机设置、倒计时显示、紧急状况处理、无线传输等相关功能。实验证明该系统能够简单、经济、有效地疏导交通, 提高了交通路口的通行能力。

关键词：单片机,倒计时,紧急状态控制

参考文献

[1]周志敏, 周纪海, 纪爱华.LED驱动电路设计与应用[M].北京:人民邮电出版社, 2006.

[2]李朝青.PC机及单片机数据通信技术[M], 北京:北京航空航天大学出版社, 2001.

[3]何立民.MCS一51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M].北京:航空航天大学出版社, 1990.

[4]谭浩强, 张基温, 唐永炎.C语言程序设计教程[M].北京:高等教育出版社, 2003.

道路交通信号控制机 篇2

（一）科技奥运技术、产品、服务的名称及所属单位

1、项目名称：智能交通信号控制系统

2、所属单位：北京市公安局公安交通管理局

（二）科技奥运技术、产品、服务在奥运筹备建设中的应用情况、专利保护情况、技术水平情况等

1、应用情况：

目前智能化交通信号控制系统灯控路口已达到1160处，控制规模覆盖北京四环内及五环部分地区的主要道路、环线及联络线上的重要路口、路段。奥运场馆周边道路、奥运勤务路线涉及路口、路段正在建设中。

2、专利保护：

正在准备申请“快速路出入口检测法”的专利。

3、技术水平：

智能信号控制系统的管理控制技术水平达到国内先进水平。

（三）科技奥运技术、产品、服务的社会需求情况、推广应用前景、推广应用方式等

区别于老式单点控制信号灯，智能化交通信号控制系统的中心计算机根据各路口地面线圈检测信息，在路口配时限定的安全范围内以实际交通需求分配各路口的信号放行时间，均衡分配区域内路口流量，实现路口间的集中控制，分级管理，协调联动，最大程度的利用道路资源。

目前北京区域控制信号系统主要为SCOOT中心区

SCOOT中心区控制系统：

二环路以内北京城市中心区域采用英国SCOOT信号控制系统，从上世纪80年代初便开始建设，经过20年发展逐步积累了大量经验。使用信号机型为英国西门子公司生产的T系列，主要分为T200、T400型和T700、T800型，总数共计330台。SCOOT系统是一种两级结构，上一级为中央计算机，下一级为路口信号机。配时方案在中央计算机上完成；信号控制、数据采集、处理及通信在信号机上完成。SCOOT系统是方案生成式控制方式的典型代表，是一种实时自适应交通信号控制系统。SCOOT系统通过连续检测道路网络中交叉口所有进口道交通需求来优化每个交叉口的配时方案，使交叉口的延误和停车次数最小的动态、实时、在线信号控制系统。概括来讲，SCOOT系统具有5个特点。

1)实用性强，几乎不受城市交通出行方式、出行起讫点分布、土地使用情况、季节性和临时性交通变化以及天气和气候变化的影响。

2)对配时参数的优化是采用连续小步长调整的方式，稳定性强。3)个别交通车辆检测器错误的反馈信息几乎不影响SCOOT系统对配时方案参数的优化，而且该系统对这类错误的信息有自动鉴别和淘汰功能。

4)对路网上各交叉口信号配时方案的检验和调整，每秒钟都在进行，所以能对路网上交通状况的任何一种变化趋势做出迅速的反应。

5)SCOOT系统能提供各种反映路网交通状况的信息，为制定综合管理决策创造了有利的条件。

ACTRA系统：

ACTRA是由美国西门子公司开发的一个信号控制系统软件，2005年开始在北京使用。经过新建信号系统一期（2005年），新建信号系统二期（2006年），信号系统奥运工程（在建）的建设，目前已建设750处，基本实现朝阳、海淀、丰台三个区的四环路内地区的信号系统覆盖。ACTRA系统具有4个特点。

1）符合美国ITS框架的NTCIP协议（美国国家智能运输系统通信协议标准）及其他标准，其设备的通信协议采用了当前主流的协议，系统开放且易扩展。测试表明，Actra可以实现对基于NTCIP协议的第三方信号控制器的正常监控和管理。

2）系统基于Windows平台，采用的浏览器界面，具有友好图形用户界面和视频显示技术。

3）系统采用的开放式结构的信号机，信号机的软件和硬件分离，可分别按照硬件和软件的标准由不同供应商竞争获得，大大降低成本，提高采购自主性。

4）系统信号机软件具有自适应和多种灵活的控制战略，使得系统的许多自适应控制运算在下端完成，提高整个系统的反应速度。在系统未建成时或故障情况下，本地信号机仍能实施有效的自适应控制。

快速路控制系统：

快速路控制系统是由爱德威公司承建的快速路出入口控制系统，目前已经建设90个控制点（50个出入口控制点和40个车道灯控制点）和上端控制系统，主要分布在二、三、四环，信号机为HSC－100型。覆盖奥运勤务路线的奥运快速路工程正在建设中。

快速路在城市交通系统中承担着大部分的流量，与此对应，快速路的信号控制在城市交通信号控制中起着非常重要的作用。由于北京乃至全国的城市快速道路的出入口和车道的信号控制技术在20世纪长期处于空白，北京市公安局公安交通管理局在“北京市道路交通管理现代化建设工程”中确定实施快速路信号控制已是国内的“开先河”之举。

快速路控制系统为改善快速路出入口秩序，提高快速路通行能力，增强勤务保证方面取得了一定的成绩。同时，项目的实施为全面建设快速路交通信号控制系统积累了宝贵的经验。

（四）科技奥运技术、产品、服务推广以后能够产生的技术转移、技术服务、产品销售等直接经济效益，以及连带产生的间接经济社会效益情况

道路交通信号控制机 篇3

【摘要】本文以重庆邮电大学移通学院为例，探讨了轨道交通信号与控制专业应用型人才培养模式改革和专业建设内容及实施方案。根据“交叉、融合、创新”原则，该专业与电气工程及其自动化、通信工程、计算机科学与技术等专业开设轨道交通类课程方向，以“学科群”的思路开展专业建设，创设产教融合、协同育人、重在应用的“3+1”校企合作人才培养模式，加强优势专业建设。

【关键词】人才培养模式改革；应用型人才；“3+1”校企合作模式

引言

重庆邮电大学移通学院轨道交通信号与控制专业是2013年经重庆市教委审批而设置的新专业，从2013年秋季开始招生，现有学生358人。本专业暂无建设基础，基本处于零起步阶段。但是随着区域经济和城市群的发展，国内外对轨道交通信号与控制专业技术应用型人才的需求量相当巨大，大约为1万人至1万5千人。并且，同为西南大型城市的成都和贵州两地，也在大力发展城市轨道交通事业，人才缺口两地都在万人以上。

因此我校努力立足城市轨道交通及相关行业，根据“夯基础、高素质、强能力、重应用”的基本原则，以支撑创新驱动发展战略、服务经济社会发展为导向，计划主动适应经济发展新常态，主动融入产业转型升级和创新驱动发展，加强轨道交通信号与控制专业建设，培养适应经济结构调整和产业升级要求，知识、能力、素质协调发展，系统地掌握轨道交通信号与控制领域的基本理论和应用技术，具备轨道交通信号与控制技术、电力牵引与传动控制技术、轨道交通供变电技术等方面的基础理论与基本技能，有较强的沟通交流能力、创新精神、实践能力和创业能力，社会经济建设急需的实用型、创造型人才。

1、专业建设指导思想

（1）以社会经济发展和产业技术进步驱动专业建设发展。以建立与之相适应的师资队伍和人才培养模式为基础，明确应用技术大学及应用型技术技能型人才培养定位，抓住新产业、新业态和新技术发展机遇，建立紧密对接产业链和创新链的特色专业集群，将创新创业教育融入人才培养全过程，将专业教育和创业教育有机结合，增强学生就业创业能力，全面提高学校服务区域经济社会发展和创新驱动发展的能力。

（2）立足中小微企业，构建功能集约、资源共享、运作高效的实践平台。根据学校“专业教育+通识教育+完满教育”三位一体的培养模式，积极探索“产教融合，协同育人”新机制、校企合作新路径、实践教学新体系，努力建立“五合作”（学校、地方、行业、企业和社区共同参与深度合作）、“四对接”（人才培养与产业发展对接、课程内容与职业标准对接、教学过程与生产过程对接、高等教育与中高职教育和继续教育对接）的治理机制，建立校企一体、产学研一体的大型实验实训实习中心。

（3）示范引领，稳步推进。不断完善专业建设机制，带动学校电气工程及其自动化、通信工程、计算机科学与技术等一批与重庆市支柱产业、高新产业发展相适应的专业建设发展，加快培养适应现代产业体系和企业技术应用需要的应用型、复合型、创新型人才，促进学校内涵式发展。

2、专业建设思路

2.1强化应用人才培养，创设产教融合、协同育人的“3+1”人才培养模

强化实践实训应用科技人才培养环节，大胆探索“3+1”人才培养新模式。所谓“3+1人才培养新模式”是指在本科学生四年的培养过程中，3年的时间为在校理论学习，培养学生掌握所学专业必要的基础理论和基础知识；1年的时间根据专业岗位群的需要去企业进行针对性的顶岗实践实习，完成所学专业必需的基本技术技能。其中，1年的时间学习可以进行分段式计算模式，根据学生个人自身情况或企业情况进行合理分配时间，学生毕业后就能够在工作岗位上开展实际的工作，以实现学校培养与社会需求的“零距离”对接。

2.2根据“交叉、融合、创新”原则，组建特色专业集群

重庆市轨道交通产业的迅速崛起，已成为推动重庆装备制造业向高端转型升级、打造现代高端装备制造的强大动力。重庆抓住全国轨道交通建设大提速的机遇，力争成为西部唯一的大型化轨道交通车辆生产基地和动车组维修基地，打造轨道交通产业整条产业链。我校充分抓住这一机遇，加强与重庆市轨道交通行业的合作，根据“交叉、融合、创新”原则，形成以轨道交通信号与控制专业为牵引，组建电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化、通信工程、计算机科学与技术等关联特色专业集群。

特色专业集群可強化学生基本技能的培养，突出跨专业的（或意义更广的）综合性课程设计、综合性实验，创新性开发实验、综合性课堂讨论等等，有利于学生综合素质的培养，有利于开放性实验与学生课外实践活动的开展，有利于年轻教师业务素质的综合培养，有利于资源共享。轨道交通信号与控制专业的发展能够辐射专业集群中其他专业的发展，带动教学、学术和学校整体办学水平。

3、建设内容及实施方案

3.1优化人才培养方案，创新人才培养模式

轨道交通信号与控制专业以“加强基础、拓宽专业、注重实践、培养能力、提高素质”为原则，结合我校实际情况和专业的办学特色，充分调研城市轨道交通建设相关行业、产业、企业的人才需求规格后，结合学校办学优势和办学特色，从应用技术型人才培养目标定位的要求出发，进一步优化完满教育与专业教育、通识教育与专业教育、公关基础课程与专业课程、大学科专业基础课程与轨道交通信号与控制专业基础课程、课程体系与培养目标之间的关系，对课程设置和课程内容进行优化，各类课程之间有合适的比例；从人才培养规格、专业培养方案、专业改革与建设、课程体系改革与建设、课程改革与建设、产学研结合、实训基地建设等方面入手，进一步凸显轨道交通信号与控制特色，构建具有自身特色优势、符合应用技术大学本质属性要求、科学可行的2016级人才培养方案。

为了有利拓宽学生在轨道的规划设计与建设和信号与控制专业知识面，形成人才培养特色教学模式，增强毕业生就业适应性与择业竞争能力，推行“工学结合”课堂教学模式，试点实施“任务驱动、项目导向”的教学模式和“探究式学习”、“基于问题的学习”的教学方法。通过修订培养方案，以增强学生素质和创新能力培养为目标，进一步优化课程设置，更新教学内容，推进课堂教学方法的改革，科学地运用先进教学技术手段，开展新型人才培养模式与体系建设。逐步增加双语教学，改善教学方式。加强教学管理，强化教学质量。建成具有国内先进水平的人才培养基地，培养外向型高素质国内一流的创新人才。具体规划为：在课程体系建设上，体现以人为本的现代教育观，优化课程体系，利于创新人才的培养。通过加强基础课，培养学生的扎实的理论基础、宽口径的知识，在课程体系上保证创新型人才的培养；在毕业设计上，通过严把毕业设计各个环节，不断提高分析问题和解决问题的能力；抓好各种实习，保证学以致用，实现理论联系实际；重视科技活动和技术创新，鼓励有能力的同学积极参加各类形式的科技比赛，提供良好的加工手段和方法，充分发挥他们的主观能动性和创造性，培养他们的科学研究的能力和兴趣；更新教学内容，教师应紧跟科技发展的潮流，及时淘汰过失和不适宜的教学内容，有效提升学生的专业技术应用能力，使学生获取当今世界上最先进的文化和知识。

3.2构建以专业能力体系为核心的课程体系，加强课程建设

本科教育具有明显的基础性和阶段性，要“淡专业，重基础”，加强专业基础培养，弄清楚轨道交通信号与控制专业每一门课程或实践环节在整个专业课程体系中的地位、作用及应占学分、学时（理论、实验）、考核方式等，正确处理通识课程与专业课程、学科专业基础课与专业课、理论与实践、课程设计与毕业设计（论文）、课程密度与学习自由度、全面发展与个性培养等关系。另外，在实践能力尤其是实验能力培养上，在专业基础课程和专业核心课程实验环节减少验证性实验比例，加大设计性、综合性、创新性与开放性实验比例，加入大型综合课程设计，培养学生的专业设计能力和实践创新能力。再者，在每一门课程构建科学的专业能力体系后，编写相应的教材，实現“教、学、做”一体化教学，形成一批具有学院特色的、比较成熟的、适用的应用技术型轨道交通信号与控制类本科课程理论教学和实践教学的教案、教材。编写核心专业课程《区间信号与列车运行控制系统》教材及相应实验实践课程教材。

3.3深化校企合作，加强校外实训基地建设

校企合作是专业建设的重要环节，是工学结合的基础。联系重庆轨道交通集团相关企业，建设校企合作基地，推行“工学结合、校企一体”课堂教学模式和“产学结合”实践教学模式；加强与城市轨道交通部门合作，努力建校企合作实习基地和校外实训基地，并与企业深度融合，建立不同类别层次的基本工程技术技能训练，建设和扩展校外实训基地及实训功能，创新校内培养与企业培养相结合的人才培养模式以及教学方式方法（探究式学习、基于问题的学习、基于项目的学习、案例教学法、体验式教学法等）改革，面向工程技术实际构建以专业应用技术能力测试为主的学生学习效果评价体系，提高学生发现问题、分析问题和解决实际工程技术问题的能力，做到着力培养学生的创新能力、工程技术实践能力和工程技术素养素质等目标，进一步提高学生的工程意识、创新实践能力和综合能力。

4、结束语

重庆邮电大学移通学院轨道交通信号与控制专业作为新建专业，其建设与发展面临着诸多挑战。在今后的建设过程中我们将大胆探索，不断进取，积极借鉴和学习其他高校相同和相近专业办学的成功经验，继续注重加强基础教学管理，建设专兼结合的优秀教学团队，建立科技服务基地和技术创新基地，组织学生参加科技竞赛，积极密切与轨道交通行业企事业单位合作，与开设有“轨道交通信号与控制专业”的高校和中高职院校合作，办出自己的专业特色，培养出高素质、具有良好专业基础理论和熟练专业实践能力和创新创业能力的应用型人才。

参考文献

[1]屈霞，韩学超等.轨道交通信号与控制专业人才培养模式探索[J].黑龙江教育，2015（7）：79-80

[2]张振海等.轨道交通信号及控制专业人才培养模式[J].中国建材科技，2014（01）：32-34

作者简介

城市道路交通信号控制系统分析 篇4

关键词：平面交叉口,交通信号,协调控制,设计

1 交叉口交通管理与控制设施设计

1.1 平面交叉口交通管理设施设计

城市道路平面交叉口交通控制与管理设计首先要确定平面交叉口交通控制管理类型。同一级的平面交叉口可以采用不同的平面形式，同一等级同一平面形式的平面交叉口也可采用不同的交通控制管理类型，同一个平面交叉口在不同的交通时段也可以采用不同的交通控制管理类型。

信号灯的设置应包括机动车信号灯、行人信号灯、自行车信号灯。当自行车交通流可与行人交通流同样处理时，可装自行车、行人共用信号灯。

第I类无控制平面交叉口只能在城市支路相交时采用，此种交叉口的进入交通流量常在600Pcu/h以下，只需在距离过街人行横道20～50米处的适当位置设置必要的标志标线，即可由驾驶员自行决定减速穿越车流空档通过交叉口。

第II类次路让行平面交叉口可在城市支路与次干路相交以及主要支路与次要支路相交时采用，其适宜交通量为600～1100Pcu/h。

此类交叉口在次要道路进口处的适当位置设置减速让行标志及停车线。次要道路进入需减速或停车，视主要道路车流有足够的穿越空档时再行通过。

第III类主路优先灯控平面交叉口可在交通量较大的主路与支路相交的平面交叉口采用。其适宜交通量可为700～2000Pcu/h(支路交通量通常在200Pcu/h以下)。此类交叉口在次要道路进口前适当位置设置车辆检测器，当相交采用道路无来车时，相交主要道路方向一直显示绿灯放行，而只有当相交次要道路有来车时，信号灯自动按周期控制模式运行，依次放行主次道路车辆。

第IV类普通灯控平面交叉口通常在城市次主干路与主干路相交的平面交叉口以及次主干与次主干相交的平面交叉口中采用，其适宜交通量为2000～4000Pcu/h。通常可以采取二相位或四相位的配时控制。

第V类环形平面交叉口属于自行控制通行的交叉口，或连续、或伺机环道交织车道空档进入交叉口的直行和左转的车辆均绕中心岛作逆时针行驶，相互交织后驶离交叉口，而右转车辆在环道右侧专用车道上转向行驶。该类环形交叉口可分为大直径中心岛连续进入环交路口与小直径中心岛让行进入环交路口两种，适宜在自行车干扰少，交通量不大的城市次干道相交时采用，其适宜直行、左转总交通量在3000Pcu/h以内。

在平面交叉口周边道路条件允许时，可采取道路单向通行或左转车绕街坊变右邻向入口直行通行的措施实现平面交叉口二相位配时控制管理，以达到简化交叉口交通组织，提高其通过量和服务水平的目的。

2 干线交通信号定时式协调控制

2.1 信号控制系统的基本参数

在干线交通信号协调控制系统中，周期时长与绿信比两个信号基本参数同点控制中的稍有不同，另外，在控制系统中还有一个重要的参数———时差。

1)周期时长。在信号控制系统中，为使各交叉口的交通信号能取得协调，各个交通信号的周期时长必须是统一的。为此，必须先按单点定时信号的配时方案方法，根据系统中各交叉口的布局及交通流向、流量，计算出各个交叉口交通信号所需的周期时长，然后从中选取最大的周期时长作为这个系统的周期时长，把需要周期时长最大的交叉口叫做关键交叉口。在近代控制系统中，对有些交通量较小的交叉口，实际需要周期时长接近于系统周期时长的一半，可以把这些交叉口的信号周期时长定成系统周期时长的半数，这样的交叉口叫双周期交叉口。

2)绿信比。在信号控制系统中，各个信号的绿信比是根据各个交叉口各向交通量的流量比来确定的，因此，控制系统中，各个交叉口信号的绿信比不一定相同。

3)时差。时差也称为“相位差”，有绝对时差和相对时差之分。

3 干线定时式控制系统的配时设计方法

对于本论文主要研究的内容———干线“绿波”交通的实现，相邻各交叉口信号间的时差可按式以下公式确定：

式中：Qf为相邻信号间的时差，s;s为相邻信号间的间距，km;v为线控系统车辆可连续通行的车速，km/h。

3.1 时间-距离图

控制系统配时方案通常可用时间-距离图(见图1)描述。图中，以时间隔(即信号配时)为纵坐标，干道上交叉口距离为横坐标。

图中所绘一对平行斜线所标定时间范围称为通过带，其宽度就是通过带宽(或绿波带宽)，简称带宽。它确定干道上交通流所能利用的通车时间，以秒或周期时长的百分数计。平行斜线的斜率就是车辆沿干道可连续通行的车速，可称为通过带速度，简称带速。

3.2 配时所需的数据

在确定线控制系统的配时方案之前，必须调查收集一批必要的道路交通数据。

1)交叉口间距：相邻交叉口停车线到停车线的距离。

2)街道及交叉口的布局：干道及相交道路的宽度，各进口道宽度及进口道车道数。

3)交通量：交叉口上交通流向、流量、各向交通量的日变、时变图。

4)交通管理规则：如限速、限制转弯、是否限制停车等。

5)车速和延误：路上(或每对交叉口之间的)规定行驶车速或实际行驶车速(或行驶时间)，及当时所用控制方式下的延误。

然后根据调查数据，特别是交叉口间距及交通量数据，确定干线上交叉口纳入线控制的范围。把交叉口间距过长和交通量相差悬殊、影响信号协调效果的交叉口，排除在线控制系统之外，或纳入另一相宜的系统内，再用这些数据计算入线控制系统范围内的各信号所需的配时，确定一批配时方案备用。

3.3 计算备用配时方案

计算步骤如下：

1)根据每一交叉口的平面布局及计算交通量，按单点定时控制的配时方法，确定每一交叉口所需的周期时长。

2)以所需周期时长最大的交叉口为关键交叉口，以此周期时长为线控系统的备选系统周期时长。

3)以各交叉口所需周期时长并根据主次道路的流量比，计算各交叉口各相位的绿信比及显示绿灯时间。

4)上步算得关键交叉口上主干道相位的显示绿灯时间，就是各交叉口上对干道方向所必须保持的最小绿灯长度，显示绿灯时间和有效绿灯时间见式(2)和式(3):

式中gm为关键交叉口上主干道方向显示绿灯时间;gme为关键交叉口上主干道方向有效绿灯时间;lm为关键交叉口绿灯间隔时间;l为启动损失时间;Cm为系统周期时长;Lm为关键交叉口总损失时间;ym,ym'为关键交叉口上主干道两向的流量比;Ym为关键交叉口上最大流量比之和。

5)系统周期时长大于非关键交叉口所需周期时长时，非关键交叉口改用，其各相绿灯时间均随着增长，非关键交叉口次要道路方向的绿灯时间只需保持其最小绿灯时间即可。为有利于线控系统协调双向时差，在非关键交叉口上保持其次路方向的最小绿灯时间，把因取系统周期时长后多出的绿灯时间全部加给主干道方向，这样还可适当增宽线控系统的通过带宽。

以上计算的配时方案，在线控系统中，只是备用方案，也要根据配合协调系统时差的需要而给予调整。

3.4 选定周期时长

交通信号协调控制系统中的系统周期时长，不仅决定于各交叉口信号配时的结果，还同取得适用时差有关，所以在协调系统时差时要经过反复试算来确定。

在选定试算周期时长时，常用的依据是：使通过带速度接近街上车辆的实际平均车速，定出一段周期时长的备选范围，如果系统中信号间距相当整齐，则用典型信号间距s和测得的车速v可由式(4)定出一批周期时长C。

式中：C为系统周期时长;v为线控系统车辆可连续通行的车速，km/h。

把这些备选周期时长与从各个交叉口配时计算所得的所需系统周期时长对比，如果其中某个周期时长接近或略大于该公用周期时长，则选用此周期时长作为试算的基础，但首先要检验所选用的周期时长能否保证各个交叉口有效地运行。如果所要设计的线控系统同其他线控系统相交或相近，这些线控系统已采用的周期时长就可定为要设计系统的周期时长。

4 交通控制设施设计的一般规定

城市干道相交的平面交叉口均可安排布设必要的交通监控设施。城市道路交叉口交通监控设施包括交通信号控制系统、交通违章自动抓拍系统、闭路电视监控系统、交通环境监测系统以及交通监控设备供电、防雷接地系统。应按照平面交叉口交通的重要性、复杂性、城市交通建设能力及管理水平选择布设多项系统或单项系统，提倡采取统一设计、分期实施的技术措施。

灯控平面交叉口的交通信号控制系统包括信号控制机、机动车信号灯、行人信号灯、分道指示器以及车辆检测子系统，也允许只控制交通信号控制机、机动车信号灯的布设方案。

城市道路平面交叉口宜优先选用计算机联网控制方式的信号控制机，以实现单个路口优化控制为基础并为逐步实现联网优化控制创造条件。信号控制机一般布设在路口靠近市政通讯井处，落地安装。

机动车信号灯可采取立柱式，悬臂式、悬臂大杆式安装在行车前进方向的直线位置，一般宜采用远灯布置形式，安装在路口出口道右侧。当交叉口较小时也可采用近灯布置形式，安装在路口进口道右侧。

在灯控路口过街人行横道靠近来车方向的一侧应设二灯位组合(红、绿)的人行信号灯，可采用单独立柱式安装，也可附设安装在机动车信号灯杆上。碟式渠化灯控路口的右转车道一般情况下无需布设人行信号灯，此时应设置机动车让行固定标志牌。有条件时，每套人行信号灯应配置行人过街蜂鸣器以方便盲人过街。

在城市干道相交叉的灯控路口的进入路段的适当位置，应设置车辆检测器，为统计交通数据、建立自适应控制系统创造条件。检测器宜采用埋地线圈形式，也可采用光电或声波探头形式，探头设置位置依实际要求而定，一般情况下，布设于距进口停车线100米左右处，车辆检测器的输出方式可采用继电器方式或静态式。

在灯控平面交叉口中，可采用照相机型闯红灯自动抓拍系统。该系统的电源、时间控制器、车辆检测器、摄像仪控制器、计数器等安装在主机箱内，可与摄像机同杆安装;车辆检测线圈可采用口字型单线圈(用于交通状况规范的路口)或日字型双线圈(用于交通状况较混乱的路口)埋设在停车线前1～3.5米处。

城市道路平面交叉口处的供电、通讯等设施的线缆、管道要求采取入地敷设，敷设线路包括自取电点、路段线路至路口交通信号系统、交通违章自动抓拍系统、闭路电视系统等的供电、通讯线缆和管道。

参考文献

[1]合肥市道路交通及附属设施设计指导手册.

[2]马建明.信号交叉口优化设计及其微观仿真研究.2000.

[3]刘智勇.智能交通控制理论及其应用.2003.

道路交通信号控制机 篇5

基于VISSIM的感应信号控制交通仿真研究

VISSIM是由德国PTV公司开发的微观交通流仿真系统.该系统是一个微观的`、以车辆驾驶行为为基础的交通仿真软件.文章在分析了交通流微观仿真系统的特点后,介绍了VISSIM仿真系统,最后借助VISSIM对单路口进行感应信号控制设计,并对所设计的感应信号控制进行了仿真分析.

作 者：王玉鹏 WANG Yu-peng 作者单位：南京信息职业技术学院,南京,210046刊 名：交通与运输英文刊名：TRAFFIC & TRANSPORTATION年，卷(期)：“”(z1)分类号：U495关键词：VISSIM 交通仿真 感应控制

道路交通信号控制机 篇6

关键词：智能交通信号灯；控制；电子信息技术；应用

中图分类号：U491.54 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 16-0000-01

随着我国经济的快速发展、人口的不断增长以及交通工具的大爆炸，道路交通系统所承受的压力也越来越大，而电子信息技术在智能交通信号灯控制中的应用，就在一定程度上大大地缓解了道路交通系统承受的压力，推动了我国道路交通系统的不断完善和发展，也在一定程度上促进了我国经济的发展。

一、智能交通信号灯系统

智能交通信号灯系统主要包括交通信号灯系统、将交通信号灯信息以无线方式发射出来的发射装置和设置在机动车辆上的车载接收装置三部分。其中道路交通信号灯作为道路交通信号中的一个重要组成部分，是道路交通系统的十分重要的基本语言。道路交通信号灯主要是由红灯、绿灯、黄灯三部分组成，它们分别有禁止通行、允许通行和警示三种含义。道路交通信号灯又可以分为：机动和非机动车信号灯、人行横道和车道信号灯、方向指示信号灯等。

道路交通信号灯的产生是为了保证道路交通的安全和通畅，加强道路交通的管理，减少交通事故的发生，提高道路的使用率，改善交通状况。道路交通信号灯适用于人流和车流量较大的十字路口和丁字路口等，由道路交通信号控制机来控制，指导车辆和行人安全有序地通行，而車载接收装置又包括接收单元、控制单元、语音单元以及显示单元四部分。这四部分之间相互联系，密不可分。

当智能信号灯系统工作时，发射装置会读取交通信号灯中所显示的内容并以较小的功率以无线的方式发送出去，然后再由车载接收装置进行接收，然后接收单元将接收到的无线信号传递给控制单元，由控制单元对信号进行解码，解码结束后，控制单元会将解码出的交通信号通过语音单元发声或通过显示单元显示出来。

二、电子信息技术在智能交通信号灯控制中的应用

道路交通信号灯控制系统是一个集各种电子信息技术为一体的智能化交通信号灯控制系统，它随着科技的发展而产生并大量使用。智能交通信号灯控制系统具有智能化、最优化和集成化的特点。本文简要介绍PLC技术和模糊控制在智能交通信号灯中的应用。

（一）PLC技术在智能交通信号灯中的应用

PLC全称为可编程逻辑控制器，它融合了自动控制技术、计算机信息技术和通行技术，具有适应性强、通信能力强、可靠性强和结构模块化等特点。PLC作为一种新型的电子数字计算系统，可以与工业类的控制系统相联系，方便控制和调节模拟量。当PLC技术应用到智能交通信号灯系统中时，PLC能够依据计数器指令设定的计数器对控制信号状态的变更次数进行详细的计算，从而完成对该计算过程的控制。

倘若PLC采用现代的通讯技术可以实现远程的信号控制和数台的PLC实现同位连接，而且可以构成更为复杂的联系网络，保证了智能交通信号灯控制系统的透明性。而且当电子计算机与PLC技术相互连接时，计算机作为系统的上机位，下边可以同位连接多台PLC，实现智能交通信号灯系统“管理集中，控制分散”的特点。

PLC技术可以保证智能交通信号灯系统的可靠性和自我的诊断能力，可以及时的诊断出智能交通信号灯系统中存在的任何故障，并及时保护现场，防止现场遭到破坏，保证智能交通信号灯系统能够正常的运行和工作。而且PLC技术的应用也使智能交通信号灯系统具有很强的抗干扰能力，可以应付各种恶劣环境。

（二）模糊控制在智能交通信号灯中的应用

交通系统是一个十分复杂的体系，它具有随机性、很强的不确定性和非线性的特点，所以倘若在其中建立数学模型是十分困难的。但是，模糊控制技术是一种具有规则性的控制方法，所以不需要建立精确的数学模型。也正是因为这个原因，模糊控制技术越来越受到人们的关注。在模糊控制中，输入量一般选取道路路口的排队长度、车辆密度等，输出量则较为单一，一般选取道路路口的绿灯延时或是绿信比。

模糊控制具有一个十分独特的优点，那就是可以使计算机模拟人的真实直觉，当信息不准确时也可以做出准确的决定。将模糊控制应用到智能交通信号灯系统中时，可以自动的依据具体的交叉方向和双向的车流量进行综合的分析、控制，从而最大程度上对道路路口的车流、人流进行组织，提高道路的通车效率。

智能交通信号灯控制系统的提出充分的解决了现代工业发展存在的各种问题，尤其是工业系统的高性能、复杂性以及不确定性。而且，智能交通信号灯控制系统可以处理复合型信息和各种符号性、不定量性和模糊性信息。智能交通信号灯控制系统可以完全的实现无人操作和自动化，可以无障碍的处理任何的交通疏散问题，缓解各种交通问题，优化交通系统。

三、结束语

电子信息技术在智能交通信号灯中的应用在一定程度上大大地缓解了交通运输的压力，维持了交通秩序，提高了道路路口的车辆通行量和通行的效率；另外，电子信息技术在智能交通信号灯中的应用也在一定程度上减少了道路路口硬件设施的成本费用，提高了道路秩序维持的灵活性以及对各种现代设备的抗干扰能力。

参考文献：

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[2]张健.基于Zig Bee无线网络技术在智能交通信号灯控制中的应用[J].铜陵学院学报，2013（02）：103-106.

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[4]叶尔江·哈力木，曼苏乐，张秀彬.交通信号灯智能控制算法研究[J].微型电脑应用，2012（06）：42-44.

[5]欧海涛，张文渊，张卫东.城市交通控制研究的新发展[J].信息与控制，2000（05）：441-453.

浅议交通信号控制方案的设计 篇7

一、设计流程

在十字路口交通灯信号配时方案的设计过程中, 首先要进行理论分析, 得到一个初步方案, 然后在实地测量交通状况并进行指标计算, 再对初步控制方案进行修改, 最终得出适合各个路口的信号控制方案。

1. 多段式信号配时的时段划分

经各国研究发现, 绝大部分交通十字路口在一天当中, 各个时间段的交通量都是按一定的周期规律进行变化。因此, 为了使交通信号控制在各个时段都能提高十字路口的通行效率, 各时段的信号配时方案可视实际情况分为:早高峰段、晚高峰等上下班车流比较密集的时段。

2. 信号相位的设计

十字路口信号相位方案的设计, 需要以十字路口的特征及其交通流状况为基础, 在综合考虑十字路口交通安全、交通流运行效率以及交通参与者心理等因素后再进行设计。信号相位划分必须和车道功能划分同时进行。比如, 交叉路口某个方向左转车辆较多且进道口路面较宽, 可以设置专用左转车道, 同时划分左转专用相位, 从而获得可能情况下, 最好的车道划分和信号相位分配方案。

3. 信号周期的计算

一个有交通信号的十字路口, 它的交通运行效率, 受交通信号配时方案的直接影响。因此, 提高交叉路口交通运行效率的关键, 就是完善和寻求一个最优的配时方案。也就是对信号周期与绿信比进行最优配置。在这当中, 信号周期的确定更是配时方案中最重要的参数。在正常情况下, 适当增加信号周期时长, 可以降低车辆平均停车次数、提高整个交叉路口的通行能力, 但却会增加车辆平均延误时间。

4. 相位绿灯时间的计算

交叉路口各个相位绿灯持续时间的确定通常是以车辆受信号的变化控制而被迫停止或变慢, 而受到延误平均时间最小为原则。按照这个原则, 就应该要求交叉路口在各方向车道上行驶的车流饱和度应大致相等, 也就是说, 应该让每个相位的绿信比与该相位交通流量的比应该大致成正比。

二、感应控制方式

定时信号控制在以往的交通的情况下, 期间的时间信号和绿色相和其他参数, 按照预先设定的时钟信号被控制。这些预设的参数是固定的, 即在一段时间内的时序控制信号来改变的参数与实际情况改变, 只有当实际交通状况, 并设计相匹配的交通情况, 为了达到预期的效果的控制。然而, 在现实中, 此条件下不经常发生, 由此引起的定时信号来控制, 并不能满足实际流量的要求, 其结果是, 在某些情况下, 这增加了延迟时间的车辆, 或会导致一些绿色的阶段, 在较长时间内释放的车道上没有车辆闯了红灯阶段不, 有大量的车辆排队发生。

为了使该响应控制信号, 根据实际交通情况的交点出现电感的控制信号。交叉路口信号根据路口电感式测量系统测量到的每一个车辆到达时间来自动适应交通需求控制操作。电感式车辆测量系统通过测量交叉路口随机到达的车辆, 并经过自动控制交通信号的调整来控制车辆尽可能少的在停止线前停车, 实现交通的畅通或者提高交通效率的结果。

可以看到, 交叉路口的车辆感应信号控制其实就是一个反馈控制过程, 从理论上讲, 这种感应控制应该能取得比单纯定时控制良好的交通控制效果。但是实践表明, 如果交叉路口在各方向上的交通流量都变的非常大, 甚至接近饱和状态时, 交通信号的感应控制效果还不如定时控制效果好。

感应控制可分为个别车辆和车队车辆检测的检测和控制, 检测和控制。只检测控制车辆的基本工作原理:启亮绿色, 因为绿色的最小时间周期, 如果车辆被检测之前到达结束这段时间内的最小的绿, 很短的时间相应的延长绿色还可以检测, 如果后续车辆到达, 然后, 绿色, 等绿灯时, 时间已经达到预定的最大车辆绿色或绿灯时间, 直到达到延长很短的, 切换到下一个阶段的信号;, 车队控制传感的基本工作原理是检测路口舰队, 即只有当一个预定长度检测的车队, 进口渠道灯变成绿色和绿灯时间。一旦车队走了, 切换到下一个阶段的信号。当然, 不同的控制嵌入式控制检测位置的要求个别车辆和车队探测器的检测。

三、交通状况分析

通过上一章和本章的分析可知, 任何一个红绿灯信号控制系统在设计时, 要根据各种交通数据来计算该路口信号灯的周期时长、各方向的绿信比、相位等设置参数。只有这样, 才能设计出完全发挥该交叉路口控制能力和通行效率的最佳方案。当然, 想获得完整的、精确的各种交通数据是很困难的。所以, 本设计中, 为了体现交通控制理论的作用, 实现智能交通的控制, 采取了以下方案:

正常情况下, 绿灯时, 单方向车辆通过的数量和绿灯持续时间并不成正比。例如, 当一个正常红绿灯运行时, 一个方向上, 25秒的绿灯可以通过10辆车;如果绿灯时间延长到45秒, 那么该方向却可能通过25辆车。这是因为车辆起步加速需要过程, 当然还有黄灯等待的原因。也就是说, 如果绿灯持续的时间越长, 该通行方向单位时间内能够通过车辆的数量就越多。显然, 为了提高单位时间内车辆通过数量, 需要增加绿灯的时间。也就是增加交通信号控制系统的周期时长, 可以有效缓解车辆拥堵问题。

道路交通信号控制机 篇8

关键词：信号控制,信号控制模型,无线地磁,延误评价

近年来, 随着城市化建设步伐的加快, 交通拥堵问题成为困扰人们出行的一个大难题, 各大城市的主要干道交通流已趋于饱和状态, 因此必须采用有效的控制手段来提高道路交通通行能力, 重点应集中在道路交叉口的信号控制优化上面。本文通过对合肥市黄山路与天智路交叉口的参数相关数据调查分析, 建立适合不同交通状态情况的相应模型, 以饱和度的变化作为模型建立的依据, 确立不同模型饱和度的分界点, 并通过对各模型延误的计算, 最终确立饱和度大小决定信号控制方式, 方能缓解道路交叉口的交通压力。

1 交叉口信号控制方法概述

目前采用的信号控制主要有定时控制、感应控制与自适应控制。定时控制也叫定周期控制, 主要根据交叉路口历史交通量数据预先确定配时方案;感应控制主要根据路口的交通量的变动进行实时控制, 没有固定的周期和绿信比;自适应控制又称为优化控制。控制系统根据检测器送来的交通量信息, 实时产生出对某种性能指标来说是最佳的配时方案, 自动调节各个参数 (周期、绿信比和相位差等) 。进行这种控制方式的交通信号机将检测到的交通数据实时地通过通信网络传至上位机, 上位机根据路网上交通量的变化情况, 不断调整配时方案以达到最优控制。通过这种控制方式, 上位机同时控制城市中某个区域内的多个路口的信号机, 实现区域中交叉口交通信号之间的统一协调管理, 从而提高路网的运行效率。

国外曾经对定时信号控制、感应信号控制及自适应信号控制三类控制方式的控制效果进行过定性的对比研究, 研究结果如图1.1所示[1]。从图1.1可以看出:感应信号控制在交通量比较小的情况下, 控制效果最好;从整体上看, 自适应信号控制的控制效果是最佳的;但随着交通量的逐渐增大, 达到或超过信号交叉口的通行能力时, 采用定时信号控制更为有效。

本文的模型建立主要是针对不同的参数条件, 结合这三种控制方式建立模型, 并对各种方式下的模型进行适应性评价。

2 数据调查

对调查样本的数据采集, 主要是利用无线地磁检测器, 即有车辆经过时, 发生金属切割磁感应线效应, 导致磁通量发生变化, 既判断有车辆通过, 埋于地下的检测器检测到该车道车辆通过的编码信号后, 以无线方式发射到路旁的接收机, 接收机会分辨出哪个车道有车通过。

通过无线地磁检测器能够检测到的数据主要有:日期、时间、AP的ID号、车道编号、占有率、车辆数、中值车速、平均车速及未回报的传感器数目 (中值车速指的是在测试时间段内, 50%的车速高于此速度, 50%的车速低于此速度) 。

本文采集的数据主要包括合肥市高新区黄山路-天智路交叉口某工作日上午7:30-11:30的灯组号、方向、流量、绿灯时间和信号周期。

3 数据分析与处理

交叉口的总饱和度是指饱和程度最高的相位所达到的饱和度值, 而并非各相位饱和度之和, 用x表示。x的计算表达式为:

式中:x-相位饱和度;

N-车道通行能力;

Q-车道实际流量折算值, 单位为pcu/h;

q-一次相位绿灯时间内的最大车道流量值;

S-车道饱和流量值, 指在一次连续绿灯时内, 交叉口进口道上连续车队能够通过进口道停车线换算为小客车的最多车辆数, 单位pcu/h。

C-周期时长 (s) ;

g-相位绿灯时间 (s) 。

上式中可变参数为q, g与x, S的值可根据车道宽度来计算。国内有关学者在北京进行了交通观测, 并根据测试结果归纳了计算直行车道饱和流量公式, 即 (b为车道宽度, 单位m) , 左转车道饱和流量比直行车道饱和流量小1%-2%。

本文研究以黄山路-天智路交叉口东进口直行车道为例, 检验起参数变化的情况。该交叉口在高峰时间 (上午7:30-9:30, 下午5:30-7:30) 段采用的是定周期控制, 周期为120s, 其余时间采用的是感应控制。该交叉口东进口直行车道宽度为3.75m, 而左转车道宽度为3.25m;计算所得直行车道S=1514pcu/h, 左转车道S=1452pcu/h* (1-2%) =1423pcu/h。

计算所得的部分数据如表3.1所示;

4 模型建立

通过上节计算的饱和度数值与流量q建立模型, 可得到下图4.1;

由上图饱和度-流量散点图可知, 流量是随饱和度增加而增长的, 当饱和度大于一定数值时, 导致道路拥堵, 流量不会增长;由图4-1增长趋势可回归模型q=20.542x4-66.685x3+73.091x2+22.352x+0.8578;对q二阶求导, 令q”=0, 可得x1=0.6, x2=1.0;由此可得出两拐点分别为 (0.6, 28.8) (1.0, 50.2) , 拐点即曲线凸凹性发生变化的点, 由此来判别信号灯控制方式的转换。

引用第一节的控制方法变换, 定义 (0, 0.6) 为感应控制区间, [0.6, 1]为自适应控制区间, 大于1的为定时控制区间。x∈ (0, 0.6) 时, 采用感应控制, 根据实际交通量的变化实时调整信号周期以及绿信比;当x∈[0.6, 1]时, 采用自适应控制的方式, 系统根据无线地磁检测器传来的实时交通量数据, 实时产生出对于对应饱和度最佳的配时方案, 从而自动调节周期、绿信比及相位差。x大于1时, 采用定周期控制, 在交通量比较稳定时, 可执行单段式定时控制, 当交通量在一天不同时段变化较大时, 亦可采用多时段定时控制, 即根据不同时段的交通量执行不同的配时方案。

绿灯时间和流量满足如下的关系式:

对于东进口的直行车道而言:

由上式可得知, 当流量一定时, 绿灯时间和饱和度是成反比的;当饱和度一定时, 绿灯时间和流量成正比, 同样, 当绿灯时间值一定时, 饱和度和流量成正比。

在感应控制范围内, x<0.6, 根据采集到的数据, 可得到在感应控制条件下, 流量和饱和度满足如下图4.2所示的曲线;

根据图中所示的散点类型, 可拟合出在感应控制范围内流量和饱和度的一个关系式:q=2.1106e5.0779x, 由此可知, 在感应区间内, 饱和度越接近0.6, 越能有效地体现交叉口感应控制的优越性。

而在自适应控制条件下, 0.6

由上图4.3, 自适应控制条件下饱和度和流量满足以下关系式:y=53.449ln (x) +58.476;满足上凸型曲线增长模式。

5 模型评价

对信号交叉口运行质量进行评价, 延误作为一项重要的指标, 在各种评价体系中占据着重要的地位。美国《道路通行能力手册》单一以平均停车延误作为服务水平分级的依据。他们认为诸因素对信号交叉口服务水平的影响程度, 均可反映在延误的大小上, 如饱和度、速度比、红灯平均阻车长度、交叉口条件 (特别是进口道类型) 、管理水平 (特别是信号控制条件) 、停车次数等, 同时延误也是造成额外燃料消耗和空气污染的主要原因。鉴于延误评价的以上作用, 本文亦选取延误作为交叉口信号控制方式效益的评价指标。

饱和度的大小决定了交通延误模型的选取, 上节根据饱和度的区间调整交叉口信号控制方式, 下面将分别介绍每种控制方式下的停车延误。

根据上面对三种控制方式模型的分析, 结合黄山路-天智路地磁检测的实际数据, 可得出三种控制方式下分别的延误值, 如下表5.1所示:

上表以折线图的形式表示为图5.5;

由上面的分析可以得出, 在饱和度较小的情况下, 用感应控制的效果比较好, 延误能降到最低, 当饱和度增加到一定程度时, 改用自适应控制, 而当饱和度比较大的时候, 用定时控制, 这样道路资源可以得到合理化应用, 延误值降低, 可以达到缓解道路交叉口拥堵的目的。

6 结语

目前对城市道路交叉口交通信号控制研究的比较多, 但研究的种类比较单一, 多种控制方式协调控制没有一定的理论依据, 不能完全使道路资源得以合理利用, 单一的控制效果往往会事倍功半, 本文提供交叉口多种控制方式相结合临界点的划分依据, 并且根据不同的控制方式, 提出延误计算的方法, 并且对各种控制方式不同饱和度条件下的延误进行比较, 从而确立三种控制方式选取的界限, 为现实道路交叉口控制方式的选取提供了一定的依据。但鉴于本文所选路段的局限性, 选取直行段为研究对象, 对于其余类型的路段, 控制方式临界点的选取, 还有待进一步的研究。

参考文献

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[2]蒋贤才.交叉口信号控制自组织方法与系统应用研究[D].黑龙江:哈尔滨理工大学, 2009.51-61.

[3]吴震, 杨晓光.车道宽度、转弯半径对左转饱和流量的影响研究[J].武汉理工大学学报 (交通科学与工程版) , 2009, 33 (5) .

[3]刘广萍.信号控制下交叉口延误计算方法研究[J].中国公路学报, 2005, 18 (1) :104-108.

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[5]裴玉龙.自适应信号控制下交叉口延误计算方法研究[J].公路交通科技, 2005, 22 (7) :110-114.

道路交通信号控制机 篇9

1 研究背景

随着我国城市化进程的不断加快, 汽车保有量的快速增长, 交通拥挤和堵塞现象、环境污染日趋严重。特别是当车辆行经道路交叉口时, 由于多向交通流在此汇集, 使得此处道路通行能力降低[1]。同时, 由于通行能力的降低导致车辆在道路交叉口处污染物排放急剧增加, 式交叉口处空气质量恶化, 严重影响周围居民的身体健康。因此, 开发高效的交通灯智能控制系统是解决城市道路交叉口交通污染问题的关键。

现有技术中道路交叉口的交通信号灯对于一般情况下的安全行车, 车辆分流尚能发挥作用, 但根据实际行车过程中出现的情况, 还存在以下缺点:

(1) 两车道的车辆轮流放行时间相同, 在十字路口, 经常一个车道为主干道, 车辆较多, 放行时间应该长些;另一车道为副干道, 车辆较少, 放行时间应该短些。

(2) 两条干道的红绿黄灯亮起时间不能随时间以及车流量的变化而变化。因此, 该系统的开发能够最大限度的降低道路交叉口车辆排放污染, 提高交叉口道路服务水平, 对营造一个安全、和谐、低污染、畅通的交叉口交通环境具有非常重要的意义。

2 系统组成

该控制系统 (如图1所示) 主要包括微控制器模块 (1) 和用于为系统中各用电单元供电的电源模块 (2) , 所述微控制器模块 (1) 的输入端接有用于输入控制参数的键盘电路模块 (3) 、用于为系统提供实时时钟信号的时钟模块 (4) 和用于对道路交叉口处的车流量进行检测的车流量检测单元, 所述微控制器模块 (1) 的输出端接有用于驱动交通信号灯 (9) 的信号灯译码驱动电路模块 (6) 、用于显示东西方向红绿黄灯时间的东西向时间显示器 (7) 和用于显示南北方向红绿黄灯时间的南北向时间显示器 (8) ;所述车流量检测单元由多个用于对由东向西的车流量进行检测的东向西接近传感器 (5-1) 、多个用于对由西向东的车流量进行检测的西向东接近传感器 (5-2) 、多个用于对由南向北的车流量进行检测的南向北接近传感器 (5-3) 和多个用于对由北向南的车流量进行检测的北向南接近传感器 (5-4) 构成, 多个所述东向西接近传感器 (5-1) 均匀地布设在东向西车道上距离交叉路口10~50 m的位置处, 多个所述西向东接近传感器 (5-2) 均匀地布设在西向东车道上距离交叉路口10~50 m的位置处, 多个所述南向北接近传感器 (5-3) 均匀地布设在南向北车道上距离交叉路口10~50 m的位置处, 多个所述北向南接近传感器 (5-4) 均匀地布设在北向南车道上距离交叉路口10~50 m的位置处。

其中, (1) 控制器模块采用单片机ATmega128; (2) 键盘电路模块为4×4矩阵键盘电路; (3) 时钟模块主要由芯片DS1302构成; (4) 各接近传感器为电容式接近传感器。 (5) 各显示器为LED显示器。

3 系统的工作原理

车辆在道路上行驶并经过电容式接近传感器时, 电容式接近传感器就感应到车辆经过并输出一个电信号给微控制器模块1, 有多少辆车经过电容式接近传感器, 就有多少个电信号输出给微控制器模块1, 这样, 微控制器模块1就能通过对其接收到的电信号进行分析处理, 得到车流量信息。

具体实施时, 所述东向西接近传感器5-1、西向东接近传感器5-2、南向北接近传感器5-3和北向南接近传感器5-4的数量均为五个, 每隔10m设置一个。东向西接近传感器5-1、西向东接近传感器5-2、南向北接近传感器5-3和北向南接近传感器5-4在车道上的布设位置示意图如图3所示。

本控制系统的工作原理及工作过程是:交通管理人员通过键盘电路模块3设置交通信号灯9红绿黄三种颜色灯各自显示的初始时间, 微控制器模块1接收从键盘电路模块3上输入的控制参数并存储;系统开启后, 时钟模块4为系统提供实时时钟信号, 微控制器模块1通过信号灯译码驱动电路模块6驱动交通信号灯9按照预设的显示时间进行显示, 并控制东西向时间显示器7显示东西方向红绿黄灯时间, 控制南北向时间显示器8显示南北方向红绿黄灯时间;同时, 多个东向西接近传感器5-1对由东向西的车流量进行实时检测并将所检测到的信号输出给微控制器模块1, 多个西向东接近传感器5-2对由西向东的车流量进行实时检测并将所检测到的信号输出给微控制器模块1, 多个南向北接近传感器5-3对由南向北的车流量进行实时检测并将所检测到的信号输出给微控制器模块1, 多个北向南接近传感器5-4对由北向南的车流量进行实时检测并将所检测到的信号输出给微控制器模块1, 微控制器模块1接收各个接近传感器所输出的信号并经过分析处理后得出东西方向车流量情况和南北方向车流量情况, 并根据东西方向车流量的实际情况和南北方向车流量的实际情况调整交通信号灯9红绿黄三种颜色灯各自显示的时间, 通过信号灯译码驱动电路模块6驱动交通信号灯9按照调整的显示时间进行显示, 并控制东西向时间显示器7显示东西方向红绿黄灯时间, 控制南北向时间显示器8显示南北方向红绿黄灯时间。

当某一方向没有车辆或者等待通行的车辆较少时, 系统会自动切换使另一方向车辆通行。当两个方向等待通行车辆比例相当时, 按照预设的初始时间控制通行。

该系统能够根据车流量的变化实时调整红、绿灯显示时间, 大大提高道路交叉口的通行效率, 减少车辆的等待通行时间, 减少因车辆延误引起的机动车污染物排放增加, 提高道路交叉口交通环境水平。

4 结语

通过对该道路交叉口交通污染控制系统的开发, 能够最大限度的提升城市道路交通口的道路服务水平。道路交叉口汇集多想车流, 车流运行工况多变, 由于该系统能够自动检测各向车道上的车流量, 能够根据道路的车流量状况自动调整各方向信号灯时间, 达到减少交通拥堵, 提高道路通行能力, 减少由于机动车低速、怠速运行引起交通污染加重的状况。该系统的开发对营造一个安全、畅通、绿色、节能的城市道路交叉口交通环境具有积极的促进作用。

参考文献

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道路交通信号控制机 篇10

一、SCATS交通信号控制系统运行方式介绍

SCATS是方案选择和单点感应控制相结合的控制系统。方案选择是指对应于不同的交通流, 事先做好交通模型及相应的控制参数, 并将其储存在计算机内;根据实时采集的交通数据, 调整并选取最合适的交通控制参数。SCATS在实时对系统进行整体协调控制的同时, 也允许每个交叉口各自为政地实行车辆感应控制, 从而大大地提高了系统本身的控制效率。SCATS正是利用了设置在停车线附近的车辆检测装置, 才能提供这样一种有效的灵活性。由此可见, SCATS实际上是一种利用感应控制对配时方案作局部调整的方案选择方式。

二、SCATS实施特殊控制功能的基础条件

1. 相位和信号灯组

信号相位是施用于在周期时间内, 同时获得相同信号显示的一个或多个交通流的信号状态的序列;也就是说, 信号灯按顺序分配给各个行驶方向的车流以通行权, 而这个给予车辆及行人以通行权的时序就是信号相位。其中的交通流就是实际意义的信号灯组, 各个方向的交通流需由信号灯控制或引导, 落实在路口信号机中, 成为信号灯组。

2. 相位设计

在交叉路口, 车流间的冲突在交通控制中可用分时通车的方法予以分解。这种给各个交通流分配比例时间的过程, 称之为确定信号相位, 也就是进行相位设计。

3. 路口信号机的编程

每个信号控制的路口都有一些固定不变的特性:几何形状、检测器数量和车道数量等。SCATS将这些不变的特性结合确定的相位设计, 通过编程应用软件予以定格, 我们称之为特征软件 (personality) 编制。 在特征软件的编制中, SCATS可以利用应用软件的标记 (flag) 、定时器 (timming) 及灵活的编程语言, 实现各种信号控制设想和设计。

4. 主控数据的设定

交通信号控制有3 个基本参数。一是周期, 指红绿灯显示一周所需的时间, 以秒为计算单位; 二是绿信比, 指在一个周期内各相位的绿灯显示时间与周期时间之比, 即在周期时间范围内, 分配给各个相位的绿灯时间长度;三是相位差, 也称偏移, 是应用于系统协调的联动信号中的一个参数, 分为相对相位差和绝对相位差, 而SCATS采用绝对相位差。

上述SCATS实施特殊控制功能的基础条件都可在主控计算机中予以设定, 结合路口特征软件共同实施自适应感应控制。

三、SCATS实施特殊控制功能案例

1. 潮汐车道

潮汐车道是指在不同时间内变更某些车道上的行车方向, 具有双向通行能力不均衡、随早晚高峰而变及设置车道数量可变等3 个特点。早在20 世纪90 年代, 上海就在SCATS控制的四平路上实施, 至今仍在应用。上海世博会期间, SCATS控制的潮汐车道在浦西的西藏路和浦东的上南路上得以运用, 对保障交通顺畅起到了重要作用。

在信号显示上, 潮汐车道只有红和绿两种颜色, 与正常的红、黄、绿三色显示完全不同。同时, 它必须长时间显示绿灯 (反面为红灯) , 不同于信号灯须在周期时间内频繁翻转。SCATS在特征软件编制时, 完全不同于常规编制方式, 在对主控数据设定的同时, 必须对应于特征软件进行特别设置, 方能完成显示功能。

2. 公交信号优先

公交信号优先是实现绿波控制的一种, 公交优先的绿波控制以公交车流为目标。SCATS实施公交优先是基于信息反馈所采取的积极的交通控制策略。通过检测设备对公交车辆的各种相关数据进行收集 (如车辆速度、载客量、发车时间和到达时间等) , 再结合有关公交车辆与道路状况的信息, 根据控制目标来设定有条件的优先 (如特种公交车辆给予优先、下游路口无阻碍则给予优先及车辆晚点则给予信号参数的调整) 。

SCATS采用的主动交通信号优先控制策略, 包括绿灯延长、绿灯提前、相位插入、感应式专用相位、相位倒转和跳跃相位等6 种。这常用的6 种功能都必须在特征软件编制过程中予以考虑, 并且结合主控数据设定予以运行实施。目前上海在浦东的张江地区部分道路和浦西的陆家浜路都已采用SCATS实施公交信号优先, 运行状况良好。

3. 信号灯倒计时

一个完整的相位时间包含7 个方面:迟起、最小绿灯时间、最大绿灯时间、早切断、绿闪黄灯和红灯。由于自适应感应式信号控制, 每个相位的绿灯时间会根据车流量情况延长或缩短, 因此, 常规的倒计时方式无法应用。SCATS根据相位时间中最后的绿间隔时间固定不变的特点, 在相位时间进入最大绿后瞬时点位时, 通过发送一个脉冲信号来触发倒计时 (实际是半程倒计时) , 解决了自适应感应信号控制以前无法倒计时的结论。目前, 上海已有近1 600 个SCATS路口采用半程倒计时方式。

4. 钻石相位

是指根据检测器测定的车流的间隔时间和浪费时间的实际情况, 自动关闭一个方向的车流, 同时放行另一个方向的车流, 将该相位未用完的绿灯时间, 分配给另一个方向的车流使用, 充分利用了绿信比时间。钻石相位在国外应用比较普遍; 在国内, 由于非机动车的大量存在则很少使用。但在上海的延安路/ 河南路交叉口实施过该种方式的控制, 由于延安路禁止非机动车通行, 钻石相位的应用效果非常好。

5. 单方向检测

在一个车道内, 前后分别设定1 号和2 号检测器, 可以根据检测器的正反两个不同的感应顺序, 来实现交通流的信号放行方向。该控制方式通常是为特殊车流服务, 在上海虹桥路上的虹桥迎宾馆大门口曾经使用过。由于虹桥迎宾馆在迎宾工作中的特殊地位, 需保证车辆进出快速顺畅。一旦顺向感应检测器启动, 则立即切换到绿灯放行该方向车流;而从另一方向驶来的车流则被视为反向车流, 不予放行。

道路交通信号控制机 篇11

轨道列车在运行过程中会发生各种各样的状况, 轨道列车的运行现代化、行车指挥、运行安全都需要借助于城市轨道交通信号系统。该信号系统是城市轨道的重要组成部分, 通过信号的分析与传送, 保证了轨道列车的正常运行。在目前的技术条件下, 城市轨道交通信号系统已经实现了自动化控制。轨道列车控制技术经济指标在系统中发挥着重要作用, 为了进一步促进该指标的合理性, ATC系统被广泛地应用。ATC共分为三种类型:固定闭塞方式的ATC系统、准移动闭塞式的ATC系统、移动闭塞式的ATC系统。

2 城市轨道列车控制的ATC系统

2.1 固定闭塞方式的ATC系统

顾名思义, 固定闭塞式的ATC系统, 是采用固定的方式来确定闭塞分区长度。在这一过程中, 必须综合考量线路的情况、轨道列车的特性及速度。该系统按照闭塞分区来传输信息, 传输的信息量相对较少, 一般情况下, 轨道列车的速度监控是通过闭塞分区出口检查方式。通俗点说, 就是当轨道列车的出口速度超出该区段出口速度时, 将会自动实行对轨道列车的减速。在这一情况下, 必须有一段合适的安全距离。该段安全距离就是通过一个闭塞分区来实现的。

2.2 准移动闭塞方式的ATC系统

通常情况下, 准移动闭塞式的ATC系统采用的是数字式音频无绝缘轨道电路, 以此作为传输媒介和轨道列车占用检测。与固定闭塞方式的ATC系统相比, 传输的信息量更多。在实际运作中, 编码单元利用信息传输系统向轨道列车提供最高限速、目标距离、路线状态等信息。轨道列车收到该类信息后, 对各类数据进行加工分析, 并得出轨道列车运行的速度/距离曲线, 使轨道列车安全运行。本处所说的信息传输系统主要包括电缆环线、查询应答器、裂缝波导管、轨道电路等设备。

2.3 基于移动闭塞方式的ATC系统

基于移动闭塞方式的ATC系统主要是依靠漏缆、交叉感应电缆、扩频电台、裂缝波导管等方式传输数据。该种信息的传输是轨道列车到地面、地面到轨道列车的双向的数据传输。通过这种传输, 每一轨道列车的位置信息和其他相关信息都会马上传输到地面设备上。这样一来, 可以得出轨道列车的运行限制速度, 并根据实际情况的变化, 随时调整这一速度。限制速度得出来以后, 通过地面设备将信息再次传输给轨道列车。轨道列车据此得出轨道列车运行的速度/距离曲线, 从而保证轨道列车在既定曲线下安全运行。目前, 采用通信技术的移动闭塞系统在实践中已有应用, 也积累了一定的经验, 处于不断发展完善过程之中。车地之间信息的传输, 极大地丰富了城市轨道交通信号系统的内容, 是技术上的重大进步, 并有很大的发展前景。

3 城市轨道交通色灯信号控制系统

3.1 作业模式

色灯信号控制系统作业模式区分为如下各种模式, 依其模式执行优先顺序可分别进行如下分析。一是开机模式。系统开机完成系统初始程序后立即进入开机模式, 交通灯态将维持三秒钟的全红灯态。如系统连线状态正常时则立即与控制中心进行连线交谈工作, 开始要求中心传送系统执行参数。二是全红模式。开机模式完成后, 若控制面板全红开关被拨至“全红”位置时, 则系统进入全红模式, 轨道灯态立即转换为全红灯态直到全红开关往下拨或系统重开机方告结束。三是闪光模式。控制面板上的“闪光”开关上拨至“闪光”位置时, 则系统进入闪光模式, 轨道灯态立即转换为闪光灯态, 黄灯及红灯每秒交替闪烁一次四是手动模式。控制面板上的“手动”开关上拨至“手动”位置时, 系统即进入手动模式, 灯态立即停留于正在执行中的灯态。要使灯态变换, 必须押按“手动控钮”, 手动按钮每按一次, 则灯态顺序转换一个。五是锁定模式。控制器可经由轨道触控输入或中心连线控制, 要求执行锁定模式作业。锁定作业分类为:铁路连锁、子机连锁、中心锁定、特勤锁定。六是自动模式。“手动/闪光/自动”开关均下拨至“自动”位置时, 系统作业即可进入自动模式, 执行正常的灯态循环功能。

3.2 系统备份

色灯信号控制系统正常运作状态下, 可与中心建立连线并能够达成中心连线控制服务, 控制器若处于异常运作状态运转时, 则将提供多层式备份服务。各层次备份说明如下:一是中心连线失效, 也即控制器立即进入独立运转模式并执行每日指定执行时制的运作;二是断电半秒内, 控制器应不受断电的干扰继续正常运作;三是中央处理单元故障, 也即由色灯驱动单元肩负起信号运作备份服务, 提供故障前指定执行的基本时制;四是驱动单元故障, 也即应用基本时制来对信号运作备份服务;五是基本时制异常, 也即色灯控制单元经查核基本时制或现行时制不存在或不正确时, 立即执行预设的电路时制。

3.3 连线服务

色灯控制器与控制中心连线方式可配合有线或无线通讯方式, 并加装通讯单元, 遵循城市轨道交通控制通讯协定, 从而达成色灯信号监控连线需求。具体来看, 控制系统应提供如下功能服务。一是控制信息 (Request) 。经由控制中心传送控制指令至控制器上, 主要信息内容包含:系统对时, 也即由控制中心传送系统作业日期及时间信息, 要求色灯控制器完成系统对时作业;时制计划, 也即由控制中心传送轨道指定执行的静态或动态控制所需的时制计划信息, 做为控制器执行参数的依据;特勤命令, 也即由控制中心传送色灯指定执行的特勤命令, 控制器接收此命令必须立即转换至特勤模式;车道调拨控制, 也即控制器可按照控制中心指示, 执行调拨车道功能。二是回报信息。色灯控制器依据回报信息内容的特性, 又区分为要求性回报 (Response) 与周期性或立即性回报信息 (Report) 。

4 结束语

城市轨道交通信号系统的实施应用, 需要用到力学、光学、声学、材料学等多方面知识, 知识面广, 对技术的要求高。近几年随着技术的不断发展, 各种新技术不断被应用到这一系统中, 促进了系统的不断完善。信号系统实时控制着轨道列车的运行速度等要素, 是城市轨道交通系统的重要组成部分, 发挥着重要作用。

摘要：在城市轨道交通系统中, 信号系统是保障运输安全与提高运营效益的重要设备, 有必要对其进行有效控制。文章从城市轨道列车控制的ATC系统及城市轨道交通色灯信号控制系统两个方面着手, 对信号控制系统进行了分析。

关键词：城市轨道,交通信号,控制系统,ATC系统,色灯

参考文献

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