交通燈畢業(yè)設(shè)計

1、走在城市大街上，從表面上，我們不難發(fā)現(xiàn)交叉路口的信號控制系統(tǒng)技術(shù)（如紅綠燈顯示機(jī)制，顯示方式）日新月異，從深層次，我們可以了解到信號配時也隨著路口的交通狀況在不斷的調(diào)整和優(yōu)化，這些都是城市交通信號控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。本文將介紹nats城市交通信號控制系統(tǒng)。 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為解決城市交通問題提供了新的方法。實(shí)踐證明，在現(xiàn)有的城市道路條件下，利用計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)結(jié)合現(xiàn)代城市交通管理技術(shù)建立城市交通信號控制系統(tǒng)是一種投資省、見效快的解決城市交通問題的方法。 nats城市交通信號控制系統(tǒng)是我國自行研制開發(fā)的第一個實(shí)時自適應(yīng)城市交通信號控制系統(tǒng)，是“七.五”、“八.五”期間國家重點(diǎn)科技

2、攻關(guān)項(xiàng)目，獲國家重大科技攻關(guān)成果獎，1996年獲公安部科技進(jìn)步一等獎，1999年獲國家科技進(jìn)步三等獎，已經(jīng)應(yīng)用在南京、株洲、臺州、南通、泰州、常熟、張家港、富陽等二十幾個城市。 1. nats系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 為滿足城市未來控制范圍的需求，提高系統(tǒng)的擴(kuò)展能力，強(qiáng)化系統(tǒng)的交通數(shù)據(jù)與信息的處理、統(tǒng)計、分析、服務(wù)能力，nats系統(tǒng)采用三級分布式遞階控制結(jié)構(gòu)：中心控制級，區(qū)域控制級，路口控制級。 2. nats系統(tǒng)功能 nats城市交通信號控制系統(tǒng)主要功能如下： （1）交通信號控制功能 系統(tǒng)控制功能 系統(tǒng)控制是指與區(qū)域控制計算機(jī)相連的道路交通信號控制機(jī)都在其控制之下，系統(tǒng)具有下列控制功能： a.實(shí)時自適應(yīng)優(yōu)化

3、控制?？刂茀^(qū)內(nèi)道路交通信號控制機(jī)與區(qū)域控制計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，信號配時方案由系統(tǒng)優(yōu)化算法軟件根據(jù)實(shí)際交通狀況實(shí)時生成，下載給道路交通信號控制機(jī)執(zhí)行。 b.固定配時控制?？刂茀^(qū)內(nèi)與區(qū)域控制計算機(jī)相聯(lián)的道路交通信號控制機(jī)都在區(qū)域控制計算機(jī)控制之下，信號配時方案使用的是近期實(shí)時自適應(yīng)優(yōu)化結(jié)果，并確有較好交通效益的配時方案。 c.聯(lián)機(jī)線控。實(shí)施線控的路口的道路交通信號機(jī)都在區(qū)域控制計算機(jī)的控制之下，信號配時方案由線控算法軟件實(shí)時生成。 d.公交信號優(yōu)先。檢測公交車輛，根據(jù)公交車到達(dá)路口情況以及乘客數(shù)量決定優(yōu)先放行權(quán)。 單點(diǎn)控制功能 路口信號燈配時由路口的道路交通信號控制機(jī)獨(dú)立控制，道路交通信號控制機(jī)應(yīng)具有

4、下列單點(diǎn)控制方式： a.單點(diǎn)優(yōu)化。根據(jù)檢測器檢測到的車流量，由道路交通信號控制機(jī)自帶的優(yōu)化軟件自動生成信號燈配時方案。 b.無電纜線控。道路交通信號控制機(jī)按照統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)執(zhí)行相互協(xié)調(diào)的配時方案。 c.感應(yīng)。根據(jù)車輛檢測器檢測的車流信息，對交通信號燈進(jìn)行實(shí)時控制等等。 特殊控制 系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際交通情況，由控制中心發(fā)出命令，進(jìn)行特殊交通控制，系統(tǒng)應(yīng)具有下列特殊控制方式： a.定相控制。根據(jù)路口交通需求，由任一級控制計算機(jī)發(fā)出命令，直接強(qiáng)行控制路口交通信號相位的執(zhí)行時間。 b.模擬手動。根據(jù)路口交通需求，由任一級控制計算機(jī)發(fā)出命令模擬路口交通信號機(jī)的手動控制方式。 c.綠波控制。在執(zhí)行警衛(wèi)、消防

5、、救護(hù)、搶險等任務(wù)的時候，其行車路線上的各交通信號燈按車輛到達(dá)路口的時間開啟綠燈，保證車輛暢通無阻。 d.手控?。由路口交警將路口的道路交通信號控制機(jī)手動開關(guān)置于“手動”位置，每按一次手動按鈕，燈色變換一次。 （2）交通信息采集功能 對交通流量、車速、車型、占有率、排隊長度、飽和度等交通信息進(jìn)行自動采集、計算、存儲；并可以顯示、打印各種報表。 （3）系統(tǒng)監(jiān)測功能 為提高系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)各控制級設(shè)置完備的自檢和監(jiān)測功能，對系統(tǒng)設(shè)備、軟件運(yùn)行狀況和故障進(jìn)行全面監(jiān)測與管理。發(fā)現(xiàn)故障立即上報系統(tǒng)綜合平臺。 （4）遙設(shè)信號機(jī)參數(shù) 在中央計算機(jī)、區(qū)域計算機(jī)與信號機(jī)通信正常的情況下，可調(diào)看和修改道路交通信

6、號控制機(jī)的各種配時控制參數(shù)。 （5）系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控與維護(hù)功能 可通過pstn、ddn、isdn等遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)方式注冊進(jìn)入用戶系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程故障診斷、監(jiān)控與維護(hù)。 （6）系統(tǒng)互連功能 支持基于tgis的多種系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)互聯(lián)互控和協(xié)調(diào)動作。 （7）交通狀態(tài)判別功能 系統(tǒng)能自動識別交通擁堵等級，判別準(zhǔn)確度優(yōu)于80%。 （8）交通疏導(dǎo) 利用室外交通誘導(dǎo)屏，可以實(shí)現(xiàn)交通流的自動或人工干預(yù)疏導(dǎo)。智能交通信號控制系統(tǒng)是城市道路交通管理系統(tǒng)中對交叉路口、行人過街，以及環(huán)路出入口采用信號控制的子系統(tǒng)，是運(yùn)用了交通工程學(xué)、心理學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、自動控制與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及系統(tǒng)工程學(xué)等多門學(xué)科理論的應(yīng)用系統(tǒng)。主要包

7、括交通工程設(shè)計、車輛信息采集、數(shù)據(jù)傳輸與處理、控制模型算法與仿真分析、優(yōu)化控制信號調(diào)整交通流等。國內(nèi)外各大中城市已有的交通信號控制系統(tǒng)就是根據(jù)不同環(huán)境條件，基于各自城市道路的規(guī)劃和發(fā)展水平建立起來的。國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究規(guī)劃（973）項(xiàng)目“信息技術(shù)與高性能軟件”中設(shè)立的二級課題“城市交通監(jiān)控系統(tǒng)”，結(jié)合我國城市交通發(fā)展的特點(diǎn)，確定了建立實(shí)時自適應(yīng)的城市道路智能交通信號控制系統(tǒng)的智能化管理的發(fā)展方向。智能交通信號控制系統(tǒng)的基本組成智能交通信號控制系統(tǒng)的基本組成是主控中心、路口交通信號控制機(jī)以及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。其中主控中心包括操作平臺、交互式數(shù)據(jù)倉、效益指標(biāo)優(yōu)化模型、數(shù)據(jù)（圖象）分析處理等。具體結(jié)構(gòu)框架

8、見下圖。智能交通信號控制系統(tǒng)的核心智能交通信號控制系統(tǒng)的核心是控制模型算法軟件，是貫穿規(guī)劃設(shè)計在內(nèi)的信號控制策略的管理平臺，體現(xiàn)著交通管理者的控制思想，它包括信號控制系統(tǒng)將起到的作用和地位。目前，國內(nèi)外已應(yīng)用的信號控制系統(tǒng)大多是以優(yōu)化定周期方案、優(yōu)化路口綠信號配比以及協(xié)調(diào)相關(guān)路口通行能力為基礎(chǔ)的，是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和自動檢測到的車流量信息，通過設(shè)置的控制模型算法選取適當(dāng)?shù)男盘柵浔瓤刂品桨福潜粍拥目刂撇呗?。?yīng)用較多的核心軟件即效益指標(biāo)優(yōu)化模型的是英國運(yùn)輸和道路研究所（trrl）研制的scoot系統(tǒng)（split cycle offset optimization technique）和澳大利亞悉尼為

9、應(yīng)用背景開發(fā)的scats系統(tǒng)(sydney coordinated adaptive traffic system),他們是動態(tài)的實(shí)時自適應(yīng)控制系統(tǒng)的早期代表，也是未來一個時期交通信號控制系統(tǒng)智能化發(fā)展的開發(fā)基礎(chǔ)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，交互式控制策略使信號控制由感控到誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了真正的智能，交通信號控制系統(tǒng)不僅可以檢測到車流量等交通信息參數(shù)，調(diào)控路口綠信號配比，變化交通限行、禁行等指路標(biāo)志，還可以根據(jù)系統(tǒng)聯(lián)接的數(shù)據(jù)倉完成與交通參與者之間的信息交換，向交通參與者顯示道路交通信息、停車場信息，提供給交通參與者合理的行駛線路，以達(dá)到均衡道路交通負(fù)荷的主動的控制策略。尤其重要的是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字化使數(shù)

10、據(jù)傳輸和信息利用得到了可靠保證?？梢哉f，城市道路智能交通信號控制系統(tǒng)是城市道路交通管理隨著信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)迅猛發(fā)展的綜合產(chǎn)物。交通信號控制系統(tǒng)的主要術(shù)語和參數(shù)周期：是指信號燈色發(fā)生變化，顯示一個循環(huán)所需的時間，也稱周期長，即紅、黃、綠燈時間之和。相位：即信號相位，是指在周期時間內(nèi)按需求人為設(shè)定的，同時取得通行權(quán)的一個或幾個交通流的序列組。相位差：具有相同周期長的相關(guān)路口，在同方向上的兩個相關(guān)相位的啟動時間差，稱為相位差。綠信比：是指在周期長內(nèi)的各相位綠燈時間與周期長之比。飽和流量：是衡量路口交通流施放能力的重要參數(shù)，通常是指一個綠燈時間內(nèi)的連續(xù)通過路口的最大車流量。待添加的隱藏文字內(nèi)容3流量系數(shù)：

11、是實(shí)際流量與飽和流量的比值。既是計算信號配時的重要參數(shù)，又是衡量路口阻塞程度的一個尺度。綠燈間隔時間：是指從失去通行權(quán)的相位的綠燈結(jié)束，到下一個得到通行權(quán)的相位綠燈開始所用的時間。有效綠燈時間：是指被有效利用的實(shí)際車輛通行時間。它等于綠燈時間與黃燈時間之和減去頭車啟動的損失時間。延誤：是指交通沖突或信號控制設(shè)施的限制給車輛帶來的時間損失。它是計算信號配時和衡量路口通行效果的一個重要參數(shù)，也常作為確定信號控制系統(tǒng)性能的重要參量。智能交通信號控制系統(tǒng)的主要控制方法單點(diǎn)定配時多相位信號協(xié)調(diào)控制（時鐘調(diào)用預(yù)設(shè)方案、減少交通沖突點(diǎn)、配合早斷和遲啟） 車輛感應(yīng)實(shí)時自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制（調(diào)整周期、綠信比，增加有效

12、綠燈時間）用戶優(yōu)先無電纜干線協(xié)調(diào)控制（協(xié)調(diào)周期、相位差，照顧行人、公交車、特種車）實(shí)時自適應(yīng)區(qū)域控制（交通流仿真、優(yōu)化效益指標(biāo)、均衡區(qū)域交通流）智能交通信號控制系統(tǒng)的分級設(shè)計的基本步驟根據(jù)路口交通流現(xiàn)狀和預(yù)測進(jìn)行交通渠化設(shè)計分析原始交通流數(shù)據(jù)，通過仿真模型效驗(yàn)，確定控制模式，進(jìn)行交通參數(shù)設(shè)定根據(jù)交通渠化設(shè)計及控制模式的設(shè)計要求完成交通工程設(shè)計（包括車輛檢測器的檢測區(qū)定位）根據(jù)各個路口配備設(shè)備的相關(guān)性，完成協(xié)調(diào)設(shè)計確定系統(tǒng)和單點(diǎn)控制的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，得出最優(yōu)信號控制方案配置路口信號控制機(jī)的固化基礎(chǔ)參量，配置主控中心數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)傳輸設(shè)置。智能交通信號控制系統(tǒng)的運(yùn)行管理與分級控制信號控制系統(tǒng)的運(yùn)行管理主要包括對主控中心數(shù)據(jù)庫包括地理信息在內(nèi)的操作平臺的數(shù)據(jù)更新，對交叉路口設(shè)施尤其是車輛檢測設(shè)備的檢修和效對，保證完好率和準(zhǔn)確率。由于交通信號控制系統(tǒng)的建設(shè)是與城市規(guī)劃及道路規(guī)劃休戚相關(guān)的，設(shè)施建設(shè)及完善有一定的制約，一步到位是不切實(shí)際的，因此，智能交通信號控制系統(tǒng)的管理模式就是集中管理，分級控制，充分利用現(xiàn)有設(shè)施，按實(shí)際交通現(xiàn)狀先進(jìn)行單個交叉路口的自適應(yīng)協(xié)調(diào)，然后是主干線的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)分布式協(xié)調(diào)的分級控制，最終達(dá)到區(qū)域控制的系統(tǒng)最優(yōu)。結(jié)束語智