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1、.基于PLC的智能交通控制系统设计摘 要随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注，我国许多大中城市的交通压力都非常大。所以，改善与提高现有的交通系统的工作效率，加强交通路口的信号灯控制和监控是非常重要的。解决好交通信号灯控制问题将是保障交通有序、安全、快速运行的重要环节。但现有的交通信号灯控制系统都是单一的固定时序控制, 不能够根据实际交通状况进行调节控制。本文主要使用PLC和地感线圈来实现智能交通控制。在十字路口相应的位置埋设地感线圈，对此路段上的车流量进行统计，并根据车流量的变化，改变绿灯的控制时间，可以实时地对绿灯资源进行合理调配，提高十字路口的通行能力，缓解交通拥挤，达到最
2、优控制。文中详细介绍了系统的硬件设计和软件设计，最后用iFIX工程组态软件进行监控，达到了比较满意的可视化效果，并实现了模拟真实环境的目的。关键词智能交通地感线圈车流量延时控制THE DESIGN OF INTELLIGENT TRAFFIC CONTROL SYSTEM BASED ONPLCABSTRACTAlong with the development of the society economy, the city transportation problem causes our concern more and more, and traffic pressure in man
3、y large and medium-sized cities in China is very great.Therefore,to improve and enhance efficiency of the existing transport system, strengthen thecontrol of traffic lights and monitor the situation is very important.The traffic light control is important for urban traffic safety and high efficiency
4、.But all the traffic light control are workinginstanding sequence, andare unable to make adjustmentwith differenttrafficflow.In the design of the paper, one method of the intelligent traffic control is used which combines the PLC and the induction coil.Induction coils are preburied at the correspond
5、- ing crossroads to make statistics of the vehicle flow, according to which the control time of the green lights is changed, then, the resource of the green light is reasonably distributed to improve the traffic capacity at the crossroads. PLC could self regulate the time of traffic light, and reach
6、 the best of control. The hardware and software of the system areintroduced in the paper in detail. Finally, using iFIX software for monitoring, the visualization effect and the simulation of the real environment is satisfactory.KEY WORDS intelligent traffic induction coilvehicle flowratetime-delay
7、control. v.目 录中文摘要I英文摘要II1 绪论11.1 引言11.2 课题研究背景21.3 本文研究的容32 总体方案设计42.1 工作原理分析42.2 系统结构53 系统硬件设计63.1 车流量检测63.1.1 地感线圈的选型原则63.1.2 信号转换装置63.2 用PLC实现智能交通控制83.2.1 PLC的I/O地址分配及选型83.2.2 PLC的外部接线及系统原理94 系统软件设计104.1 系统的控制要求104.2 程序重点部分分析114.2.1 通行车辆计数114.2.2 延时控制的选择125 系统仿真135.1 组态软件选取135.2 系统数据库建立135.3 智能交
8、通控制系统监控主界面设计15结束语17致18参考文献19附录一20附录二21附录三27. v.1 绪论1.1 引言城市交通系统是社会经济的“血液循环系统”，是衡量一个城市文明进步的标志。随着社会经济的不断发展和城市规模不断膨胀，城市的经济贸易和社会活动日益繁忙，交通量持续增长，使得交通拥挤和阻塞现象越来越突出，从而引发的交通问题越来越严重，人、车、路三者关系的协调越来越受到交通部门的重视。因此如何采用一种科学的控制方法，建立一套城市交通数据监测、交通信号控制与交通疏导的综合管理系统，成为现代城市交通管理部门亟待解决的重要问题之一1。目前，我国城市十字路口的交通控制系统基本上都采用定时控制方式。
9、通常的做法是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法对两个方向红绿灯设置固定转换时间间隔2。然而实际十字路口车辆的流量是随机和变幻莫测的，有的路口在不同的时段可能会有很大的差异，并且经常受到人为因素的影响。因此常常出现下面的情况，当某条道路的车流量很大却要等待红灯，而此时另一条空道或车流量相对少得多的道路却依然按原定时间亮着绿灯。因此固定时间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现绿灯方向车辆较少，红灯方向车辆积压等现象，影响了道路的畅通。这种现象的出现是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，为克服这种少车路口绿灯时无车通行或多车路口绿灯通行时间短而堵车等资源浪费的
10、现象，出现了智能交通控制系统3，它能够根据流量变化情况自动调节红绿灯的时间长度，最大限度地减少十字路口的车辆滞流现象，有效的缓解交通拥挤，实现交通控制系统的最优控制，从而大大的提高交通控制系统的效率。当前的智能交通控制系统有以红外感应车流量的、有桉预定时间段改变通行时间的、有以电视监控信息来干预的等多种方法与手段，各有特点。随着我国人民生活水平的不断提高，城市化的推进与私家车数量的猛增，道路交通拥挤的问题日益突出，可以预见，智能交通控制系统将具有广大的应用前景。因此，研究智能交通控制系统具有相当大的学术价值和实用价值4。本设计是一个以车流量为核心的智能交通自动控制系统，通过使用地感线圈检测车流
11、量，并利用PLC在顺序控制上的强大功能，对交通流量进行实时统计和控制，实现十字路口交通系统的智能控制。随着数字化城市建设的进程，对城市交通的要求不仅是智能化，而是网络化、信息化。1.2 课题研究背景随着社会经济的发展、城市化进程的加快和机动车辆的迅猛增加, 城市交通问题日益严重。城市交通拥挤不仅造成交通事故频发、车辆延误增大，而且进一步带来能源浪费和环境污染的加剧，由此引起的不良社会后果更是难以估计。城市交通问题的解决能有效的控制城市交通状况，减少交通拥挤，减少环境污染，提高经济效益，保证城市的持续化发展。解决城市交通问题的根本途径有两条，一是加快道路设施规划建设，健全城市道路网络体系，这种方
12、法是一种外延型的发展途径。二是采用先进的科学技术，对城市交通进行现代化的管理与控制，提高现有道路的通行能力，这是一种涵的方法5。诚然道路设施是发展城市交通、满足各种交通需求的物质载体，但受到道路建设资金和城市土地空间的限制。例如，我国许多大城市建设地铁或轻轨以缓解交通压力。但是，建设地铁或轻轨需要大量的资金与时间，这对大多数中小城市都不现实。所以，加强交通管理与控制是公认的效益显著、投资少的方法。当前，改善与提高现有的交通系统的效率已成为当务之急，而提高交通控制系统的效率更是重中之重6。20世纪80年代以后，世界各国的交通控制出现了前所未有的发展热潮，随着计算机和自动控制技术的发展，交通运输组
13、织与优化理论的不断提高，交通控制手段越来越先进，形成了一批高水平有实效的城市道路交通控制系统。当今世界各国广泛使用的最有代表性且有成效的交通控制系统有澳大利亚的SCAT系统、英国的TRANSYT系统和SCOOT系统7。TRANSYT(Traffic Network Study Tools)系统自1968年问世以来，经历不断地改进，已经发展成为先进的TRAN-SYT/9型。作为最成功的静态智能交通控制系统，虽然已经被世界400多个城市所使用，但是由于其计算量较大，很难获得整体最优的配时方案，同时需要大量的路网几何尺寸和交通流数据8。SCOOT(Split、Cyele and Offset Opt
14、imizationTechnique)系统采用联机实时控制的动态模式，对周期、绿信比和相位差进行控制，采用小步长寻优方法，相对TRANSYT而言具有相当大的优势。但SCOOT相位不能自动改变，现场安装调试时相当繁琐等缺点也急需改进9。SCAT(Sydney Coordinated Adaptive TrafficMethod)系统由澳大利亚工程技术人员采用先进的计算机网络技术，呈计算机分层递阶形式。采用地区级联机控制，中央级联机与脱机同时进行的控制模式。SCAT系统充分体现了计算机网络技术的突出优点，结构易于更改，控制方案容易变换。但是，SCAT系统过分依赖计算机硬件，无车流实时信息反馈，可靠
15、性较低10。20世纪70年代末以来，我国经济建设快速发展，人民生活水平不断提高，汽车保有量逐年增加，交通问题日益显现。我国部分大中城市摒弃了旧有的控制方式，一些先进的控制技术逐渐得到应用，虽然在整体规模和层次上与世界发达国家还有不小差距，但部分领域技术水平已处于世界先进位置。目前，我国城市交通控制系统不单单是对交叉口信号灯进行控制，而是集交叉口信号灯控制和干线控制以及现代城市高速公路交通控制于一体的混合型交通控制。在我国的交通控制系统的进步行程中，若只依赖被动、微观和静态的传统模式的控制策略，显然不能满足城市交通的需求。必须突破传统信号控制的研究方法，控制思想上要由被动控制向主动自适应控制发展；控制技术上要借助于现代科学技术向智能化、集成化发展；控制规模上要由微观、中观控制向宏观、微观结合控制发展；控制模式上要由静态控制向动态诱导控制发展；发展方向上要以我为主，充分结合我国的实际情况，发展适应我国国情的交通控制系统11。概而言之，要充分利用系统工程的思想和方法，加强对城市先进交通处理系统的硬件技术和软件技术研发。 我国智能交通控制系统起步较晚，交通信息集成和应用程度还比较落后，
