路口交通信号灯

2024-07-03

路口交通信号灯（精选11篇）

路口交通信号灯第1篇

目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制, 将PLC用于交通灯的控制具有以下几个方面的优势:a.使用寿命长b.性能稳定可靠, 抗干扰性好c.功能强大, 实现灵活, 可扩展性好d.良好的性价比。将采用FX1s30MR对十字路口交通信号灯进行控制。

1 控制要求

系统工作受开关控制, 按下起动开关则系统工作;按下停止开关则系统停止工作。

1.1 自动控制:

十字路口的交通灯控制系统具有时间段控制功能, 在上午6:00~9:00, 下午16:00~18:00为交通控制高峰时段, 上午9:00~下午16:00为交通控制一般时段, 其余时段为空闲时段, 黄灯闪烁。

1.2 手动控制

在遇到紧急情况时, 可以手动强制南北或东西方向通行。

1.3 控制规律:

高峰时段东西红灯亮27S黄灯闪烁3S, 绿灯亮27S黄灯闪烁3S运行, 正常时段东西红灯42S黄灯闪烁3S, 绿灯亮12S黄灯闪烁3S运行其它时段规律为:东、南、西、北四个黄灯全部闪亮, 其余灯全部熄灭, 黄灯闪亮按亮0.5秒, 暗0.5秒的规律反复循环。

2 设计思路

FX系列PLC除了一些基本指令外, 还有两条功能很强的步进顺序控制指令, 简称步进指令。采用步进指令编程, 方法简单, 规律性较强, 本文采用步进指令编程。

2.1 根据控制要求绘制控制工序 (如图1)

2.2 设计输入部分作用

输入部分:SA0程序执行, SA1程序停止, SA2手动/自动选择开关, SA3强制东西通行, SA4强制南北通行。

2.3 根据要求完成硬件连接图 (如图2)

2.4 定义状态名称

程序初始状态S0自动程序初始状态S1手动程序初始状态S2交通灯高峰时段状态S10~S28交通灯一般时段状态S30~S38交通灯空闲时段状态S50~S52强制通行状态S60、S61。

2.5 一部分梯形图的组成

2.5.1 时间上的判断

利用PLC的内部特殊数据寄存器D8015与K6、K9、K16、K18比较, D8015存储为当前PLC的内置时钟的时针值 (0~23) 。

2.5.2 初始化程序梯形图

2.5.3 程序启动及停止梯形图采用自锁线路

2.5.4 周期脉冲产生程序

2.5.5 自动及手动状态选择

2.5.6 自动状态分时段程序设计

2.5.7 交通灯高峰时段开始梯形图设计

2.5.8 黄灯闪烁三次程序梯形图设计

2.5.9 手动控制状态程序设计

2.5.1 0 手动强制东西绿灯程序

交通路口进行整改措施第2篇

一、可考虑在沪杭高速临平出口处，望梅路口东、西方向设置提示牌，提醒过往车辆该路段正在修造地铁，前有弯道，请提早准备，减速慢性，以确保安全。

二、特殊时段增加警力疏导交通。可于每日上午7：30-9：30，下午4：00-6：00的高峰时段在该路段增设交警以疏导车辆，及时就地解决小事故引起的拥堵问题。

三、可考虑在该路段各方向加装监控探头，以警示并监控过往车辆，起到防治超载、超速和闯红灯的作用。

四、加强对施工车辆的检查和督导。敦促通过此路段的工程车辆安全施工，遵守交通法规，从根源上治理大型工程车辆的超速、超载问题，避免散落泥土污染路面，继而引起浮尘现象。

五、对难以避免的浮尘，可增派洒水车每天三次洒水控制浮尘。

十字路口交通信号灯控制系统的设计第3篇

关键词： PLC-200；交通信号灯控制系统；梯形图

交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。交通信号灯用于道路平面交叉路口，通过对车辆、行人发出行进或停止的指令使各同时到达的人、车通流，尽可能的减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保障路口的畅通和安全。因此，研究和设计交通信号灯控制系统具有很重要的现实意义。本设计采用PLC控制器实现交通信号灯系统的控制。

交通信号灯控制系统的设计包括：明确被控对象并分析被控制对象提出控制要求，找出控制规律；选择控制方案，选择PLC及输入／输出设备；分配输入/输出地址、设计PLC外围硬件线路；程序设计；系统的调试与运行。下面我们就从这几个方面来分别进行设计。

一、分析被控对象提出控制要求

十字路口交通灯控制系统就是在十字路口的东、西、南、北四个方向各装一组红、绿、黄灯。让红、绿、黄灯按照一定的时序轮流发亮。

1、控制对象

控制对象为东南西北四个方向的六组红、绿、黄信号灯即东西方向绿灯、东西方向黄灯、东西方向红灯、南北方向绿灯、南北方向黄灯、南北方向红灯各2盏。

2、控制要求

信号灯的动作受总开关总体控制。总开关闭合，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环动作；总开关断开，所有信号灯熄灭，系统停止工作。具体控制要求如下：

（1）接通起动按钮，信号灯开始工作，南北红灯，东西绿灯同时亮。

（2）东西绿灯亮55秒后，东西绿灯闪烁3次（1秒/次），接着东西黄灯亮。2秒后，东西红灯亮。60秒后，东西绿灯又亮……。如此循环，直到停止工作。

（3）南北红灯亮60秒后，南北绿灯亮。55秒后，南北绿灯闪烁3次（1秒/次），接着南北黄灯亮。2秒后，南北红灯又亮……。如此循环，直到停止工作

（4）按停止按钮后，所有交通信号灯控制系统停止工作，所有信号灯均熄灭。

3、控制规律

十字路口交通信号灯控制系统的控制规律用时序图表示如下：

二、交通信号灯控制系统方案设计

（一）交通信号灯控制系统方案的选择

交通灯信号灯控制系统，可由多种电路来完成，因此交通信号灯控制系统的设计方案有很多，我们这里提供二种方案供选择：

方案一：由普通的数字电路集成芯片组成。这种方案的特点是：硬件设计思路简单，但用元器件多，电路比较复杂，焊接调试容易出错，而且不利于智能控制，调时电路复杂。

方案二：用PLC来实现控制。这种方案的特点是：可靠性强，控制功能强，编程方便，易于使用，能用于恶劣的环境，抗干扰性能力强，具有各种接口，与外部设备连接非常方便，采用积木式结构或模块式结构，扩展灵活方便，维修方便，能随时对程序进行在线修改，不用修改硬件线路，适应性强，灵活方便。

由于交通灯都是安装在嘈杂的交通路口，故其工作的稳定性、可靠性与抗干扰的能力要求均较高，同时考虑发展，要求控制系统能灵活方便的升级。因此本设计中选择第二种方案。

（二）交通信号灯控制系统总体设计

交通信号灯控制系统以PLC为核心，在其输入端接入控制系统启动和停止的两个控制按钮，输出端分别接入东西绿灯、东西黄灯、东西红灯、南北绿灯、南北黄灯、南北红灯用于车辆的通行指示。运用八个定时器进行定时控制，两个计数器进行绿灯闪烁次数的控制，其中两个定时器分别与两个计数器构成振荡电路进行绿灯闪烁的控制。一个输助继电器用于系统工作的控制。

三、PLC及输入／输出设备的选择

1、PLC的选择

西门子S7-200是西门子SIMATIC PLC家族中的最小成员，体积小，配置灵活，内置功能强大，广泛用于各行各业；西门子S7-200PLC CPU222具有180mA输出，具有8个输入点和6个输出点，4个调整高速计数器，用户程序存储容量在4KB左右。本设计控制系统控制要求相对较简单，属于小型控制系统，从输入输出点数来考虑，则需要2个输入点和6个输出点，因此本设计采用S7-200PLC CPU222为系统控制器。

2、输入、输出设备的选择

根据经验，根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时，应再增加10%～20%的备用量，以便随时增加控制功能。本设计中，采用了2个控制按钮进行交通灯控制系统的启动和停止控制，考虑20%的备用量，选择具有3个以上的输入点即可，输出量需要控制东西绿灯、东西黄灯、东西红灯、南北绿灯、南北黄灯、南北红灯6组共12盏交通灯的点亮、熄灭，所以至少需要6个输出点，而S7-200 CPU222型的PLC具有8个基本输入点，6个基本输出点，满足设计要求。

三、分配输入/输出地址

根据控制要求，本系统使用了两个控制按钮，一个是用于启动系统的启动按钮SB1，一个系统是用于停止系统的停止按钮SB2，需要接两个输入点，因此将控制按钮SB1、SB2分别接输入点I0.0和I0.1。本系统的控制对象为6组信号灯，需要6个输出点，将信号灯HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6分别接输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5。PLC-200 CPU222的输入输出地址分配详见下表。

输入输出地址分配表

四、PLC外围硬件线路的设计

根据设计要求，本文采用西门子S7-200 CPU222 型PLC 控制器。SB1、SB2 为系统总开关，总开关SB1 接入输入继电器I0.0 端，SB2接入输入继电器I0.1，输入继电器采用PLC内部24V的直流电源供电。东西方向的绿灯接入输出继电器Q0.0 端，东西方向黄灯接入输出继电器Q0.1 端，东西方向的红灯接入输出继电器Q0.2 端，南北方向绿灯接入输出继电器Q0.3端，南北方向黄灯接入输出继电器Q0.4 端，南北方向红灯接入输出继电器Q0.5 端，输出端电源与输出公共端1L、2L 相连，PLC的输出继电器采用外接220V的交流电源供电，该系统的输入、输出接线如图3 所示。

五、程序设计

(一)梯形图设计

根据控制要求,设计梯形图如下:

(二)指令设计

根据梯形图写出指令（略）

六、安装配线

本设计中，遵循PLC的安装与配线原则，严格按照图3进行安装配线。接线时，注意PLC端子接线要用别径压端子连接。通电试车前，要复验一下接线是否正确，并测试绝缘电阻是否符合要求。

七、系统的调试与运行

1、在断电的状态下，用PC/PPI电缆连接好计算机与PLC

2、打开PLC的前盖，将运行模式选择开关拨到STOP位置，此时PLC处于停止状态。或者用鼠标单击工具栏中的“STOP” 按钮，进行程序编写。

3、在作为编程器的PC上，运行STEP7Micro/WIN32编程软件。

4、设置通信参数。

5、编写控制程序。用鼠标单击工具栏中的“编译”按钮或“全部编译”按钮来编译输入的程序。下传程序文件到PLC。

6、将运行模式选择开关拨到RUN位置，或者用鼠标单击工具栏的“RUN（运行）”按钮使PLC进入运行方式。按`SB1键起动模拟操作。观察交通信号灯控制是否正常。

本设计在硬件电路的设计上采用了较多的定时器实现延时和状态转换，同时还利用定时器与计数器构成振荡器实现信号灯的闪烁，另外还采用了自锁电路等；在软件设计上采用了梯形图语言来设计，设计思路清晰，语言简单，逻辑性强，易于理解等；本设计系统经调试，结果符合要求，在现实中有一定的推广价值，符合设计要求。

采用PLC设计十字路口交通信号灯控制系统的方法还有很多，设计思路、硬件电路及软件的设计也可能各不相同，但只要能实现所需的控制功能，同时考虑实用性、经济性，以获得最佳性价比为目标。

参考文献

[1] 袁任光。可编程序控制器选用与系统设计实例[J].机械工业出版社,2010,1:166-169

[2] 赵光. 西门子S7-200系列PLC应用实例详解[M].北京:化学工业出版社,2010。4：7-10

[3] 张力胜.PLC 控制十字交通灯的设计[J].矿业科学技术,2005,2:4-6

路口交通信号灯第4篇

1 道路交通信号灯的设置

(1) 信号灯光源及灯光色彩功能:在近些年来, 逐渐开发出来了一种新型光源, 也就是LED, 它具有一系列的优势, 如耗电较小, 有着较高的亮度和较小的体积, 重量较轻和寿命较长等, 如今, 已经被广泛应用到道路交通中。首先是绿灯信号, 绿灯信号就是准许通信, 被放行的直行车辆和行人通行不能收到转弯车辆的妨碍;其次是红灯信号, 红灯信号是禁止通信, 对于右转弯车辆, 如果不会对放行的车辆和行人通行造成妨碍, 则可以通行。最后是黄灯信号, 黄灯信号包括准许通行和禁止通行两个方面的含义;如果车辆已经越过了停止线, 那么就可以继续通行;黄灯亮时, 行人不能够进入人行通道, 对于处于人行通道内的行人来讲, 则需要考虑具体情况, 做合理选择。

(2) 信号灯安装要求:在位置方面, 如果道路没有机动车道和非机动车隔离带, 那么就在路缘线切点附近安装信号灯灯杆;道路宽度较大, 则可以在道路右侧人行道上安装, 也可以结合需求, 将一个信号灯组增设于左侧人行道;道路比较的狭窄, 则是采用柱式方法, 在道路两侧人行道上安装。如果进口停车线和对向信号灯的距离在50米以上, 那么就需要将一个信号灯组增设于进口停车线附近。

2 人机因素分析

(1) 人的视觉能力影响因素:对于水平面内的视野, 双眼视大约在60度以内, 其中, 标准视线每侧1度的范围, 是人最敏感的视力;光照条件相同, 在不同颜色的光下, 就有着差异化的视野范围, 视野从大到小, 分别是白黄蓝, 红色次之, 最小的为绿色视野。

(2) 色彩感应能力和视觉运动规律:视觉辨识色彩, 但是可以对人们的心理产生影响, 对感情发生作用, 甚至还会对人们的精神和情绪造成影响。如果有一定的对比度存在于物体和背景之间, 物体形状方可以被人眼所看清;这种对比可以借助于颜色或者光的亮度来实现;人眼变色能力会在一定程度上影响到颜色对比, 远方的人们在对前方多种不同颜色进行辨认时, 红绿黄白为比较容易辨认的, 当配合两种颜色, 黄黑、黑白则是比较容易辨认的。

(3) 红绿灯倒计时装置的问题:如今, 人们还没有统一确定是否需要对红绿灯倒计时装置进行安装, 将倒计时装置设置于城市中, 车辆行人可以了然于胸, 司机可以对时间充分掌握, 在过路口的时候不会太过匆忙, 避免了乱闯红灯等问题的出现, 这样安全系数得到了强化;但是对于城市中心地带, 因为红绿灯只有较短的变换时间, 有些人认为不需要设置倒计时装置。

(4) 语言提示装置:人与机之间信息的传递, 也可以借助于语言来实现, 语言也可以促使一些特殊人群的需求得到满足, 语言提示装置的作用就是对语言信号进行传递和显示。在传递信息时, 如果采用的是语言, 就可以更加准确的传递和显示信号, 有较大的信息量, 并且方向和光照因素也不会对其产生影响, 但是噪声容易对其造成干扰。如果采用悬臂式方法来安装机动车、方向指示和闪光警告, 需要控制高度在5.5米到7米之间, 如果采用柱式安装法, 高度需要控制在3米以上, 在立交桥体上安装时, 需要保证比桥体净空要高。

3 交通信号灯改进方案

要增加路况信息的显示, 这样可以对文字交通信息进行发布, 还可以借助于图形, 将本城道路交通状况给显示出来, 每条道路的堵塞、缓慢和畅顺状态分别用红黄绿三种颜色来表示, 这样对于那些交通拥堵路段, 就可以提醒司机及时的规避, 市民的时间得到了节约, 拥堵区域的交通压力也可以得到较大程度的缓解。另外, 也可以整合原有道路上的LED显示屏, 通过滚动文字, 来将交通信息发布出来。

将流量监控装置设置于各个路段, 这样可以智能化控制路口各个方向信号灯。如果某一个方向有着较大的车流量, 就会自动延长绿灯时间, 而另一个方向有着较小的车流量, 则会自动缩短绿灯时间, 这样车辆等到红绿灯时间就会得到减少, 交通通行率得到了提高。另外, 还可以将视野和视距的原理给应用过来, 将告警标志安装于来车方向距离停止线50米处, 并且对三条减速坎进行设置。这样就可以借助于视觉和触觉, 将前方路面信息传递给驾驶人员, 促使驾驶员的注意力得到提高, 对驾驶员起到警示的作用, 对路面情况充分注意。

将音响设备悬挂于交通信号灯上, 连接信号灯系统, 通过语言, 来对当前信号灯指示情况进行提示。这样有效结合了视觉和听觉, 促使驾驶人员的注意力得到了提升, 反应时间得到有效加快。对于部分色盲和色觉异常人员, 无法对交通信号灯清楚的辨识, 为了促使其可辨识性得到提高, 则可以对交通信号灯的形状进行改变。如今, 这种方案已经被应用到非机动车道, 我们将过去圆形的机动车信号灯红黄绿三色灯光形状改变为其他的图形。还有就是对语音提示装置进行安装, 如果路段比较的繁忙, 噪音等的影响作用, 这些语音提示装置传达出来的交通信号灯指令就无法被行人和车辆驾驶员清晰的接收, 因此, 就需要适当提高语音信号装置的音量, 但是也需要控制在80d B以内, 否则就会对人们耳朵机能造成损伤。

4 结语

综上所述, 从人机工程学的角度来对路口交通信号灯进行分析之后发现, 如今在路口交通信号灯设计方面还存在着较多的问题, 影响到交通信号灯功能的发挥。针对这种情况, 就需要适当的改进, 从各个方面着手, 如悬挂音响设备, 设置流量监控装置等, 促使交通信号灯的有效性得到提升, 将以人为本的理念给充分贯彻下去, 合理设计交通标志, 促使交通安全得到保证。

摘要：近些年来, 我国交通运输行业获得了不断发展, 但是调查研究发现, 在交通设施建设还不够的完善, 存在着诸多的问题。本文简要分析了路口交通信号灯与人和环境要素, 结合发现的问题, 进行了重新优化和改进, 以便将路口交通信号灯的作用给充分发挥出来, 希望可以提供一些有价值的参考意见。

关键词：路口交通信号灯,优化改进,安全人机

参考文献

[1]陈传明.智能交通信号灯配时及优化设计[J].微机发展, 2005, 2 (3) :123-125.

[2]万忠, 张玲, 陈传明.双周期信号配时法在单路口实时控制中的应用[J].计算机工程与应用, 2006, 2 (3) :99-101.

[3]胡思云, 任大任.智能交通信号控制机的研究[J].测控技术, 2001, 2 (2) :44-46.

路口施工交通安全措施第5篇

一、交通疏导总体部署

根据工地现场考察和了解，XXX路、XXX路属交通要道，同时穿越已建XXX路人流量大，交通繁忙，对交通及施工安全影响较大，为确保道路内车辆及人员的安全，保持通畅并尽量减少交通疏导带来的压力在施工阶段采取分段围挡施工。施工现场周边采用彩钢板等材料进行遮挡围护，围护设施高不低于1.8米。

二、疏导方案具体操作、管理及措施

1、在实施施工的区域两端采用反光板固定围挡，其余两侧采用彩钢板进行围挡，并在围挡处或相关路口设立警示牌与交通疏导标志牌。

2、路口设置明显的交通标志，指导车辆渠化分流。同时，为确保施工和行车两不误，在每个封闭施工区域各设2名具备交通管理知识的交通管理员，实行不间断值勤，维护交通次序和行车安全，确保正常施工作业和防止交通事故。交通疏导员分班全天指挥施工区域交通，上班时间按要求穿反光马甲，佩戴袖章，装备指挥旗和对讲机。

3、加强与各方的沟通，并积极配合做好交通管理工作及环境保护工作。

4、建立与交警部门联系的直通道，及时反馈现场交通状况，在交通高峰期必要时请交警到现场协助指挥，当严重塞车或突发事件时及时请交警到现场指挥并按应急方案进行分流。

5、施工机械喷涂橘黄色，安装黄色警示灯。

6、施工现场周边才用彩钢板进行遮挡围护，围护设施高度不低于1.8米；路口转弯处为确保不影响行车视线，围挡材料适当进行降低。

7、施工范围内车行道和人行道安规定设置夜间警示灯，确保车辆、行人通行安全。

8、在本工程现场周围配备、架立并维护一切必要而适当的标志牌，为其他施工和行车提供安全和方便，在夜间施工时，将增加设立足够数量、鲜明、规范的、符合夜间交通的安全设施。

9、设立安全标志：所有标志的尺寸、颜色、文字与架设地点均采用得到交警部门和监理的认可的材料。标志牌包括：警告与危险标志、安全与控制标志、指示标志与标准的道路标志等。

路口交通信号灯第6篇

关键词：转向；单片机；交换

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

交通安全是城市发展的前提，所以在交通等设计中，将大规模集成电路作为了主要的发展内容，并且在计算机的应用中使功能性得到提高。在这其中单片机是整个交通等设计系统中的重要分支，并且单片机承担着主要的系统控制，从信息采集到分析、处理、发布，本文以十字路口的交通灯设计为例，将单片机的主要控制方法进行分析。

一、某大型十字路口中交通等的设计标准

本路口处于某市的主要交通干道，随着新道路开通，增添了本路口，其设计标准如下：交通等的纵向和横向交通灯的交换时间被设定为60秒，进行一次交换。交通等设有红黄绿三种等，在红灯向绿灯转换时，需要在黄灯处停留6秒。如果其他方向路口有等车现象，黄灯时间缩短到3秒。当有突发事件时，救援车辆路口为路灯，其它方向都为红灯，当救援车辆通过时，交通灯需要自动恢复。

以上为交通灯的设计标准，在这以前提下我们需要对系统提出要求，要求其必须具备以下几个特点。交通灯系统属于没有反馈的开环控制系统，车流量控制整个路灯指示，这就要求单片机处于一种自动开关的状态，同时单片机在交通灯控制中还发挥控制器作用，这使其处于一个开关输出量。在程序运行的过程中，同一方向能够申请另一方向使其自动终止绿灯，能提前让本方向车通过。但是需要在一方面无车辆6秒以上。系统设置有非屏蔽中断功能，当救援车辆在通过信号的同时，可以提前通过开关的形式接受到中断信号，这种中断形式属于非屏蔽中断。

二、交通灯控制系统硬件配置

CPU为整个系统的核心构件，其运行速度不得小于3.0GHz，这样才能保证其对信号的接收和控制。读存储器必须具备足够的容量，要使其能够储存厂家设置好的单片机运行程序。随机读写器要能够做到即时存储，要能够控制随时记录的交通同灯信息。系统控制显示器可以选择LED显示器，并且在编制程序的过程中，可以使存储内容，和信息正确性得到体现。系统的横向芯片是并行输入/输出接口，使用其中的P横向口和P纵向口，它们都有8个并行引出线作为输入和输出的端线。REL为继电器板，其中有6个继电器接P横向口的6条输出线，用于控制横向和纵向的交通灯；G纵向或门板是一个门电路组件，其中装有两个输入口，分别检测横向和纵向的状态。整个系统能够为4个街口有紧急车辆通过的公共输入端口。

三、系统的工作过程

首先可以以横向绿灯为标准，先为亮，保证横向通行，而纵向为红灯，保证其不通行。当60秒后就进入了一个循环当60秒过去后纵向就要为绿灯，横向为红灯，这时证明路口的系统设计正常，可以进行车辆运行。如果在横向绿灯亮而纵向红灯亮时，横向在6秒钟内没有检测到车辆通行，而纵向有车辆在等待时就可以依照程序进行转跳，这使信号会按照横向绿灯灭而纵向红灯灭；横向黄灯和纵向黄灯亮3秒；横向红灯亮而纵向绿灯亮，同时横向、纵向黄灯灭。这时，如果纵向的车辆要通行，并且保证程序为正常循环时，过60秒系统就会转为横向车辆通行。如果在同一时刻有救援车辆，无论任何方向，都会直接转换给救援车辆车道为绿灯。这时黄灯转换，横向、纵向方向直接亮起红灯，几个车道全为禁止通行。

四、系统软件设计

根据上面设计的交通规则，可以设计出下面的流程；程序开始后，就对横向进行测试，如果横向，表示横向有车要求通过，则程序转至系统程序端并且输出灯色模式横向；否则转至信息收集端并且输出灯色模式纵向。如果横向、纵向都没有车辆通过时，则对系统继续进入循环测试，同时维持原来的输出状态不变。在循环测试的过程中，如果检测到某一方向有车通过，则横向（或者纵向）=1，其控制流程为图中的左半部分（或者右半部分）。当有紧急车辆通过时，CPU的非屏蔽引脚NMI为低电平，则进入紧急车辆程序。紧急车辆通过以后，程序就会进入控制流程。

五、相关指标分析

十字路口中，如何实现交通灯两点完整、准确的完成交互，就成为了整套系统的重点。虽然交通等在转化过程中将各个方面都加入了考虑范围，所以在控制灯进行转换中，单片机发挥了重大的作用，同时在季节不同的情况下。交通灯的两点时间必须能够自行改变。但是一个开环控制系统中，所有数据都是被事先设定好的，这就说明不能通过单一改变参数的方法来改变灯亮的时间，需要设定一个人机互换，所以提倡使用计算机设置的方法来完成电亮时间的调整。同时在显示中必须和定时器设定出相应的程序，最后转化为LED显示倒计时。

但是正如本交通灯在设计原则中要求的那样，遇到紧急事件时，系统必须自动为紧急问题方向的车道让路，除了救援车辆行驶方向外，其它的灯都必须保证红灯，并且能够使救援车辆能够顺利通过，当车辆通过后。红灯必须马上中断，同时还要使系统具备有线中断能力，要视交通堵塞的情况而定，在交通等进行自动调整的过程中，交通等的红绿灯在点亮和熄灭中要保证一定的时效性。繁忙方向的红绿灯点亮时间要适当缩短。而在空闲时间需要合理加长。我们在实际设计中针对红绿灯的亮和熄灭时间进行合理的调整，要保证系统具备24小时时钟功能，这样就能最大程度的时高峰期和正常时间段进行区分。

六、结束语

本文以某个单片机为例，但是需要说明的是单片机不只有这一种信号，在数据信息爆炸的当代，软件系统设计出的程序可以完成实行多交通灯的控制，这使单片机在应用方面有着更加广阔的前景。

参考文献：

[1]王晓萍，陈嫄嫄.单片机在十字路口交通灯控制系统中的应用[J].十堰职业技术学院学报，2010（06）.

[2]杨欣宇，朱恒军，赵硕.基于AT89C51的实时交通监控系统的研究与模拟[J].微计算机信息，2007（05）.

一种交通路口信号控制算法研究第7篇

1 交通路口信号控制的自适应方式

自适应控制控制系统根据检测器送来的信息, 实时产生性能最佳的绿灯配时方案, 并付诸实施, 使一段时间内车辆放行最大, 或者使车辆延误时间和停车次数最小。这种控制方式各参数随着变化的交通量自动调节, 它是由于计算机技术和通信技术发展到一定水平而产生的控制方式, 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。通过这种控制方式, 容易实现交叉路网的统一调度和管理, 上位机同时控制一个城市区域的数个或数十个路口的信号机, 实现区域中交叉路口之间的统一协调管理, 提高路网的运行效率。

2 单个路口的数学模型和时间分配

以j路口为例 (实际网络模型的路口坐标应为2维, 为减少下标这里采用简写) , 共有4个方向 (分别用e, s, w, n表示) 、12车道 (分别为四个方向的左行、直行和右行车道) , 对其它路口有同样的关系。设第i个周期时间为T, 第i个周期分为四个相位, 并设四个相位依次为南北直行, 南北左转, 东西直行, 东西左转, 其中右行相位不控制, 各相位的时间依次记为t1i, t2i, t3i, t4i;设j路口1 2个车道在第i个周期的到达率分别为:……j路口各车道在第i周期各相位的放行车辆数分别为……各车道在第i周期各相位结束时的等待放行车辆数分别为:……。在以上记号中, 第一个下标表示方向, 第二个下标表示车道, 第三个下标表示相位;设单位时间t1ij, t 2ij, t 3ij, t4ij内路口可放行车辆数为p。

交通网络控制根据网络各路口过去实际车辆到达情况, 预测未来车辆到达情况, 并根据在一个固定周期的时间内, 使各个交叉路口各车道在绿灯结束时的等待放行车辆总和最小, 且使各个交通路口在一个周期结束时的等待放行车辆总和尽可能小的原则, 采用时间分配算法来确定各路口的各相位时间从而使整个网络运行车辆的延误最小。

3 仿真计算

由于交通系统是一个复杂的大系统, 交通网络信号控制的优化可以针对三类控制参数进行优化:绿信比优化、相位差优化、周期优化。不同的优化方法各有优缺点, 三者之间是一种互相制约互相影响的关系。为了简化仿真模型, 本文提出了一种交通网络各交叉路口周期时间参数固定, 进行绿信比优化的方法。根据以上建立的单个路口的数学模型关系式, 本文建立了一个五路口小型区域交通网络模型, 并根据本文提出的信号控制优化方法, 在MATLAB环境中利用时间分配算法对网络中各交叉路口四个相位时间进行多目标优化, 以实现该网络各路口在一个周期时间段内, 绿灯结束时的等待放行车辆数总和 (总延迟fl最小) , 且在一个周期结束时等待放行车辆数总和 (总延迟数f2最小) 的性能指标。从而实现该时间段内, 整个小型区域网络五个路口的等待车辆数总和最小。根据该模型, 可以把交通网络抽象成一个交叉路口, 剩下的四个路口即为该交叉路口的四个输入, 它们的流入车流都是随机的, 则该五路口小型交通网络的目标函数的求取等同于一个交叉路口的目标函数的求取, 该交通网络的目标函数为五个路口目标函数的代数和。因此, 把网络中各路口的相互影响用预测车辆到达率来反映, 这将使路口从网络中分离, 并可分别根据各自的到达率来优化四个相位的时间, 从而使控制算法简化。本文的城市网络交通路口信号控制的时间分配算法, 对各路口绿灯信号相位时间分配随相邻路口交通流的波动而自动调整, 并且可获得符合该交通流状况的最佳目标值。当网络中交通流持续增加时, 采用时间分配算法多目标优化控制能及时调整各相位的绿灯时间以及疏散交通流;采用定周期控制方式时, 其等待放行车辆数也持续增加, 完全不能适应交通流的实际情况。当网络中交通流增加到饱和状态时, 通过时间分配算法多目标优化后, 网络中j路口延迟数f1虽然不为零, j路口将出现绿灯饱和, 但与采用定周期控制方式相比, 时间分配算法多目标优化控制效果尤其明显。

4结语

本文的时间分配算法结果表明, 采用区域交通网络信号优化控制能够极大地提高该网络的通行能力, 使网络的通行能力达到最佳状态。网络内部通行能力的提高是通过合理调整各个路口各相位的绿灯时间实现的, 从而达到系统自动适应网络交通流变化的目的。此外, 本文所进行的理论研究是在一定的假设条件下进行的, 当应用到实际系统时, 还要根据网络具体的实际情况, 进行相应的调整。

摘要：通过固定交通路口各交叉路口周期参数, 并预测各自下一周期的车流量, 来实时分配最佳相位时间。实验表明在网络交通流完全相同的情况下, 时间分配算法与定周期控制相比, 明显减少了一个周期内在绿灯结束时的总延迟辆数, 特别是当交通流较大时, 效果尤其明显。

关键词：城市交通流,交通控制系统,智能交通信号机

参考文献

[1]王炜, 等.公路交叉路口通行能力分析方法[M].北京:科学出版社, 2001.

十字路口交通灯的模糊控制第8篇

传统的十字路口交通控制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而实际上交通流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行，适用的方案，仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性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，需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。而模糊算法正可解决上述不良现象。

2 模糊控制的简介

近年来，模糊控制作为一种新颖的智能控制方式越来越受到人们重视。由于模糊控制主要是模仿人的控制经验而不是依赖控制对象的模型，因此模糊控制器实现了人的某些智能。它也是智能控制的一个重要分支。模糊控制主要研究那些在现实生活中广泛存在的、定性的、非精确的信息系统的控制问题。

模糊控制的工作过程简单地可描述为：首先将信息模糊化，然后经模糊推理规则得到模糊控制输出，再将模糊指令进行精确化计算最终输出控制值。

模糊系统可以看作是一种不依赖与模型的估计器，给定一个输入，便可以得到一个合适的输出。它主要依赖模糊规则和模糊变量的隶属度函数，而无需知道输入与输出之间的数学依存关系。

3 应用PLC通过模糊控制算法实现智能交通系统控制

现设计十字路口交通控制灯，要求控制器功能：东，西，南，北方向各有红，黄，绿信号灯一个，共12个信号灯，各有七段数码显示管2个，共8个，则共有14个输出点，该控制器设有一个启动按钮，一个停止按钮，8个环行检测器脉冲输入点，共有10个输入点。

对于用模糊控制算法来实现的交通控制系统，其主控制器选择PLC。其系统由四部分组成，其中车辆检测器是记录各车道的车辆通过情况，然后将其相关数据输入PLC中;PLC是控制器，对车辆检测器的数据进行分析计算出绿灯的具体延时时间;各信号灯和七段数码管是输出部分;电源向其他三部分供电。

图1是传感器的安装情况，在各个方向距十字路口100米处设置一个进车辆的车辆检测器，一个出车辆的车辆检测器，这样就避免了车辆漏检的情况。远端传感器和近端传感器之间的距离直接影响输入量的变化论域。设同一车道两个传感器的铺设距离为100米。当车辆每经过车辆检测器一次，车辆传感器就会产生一个脉冲，同时传入PLC中。

4 模糊控制算法结果

4.1 输入及其模糊化

本控制系统的输入量是十字路口各方向上车辆数的动态变化量，具体由传感器采集后送入PLC的变量存储器。

数据采集为两个方向车辆的个数：绿灯方向车辆的通过数X和红灯方向等候的车辆数Y。PLC通过这两个方向的车辆数量来确定下一次绿灯方向的延时时间。因此以X、Y两个变量建立输入系统。

具体的建立方法是：X是指绿灯方向最后10秒左右车道分别通过的车辆值的最大值。又因为绿灯期间车辆通过路口的速度不超过20km/h，则在10S内通过的最大车辆数约为10辆。所以X的论域取 (0～10辆) ;而Y是指红灯方向在整个红灯亮的时间内左右车道分别滞留的车辆值的最大值。通过图2车辆检测器的铺设知，同一条车道车辆传感器间的距离是100米。通常车辆的长度连同车辆间的间距平均约为5米，则在100米内可能滞留的车辆最大数量约为100/5=20辆。于是Y的论域为 (0～20辆) 。

1）绿灯期间通过路口车辆数 (X) 的模糊化

为了实现模糊控制，需要将绿灯时间分为两部分：其一是固定的15秒作为路口车辆状态参数的采集时间t1;其二是根据两个方向车辆流量变化进行模糊决策的延时t2。

记录可通行期间最后10S内通过的车辆数作为变量X的论域，取论域 (0～10辆) ，(可通行期间最后10秒也就是以绿灯亮的最后4秒开始到这组灯转换为红灯亮为止)并将它分为三个模糊子集：少、中等、多。

2）红灯期间红灯方向排队等候即滞留车辆数 (Y) 的模糊化。

记录红灯方向整个红灯期间车辆滞留车辆数作为变量Y的论域，取 (0～20辆) 。

4.2 输出及其模糊分类

本系统的输出就是两个方向的红黄绿灯，其相互间的关系都是固定的，而且东西和南北两个方向的输出关系也是固定的，最终都归结到对当前绿灯的延时t2。根据实际测试，对一般不太大的路口，t2最大取45S较为恰当，则绿灯的延时t2的论域为 (0～45) 。将其分为5个模糊子集：很短(0-5S)、短 (5-15S) 、适中(15-25S)、长(25-35S)、很长(35-45S)。

4.3 模糊规则的设计

根据交警指挥经验得到以下控制规则，见表1。

上表中一共包含了5×3=15条模糊条件语句：

规则1：若X=多，且Y=很少，则t2=很短，否则

规则2：若X=多，且Y=少，则t2=短，否则

规则3：若X=多，且Y=中等，则t2=适中，否则

规则4：若X=多，且Y=多，则t2=长，否则

规则5：若X=多，且Y=很多，则t2=很长，否则

规则6：若X=中等，且Y=很少，则t2=短，否则

规则7：若X=中等，且Y=少，则t2=适中，否则

规则8：若X=中等，且Y=中等，则t2=长，否则

规则9：若X=中等，且Y=多;则t2=长，否则

规则10：若X=中等且Y=很多，则t2=很长，否则

规则11：若X=少，且Y=很少，则t2=长，否则

规则12：若X=少，且Y=少，则t2=长，否则

规则13：若X=少，且Y=中等，则t2=很长，否则

规则14：若X=少，且Y=多，则t2=很长，否则

规则15：若X=少，且Y=很多，则t2很长。

5 控制器的工作原理

控制器接通电源，按下启动按钮，开始工作。首先东西方向绿灯亮，这时绿灯亮的时间是初始给定的，同时南北方向红灯亮。当东西方向绿灯最后3s时闪烁3次转黄灯亮3s;接着东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮，亮灯延时时间由东西方向最后10秒车辆通过数和南北方向在其绿灯刚点亮时的车辆滞留量决定的。当南北方向绿灯最后3s时闪烁3次转黄灯亮3s;接着又转东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，这时东西方向的绿灯亮的时间不再是初始给定的了，它是根据南北方向最后10秒车辆通过数和东西方向在其绿灯刚点亮时的车辆滞留量决定的，其具体的怎样决定的就是通过模糊控制算法得到的。当东西方向绿灯最后3s时闪烁3次转黄灯亮……如此循环，直到按下停止按钮结束程序运行。显示时间最短为15s，最长时间为60s。

将传感器接入PLC的输入端口可测出每个车道上的车辆数即队长，经过比较得出当前绿灯方向和当前红灯方向处于检测区的最大车辆数，和绿灯最后10秒通过的车辆数的最大值, 再通过查表得出绿灯延时t2。因此，交通灯控制程序主要由队长数据采集程序、绿延时查表程序、灯亮程序和时间显示程序组成。下面主要介绍绿延时查表程序。

绿延时查表程序：将固定的最小时间t1=15s存入数据寄存器，根据模糊控制查询表得到的绿延时t2存入数据寄存器中，经过比较得出的待显示绿灯方向处于检测区的最大车辆数m存入变量寄存器VW中，绿灯最后10通过车辆数的最大值也存如另一个变量寄存器中。最后将得到的东西方向或南北方向绿灯亮的总时间分别存入数据寄存器。当东西方向黄灯熄灭时，将待显示绿灯方向(南北方向)处于检测区的最大车辆数m存入寄存器VW中，则将模糊推理结果的时间表中的相应时间值写入寄存器中，然后加上固定时间15s写入寄存器中，作为南北方向绿灯(东西方向红灯)的时间显示，然后3s用于绿灯闪烁，3s用于黄灯亮。

摘要：通过对十字路口交通灯的模糊控制, 解决了在传统控制中出现的交通堵塞情况。

关键词：交通灯,模糊控制,寄存器,可编程序控制器

参考文献

[1]韦巍智能控制技术机械工业出版社

十字路口交通灯的PLC控制第9篇

1 控制要求

十字路口交通灯的东西南北各个方向都设有一套红、黄、绿灯, 如图1所示。当按下启动按钮SB1, 交通灯开始工作;按下停止按钮SB2, 交通灯停止工作, 所有灯都熄灭。启动后, 东西向的绿灯先亮25s, 接着绿灯以每秒闪1次的频率闪3次, 随后绿灯灭黄灯亮2s, 2s后黄灯灭红灯亮30s;东西向交通灯工作的同时, 南北向先是红灯亮30s, 再红灯灭绿灯亮25s, 接着绿灯以每秒闪1次的频率闪3次, 随后绿灯灭黄灯亮2s。接下去周而复始, 循环进行直至按下停止按钮。工作过程如图2所示[1]。

2 输入/输出分配及接线图

根据控制要求知, 此系统输入有启动、停止按钮SB1/SB2, 输出有东西向红黄绿灯两套, 南北向红黄绿灯两套。在输入/输出分配中, 由于东西向的两套红黄绿灯工作过程一样, 分配给同一输出, 无需另外分配输出口, 这就大大节约了输出口, 南北向类似。输入/输出分配如表1所示。根据此输入/输出分配表画出其接线图, 如图3所示。

3 编程

此控制系统是个典型的顺序控制系统, 为此采用步进程序来编写。

根据控制要求知, 东西向与南北向的交通灯是同时进行的, 属并行分支, 据此可画出其状态转移图, 如图4所示。

根据状态转移图转成步进程序的规则, 将图4的状态转移图转换成步进程序, 如图5所示。

4 结束语

在TVT—90A2实验箱 (配的是三菱FX2N—48MR PLC) 上接好线写入PLC程序后, 经调试结果完全符合控制要求。

十字路口交通灯的控制方法有很多, 由于交通灯都是安装在嘈杂路口, 外界环境可想而知, 为此其对工作稳定性、可靠性、抗干扰能力要求都高, 而PLC正是为工业环境下应用而设计的, 其工作可靠性高, 适应不同的工业环境, 抗外部干扰能力强, 无故障时间长[2], 在交通灯控制系统中有一定的优势。而PLC的顺序设计法是顺序控制系统中一种先进的设计方法, 它不仅容易接受, 设计效率高、节省设计时间, 而且程序调试、修改、阅读方便, 大大缩短了设计周期[3]。

摘要：介绍了在三菱FX2N—48MR PLC基础上, 分析控制要求, 分配输入输出, 采用较先进的顺序控制设计法编写状态转移图与步进程序, 在实验箱上调试效果良好, 满足交通灯控制性能要求。

关键词：PLC,状态转移图,步进程序,交通灯

参考文献

[1]杜从商.PLC编程应用基础 (三菱) [M].北京:机械工业出版社, 2010.06.

[2]李生明, 杨红.利用PLC实现十字路口交通灯的控制[J].长江工程职业技术学院学报, 2007 (3) :51-52.

北京市交叉路口交通流量分析研究第10篇

随着机动车数量的迅猛增长和城镇化的快速发展, 城市交通面临着前所未有挑战。曾几何时, 汽车是一个人身份和显赫地位的象征, 是时代的奢华品;随着机动车成为必需品并越来越多地进入家庭, 而交通路网的建设和规划却总是慢车辆的增长一拍, 几乎各大城市都遭遇过中心城区交通拥堵甚至瘫痪的境地, 交通问题正日益成为严重影响和困扰人们生活和工作的重大民生问题之一。大家所熟知的京藏高速大堵车, 一段拥堵可以绵延数十公里, 严重时一辆汽车只能挪动几公里, 车辆驶出拥堵路段不久, 就又进入下一个堵车带, 如此反复。

城市交通问题, 从空间上看, 由路口向路段、路网渗透, 从市中心向旧城区和郊区渗透;从时间上看, 从高峰时段向平峰时段延伸, 而且不少城市拥堵时间越来越长, 车辆平均速度已远低于国际公认的交通拥堵临界点即每小时20公里。

和谐社会落实到我们道路交通管理工作中来就是要创建人们满意的和谐交通。当前道路交通管理工作距离党和国家、距离人们的期望有很大的差距。城市交通问题已成为制约我国社会和经济发展的一个瓶颈, 制约着我国向资源节约型和环境友好型社会前进的步伐。因此研究、分析与预测城市交通量, 是解决城市交通问题的关键。

城市交叉路口的流量是城市拥堵的关键, 交通拥堵的主要原因是由于平面交叉口的通行能力不足, 对城市整个交叉口的合理管理, 最大限度地掌握其实际情况, 才能使城市交通网络顺畅。本文主要对北京城市交叉口的交通流量进行分析, 找出各交叉口之间的关系, 希望从各交叉口关系出发, 研究出解决北京交通拥堵的对策。本文利用统计学中的基于聚类分析法对城市交叉路口进行分析预测, 从而找出相对应得解决城市交通问题的策略。

1 交通流量的介绍

1.1 城市交通流的特点

交通量是指单位时间内, 通过道路某个地点或者某个断面的车辆数。在实际城市交通中, 通常以小时交通量作为道路设计、计算和分析的依据。在实地观测和调查某个路段或某个交通交叉口的交通量时, 经常用小时交通量或流率 (在不足1h的时间内所观测到的交通量可以扩大为与之等效的小时交通量) 来表示。在我国, 混合交通是城市交通的主要特点, 不同类型的机动车和非机动车在道路上混合行驶, 相互干扰。但是随着城市的发展, 交通道路和交通条件的改善, 现在城市路网上的汽车类型已经形成了以小汽车为主, 以载货汽车为辅的状况[1]。因此, 交通量根据道路中行驶的车辆的类型可分为小汽车小时交通量、普通汽车小时交通量、铰接汽车小时交通量。

1.2 交通流的三大参数

描述交通流特征有三个主要参数:交通量、速度和密度[2]。速度和密度反映交通流从道路获得的服务质量, 而交通量可度量车流的数量和交通设施的需求状况。上述三个参数是交通流最基本的度量指标, 其变化规律反映交通流的基本性质。

此三参数的关系为:

Q=k·sv, 式中:Q为平均流量 (辆/h) ;sv为空间平均车速 (km/h) ;k为平均车流密度 (辆/km) 。

本文利用聚类的方法分析交通流量。

2 理论方法

2.1 问题解决的思路

分析北京市道路交叉口交通流量, 需要比较各交叉口的相互关系、流量大小以及拥堵程度[3]。这里我们运用统计学方法进行分析。本文将采集北京市20个交叉口的每月的交通流量数据, 并进行整理, 利用聚类分析的方法找出各交叉口的相似关系, 利用分析得到的数据, 根据各交叉口的关系, 交通管理者可以更好的管理和疏通道路。

2.2 理论与方法

2.2.1 聚类分析

对于一个数据, 人们既可以对变量 (指标) 进行分类 (相当于对数据中的列分类) , 也可以对观测值 (事件, 样品) 来分类 (相当于对数据中的行分类) 。聚类分析是研究对样品或指标进行分类的一种多元统计方法, 是依据研究对象的个体的特征进行分类的方法。聚类分析把分类对象按一定规则分成若干类, 这些类非事先给定的, 而是根据数据特征确定的。在同一类中这些对象在某种意义上趋向于彼此相似, 而在不同类中趋向于不相似。聚类分析其作用就是建立一种能按照样品或变量的相似程度进行分类的方法。

聚类分析的基本思想是认为我们所研究的样本或指标 (变量) 之间存在着程度不同的相似性 (亲疏关系) 。于是根据一批样本的多个观测指标, 具体找出一些彼此之间相似程度较大的样本 (或指标) 聚合为一类, 把另外一些彼此之间相似程度较大的样本 (或指标) 又聚合为另一类, 关系密切的聚合到一个小的分类单位, 关系疏远的聚合到一个大的分类单位, 直到把所有样本 (或指标) 都聚合完毕, 把不同的类型一一划分出来, 形成一个由小到大的分类系统[4]。最后把整个分类系统画成一张谱系图, 用它把所有样本 (或指标) 间的亲疏关系表示出来。这种方法是最常用的、最基本的一种, 称为系统聚类分析。

聚类分析有两种:一种是对样本的分类, 称为Q型, 另一种是对变量 (指标) 的分类, 称为R型。层次聚类的两种类型, 即Q型聚类和R型聚类。Q型聚类是对样本进行聚类, 它使具有相似特征的样本聚集在一起, 使差异性大的样本分离开来。R型聚类是对变量进行聚类, 它适用具有相似性的变量聚集在一起, 差异性大的变量分离开来, 可在相似变量中选择少数具有代表性的变量参与分析, 实现减少变量个数, 达到变量降维目的。本研究是对各个交叉口进行聚类, 采用的是样本聚集, 因此使用的是Q型聚类。

2.2.2 相关系数

在进行聚类分析时, 样本间的相似系数有多种不同的定义, 通常按特性来划分。变量特征的测度尺度有三种类型:间隔尺度 (由连续的实值变量表示) ;有序尺度 (没有明确的数量表示, 只有次序关系, 如产品等级) ;名义尺度 (具有某种特性, 如性别) [5]。

变量间的距离利用相似系数来定义距离或利用样本协差阵来定义距离, 把变量Xi的n次观测值看成n维空间的点, 在n维空间中定义m个变量间的距离[6]。两变量的相关系数定义为:

3 北京市交通流量分析

为了对交通流状态进行分析, 必须借助已知交叉口的交通流量数据。合理应用已知数据进行统计计算。交通流量统计是本文的重点研究内容, 根据聚类分析法得出城市各交叉路口的相似关系。

交叉口交通流量聚类分析。本文采用系统聚类分析法中的相似系数法进行交叉口交通流量聚类分析, 具体步骤如下:

第一步, 聚类前的数据采集。设路网节点交通流量原始统计数据矩阵为

式中:n为交叉口数;p为样本数 (采集的数据点数) ;qij (i=1, 2, …, n, j=1, 2, …, p) 为第i个交叉口的第j个观测数据。

交通流量调查数据取自北京市区20个主要信号十字交叉口同一日不同小时总交通流量及东南西北四个进口分交通流量 (间隔15min, 调查时间为7:00—11:00, 15:00—19:00) 统计数据。总交通流量原始统计数据矩阵n=20, p=46;分交通流量数据矩阵n=80, p=46。根据这20个交叉口每月的交通流, 加权求和取平均值, 统计各交叉口各方向每小时行驶车辆, 交叉口交通流量表格如表1所示。

表1表示, 每个交叉口的四个方向一个小时内来往车辆数。由表可知, 有的交叉口东西流量大, 南北流量少, 这说明东西方向是主干路, 对于交通把控要多加研究, 要综合北京市整个东西方向的道路, 经过数据分析来设定红灯停顿时间长短或者加大对单双号限行的力度和车辆类型的流放。南北走向同理。有的交叉口, 在东西或者南北走向上只有一个方向流量较大, 这说明在此路口车辆大多是转弯车, 这时流量的增加是相邻方向的同时增加并非直线方向上的增加。此现象的意义在于, 这个路口与下一个路口的配合, 此处的红绿交通信号灯要综合相邻交叉口的流量情况共同决定。

第二步, 相关系数的确定。利用SPSS软件中的相关双变量分析得出表2。

在表2中, 一个*代表在0.05水平 (双侧) 上显著相关, 两个*代表在0.01水平 (双侧) 上显著相关。如华林交叉口与五三交叉口Pearson相关值为0.986**, 显著性双侧为0.000, 表明这两个路口高度相关。造成这两交叉口高度相关可能与两路口间的距离与位置有关, 原因很多, 但直接联系十分密切。有的交叉口间的相关值很小, 就是因为两路口间的距离很远, 而且地理位置相反。

由交叉口分交通流量相关系数矩阵表中可以看出:

1) 同一条路上不同的交叉口相关系数比较大, 如1号与11号交叉口相关系数为0.937;这说明1号与11号交叉口相互通车量比较大;

2) 不同交叉口相对的进口也有强相关性, 如4号与6号交叉口相关系数为0.986;这说明二环路上6号交叉口车辆主要是进入一环路, 故两个路口交通量关系较大。

3) 10号与20号交叉口相关系数为0.984, 10号是二环路上的交叉口, 而20号是三环路上的交叉口, 它们之间的交叉系统不大, 表明这三环路上的20号的交通量不能很大程度上影响二环路上的交通, 这说明三环路上20号交叉口并不是造成一环路上交通拥堵的主要原因。

同时我们可以看到有的两个交叉口分别位于城市的二环和三环路上, 但是它们都与一环路上各交叉口关联较大, 而这两个交叉口都是通往一环路上主城区的必经交叉口, 它们与一环路上各交叉口拥堵程度关系较大, 下面分析其中较为典型的位于三环路上通过一环路的和平交叉口交通流量的具体情况。以13号和平交叉口为例, 统计和平交叉口1小时内交通流量, 得表3如下。

从表3中可以看出, 和平交叉口小型车和中型车所占比重较大, 占总车辆数的94.13%, 公交车占5.41%。此路段车辆的到达率比较稳定, 平均每隔五分钟就有大约20辆公交车通过。而公交车和大型车辆体积比较大, 占用道路较宽, 故公交车和大型车较多的话, 容易造成路面拥堵, 因此和平交叉口交通流较大, 而它是通往一环路主城区需经过的交叉口, 故和平交叉口的拥堵也会影响一环路上各交叉口的交通流的情况。

表3的意义在于, 具体了解交叉口流通到底是什么类型的车辆流动, 和各种类型车辆在总体流量中的比重情况。以此来分析此路口是货物运输主干路, 还是客流主干路。若货物运输为主干路, 是否可以考虑开一条货物运输专用车道, 因为货物运输大多为过路车, 不会停滞, 如果顺畅通行会减少拥堵情况。一辆大型车的占地面积往往相当于几辆小型车, 而且灵敏性很低。一般近于中心城区路段上有超载指示牌和大型车禁止通行指示牌, 这样可以在远离交叉口的地方增加几个货物装卸点, 然后使用小型车或者中型车往中心城区运输。也许路程有点增加, 但通行速度也增加了, 最终的目的是效率提高。

第三步, 计算类间距离并采用最大相似数法进行聚类。最大相似系数法是以相似系数作为聚类标准, 即把相似系数最大的两类聚为一类, 具体方法是:定义类Gp和Gu间的相似系数Rpu为

1) 计算各个变量之间的相似系数, 得到一个相似系数矩阵Rx, 此时各变量自成一类。

2) 寻找Rx的非主对角线上的最大元素, 设为Rpu, 则将Gp和Gu合并成一新类, 记为Gs。

3) 计算新类与其它类的相似系数, 根据公式, 所得到的相似系数记为Rx1。对Rx1重复实行对Rx的步骤, 得Rx2, 依次计算得Rx3等直到所有变量类并为一类为止, 不断将所有个体和小类聚集成越来越大的类, 直到所有个体聚集到一起, 形成一个大类为止。

通过SPSS软件, 分析得到聚类树状图如图1所示。

其中由上述树状图在5之前将这20个交叉口可以分为6类, 分别表示各交叉口的关联程度, 从各类别可以看出, 一般位于同一环路的交叉口分为一类, 这跟相同环路上交叉口的交通流特点相同, 以及道路宽度等基础设施建设有关。

下面探讨如此分类的原因:

1) 外省市旅客到京旅游导致主要景区周边道口拥挤。北京历史悠久, 很多景点也在中心城区, 旅行大巴的停留下人也是促成分在一类的原因, 如天安门前西长安街上东西走向两个路口。

2) 北京商业圈十分丰富, 有的路口位于本市商业繁华地段, 这样产生了巨大的车流量, 从而周边道路拥挤。比如国贸 (国贸交叉口) 和西单 (宣武交叉口) , 虽然地处两地, 但因其商业特点, 因此分为一类。

3) 北京作为我国政治中心, 国家领导人的出行与外宾来访十分频繁, 政治原因也是其中重要原因之一。领导人出行、接待外宾会导致各大政府行政单位所在地周边路口拥挤, 如中南海和人民大会堂周边路口。

4) 不同工业园区与住宅区之间的主干道口会造成拥挤与道口之间的连通性, 即不同道口通过同一条道路连通起来, 也是造成分类的原因。

4 总结

通过上述对北京20个交叉口交通流量的分析, 可以得出如下结论:

1) 通过对交叉口交通流量间的相关关系进行定量分析, 说明了各交叉口在不同路段如一环, 二环等上仍存在较强的关联性, 而同一路段的交叉口之间也存在一定的相似性, 这些关系是影响各交叉口交通量大小, 造成交通拥堵的关键因素, 当两个交叉口交通量关联性较大时, 其交通量大小相互影响也较大。同时从2号与12号交叉口相关系数较大可以看出, 这里交通流量不仅与两个交叉口的车辆进出方向有关, 还与交叉口车辆类型、道路宽度等有关。

2) 在已得到各数据相关性分析的基础上, 通过聚类分析, 发现各交叉口的关联后, 可以针对个别交叉口, 如13号交叉口的交通流情况进行调查分析, 也使得交通管理者可以实现对交通拥堵及时采取措施, 进行交通管理, 减少交通拥堵的现象。

3) 从上面对北京20个交叉口交通流量的聚类分析可知, 城市交通拥堵主要发生在一环交叉口, 而二环7号, 8号交叉口也发生严重的拥堵, 其中8号交叉口, 6号交叉口交通流较大, 这两个交叉口主要位于城市二环区, 二环快速路的特点之一就是出入口密度过大, 容易造成交通拥堵。在一个特定的距离内, 驶入车辆不但与主交通流有交通矛盾, 而且与驶出车辆也存在交通冲突, 造成这一地段的交通拥挤。再者, 由于城市路网密度较大, 立交桥的相间距离有可能也较小, 这样进出口的间距就变小, 互相影响的可能性就很高, 出入口越多, 潜在的交通拥挤点越多。

从上文分析, 北京城市交通发生拥堵, 与交叉口之间的关联相关, 当两个交叉口关联较大时, 应该尽量疏导使得两交叉口交通流量高峰不要发生在同一时段, 可以轮流减少某交叉口的某个时段的交通量, 如限制大中型货车白天 (一般为7:00-19:00) 在拥堵路段通行;引导使用外环路作为过境通道, 因为外环路如上述三环路中交通量较少的道路进行交通疏通。同时根据上述分析, 可以利用统计分析方法预测某交叉口某一时段的交通量, 如果预测容易发生拥堵, 可以及早进行疏通。

如今限行与限购已经成为北京人口中的时尚话题, 真正实施起来一定会有所改观, 但是交通问题每天都有新的变化, 因此对策也是时时更新的。

参考文献

[1]田智慧, 王世杰.基于四阶段预测理论的公路交通量预测研究[J].郑州大学学报:工学版, 2008, 9 (3) :133-136.

[2]王殿海.交通流理论[M].北京:人民交通出版社, 2002:23-25.

[3]姜学锋.北京市主要道路交通流量统计表[J].道路交通与安全, 2005 (4) :48-48.

[4]董新婉, 顾丹.城市轨道交通建设时序分析[J].地下空间与工程学报, 2012 (2) :10-12.

[5]盖春英, 裴玉龙.基于公路网的路段交通量预测方法研究[J].公路交通科技, 2002, 2 (1) :76-80.

路口交通信号灯第11篇

1 交通路口与信号灯控制

城市交通用红绿灯控制各方向车辆通行, 当东西方向绿灯通行时, 南北方向车辆禁行, 反之, 则东西方向禁行, 南北方向通行。通行间隔时间根据流量大小来调整, 即南北方向先通行m秒, 间隔几秒后再东西方向通行n秒。m、n值可大可小, 可同也可不同, 完全根据两个方向流量而定。这种方法具有简单、实用特点, 只要m、n时间选择适当, 就能使车辆通行达到比较高的效率。

2 信号灯控制及存在问题

目前各国纷纷研究智能交通系统 (ITS) , 如日本AHS和ASV组成的智能诱导系统、美国洛杉矶市的自动交通检测和控制中心 (AXSAC) 、新加坡的优化交通信号系统 (GLIDE) 等[2], 最终都是通过选择合适m、n值实现路口优化控制。

我国大城市交通流量波动越来越大, 采用固定m、n值控制方式已不能适应交通变化要求, 比较合理的方式是根据交通流量变化调整m、n值, 使得红绿灯控制更加合理有效。

最有效调整m、n值方式, 是将交通监测、控制和信息处理技术结合, 组成类似飞机起降管理的智能交通管理系统, 根据整个交通网络车流量变化实时调整m、n值。这涉及到城市交通流量全面检测、控制等技术, 目前实现起来还有很多经济和技术方面困难。本文基于智能模糊控制理论, 提出一种智能化m、n值选取方法, 解决交通流量大幅度变化条件下的路口交通信号灯控制问题。

3 智能模糊控制理论与应用

基于模糊控制的路口车流量控制器, 其控制依据是各方向车流向量K, 控制手段是红绿灯开闭时间m、n值, 控制目的是减少车辆平均等待时间d。在模糊控制器中, 各方向车流向量K值经模糊化处理, 依据模糊控制规则库进行模糊推理, 产生模糊控制量, 再经逆模糊化, 产生红绿灯开闭时间m、n值。但精确检测车流量K需要一套复杂的车辆识别系统, 在现有条件下, 我们依靠布置和埋设车辆感应器方法, 探测车流向量K。

模糊控制基本方法如图1所示。

4 智能模糊控制器设计

路口交通信号灯及道路情况如图2所示, 以此设置如下模糊控制器。

4.1 模糊变量选择与设置

在每车道等待线前和其后80米处埋设车辆感应器, 通过计算两感应器感应车辆值差, 近似获得这段车道上目前拥有的车辆数和车流量。m、n值由四个方向流量感应值K确定, 流量K由感应器统计东西和南北方向各个等待区内保持的车辆, 分别用DX和NB表示, 流量大小及绿灯时间用模糊变量表达。

4.2 模糊控制规则库设计

东西和南北方向交互通行时间m、n值由模糊变量K值确定。根据交通控制经验, 以及实际实验获得的数据, 建立如表2的模糊控制规则库。

其中, mVSnVL表示m取非常小 (20秒) , n取非常大 (150秒) 。

4.3 评价方法

本文引用车辆等待延误一般评价公式[3], 并针对本方法简化改进来。

这样, 平均等待延误时间为:

5 实验结论与展望