交通灯控制器的设计交通灯控制器的设计.doc

电子技术课程设计 题目：交通灯控制器的设计 院系：控制科学与工程系 班级：测控1001班 姓名： 学号： 指导教师：龚军 报告时间：2013.3.27 1.绪论 1.1 课题背景 在公路交通运输作用愈来愈得以凸显的今天，公路交通安全也越来越得人们的 重视。红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。 1858 年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行，这是世界上最早的交通信号灯。1868 年，英国机械工程师纳伊特在伦敦Westminster 的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯，它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869 年1 月2 日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成， 1914 年始安装于纽约市5 号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 1918 年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路，红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 从1868 年英国伦敦首次使用燃汽色灯信号以来，城市交通信号机由手动到自 动，交通信号由固定周期到可变周期，系统控制方式由点控到面控，从无车辆检测器到有车辆检测器，经历了近百年的历史。到1963 年加拿大Toronto 市建立了一套使用IBM650 型计算的集中协调感应控制信号系统，从而标志着城市道路交通信号系统的发展进入了一个新的阶段。之后，美国、英国、德国、日本、澳大利亚等多家相继建成数字电子计算机区域交通控制系统，这种系统一般还配备交通监视系统组成交通管制中心。到80 年代初，全世界建有交通管制中心的城市有300 多个，代表了未来交通控制的发展方向。 1.2 课题研究的目的和意义 随着城市机动车辆的不断增加，许多大城市出现了交通超负荷运行的情况。因 此，自80 年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路。缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。 目前，国内大部分中小城市仍采用传统的交通灯控制模式，但随着城市的不断 发展，基于车流量的智能交通灯控制系统必将受到广大人民的青睐。传统的交通信号灯，通常采用定时分配方式控制，主要存在三方面的缺陷：（1）车道放行车辆时，十字路口经常出现不同相位上车辆放行时问相同，车辆多的一方容易出现车辆堆积，造成下一路口的交通阻塞；；（2）当某相位上无车时，恰好是该相位上的车辆通行时间，则在这段时间内，就出现了交通指挥盲点；（3）当一路口车流量很大时，不能够自动延长口的绿灯时间，导致在一个周期内此路口的车辆不能完全通过。 在实现正常交通灯控制功能的基础上，本课题研究的一个方向便是智能交通， 着眼于传统交通灯控制系统的缺陷，希望能够缓解这些问题。 1.3 国内外研究概况 在国内普遍使用的交通灯还比较落后，但处在研究阶段的项目比较多，我个人 感觉交通灯的设计不仅仅是一个技术问题，很大程度上包含了 在西方发达国家，交通控制系统基本上完成了由传统的交通控制系统向智能交 通控制系统ITS 的转变，而在我国，智能交通系统则刚刚处于起步阶段。对于传统的交通控制系统而言，对红绿灯一般采用定时控制，无法对实际的交通流进行识别优化，以至于不能适应交通量的不确定性和随机性的原因，往往造成交通资源的浪费和道路的梗阻。而智能交通控制系统则在不产生大的硬件改动的情况下有效的提高效率。 ITS(Intelligent Transport systems)这一国际性术语于1994 年被正式认定。 在此之前，美国称这类技术或相关研究项目为“智能车辆道路系统(IVHS)” (Intelligent Vehicle Highway System)。日本将这类技术称为UTMS、VICS 等，欧盟则称之为“道路交通信息技术(RTI)”。 智能交通系统强调的是系统性、信息交流的交互性以及服务的广泛性，其核心 技术是电子技术、信息技术、