交通信号控制系统综述（之二）
——本地控制与离线仿真
朱弘戈，工学博士，高级工程师
亿阳信通股份有限公司ITS体系总工程师
本地时间表控制和本地感应控制，结合离线仿真技术，定期更新信号配时，是最为简单实用的控制技术，因此成为目前应用最为广泛的基本交通信号控制手段。
本地控制
本地控制是交通控制系统的基础，在传统的本地固定周期控制基础上，目前主要有本地时间表控制（TOD, Time of Day）和本地感应控制，应用的比较广泛。
本地时间表控制，是针对日交通量的涨落规律，例如高峰、平峰和空闲，而制订的控制方法。通过交通调查可以确定每日交通量按时间段的分布情况，进行多时段交通控制，即假定每个时段内的交通状况基本不变，计算出每个时段的周期长度及各相位的绿信比，进而确定出分时段的配时方案，本地信号机根据时钟自动进行方案的切换。
本地感应控制，针对非对称交通而制订的闭环控制方法，从实施方式上看，可以分为两种：即半感应控制和全感应控制。
半感应控制，是针对主次干道相交的交叉口，主干道的交通量明显大于次干道，并且次干道交通量波动较大，半感应控制效果较好。该控制方式，是在交叉口次干道的入口设置车辆检测器，主干道常绿，次干道常红，，只有到检测到车辆到来，才能暂时转绿放行。与半感应控制类似，全感应是在交叉口所有入口安装检测器，道路没有主次之分。交通的非对称分布，并且在小交通量的方向，交通量波动较大，是感应控制的最佳使用环境。
交通仿真
随着现代交通控制的不断发展，影响交通控制的相关因素越来越多，特别是道路交通系统的特殊性给寻找最优控制方案带来了困难。系统仿真技术深入地应用到道路交通中形成了专用的交通仿真系统。交通仿真是一种直观、方便、灵活、有效的交通分析工具，是设计和优化控制方案的有效手段。
交通仿真的发展经历了四个阶段：
●20世纪60年代初期，通用程序设计语言阶段，仿真软件多用FORTRAN
语言直接编程。
●20世纪60年代-70年代，以优化道路信号设计为应用目的。具有代表性
的有1967年D.L.罗伯逊开发的TRANSYT软件；1963年gerlough建立
的TRANS模型；以及FHWA历经十年研制的SIGOP仿真系统。
●20世纪70-80年代，这个时期由于计算机技术的发展，交通仿真模型无
论在精度还是功能方面都有了提高。其中典型代表有FHWA开发的
TRAF-NETSIM模型；1971年E.B.Lieferman建立的UTC-1模型；1974
年日本科学警察研究所开发的MISTRAN模型；1976年美国立兹大学开
发的SATURN模型。
20世纪80年代后期，专家仿真系统阶段。具有代表性的有FHWA开发的CORSIM模型；M.Van Aerde 教授开发的INTEGRATION模型；苏格
兰Quadstone Limited 公司开发的PARAMICS模型。德国PTV公司开
发的VISSIM模型等。
仿真技术在现代交通控制中得到了广泛的应用：如对道路和平面交叉口通行能力的模拟、为寻找最优配时方案对控制效果进行模拟、交叉路口和入口匝道信号灯控制评价等。
离线交通仿真与本地控制配合使用
离线仿真技术可以直接生成或定期更新信号配时方案，与本地信号控制系统配合使用，可以达到比较好的使用效果。
TRANSYT系统(traffic network study tool)，是当今世界上最负盛名的离线仿真软件，同时也是信号配时优化设计程序。自1968年第一版问世以来，历经近40年的不断发展，已经成为区域交通控制方案优化设计的强有利工具，因而被世界许多城市采用。目前享有TRANSYT软件专利的由英国道路运输研究所（TRL）享有。主要包括如下两个组成部分：
1）交通模型：用来模拟在信号灯控制下，路网的车辆行驶状况，以便计算在一组给定的信号配时方案作用下路网的运行指标。
TRANSYT交通模型采用了定数模式（Deterministic Mode），即只考虑路网上各个车流的总体情况和平均特性参数，建模时，再采用修正系数，把个别车辆行驶的随机变化因素考虑进去。
2)优化过程：改变信号配时方案并确定指标是否减少，这样经过反复试算以求得最佳的配时方案。
TRANSYT的信号配时优化过程采用“瞎子爬山”法，其基本思想，在初始方案的基础上，以一定的步距向正负两个方向做试探性调整，如果向正方向调整一个步距后，所得方案优于前一个方案，则继续以此步距向正方向调整；如果所得方案劣于初始方案，则改变方向，以相同的步距向负方向调整。通过这样反复试探来确定最优方案。
TRANSYT系统的主要问题是，计算量太大，当网络较大的时候，此问题尤为突出；系统模型优化问题本质上是一个非凸的数学规划问题，如何寻找全局最优解，在理论上还没有彻底解决，目前正在探索之中；TRANSYT模型是一种离线的优化方法，需要大量的网络几何尺寸和交通流信息，这些数据的采集，需要花费大量的人力和时间。随着城市的发展，这些交通数据的变化，会降低系统的使用效果。数据更新问题极大的限制了TRANSYT系统的使用效果。
智能交通信号灯控制系 统设计 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
智能交通信号灯控制系统设计 摘要：本文对交通灯控制系统进行了研究，通过分析交通规则和交通灯的工作原理，给出了交通灯控制系统的设计方案。本系统是以89C51单片机为核心器件，采用双机容错技术，硬件实现了红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左、右转提示和紧急情况发生时手动控制等功能。 关键词：交通灯；单片机；双机容错 0 引言 近年来随着机动车辆发展迅速，给城市交通带来巨大压力，城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，特别是街道各十字路口，更是成为交通网中通行能力的“隘口”和交通事故的“多发源”。为保证交通安全，防止交通阻塞，使城市交通井然有序，交通信号灯在大多数城市得到了广泛应用。而且随着计算机技术、自动控制技术和人工智能技术的不断发展，城市交通的智能控制也有了良好的技术基础，使各种交通方案实现的可能性大大提高。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。本文设计的交通灯管理系统在实现了现代交通灯系统的基本功能的基础上，增加了容错处理技术（双机容错）、左右转提示和紧急情况（重要车队通过、急救车通过等）发生时手动控制等功能，增强了系统的安全性和可控性。 1 系统硬件电路的设计 该智能交通灯控制系统采用模块化设计兼用双机容错技术，以单片机89C51为控制核心，采用双机容错机制，结合通行灯输出控制显示模块、时间显示模块、手动模块以及电源、复位等功能模块。现就主要的硬件模块电路进行说明。 主控制系统 在介绍主控制系统之前，先对交通规则进行分析。设计中暂不考虑人行道和主干道差别，对一个双向六车道的十字路口进行分析，共确定了9种交通灯状态，其中状态0为系统上电初始化后的所有交通灯初试状态，为全部亮红灯，进入正常工作阶段后有8个状态，大致分为南北直行，南北左右转，东西直行，与东西左右转四个主要状态，及黄灯过渡的辅助状态。主控制器采用89C51单片机。单片机的P0口和P2口分别用于控制南北和东西的通行灯。 本文的创新之处在于采用了双机容错技术，很大程度上增强了系统的可靠性。容错技术以冗余为实质，针对错误频次较高的功能模块进行备份或者决策机制处理。但当无法查知运行系统最易出错的功能，或者系统对整体运行的可靠性要求很高时，双机容错技术则是不二选择。 双机容错从本质上讲，可以认为备置了两台结构与功能相同的控制机，一台正常工作，一台备用待命。传统的双机容错的示意图如图1所示，中U1和U2单元的软硬件结构完全相同。如有必要，在设计各单元时，通过采用自诊断技术、软件陷阱或Watch dog等系统自行恢复措施可使单元可靠性达到最大限度的提高。其关键部位为检测转换（切换）电路。 图 1 传统双机容硬件错示意图
综合设计I 设计题目：信号交叉口交通组织研究综述 学院名称：建筑与交通工程学院 专业：交通运输 班级：交运151 姓名：杨宝安学号15410010136 指导教师：周继彪职称教授 定稿日期：2016年12月11日
宁波工程学院 综合设计I成绩评定表 建筑与交通工程学院（部）交通运输专业151班学生姓名杨宝安学号15410010136 综合设计I题目：信号交叉口交通组织研究综述 指导教师评语： 成绩 指导教师签字 2016年 12 月 16 日
信号交叉口交通组织研究综述 1.引言 交通是经济生活的命脉，是衡量一个城市文明进步的标志。随着我国经济建设的快速发展，城市交通量迅速增长，交通出现了日趋紧张的局面，拥堵经常发生，整个城市的经济发展受到制约，缓解交通拥堵问题已迫在眉睫。对于城市道路而言，交叉口是城市交通的关键。而长期以来，我国机动车、非机动车、行人在信号交叉口内的反复分流、合流是造成平面交叉口交通秩序混乱、车行速度下降、交通安全性降低的一个主要因素。作为城市交通网的重要组成部分，交叉口是道路通行能力的瓶颈和交通阻塞及事故的多发地。对交叉口实行科学的管理与控制既是保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行能力的重要措施，也是解决城市交通问题的有效途径。可以说交叉口的交通运行状态与整个城市的交通运行状态密切相关，解决了交叉口的问题就解决了城市交通的关键。所以对此展开深入研究具有重大的理论意义和使用价值。 关键词：信号交叉口交通组织交通信号控制 交叉口的概念：道路与道路的交叉点就是交叉口，它的主要功能是供相交道路上运行的不同交通流选择和变换运行方向，是交通流的集散点。 2.国内外研究现状及趋势 2.1历史背景 城市道路交叉口交通信号控制对于有效地引导、控制交通流，提高城市的交通安全与畅通起着重要的作用。城市道路交叉口交通信号控制起始于19世纪中叶英国伦敦燃汽信号灯。之后，人们对城市路口信号控制的研究经历了从固定周期到可变周期、从定时到实时、从点控到线控再到面控的发展阶段。进入20世纪70年代，随着计算机技术和自动控制技术的发展，以及交通流理论的不断完善，交通运输组织与优化理论和技术水平的不断提高，交通管制中心的功能得到增强，控制手段越来越先进，形成了一批高水平有实效的道路交通控制系统。【1】
株洲师范高等专科学校物理与电子工程系毕业论文 交通信号灯控制系统 姓名：汤知路 指导老师：肖利君 专业：应用电子技术 班级：07级应电班 学号：04207109 时间：2010-5-5至2010-5-28
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。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。本设计主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。应用的主要芯片有74LS163，74LS153，3-8译码器，555定时器电路等组成。 关键字：交通控制、交通灯、时间发生器、555定时器 Abstract With the development of society and economy, urban traffic problems and cause the attention of people. People, vehicles and road, the relationship of traffic management has become an important problem to be solved. Urban traffic control system is designed for urban traffic data monitoring and control traffic lights, traffic persuation computer integrated management system, it is the modern urban traffic control system is one of the most important parts of it. Cross the road traffic lights control is the key of traffic safety and roads. This design is mainly by the controller, timer and decoder and pulse signal generator, etc. Second is the system of pulse generator timer and standard of the clock signal controller, two groups of decoder output signal control signal, the driver circuit, drive signal after working controller is the main part of the system, by which control the timer and decoder of work. The main chip has 74LS163 application, 3-8, 74LS153 decoder, 555 timing circuits, etc.
交通信号控制系统解决方案 1概述 交通信号控制系统，是智能交通系统（ITS）在交通管理工作中的基本应用，也是城市智能交通管控系统中最直接、最基础的应用系统。通过建设信号控制系统，实现信号路口联网远程控制、交通流量的采集、路口自适应控制、绿波协调控制以及区域的自适应控制，有效减少车辆的停车次数，节省旅行时间；后台实时调整信号配时，采取多时段控制方式，必要时，可通过智能交通管理中心人工干预，直接控制路口交通信号机执行指定相位，有效的疏导交通，减少行车延误，提高通行能力，缓解日益严峻的城区道路交通拥堵压力，提高城区交通综合管理能力，减少汽车尾气排放，美化环境，提升城区形象。 2系统结构设计 系统结构划分为3级：分别为中心控制级设备、区域控制级设备以及路口控制级设备。交通信号控制系统设备主要包括中心设备、前段设备和通信设备。
（1）中心控制级设备 中心控制级设备作用主要是： ?监控整个系统的运行。 ?协调区域控制级的运行。 ?具备区域控制级的所有功能。（2）区域控制级设备 区域控制级设备作用主要是： ?监控受控区域的运行。
?对路口交通信号进行协调控制。 ?对路口交通信号机的工作状态和故障情况进行监视。 ?通过人机回话对路口交通信号机进行人工干预。 ?监视和控制区域级外部设备的运行。 ?进行交通流量统计处理。 （3）路口控制级设备 路口控制级设备即信号机，其作用主要是： ?控制路口交通信号灯。 ?接收处理来自车辆检测器的交通流信息，并定时向区域计算机发送。 ?接收处理来自区域计算机的命令，并向区域计算机反馈工作状态和故障信息。 ?具有单点优化能力。 3系统功能设计 3.1基础功能 （1）区域自适应控制 系统以控制子区作为基本控制单元，综合考虑子区内的交通运行状态（如交通阻塞、交通拥挤、交通顺畅）、交叉口的关联性大小、交叉口的实际交通量，确定公共信号周期与相位差的决策模型，并运用智能优化算法实时优化子区协调控制配时参数，实现控制子区交叉口的协调控制功能。 系统的区域交叉口协调控制能够确保控制区域内的交通流时刻处于最佳运行状态，相邻交叉口之间协调方向的行驶车流可以获得尽可能不停顿的通行权，大大降低车辆在交叉口频繁加减速所产生的交通污染，减少区域交通总的车辆燃油
石河子大学信息科学与技术学院毕业设计(论文)开题报告 课题名称：十字路口交通信号灯控制系统设计学生姓名：孔森 学号：2009082362 学院：信息科学与技术学院 专业年级：电子信息工程09级（1）班 指导教师：裘祖旗 职称：副教授 完成日期：二○一三年一月八日
信息科学与技术学院本科生毕业设计（论文）文献综述 文献综述 前言 交通是当今世界上一大热门课题，也是世界上多发性灾害中发生频率较高的一种灾害，它给人们带来便捷服务同时，也威胁着人们的生命安全，是世界各国人民所面临的一个共同的问题。随着社会的日益进步，人民的生活质量也有很大的提高，人们出行的安全问题也成了重要话题。因此，如何防止交通事故，保护人们的出行安全，减少伤亡，已成了当今至关重要的问题，而十字路口是交通事故最多发生的地点。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。因此本课题设计基于stc-89c52的十字路口交通灯控制器，以使城市交通安全畅通。 正文 1. 国内外对十字路口交通信号灯的研究现状及存在问题 1.1国外研究现状 早在1850年，城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。世界上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城市交通控制的序幕，1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德·哈设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩，它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命，这一次的煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪。1914年及稍晚一些时候，美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们采用电力驱动，与现在意义上的信号灯已经相差无几。1926年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯，这是城市交通自动控制的起点。 1
交通信号灯控制系统 重点内容： ●LED显示的驱动电路设计和LED显示输出扫描程序 ●按键输入电路和按键扫描程序 ●时间中断的使用。 一、实例说明 有如图所示的街区十字路口，需要为十字路口设计一个交通灯控制系统，该系统的要求如下：东南西北每个方向各有一个红绿灯组，每个红绿灯组包含红黄绿三种颜色的信号灯。 ●每天的23：00~次日凌晨的6：00，由于车流量较小，为了节省电能各个方向的红绿 灯出于休息状态（只亮黄灯）。 ●每天的6：00~23：00，红绿灯出于工作状态，两个互相垂直方向的绿灯交替点亮来 控制交通。交通灯工作状态过程如后所示，在某一个时间段东南方向红灯亮，西北方向绿灯亮；经过一定的时间后，西北方向该为黄灯闪烁，此时东南方向保持红灯； 西北方向红灯闪烁5秒后转为红灯，此时东南方向变为绿灯。依此东南方向的红绿灯和西北方向的红绿灯循环往复。
交通信号灯控制系统提供了一个控制面板，交警可以通过该面板可以调整红灯和绿灯亮的时间间隔、控制交通信号灯控制系统的开关等，从而达到控制交通流量的目的。交通信号灯控制系统的控制面板如下图所示，该面板共有6个LED，每3个LED 为一组，用于显示交通信号灯的点亮时长（单位为秒）；面板上共有5个按键，用于控制交通灯控制系统的点亮时长和系统的开关。
二、硬件电路设计 1、LED输出电路 ●本案例中共有6个LED，为了充分利用ARM微处理器的IO资源，我们采用扫描的 方式。 ●LED的输出电路如上图所示，为了使电路比较清晰，这里只画出了其中两个LED。 每个七段码LED的a~g端口是并联，分别连接LPC2131的P1.19、P1.20、P1.21、P1.22、P1.23、P1.24和P1.25。而gnd端口各由一个管脚控制，6个七段码LED的gnd端分别连接LPC2131的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4和P0.5。当需要点亮其中某一个七段码LED时，将对应的gnd端口电平拉低，a~g端口根据需要显示的数字给不同的电平。这种连接方式在某一特定时刻只能点亮其中一个七段码LED，而其他的七段码LED处于熄灭状态。 ●为了让他们看上去是同时点亮并且能够显示不同的数值，我们利用人眼的视觉暂留 对他们进行扫描，在一个比较短的始终周期内（0.01s左右）轮流点亮6个七段码LED。 2、按键电路 ●本案例中的共有5个按键，如下图的控制面板所示，其中一个按键用来控制交通灯 控制系统的开关，而其他四个按键用来调整红灯和绿灯的持续时间 ●按键电路如下图所示，当没有任何按键被按下时，所有与按键连接的管脚为高电平；
摘要：公交信号优先是提高公交系统运行速度和可靠性的重要手段。回顾公交信号优先控制40多年的研究成果，以总结该领域的总体研究脉络。对被动优先、主动优先、实时优先以及与不同设施相结合的信号优先控制策略进行了综述分析。研究表明，公交信号优先控制策略的发展历程是：控制的实时性逐步提高，优化要素的考虑逐渐全面，控制对象日益扩大，控制策略逐步系统化、适用性逐步增强。最后指出，公交信号优先控制多目标平衡、控制策略的协调与网络优先控制，以及控制与调度策略的协调优化是后续研究的重点，而公交车辆行程时间预测以及如何应对预测偏差带来的影响仍然是信号优先控制中的关键问题。 Abstract ：Prioritizing signal timing for public transit vehicles effectively improves the reliability and travel speed of bus services.Through review-ing the research in the past 40years,this paper summarizes the general study trend on the prioritizing signals for bus services.Particularly,the pa-per analyzes the four types of prioritizing signal strategies:passive,active and adaptive,and combination with other facilities.The analysis results show that the development of prioritizing signal for bus service has ad-vanced into a practical control system that is real-time,comprehensive with control multiple objects.The paper concludes that the future re-search on signal priority for buses should focus on multi-objective,coordi-nation,and network priority as well as the coordination between signal control and bus dispatching.The key issue is still bus travel time predic-tion and how to cope with the adverse effect of forecasting error. 关键词：公共交通；公交信号优先控制；信号协调控制；发车频率；车头 时距波动 Keywords ：public transportation;prioritizing signals for bus services;sig-nal coordination;frequency of bus service;headway deviation 中图分类号：U491.5+ 4 文献标识码：A 最早的公交信号优先控制是1967年文献[1]在洛杉矶所做的公交信号优先控制实验。在现实巨大需求和美好预期的驱动下，公交信号优先控制理论逐渐吸引了交通控制领域、公共交通领域乃至交通设计和交通安全领域众多研究者的注意。早期公交信号优先控制研究倾向于将公交信号优先(bus signal priority)与强制信号优先(priority and preemption)归结为同一类问题。随着研究的深入，二者的区别逐渐被指出[2－3]。NTCIP(National Transportation Communications for ITS Protocol)1202第二版给出了公交信号优先的定义：“在信号控制交叉口给予公交车辆相对于其他车辆的优先权，这种优先不应导致相应的信号机脱离正常运行状态”。而强制信号优先的定义为“交通信号从正常状态切换到特殊状态，以满足紧急救援车辆、轨道交通等的通行，即需要中止正常的信号运行来提供特殊信号服务”[2]。这两个定义从本质上体现了优先级思想：一般公交车辆的优先级大于普通社会车辆，紧急车辆(紧急救 收稿日期：2009－10－20 基金项目：国家自然科学基金项目“专用道优先控制与公交调度协调优化方法研究”(50808142) 作者简介：马万经(1980—)，男，内蒙古赤峰人，博士，讲师，主要研究方向：交通系统控制。E-mail:mawanjing@https://www.doczj.com/doc/af14073582.html, 马万经，杨晓光 （同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海201804） MA Wan-jing,YANG Xiao-guang (Key Laboratory of Road and Traffic Engineering of the Ministry of Education,Tongji University,Shanghai 201804,China) A Review of Prioritizing Signal Strategies for Bus Services 公交信号优先控制策略研究综述
我国城市交通信号控制的现状与发展 二零一二年四月
本论文的背景和意义 背景：我国近年城市交通信号控制的情况 意义：1、减少交通事故，增加交通安全。 2、缓和交通拥挤、堵塞，提高运行效率。 3、节约能耗，降低车辆对环境的污染。 本论文的主要内容 分析我国城市交通信号控制的现状、存在问题以及发展趋势。 本论文的结构安排 本论文主要分为两大部分： 第一部：分分析我国交通信号控制的现状以及存在问题； 1、我国城市交通状况 2、城市交通信号控制系统应用现状 3、国内交通信号控制系统问题分析 第二部分：分析我过交通信号控制的发展趋势。 1、交通系统的发展历程 2、我国一些城市的发展计划和目标
正文 第一部分：分析我国交通信号控制的现状以及存在问题 1、我国城市交通状况 我国城市交通面临的总体形势：城市化势头迅猛、机动车拥有量增长迅速、道路交通基础设施落后、交通结构和路网结构不尽合理、市民的交通法规意识和交通安全常识缺乏，交通管理措施不完善、管理效率低下、城市交通拥挤严重、社会消耗巨大、交通事故多发、汽车废气对城市环境污染严重。因此，在对我国城市交通目前的状况进行全面把握和详细解剖的基础上，探索解决我国城市交通问题行之有效的办法，展望城市道路交通的发展趋势和特点，探讨适合我国城市道路交通特点的道路交通管理发展战略，具有重要意义。而交通控制实际上属于交通管理的范畴，交通控制是交通管理的某一表现方式。 将城市道路互相连起来构成道路交通网的城市道路平面交叉口，是造成车流中断、事故增多、延误严重的问题所在，是城市交通运输的瓶颈。交叉口的通行能力又是决定道路通行能力的关键所在，对城市交通网络的交叉口信号控制系统进行协调优化控制，对提高道路通行能力和服务水平具有重要意义。 2、城市交通信号控制系统应用现状 交通控制的发展经历了点控、线控和面控3个阶段。把控制对象区域内全部交通信号的控制作为一个交通控制中心管理下的整体控制系统，是单点信号、干线信号和网络信号系统的综合控制系统。 随着计算机技术和自动控制技术的发展，以及交通流理论的不断完善，交通运输组织与优化理论的不断提高，世界上出现了多种城市交通信号控制系统——澳大利亚的SCATS系统、加拿大的RTOP系统、英国的TRANSYT系统和SCOOT系统、美国的UTCS-3GC系统以及ASCOT系统，其中TRANSYT系统、SCOOT系统和SCATS系统正在实践中取得了较好的应用效果，并在世界上很多城市得到广泛应用。 3、国内交通信号控制系统问题分析 上个世纪八十年代至今，北京、上海、天津、沈阳、南宁等中大城市先后引进SCOOT、SCATS、TELVENT等先进的城市交通控制系统，迄今国内已经有30多个城市引进类似系统。本土企业如青岛海信、上海宝康等自1990年后也先后进行了交通信号系统的研发，但总体的技术指标和应用范围与国外系统仍有一定差距。 交通信号系统建设工程是一项投资大、周期长和社会公益性强的系统工程，但目前无论是建设中国本土系统还是引进国外先进系统，许多城市建成后投入应用的城市交通信号系统普遍存在效能发挥不佳、使用不方便、经济效益差等问题，究其原因，排除系统产品本身的质量和功能因素外主要涉及一下几个方面： 1、轻视前期调查。交通调查和基于交通调查数据的交通工程设计是交通信号系 统是否个性化、适应性和效能发挥的关键性工作。遗憾的是，相对信号配时设计，中国内陆城市交通管理者和系统设计施工者对设计前期的交通现场调查、交通流组织、交通流量等分析工作普遍认识不足、重视不够。对交通调查的方法、内容、时间和数据分析缺乏针对性和系统性，导致受控区域的交
编号: 毕业论文(设计) 题目智能交通信号灯控制系统设计 指导教师xxx 学生姓名杨红宇 学号201321501077 专业交通运输 教学单位德州学院汽车工程系（盖章） 二O一五年五月十日
德州学院毕业论文（设计）中期检查表
目 录 1 绪论............................................................................................................................ 1 1.1交通信号灯简介...................................................................................................... 1 1.1.1 交通信号灯概述.................................................................................................. 1 1.1. 2 交通信号灯的发展现状...................................................................................... 1 1.2 本课题研究的背景、目的和意义 ......................................................................... 1 1. 3 国内外的研究现状 ................................................................................................. 1 2 智能交通信号灯系统总设计.................................................................................... 2 2.1 单片机智能交通信号灯通行方案设计 ................................................................. 2 2.2 功能要求 ............................................................................... 错误！未定义书签。 3 系统硬件组成............................................................................................................ 4 4 系统软件程序设计.................................................................................................... 5 5 结论和展望................................................................................................................ 6 参考文献...................................................................................... 错误！未定义书签。 杨红宇 要： 但是传统的交通信号灯不已经不能满足于现代日益增长的交通压力，这些缺点体现在：红绿 以及车流量检测装置来实现交通信号灯的自控制，随着车流量来改变红绿灯1 绪论 1.1 1.1.1 为现代生活中必不可少的一部分。
新型智能交通信号控制系统 报名号：BS2011-B241设计者：GARDING指导教师：匿名 摘要：本作品针对当前日益严重的交通拥堵问题，以EXP-89S51单片机为核心，设计出了一种新型智能交通信号控制系统，实现了对交通信号灯的实时智能控制。该新型控制系统在控制方案上采用了我们自主设计的新型两级模糊控制方案，该方案是一种同时具有自适应控制、分级模糊控制、相位繁忙优先和准确显时等优势的控制方案，更适用于实际的交通情况，且已获国家实用新型专利和相关论文已在科技核心期刊《现代电子技术》上发表。在软件设计上，采用了MATLAB和VB进行动态模拟，并与当前正在采用的几种控制方案进行了对比验证，验证了新方案的优越性。在硬件设计上，我们采用了EXP-89S51单片机、SP-MDCE25A 交通灯模组、E-TRY通用板和倒计时LED数码管模块等，并搭建了较好的逼真的外围平台来对其实现更具真实性的实时控制。该作品不论是在创新性、实用性、技术先进性，还是在可靠性、经济性上都具有很强的优势。 关键词：智能交通信号新型两级模糊控制 VB动态模拟 EXP-89S51单片机 1、系统总体方案介绍 1.1自主提出的新型智能交通信号控制的总控制系统原理 我们自主提出的新型智能交通信号控制的总控制系统原理如图1所示： 图1自主提出的新型智能交通信号控制的总控制系统原理图在该系统中，交叉口的交通参数经检测装置检测，将被测参数转换成统一的标准电信号，再经A/D转换器进行模数转换，转换后的数字量通过I/O接口电路送入新型两级模糊控制器再到控制台。 在新型两级模糊控制器和控制台内部，用软件对采集的数据进行处理和计算，然后经数字量输出通道输出。输出的数字量通过D/A转换器转换成模拟量，再经驱动模块对交通情况进行控制，从而实现对交叉口的实时智能交通控制。 1.2 基于EXP-89S51单片机的新型智能交通信号控制系统的总控制系统设计 本系统运用我们的新型两级模糊控制方案，采用了EXP-89S51来控制智能交通系统。系统的整体结构框图如图2所示：
基于单片机的智能交通灯控制系统设计---文献综述 （电气112班王志刚 1062） 一、交通灯的历史发展 早在19世纪初期，在英国的一座城市中，红绿装是女性不同身份的代表，其中着红装的女性代表已婚，而着绿装的女性代表未婚，后来由于伦敦议会大厦前经常发生马车撞人的事件，于是当时一位名叫德哈特的设计师受红绿装的启发，发明了当时世界上第一台交通信号灯——该信号灯柱高7米，身上挂着一盏红色和一盏绿色的煤油灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲的牵动着皮带转换灯的颜色。不幸的是，在该信号灯面世的半个多月，煤气灯突然爆炸，并且将在执勤的警察炸死，从此，信号灯就隐匿了。直到二十世纪初期，在美国一个叫克利夫兰的城市率先恢复了红绿交通信号灯，这时已经是电气信号灯了，随后美国许多城市也就陆续的将这种信号灯投入交通使用。对于第一盏名副其实的三色灯（红、黄、绿三种标志）在1918年诞生，该信号灯是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高楼上，由于它的诞生，使城市的交通大为改善。话说红黄绿三色灯的发明者是我国的胡汝鼎，当时他抱着“科学救国”的信念到美国深造，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯面就要过去是，一辆转弯的汽车呼啸着从他身边擦过，吓了他一身冷汗，回到宿舍的他，对刚刚发生的这惊险一幕一直耿耿于怀，他反复琢磨，终于想到解决这种问题的方法，就是在红绿灯的基础上再加上一盏黄灯，提醒人们注意安全。从此三色灯就成为了一个在交通上出色的指挥官，慢慢的也就遍及了全世界。 我国最早的交通信号灯出现在1928年的上海英租界，也就是在那个时候人们才慢慢的感觉到交通信号灯对交通安全和秩序的重要性，交通灯也才在中国慢慢流行。 从最早的手动控制煤气灯到后来的电气控制，从采用计算机控制到现代化的电子定时
毕业设计说明书 （2010 届） 课程名称：可编程控制器应用 题目：交通信号灯PLC控制系统设计专 业班级： 学生姓名： 学号：指导教师： 2010 年 1月 8 日
一、设计题目 交通信号灯PLC控制系统设计 二、设计目的 课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。 三.设计要求 1技术要求： 某十字路口东西方向和南北方向各装有直行(包括右转弯)控制红、黄、绿交通信号灯和左转弯控制红、绿交通信号灯，另外还有到计时显示器。显示器用于显示相应方向直行控制当前点亮信号灯还要持续的时间(剩余时间)，由另外的单片机系统构成。 PLC通过串口以自由口方式输出八位二进制数据，最高位为0表示东西方向数据。1表示南北方向数据，单位为秒。系统中有两个控制开关，东西控制开关SEW和南北控制开关SSN。SEW接通SSN关断则东西方向绿灯全亮南北红灯全亮，其他全灭。接通南北方向绿灯全亮，东西方向红灯全亮，其他全灭。SEW 和SSN都关断停止工作SEW和SSN都接通则进入正常工作状态，按照以下规律控制：(参考中华路与人民路交叉路口的信号灯) 2设计规律：: (1)系统启动后，南北红灯全亮35秒；与此同时东西直行绿灯亮20秒,东西左转弯红灯亮；(2) 东西灯亮20秒后开始闪烁，周期为1秒(灭0.5秒，亮0.5秒)，闪亮3秒。(3)东西直行绿灯闪亮3 秒后变成黄灯亮，维持2秒；(4)东西直行黄灯亮2秒后变成红灯亮；同时东西左转弯绿灯亮，维持10秒；(5)东西左转弯绿灯亮10秒后变成红灯亮;(至此东西方向全是红灯亮，维持40秒)；同时南北方向直行控制红灯灭，绿灯亮。维持20秒；南北左转弯继续红灯亮.；(6)南北直行绿亮20秒后开始闪烁，周期为1秒(灭0.5秒，亮0.5秒)，闪亮3秒；(7)南北直行绿灯闪亮3秒后变成黄灯亮，
基于单片机的交通灯设计文献综述 毕业论文设计文献综述题目:基于单片机的交通灯设计学生姓名: 赵龙飞学院: 衡水学院专业: 电子信息工程 年级: 2008级学号: 200840513048 本专科: 本科指导教师: 霍聪颖衡水学院教务处印制第1 页毕业论文设计文献综述论文设计题目基于单片机的交通灯设计指导教师霍聪颖研究方向参考文献情况国内7篇国外1 篇共计8篇收集参考文献时间2012年1月1日至2012年3月8日一、文献综述 1.交通控制系统的发展城市道路交通自动控制系统的发展是以城市交通信号控制技术为前导与汽车工业并行发展的。在其各个发展阶段由于交通的各种矛盾不断出现人们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到交通自动控制中来从而促进了交通自动控制技术的不断发展。早在1850年城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。世界上第一台交通自动信号灯的诞生拉开了城市交通控制的序幕1868年英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤气照明灯用来控制交叉路口马车的通行但一次煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪。1914年及稍晚一些时候美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯它们采用电力驱动与现在意义上的信号灯已经相差无几。1926年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯这是城市交通自动控制的起点。
20世纪30年代初美国最早开始用车辆感应式信号控制器之后是英国当时使用的车辆检测器是气动橡皮管检测器。车辆感应控制器的特点是它能根据检测器测量的交通流量来调 整绿灯时间的长短使绿灯时间更有效地被利用减少车辆在 交叉口的时间延误比定时控制方式有更大的灵活性。车辆感应控制的这一特点刺激了车辆检测器技术的发展。继气动橡皮管式检测器之后雷达、超声波、光电、地磁、电磁、微波、红外以及环形线圈等检测器相继问世。当今在城市道路交通自动控制、交通监测和交通数据采集系统中应用最广的是环形线圈车辆检测器。超声波检测器主要在日本等少数国家得到广泛应用。计算机技术的出现为交通控制技术的发展注入了新的活力更是实现了以一个城市或者更大地域而非简 单的一个路口的交通总体控制系统。1952年美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信 号机网的配时方案自动选择式信号灯控制而加拿大多伦多 市于1964年完成了计算机控制信号灯的实用化建立了一套由IBM650型计算机控制的交通信号协调控制系统成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市。这是道路交通控制技术发展的里程碑。可以说在近百年的发展中道路交通信号控制系统经历了手动到自动从固定配时 到灵活配时从无感应控制到有感应控制从单点控制到干线 控制从区域控制到网络控制的长远过程。交通控制研究的发
城市轨道交通信号系统列车自动控制ATC系统综述 一、ATC系统的组成和功能 列车自动控制(ATC Automatic Train Control)系统包括三个子系统：列车自动防(ATP Automatic Train Protection)、列车自动运行(ATO Automatic Train Opera-tion）、列车自动监控（ATS Automatic Train Supervision）。 ATC系统包括五个原理功能：ATS功能、联锁功能、列车检测功能、ATC功能和PTI（列车识别）功能。 (1)ATS功能：可自动或由人工控制进路，进行行车调度指挥，并向行车调度员和外部系统提供信息。ATS功能主要由位于OCC(控制中心）内的设备实现。 (2)联锁功能：响应来自ATS功能的命令，在随时满足安全准则的前提下，管理进路、道岔和信号的控制，将进路、轨道电路、道岔和信号的状态信息提供给ATS和ATC功能。联锁功能由分布在轨旁的设备来实现。 (3)列车检测功能：一般由轨道电路完成。 (4) ATC功能：在联锁功能的约束下，根据ATS的要求实现
列车运行的控制。ATC功能有三个子功能：ATP/ATO轨旁功能、ATP/ATO传输功能和ATP/ATO车载功能。ATP/ATO轨旁功能负责列车间隔和报文生成；ATP/ATO传输功能负责发送感应信号，它包括报文和ATC车载设备所需的其他数据；ATP/ATO车载功能负责列车的安全运营、列车自动驾驶，且给信号系统和司机提供接口。 (5)PTI功能：是通过多种渠道传输和接收各种数据，在特定的位置传给ATS，向ATS报告列车的识别信息、目的号码和乘务组号和列车位置数据，以优化列车运行。 二、ATC系统的水平等级 为确保行车安全和线路最大通过能力，根据国内外的运营经验，一般最大通过能力小于30对h的线路宜采用ATS和ATP 系统，实现行车指挥自动化及列车的超速防护。在最大通过能力较低的线路，行车指挥可采用以调度员人工控制为主的CTC（调度集中）系统。最大通过能力大于30 Xf /h的线路，应采用完整的ATC系统，实现行车指挥和列车运行自动化。 ATO系统对节能、规范运行秩序、实现运行调整、提高运
安徽科技学院数理与信息工程学院 《单片机原理与应用设计》课程设计 设计说明书 题目: 道路交通信号灯控制系统 专业: 电气工程及其自动化 班级: 12级1班 指导教师： 2014 年12 月 9 日
目录 一、概述 (3) 1、设计背景 (3) 2、设计要求 (3) 二、整体设计原理 (3) 1、设计原理 (3) 2、硬件电路分析 (4) 三、硬件电路 (5) 1、晶振电路 (5) 2、硬件电路 (5) 四、软件设计 (6) 1、主程序设计 (6) 2、程序代码分析 (7) 3、元件清单 (9) 五、测试 (10) 1、仿真调试 (10) 六、心得体会 (13) 七、附录 (14) 1、参考文献 (14) 2、完整程序代码 (14)
一、概述 1、设计背景 根据规定本学期13、14周为本专业课程设计，要求同班同学五人一组利用单片机相关知识和proteus仿真软件实现所选课题相关功能。 由于我们组在大二数、模电课程设计中做过交通灯相关课题，因此本次课程设计在组织好团队后，经讨论我们一致决定选择道路交通信号灯控制系统作为本组课程设计内容。 2、设计要求 （1）设计目的 随着单片机应用的日益广泛，在校学生加强对单片机动手实践能力的培养，已经是非常重要的一项锻炼。课程设计就是为加强实践机会、培养学生动手能力的一个重要环节，将理论知识与实际联系起来的一个关键机会。 （2）设计任务 ①设计四组十字路口的红、绿、兰三色交通灯，并模拟交通灯的现场情形，控制交通灯的亮灭。 ②设计四组 LED 显示器，分别倒计时显示十字路口每个方向的红灯或绿灯的剩余时间。 ③可适当根据实际需要增加扩展功能。 ④利用 PROTEUS 软件画出电路图，根据以上功能编写软件，并在硬件电路上成功运行或仿真。 二、整体设计原理 1、设计原理 实际交通灯的变化规律实际交通灯分为东南西北四个方向以及左转右转，本次课程设计我们涉及的是简易交通灯，不包含左转右转，只包括东西直行和南北直行，原理较为简单，下图是十字楼口的模拟图。
毕业设计中文摘要
目录 1 前言 (1) 2 城市轨道交通信号系统 (1) 2.1 信号定义与实现意义 (1) 2.2 信号的基本分类 (2) 2.3 信号机与行车标志种类 (2) 2.3.1 信号机的基本种类 (3) 2.3.2 行车标志 (3) 2.3.3 信号标志 (4) 2.4 视觉信号的意义 (5) 2.5 手信号的显示方式和意义 (6) 2.6 听觉信号 (9) 3 信号系统的基础 (11) 3.1 联锁的定义 (11) 3.2 进路与道岔 (11) 3.3地铁信号系统 (13) 3.4 车场线信号 (13) 4 信号控制系统在城市轨道交通中的应用 (13) 4.1 城市轨道交通中使用的信号系统 (13) 4.2 城市轨道交通移动闭塞信号系统的通信实现方式 (15) 4.3 信号控制方式及列车运行模式信号控制方式 (16) 4.3.1 ATP列车自动保护系统 (16) 4.3.2 ATO列车自动驾驶系统 (16) 4.3.4 SICAS微机联锁系统 (17) 结论 (19) 致 (20) 参考文献 (21)
1 前言 近年来，在改革开放政策的指导下，我国国民经济发展十分迅速，为了城市轨道运输能力与国民经济发展相适应。就要求足够数量、质量良好的车辆投入到生产运输当中去，才能满足和适应国民经济发展的需要。所以信号控制系统作为最重要的一部分，关乎到效益的今天，不得不重视信号控制系统的作用。稳定而安全是最重要的，信号系统在快速发展的同时，安全这一块也不能忽视，总体来说信号系统还是可以确保列车的安全可靠，但再紧密的机器也会有失误。本文从信号系统的安全可靠性分析，从细小的组成到整体的应用，探讨了信号控制系统。首先介绍了信号系统的组成，信号机、联锁、进路、信号标志等。从而介绍信号控制系统在轨道交通中的应用，三种闭塞的分类，固定闭塞，准移动闭塞，移动闭塞，更加详细介绍了当今通用的无线通信移动闭塞系统。 2 城市轨道交通信号系统 2.1 信号定义与实现意义 定义：所谓信号是指示列车运行与调车工作开展的命令，它传达指挥者的意图，指示列车运行条件，表示有关行车设备的位置和状态等，是行车指挥的一种形式。信号装置就是实现信号含义的专用装置。 基本作用：“信号”的发展同交通运输事业的发展紧密联系，它同运输事业密不可分。 实现意义：由于信号的基本作用的重要性是客观存在的，所以他已经深入和渗透到所有交通运输的行业中，没有信号作为相关的指示和命令，任何交通工具都无法在现代社会现实中实现其功能。 从我们日常生活中经常遇到的，如地面道路交通、地铁、航海运输、航空运输都必须要有统一规的行业公认的信号来确保运转安全和保证它运输能力的发挥。甚至在其他领域都必须用标准的规和命令来实现功能，如先进的信息高速公路同样要有相关的命令和标准规的制约才能实现信息的快速传输。所以，信号是实现和保障交通运输运行的最重要工具与手段。 在整个的运输过程中，有关行车人员必须严格按信号指示的要求执行，任何单位、个人均不得违反，而任何违反都将造成十分严重的后果及无法挽回的损失对信号的基本要求： 各种信号机的灯光排列、颜色、外形尺寸应符合规定的标准。 信号机的显示方式和表达的含义必须统一并且符合规定的要求。 信号机的设置须保持能够进行实时检测、故障警告，为列车运行提供安全保障、正确信息。 在一般情况下，信号机设置在运行线路的右侧，与列车司机的驾驶位置相同，便