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一种智能交通信号控制机的设计与实现

第8期史忠科等:一种智能交通信号控制机的设计与实现・145・一种智能交通信号控制机的设计与实现水

史忠科,陈小锋,赵凯

(西北工业大学自动控制系,陕西西安710072)

摘要:该系统采用了“绿冲突”和备用方案的容错控制方式。即使主控部件出现故障,信号机仍可以按备选方案工作。为了便于与上位控制机连接,信号机提供了多种通信方式和“线控”功能。基于车流量检测,提出了信号机的智能控制方案。实际应用结果表明,新型的智能交通信号机系统性能稳定可靠,功能较强,便于实现“绿波带”控制和交通网络协调控制。

关键词:交通控制;信号机;交通网络

中图法分类号:TM571文献标识码:A文章编号:100l-3695(2004)08.0145.03

DesignandImplementationofanIntelligentTramcSignalContr01Machine

SHIZhong-ke,CHENxiao-fjng,ZHA0‰

(脚‘.旷A咖mm如cD眦捌,ⅣD舶乱螂衙nPD枷e曲,l池Z珈沁瞄渺,m’口n跏口舢i710072,铂z舰)Abst腿ct:Greensignalco证lictcontrolardreserveplancontrol,areadoptedinmesystems0thatthesignalcontrolmachine

canstillrunno瑚allvevenifthemaincontI_ollerf出lstowork.Toachievenetworlccontrolandanerialcoordinatedcontr01.mul.tifo唧communicationmethodsareprovidedbysignalcontrolmachine.TheinteUigentcontrolp18nsafealsodesignedb8sedonthereal.timedetectionofthetr械cnow.Thepracticalapplieationindicatesthatthenew.kindinteUi冀enttra{Ecsi鼬alcontrolmachinepossessesreliablepeIfb彻明ce卸dpowe—.ulfunctions,andisconvenienttoachievethe”GreenWaveBand”controlandtr棚cnetworkcoordinatedcontIDl.

KeyworIls:TramcControl:Si舯alControlMachine:Tra硒cNetwork

1引言

交通对国民经济的发展具有重要作用,然而,大多数城市交通常常出现交通堵塞现象。车辆行驶中不仅车速受到限制,并且非机动车辆和行人的干扰,有时甚至会频繁遇到多个红灯信号,难以实现高效、快捷地运行。因此,协调性控制交通枢纽的信号,对提高城市道路的通行能力十分有效。

交通信号控制机是城市交通信号控制系统的基本组成单元,是解决城市交通问题的关键设备。目前,世界各国广泛使用的、最具代表性且有实效的城市交通控制系统有英国TRANSYT(TramcNetworkstudy1如ls)交通控制系统、SC00T(SplitCycle0ffsetOptimizationTechnique)系统、澳大利亚的ScAT(SydneycoordinatedAdaptive’m曲cMetIlod)系统。这些系统已经在发达国家城市网络交通控制中获得了成功的应用。TRANsYT系统是由英国道路研究所花费近十年时间研制成功的控制系统,经过不断改进,已发展到TRANsYT_8型,被世界400多个城市采用。scAT系统是澳大利亚于20世纪70年代末开发的。scAT系统呈分层递阶形式,充分体现了计算机网络技术的突出特点,结构易于更改,控制方案较为容易变换。sc00T系统也是由英国道路研究所在TRANSYT系统的基础上采用自适应控制方式,经过八年的研究于1980年提出的动态交通控制系统。sc00T系统仍采用了TRANsYT系统的交

收稿日期:2003-06-29;修返日期:2003—09-12

基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(601340lO)通模型,吸收了TRANsYT系统各方面的优点,并因sc00T系统的实时控制,获得了明显优于静态系统的效果,被很多国家采用。此外,日本Kyos舳电器制作有限公司的交通控制系统、德国的siemens系统等也在中国得到了较为广泛地应用u。J。

然而上述信号控制系统都需要安装大量的路面传感器,我国绝大多数交通枢纽不具备这些条件,而且近期也难以实现¨’5J。此外,这些系统的单个交通信号机系统的造价也很高,系统容错性差,个别传感器的失效可能导致整个系统的崩溃,在发展中国家难以推广使用。为此,本文提出了一种适用于城市交通多级控制所需的智能信号控制机设计思路,并给予了工程实现。

2系统硬件设计

城市交通枢纽的信号需要协调控制,因此,信号控制机本身必须具有与上位机进行数据传输的通信功能,该模块在信号控制机中给予了考虑。交通枢纽的部分绿灯信号不能同时出现(如交叉路口东西方向与南北方向的放行绿灯不能同时出现),虽然软件设计中对这一冲突可以防范,但从交通安全的角度考虑,在硬件设计中必须具有绿冲突检测。为了实现信号机与上位机通信,并且实现有关控制功能,信号控制机中必须具有主控模块。实际应用中需要自动按照不同方向的车流量来调节周期和红绿灯开启时间长短(绿信比),信号控制机需要检测和处理多个交通流信号。由于信号机工作在室外,要能承受温度、湿度变化及雷击等恶劣环境的影响,所以我们在设计方案中还考虑了容错控制模块,即在信号机主板出现损坏

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