毕业设计基于plc的交通信号灯

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1、中北大学2009届毕业设计说明书1引言城市的快速发展，机动车拥有量的增长，给交通带来了许多问题，如交通拥堵、交通事故频发等。作为城市交通命脉的道路阻塞会使整个城市交通陷入瘫痪。完善路网来缓解交通拥挤不是短时间所能解决的，目前急需做的是进一步挖掘路网的潜力并改善交通现状，特别是改善交通信号控制。可见，研制一种高效的智能交通控制系统是很有必要的，因此，城市交通的智能控制目前已成为国内外交通工程界研究的热点领域之一，最大程度地提高十字路口的通行能力，为经济的发展和人民生活提供一个安全、畅通、高效的交通环境已成

2、为必然[1]。1.1交通信号灯的产生自从有铁路以来，就出现了为沿某段轨道行驶的列车显示是否安全的信号了。1868年，发明家J·P·奈特产生了将这些信号应用在道路的想法。他在伦敦的议会大楼外设置了第一个交通信号。它们像铁路信号一样有一个倾侧臂，并且将红色和绿色的煤气灯组合起来供夜晚使用的。然而，当某个信号灯发生爆炸并炸死了一名警察后，这个计划就告吹了。由于汽车的发明以及交通量的不断增加，交通信号日益成为一种需要，特别是在美国。20世纪初，阿尔弗雷德·贝尼施开发出一种红绿灯系统，并且在俄亥俄州的克利夫兰进行

3、了第一批安装。4年后，在设置于纽约的交通灯上又增加了第3种颜色琥珀色。1925年，交通信号重新出现在英国。1926年英国人首次采用自动化的交通信号控制器来控制交通信号灯。早期使用的交通信号灯对于安全疏导交叉口的车辆交通起到了良好的作用，但因为其固定的周期长和红绿灯时间控制效果不佳，随着城市交通的飞速发展，交叉口处的交通冲突也越来越复杂。早期使用的交通信号灯越来越难以胜任日趋复杂的交通控制任务了。同时，随着人类科学技术水平的不断提高，相应地产生了符合多种时间分离方法的多样化的现代化交通信号灯，学者们也提出

4、了一些信号控制方案，例如定时控制、感应控制等[2]。1930年，美国盐湖市开始使用联动式信号系统，该系统把相邻的几个交叉路口作为一个整体，以人工方式集中控制，这种控制系统也就是当今协调控制系统的雏形。随着传感器技术的发展，交通感应路口控制机开始在美国使用，这种控制机当时只用在单个交叉路口，其最大优点是能根据交通检测器测量的交通数据来调整交通控制方案，随着计算机的发展，1963年，加拿大多伦多市建立了一套由JBM650型计算机控制的交通信第39页共39页中北大学2009届毕业设计说明书号系统是基于模糊逻辑

5、的路口交通灯控制算法，这是道路交通控制技术发展的里程碑。该系统第一次把计算机技术用于交通控制，大大提高了控制系统的性能和水平。到80年代初，世界上己有大约250个的城市建立了区域交通控制系统，对城市交通进行整体集中控制。1969年英国学者设计的区域控制系统优化程序TRANSYT(TrafficNetworkStudyTools)被世界各国广泛采用，对交通控制系统的发展起到了促进作用。1979年英国道路和运输研究所研制成功了SCOOT系统，与此同时澳大利亚推出了SCAI系统。这些实时自适应控制系统的诞生在

6、交通控制发展史上是一个伟大的创举，他们可以根据检测器测量的实时交通数据，联机生成配时方案，同时不断修正控制参数，以适应交通流的动态随机变化，因此有较高的控制精度和较好的响应速度。这些系统己经在发达国家的城市网络交通控制中获得了成功的应用。随着智能控制技术的发展，学者们提出了一些智能控制的方法，如模糊控制、神经网络控制和遗传算法等。这些技术的应用都不同程度的缩减了车辆延误、提高了道路的通行能力、改善了交通环境[3]。现代交通信号常常由电脑来控制。电脑与道路底下的交通检测器相连接，监视交通流量并测算出改变灯

7、光的最佳时间。1.2国内外交通问题的现状在国外，特别是西方国家，由于经济发展的较快，早在60年代，交通问题便日渐突出。据一项对美国主要城市交通状况的调查结果，在1982年至2000年间，美国城市在上下班高峰期间的交通堵塞状况不断加剧，由交通堵塞造成的时间和汽油浪费而带来的经济损失每年高达680亿美元。一位在美国市区驾车上班者在2000年全年平均在路上遇到塞车的时间长达62小时。根据欧美的经验，交通拥挤造成负面影响中，交通事故、汽油过量和时间成本约各占三成[4]。第39页共39页中北大学2009届毕业设计

8、说明书我国，由于经济发展相对较晚，汽车拥有量相对较少，在改革开放前及初期，这一问题并不严重，但随着我国经济的飞速发展，机动车辆的增多，在80年代中期，特别是进入90年代以来，我国的交通状况日渐恶化，交通拥挤日益严重，特别是一些大中城市，交通拥挤己成为制约城市经济发展的瓶颈。以北京市为例，交通问题己成为影响城市正常功能发挥和城市可持续发展的一个全局性问题。城区主要道路的平均负荷度高达95%以上。交通拥挤的加剧，不仅造成巨额的经济损失，发展严重