1、 南 京 理 工 大 学 毕业设计说明书 (论文 ) 作 者 : xxxx 学 号： 9049 教学点 : 常州轻工职业技术学院 专 业 : 机电一体化工程 题 目 : 自适应交通灯智能控制系统设计 指导者： (姓 名 ) (专业技术职务 ) 评阅者： (姓 名 ) (专业技术职务 ) 2011 年 元 月 黄祥源 讲师 讲师 沈治 南 京 理 工 大 学 毕业设计（论文）评语 学生姓名： xxxx 班级、学号 ： 09 机电接本 2 班 9049 题 目： 自适应交通灯智能控制系统设计 综合成绩： 中 指导者评语： 该学生能够按照要求，按时完成了毕业设计。 该生 对比了 传统交通灯和智能交通
2、灯的优缺点 ，我们可以很清楚的看到 智能交通灯 的优势。 通过论文可以看出， 作者查阅了大量的资料，论述比较充分，条理也很清晰。当然，在这其间也存在一些不足和需要提高的地方。 如软件方面不够详细。 能 够严格按照论文格式要求完成论文，对于论文各个部分的书写都能符合要求，写作规范。 综上所述可以提交答辩， 建议成绩评定为中。 。 指导者 (签字 )： 2011年 5月 15日 毕业设计（论文）评语 评阅者评语： 该生按设计任务书的要求，完成了智能交通信号的设计与开发工作。论文选题贴合工程实践，具有较大的应用价值及一定的理论意 义，所得成果对生产实际有一定的参考价值，有一定创新性，工作量适中，论文
3、结构合理，格式较规范，部分内容论述不够详细。 论文达到本科毕业设计（论文）的要求。可以提交答辩，建议成绩评定为中。 评阅者 (签字 )： 2011 年 5 月 18 日 答辩委员会（小组）评语： 本课题 选题为当今广泛应用的项目 ，系统完整的研究成果 也不 少，写作意图明确。在答辩过程中，思路清晰，逻辑性 强， 问题回答基本正确， 基本上能表达自己的观点，有一定的分析问题与解决问题能力 。对实际工作有一定的参考作用 。 经答辩小组讨论，成绩评定为：中 答辩委员会（小组）负责人 (签字 )： 2011 年 5 月 21 日 毕业设计说明书（论文）中文摘要 摘要 交通灯是城市交通监管系统的重要组成
4、部分，对于保证机动车辆的安全运行，维持城市道路的顺畅起了重要作用。随着车辆的日益增多，交通问题将日益 严重。可通过多修建道路或限制车辆的办法来解决，但道路的增加是有限的，而限制车辆会使汽车及相关产业受到压制。目前，发达国家的交通主要向智能交通方向发展。如给汽车装上导航仪等办法，充分利用电子设备提高现有道路交通系统的运输能力。交通灯是管理城市交通的重要工具，交通灯对道路的影响近年来引起广大学者的广泛注意。目前绝大部分交通灯其时间都是设定好的，不管是车流高峰还是低谷，红绿灯的时间都是固定不变，还有一些交通灯能根据简单划分的时间段来调整时间，但控制起来都不是很灵活，这使得城市车流的调节不能达到最优。
5、 由于传统的定 时切换控制交通方式的局限性使得我们有必要寻求一种能够具有流量变化自适应控制的智能交通控制系统，智能交通灯的优点在于能减缓滞流现象，不会出现空道占时的情形，提高公路交通通行率，保持道路的畅通。基于此本论文的思路是：通过传感器（即电磁感应线圈）探测出汽车的流量后自动调节红绿灯的时长。车辆的流量计数、交通灯的时长控制可由可编程控制器（ PLC）来实现。 关键字 ： 车流量 ，智能 交通 ，传感器， 可编程控制器 毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title Adaptive traffic intelligent control system design Abstract The t
6、raffic light is urban traffic supervision system important constituent, to guarantee safe operation of motor vehicles, maintain the urban road smooth played an important role. With the increasing of vehicles will increasingly serious, the traffic problem. But through many roads or restrict vehicle s
7、olution to the increase, but the road is limited, and the limit vehicles will make cars and related industry suppressed. At present, the main developed countries to traffic intelligent transportation direction. As for car mount navigators to wait for method, make full use of electronic equipment upg
8、rade the existing road traffic system transportation capability. The traffic light is the important tool of urban traffic management, traffic lights on road in recent years the influence caused widespread attention of the majority of scholars. Currently most of the traffic lights its time are set go
9、od, whether it is the lowlands, traffic peak traffic time is fixed, and some traffic lights can be divided according to simple period of time to adjust, but not very flexible control together, which makes the city traffic regulation cannot achieve optimal. Because the traditional timing switch contr
10、ol of the means of transportation limitation makes it is necessary for us to seek a capable flow change adaptive control of intelligent traffic control system, intelligent traffic lights features can slow stagnation phenomenon, wont appear empty way of situation, improving highway traffic rate, keep
11、 the road clear. Based on this idea of this paper is that by sensor (i.e., electromagnetic induction coils) detected automatically adjust the flowcar traffic after the duration. Vehicle traffic counting, light load control by programmable controller (PLC) to achieve. Key words: intelligent transport
12、ation, traffic, sensor, programmable controller 本科毕业设计说明书（论文） 第 I 页共 I 页 目次 1 引 言 . 1 1.1 课题研究背景 . 1 1.2 研究研究意义 . 2 1.3 问题与方法 . 3 2 方案论证与硬件设计 . 5 2.1 课题可行性分析 . 5 2.2 车辆的存在与通过的检测 . 5 2.3 用 PLC 实现智能交通灯控制 . 12 3 智能交通系统软件设计 . 14 3.1 可编程控制器（ PLC）的介绍 . 14 3.2 十字路口交通信号灯控制系统的控制要求 . 16 3.3 控制系统的控制要求 . 17 3.4
13、 十字路口交通信号灯控制系统的 PLC 选型 . 20 4 交通灯的保护 . 24 4.1 感应线圈 (电感式传感器 ). 24 4.2 干扰 . 24 4.3 主要抗干扰措施 . 26 结 论 . 29 致 谢 . 30 参 考 文 献 . 31 附录 A. 32 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页共 39 页 1 引 言 据不完全统计，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 (不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况 )，这样必然产生如下弊端 :当某条路段的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未
14、对实际情况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种浪费。 智能控制交 通系统是目前研究的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号，其中主要运用 GPS 全球定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑，我们可用如下方案来控制交通路况 :制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。具体如下 : 通过传感器（即电磁感应线圈）探测出汽车的流量后自动调节红绿灯的时长。车辆的流量计数、交通灯的时长控制可由可编程控制器（ PLC）来实现。 比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公
15、路交通通行率，较全球定位系 统而言成本更低。 1.1 课题研究背景 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威斯敏斯特区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。 1914 年，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，安装在纽约市 5 号大街的一座高塔上。红灯 亮表示 “
16、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。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页共 39 页 导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。 1968 年，联合国道路交通和道路标志信号协定对 各种信号灯的含义作了规定。绿
17、灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线 ， 但车辆已 十 分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口 。 随着交通的不断发展和汽车化进程的加快，交通拥挤加剧，交通事故频发，交通环境恶化，已经成为引人注目的城市问题之一。交通问题不仅是发展中国家，就是在发达国家也是一个令 人困扰的严重问题。众所周知，缓解交通拥挤的最直接和最有效办法是提高路网的通信能力。但无论哪个国家的大城市
18、，不可能无限制地修建道路，不论是资金因素还是土地因素，都限制了道路的无节制增长。因此，不可能通过无限制地修建道路来满足日益增长的交通需求。与此同时，通过限制车辆增加削减交通需求也因受到客观因素的制约而无法取得满意的结果。事实上，由于交通系统是一个相当复杂的大系统，无论单独从车辆方面考虑还是从道路方面考虑，都很难从根本上解决问题。 1.2 研究研究意义 在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参 与者的安全提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。 传统的
19、十字路口交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流量的调查，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，实际上车辆流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的方案，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，更为现实的需要是能有一种能够很具流量变化自适应控制的交通灯。 目前，大部分城市路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页共 39 页 由于十字路口不同时刻车辆的流量是
20、复杂的、随机的和不确定的，采用固定时间间隔的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现空等现象，影响了道路的畅通。为此，采用不依赖数学建模的模糊控制方法设计交通灯控制器，能较好地解决这个问题。另外随着众多高科技技术在日常的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日益严重，为保证交通控制的可靠、稳 定，选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的 PLC 是必要的。 随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的交通灯装置远远不能满足当前高度自动化的需要。可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品：充分利用计算机技术对生产过程进行集中
21、监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。 1.3 问题与方法 问题 1、 私人轿车越来越多，城区道路交通压力与日俱增，许多路段已 经超出道路设计负荷，经常发生堵车、交通事故等现象；在节假日、上、下班高峰时间，堵车现象更为严重 ； 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 ； 2、现在城市路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，采用固定时间间隔的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现空等现象，影响了道路的畅通； 3、随着众多高科技技术在日常的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日益严重，可能会影响交通灯的 控制。 方法 1、利用一种可以随着车辆数量变化而变化红绿灯时长的交通灯，根据路口车辆的实际数量变化绿灯时长，充分利用道路，保持道路的通畅； 2、在入路口的各个方向附近按要求埋设压力传感器，当汽车通过时压力产生变化，即可检测出汽车的通过；将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入；
