毕业设计（论文）开题报告交通灯智能控制系统的优化设计

1、附件6 本科毕业设计（论文）开题报告课题名称： 十字路口交通灯智能控制系统的优化设计 姓 名： 学 号： 专业年级： 电子信息科学与技术（电子声像） 指导教师： 教务处制一、课题意义（包括课题的理论意义和现实意义） 随着社会的发展，人们的消费水平不断提高，私人车辆不断的增加。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。随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等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

2、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，缓解主干道与咂道、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。 用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的plc设计方

3、案。二、文献综述（包括：1.理论的渊源及演进过程 2.国内外对本课题的研究现状和有待解决的问题 3.本人对所查文献的评述等）(一) 交通灯的历史渊源及演进过程 19世纪初，在英国中部的约克城，红、绿装分别代表女性的不同身份。其中，着红装的女人表示我已结婚，而着绿装的女人则是未婚者。后来，英国伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故，于是人们受到红绿装启发，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特设计、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

4、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。 从此，城市的交通信号灯被取缔了。直到1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。 随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。 黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造

5、，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。 中国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海的英租界。 从最早的手牵皮带到20世纪 50年代的电气控制，从采用计算机控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、发展和完善。（二）国内外的发展现状及以待解决的

6、问题 传统的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，有的路口在不同的时间段甚至可能会产生很大的差异。即使是经过长期运行、较实用的方案，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流量变化情况自适应控制的交通灯。 目前，大部分城市中十字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

7、间的控制方法，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。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发展，交通运输组织与优化理论、技术的不断提高，国内外逐步形成了一批高水平有实效的城市道路交通控制系统。目前设计交通灯的方案有很多，有应用 cpld设计实现交通灯控制器方法；有应用plc对交通灯控制系统的设计；有应用单片机事先对交通信号设计的方法。例如澳大利亚的scat系统，采取分层梯阶式控制结构。其控制中心各有一台监控计算机和一台管理计算机，通过串行数据线路相连。地区级的计算机自动把各种数据送到管理计算机 ，监控计算机连续地监视所有路口的信号运行、检测器的工作

8、状况。地区主控制器用于分析路段控制送来的车流数据，确定控制策略，并对本区域个路口进行实时控制。scoot系统充分体现了计算机网络技术的突出优点，结构易于更改，控制方案教易变换。英国的scoot系统，scoot是由英国道路研究所在trnsyt系统的基础上采用自适应控制方法与1980年提出的动态交通控制系统。scoot是为方案生成的控制系统，是通过安装在交叉口每条进口车道最上游的车辆检测器所采集的车辆信息，进行联机处理，从而形成控制方案，并能连续实时调整周期、绿信比和相位差来适应不同的交通流。 国内应用和研究城市交通控制系统的工作起步较晚，国家一方面进行改善城市市中心交通为核心的技术研究；另一方面

9、采取引进与开发相结合的方针，建立了一些车城市道路控制系统。虽然取得了较好的效果，但我国实际情况决定了需要对这些系统进行改进，比如：需要完善信号系统控制，现有的信号控制还存在一定的局限性。需要合理解决混合交通流问题。现有信号控制系统对自行车流大多是与机动车同时开始，容易造成交通流冲突。(三) 综述评述 针对近年来城市交通的拥挤现象,特别是驾驶员违章严重、交通事故频发、车辆尾气污染等问题,介绍丁集计算机、信息、电子及通讯等众多高新技术手段于一体的智能交通指挥中心控制系统.该系统的安装及使用,大大缓解了城市道路堵塞现象、提高了道路的通行能力.减少了驾驶员违章的次数,抑制了交通事故的发生,同时对减轻车

10、辆尾气排放,从而降低环境污染都起到了不可低估的作用。 分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合城乡交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的硬件电路设计方案。三、课题研究内容与方法及技术路线（一）研究内容 在现代化工生产设备中，有大量的数字量和模拟量的控制装置，如电机的起停，电磁阀的开闭等都要用到plc，因为plc技术是最简洁，最有效的解决工具，下面就对plc交通灯设计进行阐述。 第一部分是plc交通等控制系统的硬件设备的要求，如下：1.要选择plc系统设备；2.plc外部接线图；3.要设计i/o配线表；4.plc电源和地的选择。 第三部分是对p

11、lc交通灯的编程器的选择和系统调试1.顺序功能流程图（sfr）；2.用编程器输入指令并检查；3.系统调试仿真。（二）研究方法 1.文献研究法 2.信息查找法 3.对比分析法 4.调查法（三）技术路线 1.观察十字路口交通灯的工作时序 2.设计i/o口 3.画出状态转移图 4.写出指令表 5.用编程器输入指令 6.调试运行 7.i/o端子接线图 四、课题研究进度安排1. 2011年12月05日至2011年12月23日，撰写开题报告，12月24日毕业论文（设计）开题答辩；2. 2011年12月25日至2012年1月30日，广泛查阅和分析整理资料；3. 2012年5月上旬，毕业论文（设计）答辩；参考

12、文献1刘智勇，智能交通控制理论及其应用北京：科学出版社，20082史忠科，黄辉生等.交通控制系统导论m北京：科学出版社，2007 3陆化普.智能运输系统m北京：人民交通出版社，20104黄宏格;陆秀令;张振飞;基于plc小型压块机电气控制系统的设计j;机电工程技术;2006年02期5廖常初.plc编程与应用s7-200.机械工业出版社，2005 6徐铁.plc应用技术.中国劳动和社会保障出版社，2008 7胡学林，可编程控制器教程（基础篇）北京：电子工业出版社2003.116余国亮.plc原理与应用 m. 清华大学出版社，2005.69郑瑜平可编程序控制器j 北京航空航天大学出版社， 199210陈在平可编程序控制器技术与应用系统设计j 机械工业出版社，200211李道霖电气控制与plc原理及应用(西门子系