c#语言下的交通模拟灯软件开发设计最新版1

基于C计算机语言下交通模拟灯的交通规划软件开发设计学院专业班级学号姓名指导教师二一三年四月二十日1毕业论文评语及成绩学生姓名学号班级专业毕业论文题目基于C计算机语言下的交通模拟灯的交通规划软件开发设计指导教师姓名指导教师职称评定成绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩系主任签字年月日2毕业设计任务书题目基于C计算机语言下的交通模拟灯的交通规划软件开发设计学生姓名班级专业承担指导任务单位导师姓名导师职称一、设计内容1开发设计流程。2开发平台的建立（1）C计算机语言的应用。（2）满足需要功能的开发平台的建立。3交通模拟灯的交通规划的功能确定。4在C计算机语言基础上建立的开发平台上设计出交通模拟灯的交通规划软件。二、基本要求1专业术语准确，思路清晰，语言准确；论文排版正确，书面整洁；绘图采用AUTOCAD计算机制图，图面线条粗细分明，标注正确。2要求用C计算机语言来开发软件，掌握交通模拟灯的计算机语言以及在交通规划软件开发设计的应用。三、应收集的资料及参考文献1C计算机语言程序设计。2相关软件开发设计。3交通模拟灯的交通规划的功能。四、进度计划第1周准备资料第24周实习第3周开题报告，设计总体方案拟定第46周编制投标文本第79周编制工程量清单单价预算第1011周编制施工组织设计第1214周文整，答辩准备第15周答辩教研室主任签字时间年月日3开题报告题目基于C计算机语言下的交通模拟灯的交通规划软件开发设计学生姓名学号班级专业4一、选题的目的及其意义在现代社会中，交通问题已成为影响和制约国民经济发展的重大因素，而城市交叉口是城市道路网络的关节点，对其进行深入的研究是解决城市交通问题的关键所在。城市交叉口中影响交通车流量最大的主要就是各路口各方向的交通灯的红、绿灯亮的时间，如果各方向的红绿灯亮的时间不合理，不以实际各方向车流量的多少而设置红绿灯亮的时间，就会出现很严重的交通堵塞情况。因此，设计出城市交通灯各灯的开启时间，使得车流量最大，这对于城市交通问题的解决，是有着积极推动作用的，即在有限的道路资源条件下，尽可能大的提高交通运输能力。二、选题的主要内容本文通过设计一款模拟城市交叉口交通灯软件来管理交通，模拟交通系统运行情况的具体情况，在一定的假设情况下，制定一些符合实际和遵循假设的规则，以模拟道路网络的车辆运行情况的方法，对其进行研究，也就是交通仿真模拟。交通仿真技术是利用现代系统工程和计算机仿真技术成果发展起来的新的交通研究方法，它对于描述多变的、复杂的随机性过程非常有效。通过运用这种仿真技术，在计算机的环境下得以实现，可以更有效地掌握道路交叉口的各种复杂情况，对交通灯的开启时间进行研究，设计出城市交通灯各灯的开启时间，使得车流量最大，这对于城市交通问题的解决，是有着积极推动作用的，即在有限的道路资源条件下，尽可能大的提高交通运输能力。城市交通灯的开启时间间隔的问题，在一些假设的基础之上，把城市交通灯周期时间控制问题进行简化，目的是使得路口的日平均车流量最大。根据实际情况，给出车辆行驶的一套规则，利用计算机仿真技术进行模拟，得到最优交通灯的间隔时间。综上所述，本论文的内容即为设计一款软件，用来模拟城市交叉口的车辆流，可以设置各方向的车辆流的多少，从而通过设置不同的红绿灯亮的时间来观查交通堵塞情况，从而根据各个交叉口的实际车辆流来得到各路口各方向最佳的交通灯的红、绿灯亮的时间，尽量避免堵塞，使得日平均车流量最大。三、国内外研究现状（文献综述）国外交通灯现在正在慢慢的向智能化改变，在期刊道路交通与安全中，曾记载了国5外交通科技管理，德国即将进入智能交通时代在未来，公路上的探测器将被小型计算机取代。司机可以和智能交通灯随时进行“对话”，生态环境亦可由此得到改善。目前，卡塞尔大学交通技术和运输物流系的研究人员正致力于交通灯与汽车的信息联通技术开发。在美国，纽约除了和国内一样的红黄绿色的交通灯，还有专门供路人过马路注意的白色灯，红灯停，白灯行。而我国内就没有白灯这一说。美国这种设置是专门为路人过马路设置的，比较适合美国的国情，美国更人性化。而国内，在城市高速道路交通控制方法研究的回顾与展望中表明近年来，伴随着我国国民经济的发展，城市交通拥挤现象日益严重，尤其在一些特大城市交通阻塞现象更是司空见惯。对此，很多特大型城市，如北京、上海、南京，自80年代后期纷纷修建城市高速道路，在这些道路中的交叉口中，有很多交通灯的红绿灯亮的时间都不合理，导致路况比较堵塞。我国人多，不能按着外国的一样设置交通灯交换时间，必须适合我国国情，还要适合每个城市，每个城市的人流和车流量都不一样，因此必须因地为宜。四、研究的主要方法研究的主要方法是用一种计算机语言来开发交通灯模拟管理软件，然后操作软件设置各方向的车辆流多少，再设置各方向的红绿灯亮的时候来观查交叉口的交通情况，从而得到比较合理的红绿灯亮的时间。交通灯模拟管理软件开发语言C语言。用这个语言可以开发可视化软件，给人一视觉上的感觉。能更好的观查。交通灯模拟管理软件的假设条件设城市的道路宽度都相等，道路上双向行驶车辆，不考虑中途停车。交通灯模拟管理软件要模拟交叉口车流情况，因此需要注意一下事项1异步随机生成按照各个路线行驶的车辆。例如由南向而来去往北向的车辆直行车辆由西向而来去往南向的车辆右转车辆由东向而来去往南向的车辆左转车辆2信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。左转车辆受信号灯控制，右转车辆不受信号灯控制；3具体信号灯控制逻辑与现实生活中普通交通灯控制逻辑相同，不考虑特殊情况下的控制逻辑；4南北向车辆与东西向车辆交替放行，同方向等待车辆应先放行直行车辆而后放行左转车辆；5每辆车通过路口时间为1秒；6随机生成车辆时间间隔以及红绿灯交换时间间隔自定，可以设置。交通灯模拟管理软件的功能实现大概步骤先实际观测交叉口各方向的车辆流的多少，然后设置随机生成车辆时间时隔来控制各方向的车辆流，接着设置各方向的红绿灯交换时间间隔，观查交叉口车辆的交通情况，记录堵塞程度；通过设置不同的各方向的红绿灯交换时间来观查不同的交通情况，从而得出比较适合此交叉口的红绿灯交换时间。6五、时间安排2月13日2月17日查阅资料2月18日3月1日外文翻译3月2日3月8日撰写需求文档3月9日3月17日撰写设计文档3月18日4月30日编代码，编写软件5月1日5月6日测试软件功能5月7日5月18日完善设计文档，并撰写具体说明书六、参考文献1千讯行业研究中国交通灯行业发展研究报告J千讯（北京）信息咨询有限公司，20122北京交通工程学会道路交通与安全2009年，第2期3陈德望,李灵犀,刘小明,宫晓燕,王飞跃城市高速道路交通控制方法研究的回顾与展望J信息与控制2002年04期4ICONGROUPINTERNATIONALTRAFFICLIGHTWEBSTERSTIMELINEHISTORY,18682007MARCH10,20105城市建设杂志社城市建设理论研究2011年，第13期6美国联邦公路局交通控制系统手册李海渊译7RILSA德国交通信号控制规范指导教师签字时间年月日7摘要摘要城市交叉口中影响交通车流量最大的主要就是各路口各方向的交通灯的红、绿灯亮的时间，如果各方向的红绿灯亮的时间不合理，不以实际各方向车流量的多少而设置红绿灯亮的时间，就会出现很严重的交通堵塞情况。本论文的内容即为设计一款软件，用来模拟城市交叉口的车辆流，可以设置各方向的车辆流的多少，从而通过设置不同的红绿灯亮的时间来观查交通堵塞情况，从而根据各个交叉口的实际车辆流来得到各路口各方向最佳的交通灯的红、绿灯亮的时间，尽量避免堵塞，使得日平均车流量最大。关键词交通灯、计算机仿真、交通堵塞、C8ABSTRACT摘要城市交叉口中影响交通车流量最大的主要就是各路口各方向的交通灯的红、绿灯亮的时间，如果各方向的红绿灯亮的时间不合理，不以实际各方向车流量的多少而设置红绿灯亮的时间，就会出现很严重的交通堵塞情况。本论文的内容即为设计一款软件，用来模拟城市交叉口的车辆流，可以设置各方向的车辆流的多少，从而通过设置不同的红绿灯亮的时间来观查交通堵塞情况，从而根据各个交叉口的实际车辆流来得到各路口各方向最佳的交通灯的红、绿灯亮的时间，尽量避免堵塞，使得日平均车流量最大。关键词交通灯、计算机仿真、交通堵塞、C9目录1绪论111我国城市交通现状及改善措施112课题研究的目的意义313国内外研究现状314论文研究内容52软件设计621开发思想622功能逻辑623开发环境724功能流程图725数据结构设计8251交通灯类设计8252公路车辆类设计926关键算法设计10261设置交通红绿灯亮的时间算法10262交通灯交替变亮算法11263车辆产生位置算法14264堵塞车辆减少算法15265车辆流速控制算法1627界面接口函数173软件菜单界面1931注意事项1932交通灯时间控制说明1933车辆随机时间说明2034车辆堵塞统计说明2035主界面204软件使用例子2241设置交通灯时间2242查看车辆随机时间221043查看堵塞车辆统计2344查看车辆行驶245结论2551实现功能2552功能不足25参考文献26致谢27附录部分代码28附A南北交通灯实现代码28附B西东车辆和路况实现代码32附C主控制实现代码3511绪论11我国城市交通现状及改善措施自改革开放以来，我国的城市规模和经济建设都有了飞速的发展。城市化进程在逐步加快，城市人口在急剧增加，大量流动人口涌进城市，人员出行和物资交流频繁，使城市交通面临着严峻的局势。城市交通是保持城市活力最主要的基础设施，是城市生活的动脉，制约着城市经济的发展。当前，全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象。我国城市的交通现状有如下几点问题（1）城市规模逐步扩大，运输压力沉重。改革开放以来的20多年，我国取得了持续高速经济增长和大规模城市化的辉煌成就。城镇化水平从1978年的179提高到2002年的391，年均增长088个百分点。而大量人员出行和物资交流频繁，使城市交通面临着沉重的压力。（2）机动车增长加快，道路容量不足。最近几年城市机动车增长速度迅速，轿车、客车、面包车以至于摩托车增幅年平均在15以上。而与之对应的人均道路面积一直处于低水平状态，虽然近十年已经有了较快发展，人均面积由28平方米上升到66平方米，仍然赶不上城市交通量年均20的增长速度。（3）路网不合理，交通管理水平低下。我国城市路网一般都是密度低、干道间距过大、支路短缺、功能混乱，属于低速的交通系统，难以适应现代交通的需要，交通控制管理和交通安全管理的现代化设施不能满足现实的需求。（4）公共交通萎缩，出行结构不合理。从80年代后期开始，城市公共汽车交通持续萎缩，从运营效率到经营管理，从服务水平到经济效益，出现了全面的衰退。虽然公交车辆好线路长度增长许多，但公交车辆的运营速度不断下降，新增的运力被运输效率低下所抵消。由于公共交通受到冲击，被转移出来的乘客便要寻找其他出行方式，加剧出行结构的不合理。因此应加快城市交通系统的发展，充分发展城市交通方便、快捷、载运量大的特点。因此应从以下几方面改善城市现有公共汽车交通（1）城市公共汽车交通线路城市公共交通线路应与城市主要客流流向一致，在城市中公共交通线路应分设为主线和支线。主线主要是连接客流集散点和交通枢纽，在百万人口以上的大城市中，客流集中的客运枢纽应设置快速直达公共交通线路。一般可以通过调查的方式获取直线接的数据来综合规划且应与城市总体规划协同进行。专用车道的使用中，2尽理使专用车道与其它车道隔离，可使用专用的隔离带并配有专用车道监视系统。（2）城市公共交通线路网密度通常汽车城市公共交通线路的规划密度，在市中心34KM/KM2，城市边缘地区225KM/KM2，干线之间的距离为6001000M，步行时间不超过46MIN为宜，城市市区公共汽车要线路的长度宜为长度宜为812KM线路过长则会造成乘客候车时间长，公交车到站准时率不好等一系列的弊端。（3）公共汽车调度与组织车辆调度优化是决定公共交通正常和高效运转的重要因素。可以根据客流的变化和具体的营运条件及其他条例，安排不同车型的车辆和行车组织路线，如在高峰小时客流集中的干线上用大容量的车辆组织大站距快车或区间车，在客流较大而街道窄，转弯半径小而客流集中的街区用短车身公共汽车。此外还可以利用一些智能化的管理手段。例如公共交通车辆自动临界控系统（国际统称AVMCAUTOMATICVEHICLEMONITORINGSYSTEM），它能够在调度室之间建立起高效的信息通道，有效沟通两者之间联系（GIS）。GPS主要用由车辆调度，目标跟踪和动态交通流数据采集上，GIS应用于交通地理信息的可视化管理与交通信息的动态显示上。此外还可以使用可变信息情报板、广播、路边公用电话、公共计算机网络终端，使已在途中的公交用户在路边、公交车站或站台上及公交车辆上，获取实时公交出行服务信息。（4）协调公交汽车与出租汽车运营管理出租汽车为乘客提供门到门服务的较高层公共交通工具。它的使用率不及公共汽车且能耗高，废气污染严重，完成单位运量所占用的道路时空资源大等弊端，因此应根据城市发展水平和实际需要来加强出租车行业管理和经营管理，使其公交汽车协调发展。（5）车辆技术的改进我国公共汽车按载客量分小型（载客6090）人，中型（载客90130人）和大型铰接车（载客130180人）应根据实际客运量来调配恰当车型以减少车辆空资源率。此外还应满足乘客对城市公共汽车乘座舒适性和方便乘客上下车的要求。开发独立悬架式，专用公共汽车底盘和低地板城市公共汽车，使公交车的踏板和通道离地高度高以降低汽车重心来满遗产乘坐舒适性的要求。还应适时更换车辆，一般公共汽车最佳使用年限为56年。超期服役的公共汽车会产生噪声大、尾气多、机械故障多等一系列的缺点，随着科技发展，许多国家也研发出诸多应用了高科技成果的现代公交汽车。例如日本发明了下一代“中距离城市间交通系统的无人驾驶公共汽车”。德国研制开发的一种城市用公共客运车辆，这种新型车可以沿固定线路运行3且把传统公共汽车和有轨电车的优点结合起来。（6）公共交通优先发展策略城市公共交通作为道路空间点用要求少，环境污染低，能源消耗小的交通应优先发展，此外我国城市多属密集型，因此，以公共交通系统为主，其它交通形式为辅的形式是我国城市客运交通结构必然的发展方向。常用的公交优先方式有两类根据实际情况设置公共汽车专用车道或公交专用道路等。交叉口化先；交叉口上的公交优先措施主要有专门的公交相位，设置专门的公交车入口车道以及其他一些特殊的公交车优先排队与通行措施等。城市公共汽车交通是城市交通系统的主体，是沟通着社会生产各个环节的重要环节，也是决定城市建设各发展的重要基础之一，因此加快城市公共汽车发展。12课题研究的目的意义在现代社会中，交通问题已成为影响和制约国民经济发展的重大因素，而城市交叉口是城市道路网络的关节点，对其进行深入的研究是解决城市交通问题的关键所在。城市交叉口中影响交通车流量最大的主要就是各路口各方向的交通灯的红、绿灯亮的时间，如果各方向的红绿灯亮的时间不合理，不以实际各方向车流量的多少而设置红绿灯亮的时间，就会出现很严重的交通堵塞情况。因此，设计出城市交通灯各灯的开启时间，使得车流量最大，这对于城市交通问题的解决，是有着积极推动作用的，即在有限的道路资源条件下，尽可能大的提高交通运输能力。13国内外研究现状交通模式理论及最新进展反映了交通要素、交通结构及交通效率的主要特征。发达国家自20世纪40年代开始，相继制定出台了有关政策来引导城市交通规划和建设这些不同的交通发展政策形成了不同的交通模式，概括起来大致分为三种类型第一类是依赖小汽车发展的城市，发达国家如美国，小汽车拥有率和使用率都很高，但是已经越来越受到能源短缺的影响；发展中国家如泰国，虽然人均小汽车拥有水平与发达国家相比还相差不少，但对小汽车的拥有和使用却不加任何限制，已大大超出路网及环境的承受能力。第二类是小汽车与发达的轨道交通同步协调发展的城市，如英国伦敦、法国巴4黎、日本东京和大阪等，小汽车拥有率不低于北美城市，但是使用率很低，主要靠地铁来通勤。第三类城市主要依赖公共交通，抑制小汽车增长和使用，以此来支持城市高密度发展，如新加坡、香港。面对日益严重的交通拥堵问题，世界各国都在积极探索有效的交通模式。美国采取TOD模式和新都市主义，发挥交通先导的作用，协调交通与土地利用的关系，促进了城市发展与城市交通的协调。英国伦敦采取设置公交车道、创造优先区域、鼓励停车换乘和中心区拥挤收费等措施，形成了一套发展公共交通的有效模式。日本东京大力实施以轨道交通为中心的公共交通优先发展战略，轨道交通成为绝大多数东京市民的首选，有效地缓解了交通拥挤现象。中国的一些大城市，通过吸收和借鉴国际经验，积极倡导建设轨道交通、公交专用道等，通过大力发展公共交通来缓解日益严峻的城市交通问题，优先发展城市公共交通成为中国城市交通发展的方向。目前，我国城市交通管理体制主要有以下三种模式一是由交通、城建、市政、公安等部门对城市交通实施交叉管理的传统管理模式；二是由交通部门对城乡道路运输实施一体化管理的模式；三是“一城一交”综合交通管理模式。从以上三种模式的实施效果来看，模式一由交通、市政、城建、公安等部门对交通实施交叉管理。交通局负责公路运输、公路和场站规划建设以及水路交通运输的行业管理；市政公用局负责城市公交和城市客运出租汽车的管理；市城建部门负责城区的道路规划与建设。这种模式由于部门管理分头领导、职能交叉、分工不明，因而政出多门、政令冲突；主要实施城市有南京、福州、昆明、南宁、成都、杭州等城市。模式二实行城乡道路运输一体化管理。典型特征是实现了交通部门对交通的管理；整合了道路运输资源，但不具备对城乡交通统一战略、统一规划、统一政策和统一建设的职能。这种模式也最普遍，主要有沈阳、哈尔滨、乌鲁木齐、西宁、长沙、兰州等市在实施。模式三实行“一城一交”综合交通管理模式。该模式主要职能市交通委员会是市政府组成部门，负责交通运输规划、道路和水路运输、城市公交、出租汽车的行业管理，并负责对城市内的铁路、民航等其他交通方式的协调。典型特征是实现了道路运输管理的一体化，但在交通基础设施的建设养护方面尚未形成集中统一管理。代表城市有北京、广州、重庆、深圳、武汉。此外，我国一些城市还进行了公交管理体制的改革试点，取得了较理想的效果。如上海的“三制”改革，即先是票制改革，取消月票，实行普票。其次是机制改革，5优化财政补贴，实现良性循环。再次是体制改革，实行多家经营，形成竞争格局。改革后，传统计划经济体制下的“等、靠、要”变成了市场经济条件下的“争、创、抢”争客流、创效益、抢市场；企业的经营思路、分配机制、管理思想更加灵活；班次、车辆、线路都得到了有效保证，司乘人员服务更热情、乘客对公交的满意程度显著提高；公交系统连续多年大幅度亏损的势头得到了有力遏制，部分企业做到了收支平衡。14论文研究内容本文通过设计一款模拟城市交叉口交通灯软件来管理交通，模拟交通系统运行情况的具体情况，在一定的假设情况下，制定一些符合实际和遵循假设的规则，以模拟道路网络的车辆运行情况的方法，对其进行研究，也就是交通仿真模拟。交通仿真技术是利用现代系统工程和计算机仿真技术成果发展起来的新的交通研究方法，它对于描述多变的、复杂的随机性过程非常有效。通过运用这种仿真技术，在计算机的环境下得以实现，可以更有效地掌握道路交叉口的各种复杂情况，对交通灯的开启时间进行研究，设计出城市交通灯各灯的开启时间，使得车流量最大，这对于城市交通问题的解决，是有着积极推动作用的，即在有限的道路资源条件下，尽可能大的提高交通运输能力。城市交通灯的开启时间间隔的问题，在一些假设的基础之上，把城市交通灯周期时间控制问题进行简化，目的是使得路口的日平均车流量最大。根据实际情况，给出车辆行驶的一套规则，利用计算机仿真技术进行模拟，得到最优交通灯的间隔时间。综上所述，本论文的内容即为设计一款软件，用来模拟城市交叉口的车辆流，可以设置各方向的车辆流的多少，从而通过设置不同的红绿灯亮的时间来观查交通堵塞情况，从而根据各个交叉口的实际车辆流来得到各路口各方向最佳的交通灯的红、绿灯亮的时间，尽量避免堵塞，使得日平均车流量最大。62软件设计21开发思想研究的主要方法是用一种计算机语言来开发交通灯模拟管理软件，然后操作软件设置各方向的车辆流多少，再设置各方向的红绿灯亮的时候来观查交叉口的交通情况，从而得到比较合理的红绿灯亮的时间。交通灯模拟管理软件开发语言C语言。用这个语言可以开发可视化软件，给人一视觉上的感觉,能更好的观查。交通灯模拟管理软件的功能实现大概步骤先实际观测交叉口各方向的车辆流的多少，然后设置随机生成车辆时间时隔来控制各方向的车辆流，接着设置各方向的红绿灯交换时间间隔，观查交叉口车辆的交通情况，记录堵塞程度；通过设置不同的各方向的红绿灯交换时间来观查不同的交通情况，从而得出比较适合此交叉口的红绿灯交换时间。22功能逻辑交通灯模拟管理软件的假设条件设城市的道路宽度都相等，道路上双向行驶车辆，不考虑中途停车。交通灯模拟管理软件要模拟交叉口车流情况，因此需要注意一下事项（1）异步随机生成按照各个路线行驶的车辆。例如由南向而来去往北向的车辆直行车辆由西向而来去往南向的车辆右转车辆由东向而来去往南向的车辆左转车辆（2）信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。左转车辆受信号灯控制，右转车辆不受信号灯控制；（3）具体信号灯控制逻辑与现实生活中普通交通灯控制逻辑相同，不考虑特殊情况下的控制逻辑；（4）南北向车辆与东西向车辆交替放行，同方向等待车辆应先放行直行车辆而后放行左转车辆；（5）每辆车通过路口时间为1秒；（6）随机生成车辆时间间隔以及红绿灯交换时间间隔自定，可以设置。723开发环境开发语言C开发工具MICROSOFTVISUALSTUDIO2008运行系统WINDOWS系列系统24功能流程图软件功能流程图如图21不合理合理图21开始设置交通灯亮的时间设置车辆出现时间隔时间间隔为随机观察交通堵塞情况分析判断结束825数据结构设计251交通灯类设计在软件开发当中，将交通红绿灯设计为一个类，其中包括交通灯的属性和行为属性为交通灯要呈现出红绿灯的状态，行为为交通红绿灯亮的时间和红绿灯交替的变化。交通灯类的设计如下表21交通灯类的设计表21类名SNTRAFFICLIGHTCTRL以南从北的交通灯为例子实现形态类成员变量/构造灯结构体STRUCTLIGHTPRIVATELIGHTLLIGHT,SLIGHT,RLIGHT/左行灯、直行灯、右行灯INTILGTIME20000/左行绿灯亮的时间INTILRTIME106000/左行红灯亮的时间INTISGTIME40000/直行绿灯亮的时间INTISRTIME86000/直行红灯亮的时间INTCURRENTSINDEX0/当前直行灯的状态INTCURRENTLINDEX0/当前左行灯的状态PUBLICSNTRAFFICLIGHTCTRL/构造函数PUBLICINTCURRENTSLIGHTINDEX/得到当前直行灯的状态PUBLICINTCURRENTLLIGHTINDEX/得到当前左行灯的状态PUBLICVOIDSETLGTIMEINTLGTIME/设置左行绿灯亮的时间PUBLICVOIDSETLRTIMEINTLRTIME/设置左行红灯亮的时间PUBLICVOIDSETSGTIMEINTSGTIME/设置直行绿灯亮的时间PUBLICVOIDSETSRTIMEINTSRTIME/设置直行红灯亮的时间9类成员函数PROTECTEDOVERRIDEVOIDONPAINTPAINTEVENTARGSE/绘图PUBLICVOIDTURNGREENINTNLIGHT/控制直行红绿灯的转变PUBLICVOIDTURNGREEN2INTNLIGHT/控制左行红绿灯的转变PRIVATEVOIDRESIZEPRIVATEVOIDTIMER1_TICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE/控制直行红绿灯转变的定时器PRIVATEVOIDTIMER2_TICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE/控制左行红绿灯转变的定时器PRIVATEVOIDTRAFFICLIGHTCTRL_LOADOBJECTSENDER,EVENTARGSE252公路车辆类设计在软件开发当中，将公路和车辆设计为一个类，其中公路就是设计画出车道和车栏，车辆有属性和行为属性为车辆排队的位置和当前排队的数目，行为为车辆的绘画等。公路车辆类的设计如下表22公路车辆类的设计表22类名SNROADCAR以南从北的公路车辆类为例子实现形态类成员变量INTCURRENTSCARNUM2/南从北直行车辆数INTCURRENTLCARNUM1/南从北左行车辆数INTI0INTXL0/左行车辆位置的X坐标值INTXS0/直行车辆位置的X坐标值INTWIDTH0/公路宽度INTHEIGHT0/公路长度PUBLICCOLORFILLCOLORCOLORFROMARGB0,0,0PUBLICSNROADCAR/构造函数10类成员函数PUBLICINTCURRENTSCARNUM/得到当前直行车辆数PUBLICINTCURRENTLCARNUM/得到当前左行车辆数PUBLICVOIDPAINTGRAPHICSG/绘公路和车辆PRIVATEVOIDTIMER1_TICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE/控制直行车辆产生的定时器PRIVATEVOIDTIMER2_TICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE/控制左行车辆产生的定时器PRIVATEVOIDSNROADCAR_LOADOBJECTSENDER,EVENTARGSE/26关键算法设计261设置交通红绿灯亮的时间算法现实状况众所周知，一个方向的车流分为三个小方向向右拐、直行、向左拐；这三个方向对应着三个交通灯，每个交通灯会红、黄、绿三种颜色交替变化来控制本方向的车辆行驶，且每个灯的红绿灯持续亮的时间是不同的，需要根据实际交通情况来设置交通红绿灯亮的时间。软件情况此版交通灯模拟软件，暂不考虑黄灯亮的情况，因此此版软件能设置各个方向的红灯和绿灯亮的时间。算法思想如下图22北DAB西东C南图2211如图所示，南北直行的时间等于南北左行时间加上东西方向直行时间与左行时间之和，即ABCD。算法思路在界面提供一个可以供使用人填写控制南北直行的交通灯红绿灯亮的时间的文字框，当点击确定时取出所填的数字值；然后根据以下算法算出其余方向红绿灯亮的时间（1）南北左行绿灯亮的时间为南北直行绿灯亮的时间的一半；（2）南北左行红灯亮的时间为南北直行红绿灯亮的时间之和减去左行绿灯亮的时间；（3）东西左行绿灯亮的时间为南北左行红灯亮的时间减去南北直行后再除以3；（4）东西直行绿灯亮的时间为东西左行绿灯亮的时间的2倍；（5）东西直行红灯亮的时间为南北直行和左行绿灯亮的时间之和加上东西左行绿灯亮的时间；（6）东西左行红灯亮的时间为南北直行和左行绿灯量的时间之和加上东西直行绿灯亮的时间。算法代码以南向北的交通红绿灯为例1/得到南北直行时间2INSSREDTIMECONVERTTOINT32NSSREDTIMETEXT/853INSSGREENTIMECONVERTTOINT32NSSGREENTIMETEXT/4045/得到南北左行时间6INSLGREENTIMEINSSGREENTIME/2/207INSLREDTIMEINSSREDTIMEINSSGREENTIMEINSLGREENTIME/1058THISNSLREADTIMETEXTCONVERTTOSTRINGINSLREDTIME9THISNSLGREENTIMETEXTCONVERTTOSTRINGINSLGREENTIME1011/得到东西直行时间12IWESREDTIMEINSSGREENTIMEINSLGREENTIME/7513IWESGREENTIMEINSLREDTIMEINSSGREENTIMEINSLGREENTIME/32/3014THISWESREDTIMETEXTCONVERTTOSTRINGIWESREDTIME15THISWESGREENTIMETEXTCONVERTTOSTRINGIWESGREENTIME121617/得到东西左行时间18IWELGREENTIMEIWESGREENTIME/2/1519IWELREDTIMEIWESREDTIMEIWESGREENTIMEIWELGREENTIME/9020THISWELREDTIMETEXTCONVERTTOSTRINGIWELREDTIME21THISWELGREENTIMETEXTCONVERTTOSTRINGIWELGREENTIME262交通灯交替变亮算法现实状况众所周知，一个方向的车流分为三个小方向向右拐、直行、向左拐；这三个方向对应着三个交通灯，每个交通灯会红、黄、绿三种颜色交替变化来控制本方向的车辆行驶，而且有几点需要特别注意（1）右拐车辆不受交通灯限制，右拐交通灯一直为绿灯亮；（2）当直行交通灯为绿灯时，左行交通灯为红灯；（3）当直行交通灯从绿灯变为红灯时，左行交通灯变为绿灯；（4）当左行交通灯从绿灯变为红灯时，直行交通灯仍为红灯；（5）南北直行、南北左行、东西直行、东西左行在同一时间只能有一个方向的灯为绿灯，其余灯为红灯。软件情况此版交通灯模拟软件，暂不考虑黄灯亮的情况，其余与现实完全相同；算法思想南北直行、南北左行、东西直行、东西左行每个方向设置一个定时器，负责交通灯红绿灯转变（1）先设置南北直行绿灯先亮，其余方向为红灯亮；（2）设置南北左行定时器时间为南北直行绿灯亮的时间，等南北直行变为红灯时，南北左行就会变为绿灯；（3）设置东西直行定时器时间为南北直行和左行绿灯亮的时间之和，等南北左行变为红灯时，东西直行就会变为绿灯；（4）设置东西左行定时器时间为南北直行和左行绿灯亮的时间之和加上东西直行绿灯亮的时间，等东西直行变为红灯时，东西左行就会变为绿灯；（5）等轮完一圈后，设置各个方向红灯和绿灯各自亮的时间为定时器的时间即可。算法代码以南向北交通灯红绿灯为例131/控制直行红绿灯交替变亮的定时器2PRIVATEVOIDTIMER1_TICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE34INTNLIGHTCURRENTSINDEX15IFNLIGHT267NLIGHT189CURRENTSINDEXNLIGHT10TURNGREENNLIGHT11THISINVALIDATE/重新绘制控件121314/控制直行灯的变化15PUBLICVOIDTURNGREENINTNLIGHT1617IFNLIGHT11819SLIGHTFILLCOLORCOLORFROMARGB0,255,020TIMER1INTERVALISGTIME2122ELSE2324SLIGHTFILLCOLORCOLORFROMARGB255,0,025TIMER1INTERVALISRTIME26272829/控制左行红绿灯交替变亮的定时器30PRIVATEVOIDTIMER2_TICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE3132INTNLIGHTCURRENTLINDEX133IFNLIGHT2143435NLIGHT13637CURRENTLINDEXNLIGHT38TURNGREEN2NLIGHT39THISINVALIDATE/重新绘制控件404142/控制左行灯的变化43PUBLICVOIDTURNGREEN2INTNLIGHT4445IFNLIGHT14647LLIGHTFILLCOLORCOLORFROMARGB0,255,048TIMER2INTERVALILGTIME4950ELSE5152LLIGHTFILLCOLORCOLORFROMARGB255,0,053TIMER2INTERVALILRTIME5455263车辆产生位置算法现实状况众所周知，公路上车辆要是堵塞的话就会排队，车辆产生的位置是不同的。软件情况此版交通灯模拟软件，根据当时堵塞车辆数来确定产生的位置，但是车辆长度只能设置为固定的；算法思想根据堵塞车辆数来确定产生的位置（1）先调用算法得到方向目前堵塞车辆数；（2）设置车辆长度和车间距；15（3）通过车辆数乘以车辆长度再加上所有的车间距，得到X或Y坐标值。算法代码1CURRENTSCARNUMTHISSNROADCAR1CURRENTSCARNUM/得到直行车辆数2CURRENTLCARNUMTHISSNROADCAR1CURRENTLCARNUM/得到左行车辆数34YSTHISHEIGHT/2423/直行堵塞车辆产生的Y坐标5YLTHISHEIGHT/2417/左行堵塞车辆产生的Y坐标6WIDTHTHISHEIGHT/127HEIGHTTHISHEIGHT/1289/画直行车辆10FORI1I129THISSNROADCAR1CURRENTSCARNUMSNSCARNUM13031SNLIGHTSTATETHISSNTRAFFICLIGHTCTRL1CURRENTLLIGHTINDEX32SNLCARNUMTHISSNROADCAR1CURRENTLCARNUM33/判断左行方向交通灯是否为绿灯34IFSNLIGHTSTATE13536IFSNLCARNUM137THISSNROADCAR1CURRENTLCARNUMSNLCARNUM138265车辆流速控制算法现实状况众所周知，各个方向车辆产生时间时隔是不同的，是随机的。软件情况此版交通灯模拟软件，设置各个方向车辆产生时间为随机的，但是不能让用户设置，是固定随机范围；算法思想17每个方向的车辆控制都设置一个定时器，当定时器发动时，就产生一辆车辆（1）设置南北直行车辆随机时间为510秒；（2）设置南北左行车辆随机时间为1015秒；（3）设置东西直行车辆随机时间为38秒；（4）设置东西左行车辆随机时间为812秒。算法代码以西向东方向的车辆为例22/控制西向东直行方向车辆流速的定时器23PRIVATEVOIDTIMER1_TICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE2425/直行车辆产生时间为38S随机26RANDOMRDNEWRANDOM27TIMER1INTERVALRDNEXT3,8100028CURRENTSCARNUM129THISINVALIDATE/重新绘制控件303132/控制西向东左行方向车辆流速的定时器33PRIVATEVOIDTIMER2_TICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE3435/左行车辆产生时间为812S随机36RANDOMRDNEWRANDOM37TIMER2INTERVALRDNEXT8,12100038CURRENTLCARNUM139THISINVALIDATE/重新绘制控件4027界面接口函数界面留有很多接口以供模块的调用，接口函数如下表23界面接口函数表23功能声明交通灯时间控制模块中的确定按PRIVATEVOIDBUTTON1_CLICKOBJECT18钮的响应函数SENDER,EVENTARGSE菜单作者的响应函数PRIVATEVOID作者TOOLSTRIPMENUITEM_CLICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE菜单退出的响应函数PRIVATEVOID退出TOOLSTRIPMENUITEM_CLICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE菜单注意事项的响应函数PRIVATEVOID注意事项TOOLSTRIPMENUITEM_CLICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE菜单交通灯时间控制说明的响应函数PRIVATEVOID交通灯时间控制说明TOOLSTRIPMENUITEM_CLICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE菜单车辆随机时间说明的响应函数PRIVATEVOID车辆随机时间说明TOOLSTRIPMENUITEM_CLICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE菜单堵塞车辆统计说民的响应函数PRIVATEVOID堵塞车辆统计说明TOOLSTRIPMENUITEM_CLICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE判断各个方向是否为绿灯，若为绿灯则减少此方向排队车辆数的定时器PRIVATEVOIDTIMER1_TICKOBJECTSENDER,EVENTARGSE193软件菜单界面31注意事项此版软件因为时间和个人能力有限，因此遗留一些问题，所以有很多的主要事项，如下图31图3132交通灯时间控制说明软件中的交通灯时间控制模块的使用说明如下图3220图3233车辆随机时间说明车辆随机时间模块的使用说明如下图33图3334车辆堵塞统计说明车辆堵塞统计模块的使用说明如下图3421图3435主界面软件的主界面如下图35图35224软件使用例子41设置交通灯时间1选择交通灯时间控制模块，如图41图412南北直行红灯亮的时间和绿灯亮的时间可以自行设置，比如设置南北直行红灯亮的时间为80秒，直行绿灯亮的时间为36秒，如图42图423等点击确定后，南北左行红绿灯、东西直行红绿灯、东西左行红绿灯亮的时间都会根据算法自动算出，如图4323图4342查看车辆随机时间（1）选择车辆随机时间模块，如图44图44（2）就会在下面看到各个方向车辆的随机时间，如图45图4543查看堵塞车辆统计（1）选择车辆随机时间模块，如图4624图46（2）就会在下面看到各个方向车辆的随机时间，如图47图4744查看车辆行驶查看软件的右边就可发现车辆行驶的情况，如图4825图48265结论51实现功能此版软件目前实现的功能（1）实现交通灯模拟以及交通灯的交替变亮暗；（2）实现可以设置南北直行方向交通红绿灯持续亮的时间，然后根据算法算出南北左行红绿灯、东西直行红绿灯、东西左行红绿灯亮的时间；（3）实现各个方向的车辆产生时间随机化，南北直行车辆随机范围为510秒，南北左行车辆随机时间范围为1015秒，东西直行车辆随机时间范围为38秒，东西左行车辆随机时间范围为812秒；（4）实现十字路口和车辆的模拟化；（5）实现车辆随着各自方向红绿灯亮的情况而增加排队车辆或减少排队车辆。（6）实现查看各个方向堵塞车辆统计模块，统计某一时刻各方向堵塞车辆数，此模块为每隔一秒自动统计；（7）实现各个模块的使用说明帮助菜单，说明各个方向的交通红绿灯亮时间的算法。52功能不足因为时间和能力受限。此版软件中仍有很多不足之处（1）没有考虑黄灯作用；（2）车辆等的模拟化不是很美观；（3）没有实现车辆行驶的模拟，只是实现了车辆堵塞情况的模拟；（4）车辆产生的随机时间不能让用户自行设置，只能是固定的随机范围；27参考文献1千讯行业研究中国交通灯行业发展研究报告J千讯（北京）信息咨询有限公司，2012，北京交通工程学会道路交通与安全2009年，第2期2陈德望,李灵犀,刘小明,宫晓燕,王飞跃城市高速道路交通控制方法研究的回顾与展望J信息与控制2002年04期3ICONGROUPINTERNATIONALTRAFFICLIGHTWEBSTERSTIMELINEHISTORY,18682007MARCH10,20104城市建设杂志社城市建设理论研究2011年，第13期5美国联邦公路局交通控制系统手册李海渊译6RILSA德国交通信号控制规范7徐吉谦，陈学武，交通工程总论，人民交通出版社8吴兵，李晔，交通管理与控制，人民交通出版社28致谢本文从选题，需求分析，软件设计，软件实现，形成初稿，以致最终定稿，都得到了温东海指导老师的极大帮助。在需求分析阶段，他让我对用例图和用例分析有了更深层次的体会，解决了以前学习过程中要问还没有问出的问题，同时，对文档的各个部分的编写让我充分认识到各个部分各有其作用，缺一不可；在软件实现阶段，每次遇到问题，温东海都会第一时间给我提供帮助，使问题在最短的时间内得到最有效的解决；在论文编写阶段，首先，让我明白论文与其他文档，比如需求文档、设计文档等的区别；其次，论文的写作顺序，即如何展开；最后，论文的主线和逻辑。整个研发过程中，在宏观上，温东海对软件研发周期的精确掌控，在微观上，对某些细节的深入了解，给我上了一课；他严谨的态度、幽默的话语和敏捷的思维，给我很深的印象。因此，在这里我要表达对温东海老师最诚挚的谢意。同时，也向那些在系统开发过程中为我提供帮助的老师和同学表示感谢。29附录部分代码附A南北交通灯实现代码56USINGSYSTEM57USINGSYSTEMCOLLECTIONSGENERIC58USINGSYSTEMCOMPONENTMODEL59USINGSYSTEMDRAWING60USINGSYSTEMDATA61USINGSYSTEMLINQ62USINGSYSTEMTEXT63USINGSYSTEMWINDOWSFORMS6465NAMESPACETRAFFICLIGHT6667PUBLICPARTIALCLASSSNTRAFFICLIGHTCTRLUSERCONTROL6869/构造灯结构体70STRUCTLIGHT7172INTLEFT,TOP,WIDTH,HEIGHT73PUBLICCOLORFILLCOLOR7475PUBLICVOIDMOVEINTLEFT,INTTOP,INTWIDTH,INTHEIGHT7677THISLEFTLEFT78THISWIDTHWIDTH79THISTOPTOP80THISHEIGHTHEIGHT818283/画图84PUBLICVOIDPAINTGRAPHICSG8586GDRAWELLIPSEPENSBLACK,LEFT,TOP,WIDTH,HEIGHT87GFILLELLIPSENEWSOLIDBRUSHTHISFILLCOLOR,LEFT,TOP,WIDTH,HEIGHT8889309091/构造函数92PUBLICSNTRAFFICLIGHTCTRL9394INITIALIZECOMPONENT959697/成员变量98PRIVATELIGHTLLIGHT,SLIGHT,RLIGHT99INTILGTIME20000100INTILRTIME106000101INTISGTIME40000102INTISRTIME86000103INTCURRENTSINDEX0104INTCURRENTLINDEX0105106PUBLICINTCURRENTSLIGHTINDEX107108GETRETURNCURRENTSINDEX109SETCURRENTSINDEXVALUE110111112PUBLICINTCURRENTLLIGHTINDEX113114GETRETURNCURRENTLINDEX115SETCURRENTLINDEXVALUE116117118PUBLICVOIDSETLGTIMEINTLGTIME119120ILGTIMELGTIME1000121122123PUB