用PLC实现智能交通控制

1、。用可编程控制器实现智能交通控制1导言据不完全统计，目前我国大部分城市交叉口的交通系统都是由时间控制的(不排除在繁忙路段或高峰时段用交警来代替红绿灯)，这不可避免地会导致以下弊端：当某一路段交通量较大时，必须等待红灯，而另一路段是空车路段或交通量相对较小的路段，但却是长时间绿灯。这种尴尬的现象是由于没有实时监控实际情况造成的，这不仅让司机和乘客抱怨。交通系统的智能控制是目前的研究方向，并取得了许多成果。交通信号的智能控制在一些发达国家已经被采用，主要是利用全球定位系统。为了方便和效果，我们可以使用以下方案来控制交通状况：制造传感器来检测车辆数量，以控制交通灯的持续时间。具体细节如下：根据需要在

2、入口附近的地面上全方位嵌入感应线圈。当汽车经过时，会产生涡流损耗，环形绝缘线的电感开始减小，从而可以检测到汽车的经过。该信号被转换成标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，可编程控制器用于根据一定的控制规则对交通灯的持续时间进行计数和自动调节。与传统的定时交通灯控制和智能交通灯控制相比，可以看出后者最大的优点是减缓了停滞现象，并且不会出现空路占用，提高了高速公路的通行率，成本也比全球定位系统低。2检测车辆的存在和经过(1)感应线圈(感应传感器)电感式传感器的主要部件是埋在公路下十几厘米处的环形绝缘线(特别适用于新铺设的道路，可以直接埋入混凝土，而旧路需要重新挖掘和埋设)。当高频电流通过电感器时

3、，由图1(a)中的虚线形成的高频磁场将在路面上形成。当汽车进入这种高频磁场时，会产生涡流损耗，环形绝缘线的电感会开始降低。当汽车刚好在感应线圈上方时，感应线圈的电感被减小到最小。当汽车离开高频磁场区时，感应线圈的电感逐渐恢复到初始状态。因为电感改变，感应线圈中流动的高频电流的幅度和相位也改变。因此，通过连接检测环路开始时相位或振幅变化的检测器，可以获得经过汽车的电信号。如果环形绝缘线用作振荡电路的一部分，只有通过检测振荡频率的变化才能知道汽车的存在和通过。电感传感器的高频电流频率为60kHz，尺寸为23m，电感约为100 h。该传感器能检测的电感变化率超过0.3% 1，2。感应式传感器安装在公

4、路下方，是交通安全和美观的理想传感器。传感器应由防潮性能良好的原材料制成。(2)电路检测汽车存在的具体实现是在感应线圈的始端连接一个检测感应器电流变化的检测器，并将其转换成标准脉冲电压输出。它的具体电路图由三部分组成：信号源部分、检测部分和比较判别部分。原理框图如图2所示，输出脉冲波形如图1(b)所示。(3)传感器的铺设车辆计数是智能控制的关键。为了防止车辆错过检查，我们在每个车道的出口(停车线)和远离出口的入口处设置了相同的传感器。该方案如图3所示(以典型的十字路口为例)。当轨道正常运行时，同一轨道上两个传感器之间的距离最好是允许的最长停车队列。3用可编程控制器实现智能交通灯控制3.1控制系

5、统的组成通过可编程控制器实现车辆的流量计数和交通灯的时间控制。当然，其他种类的计算机也可以用作控制器。在本例中，选择可编程控制器作为控制装置，因为可编程控制器的核心是计算机，它是专门为工业环境应用而设计和制造的。可靠性高，输入输出接口丰富，驱动能力强。它采用一种可编程存储器来存储程序，执行面向用户的指令，如逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算，并通过数字或模拟输入/输出来控制各种类型的机械或生产过程；它采用模块化结构，编程简单，安装简单，维护方便3。利用可编程控制器，上述传感器和每个路口的信号灯可以直接与之连接，非常方便可靠。在本设计示例中，可编程逻辑控制器选择FX2N-64，其输入接收由

6、不同交叉口的车辆检测器测量的输出标准电脉冲，并在交叉口输出红色和绿色信号灯。在本例中，红色、黄色和绿色发光二极管被选为信号灯(箭头方向类型)。3.2交通流量的测量有很多方法可以测量交通流量：(1)每条车道的交通量由PLC统计。当车辆进入交叉路口并通过第一个传感器1(见图3)时，统计值增加1，当车辆通过第二个传感器2离开交叉路口时，统计值减少1。差异是车辆在该车道上的滞留量(动态值)，可与其他车道的值进行比较，并用作调整交通灯持续时间的基础。(2)首先统计每条车道上滞留的车辆数量，然后根据总方向原则进行统计。例如，将东西方向的左、直、右车道的车辆滞留量相加(见图3)，然后与其他三个方向的交通流量

7、进行比较，作为调整红绿灯持续时间的依据。(3)统计每条车道的车辆滞留量后，按照交通最大化原则(多车道对向行驶，不影响行车安全)进行统计。例如，在两个面向东和西的左、直、右车道上的滞留车辆数量全部相加，然后与南北方向的总交通流量进行比较，作为调整交通灯持续时间的基础(下面的例子就是这样)。以上计算和判别均由可编程控制器完成。上述不同的测量判别方法可以编译成不同的子程序，便于调用。3.3程序流程图在本例中，根据上述交通流量统计，图3中的可编程控制器自动调整交叉口交通灯持续时间的程序流程图如图5所示，其驾驶顺序与现实生活中的相同4，但时间长度不同。(1)当每个路口的车辆滞留量达到一定值并溢出(相当于

8、严重的交通拥堵)时，采用现有的常规定时控制方式进行红绿灯切换；(2)当东西交叉路口的车辆滞留时间大于南北交叉路口的车辆滞留时间(反之亦然)时，该方向的通行时间=最小通行时间延迟时间通过自适应滞后比较增加(可变)，但不大于最大允许通行时间。最短的计时时间是为了避免交通信号灯切换过快的缺点；最大通行时间是为了确保公平，不要让其他车辆或行人等得太久。进一步的解释在下面的注释中给出。(3)自适应滞后比较增加时间的确定(本例的核心控制法则)如果东西方向的车辆保持力大于或等于南北方向的偏差(如30辆车或其他值)，让东西方向的左转车辆左转15s(定时控制，值可以改变)， 然后让直行车辆直行30秒(直行时间的

9、最小值可以改变)，直到东西方向的车流比南北方向的车流少一个偏差，这个方向的车流才会停止，否则，车流会继续延迟，直到到达最大车流时间，强制转换。 迟滞c(1)流程图中的15s、30s、75s等时间分别为交通管理部门确定的车辆左转时间、最小直行时间和最大允许通过时间；是交通流量的偏差。在程序初始化期间，上述值和四个交叉口的交通流量溢出值可以任意改变。(2)左转是交通拥堵的一个重要方面，应予以适当限制。因此，左转总是采用最小定时控制，以降低系统的复杂性和提高可靠性。(3)车辆通过时间包括绿灯和黄灯的闪烁时间，红、黄、绿灯的切换与当前方式相同，因此不再详细描述。(4)人行道上的交通信号灯以与当前交通信号灯相同的方式连接，绿灯亮的时间与该方向直行车辆绿灯亮的时间同步，但需要比直行车辆绿灯早熄灭。采用定时控制，如绿灯定期亮18秒。目的是防止右转车辆受到人行道灯的过度限制。如果人和车辆转向，右转车辆不受限制。简单，流程图中省略。(5)交通流量的测量是