交通灯控制视频记录仪的设计.docx

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交通灯控制视频记录仪的设计

摘要

智能交通监控系统是目前研究的一个热点课题，而且取得了不少的成果，在少数先进国家已采用智能方式来控制交通信号。

为了实现交通道路的有效管理，力求交通管理先进性和科学化,本文采用车流量传感器检测车辆的存在与通过,并把这一信号转化为标准脉冲信号,作为可编程控制器的控制输入，采用PLC计数，按一定控制规律自动调整红绿灯的时长；设计定时器在上、下班高峰期增加绿灯放行时间以及合理应用电子警察对各个路口违章、肇事事故进行监控和记录等。

关键词：

PLC智能交通监控车流量传感器电子警察

Abstract

Intelligenttransportationmonitoringsystemisahotspotintheresearchofthecurrentproject,andmadealotofachievements,inafewcountrieshaveadoptedadvancedintelligentwaytocontroltrafficsignals.Inordertorealizetheeffectivemanagementoftraffic,andstrivetoadvancedandscientifictrafficmanagement,thispaperadoptstheflowsensorstodetecttheexistenceofvehiclesandthrough,andtoconvertthesignalintostandardpulsesignal,asPLCcontrolinput,adoptingPLCcount,accordingtoacertaincontrolruleautomaticallyadjustthelengthoftrafficlights;Designtimerinrushhours,increasingthegreenlighttimeandreasonableapplicationofroadintersectionselectronicpoliceviolatetherulesandregulations,accidentaccidentmonitoringandrecording,etc.

KEYWORD：

PLCIntelligenttransportationmonitoringFlowsensorElectronicpolice

目录

第一章绪言1

第一节课题的背景及其意义1

第二节课题研究的内容及要求2

第二章智能交通监控系统4

第一节智能交通监控系统的设计目的4

第二节系统设计方案4

第三节系统的设计要求4

第四节系统的设计方案分析5

第五节设计流程图5

第三章智能交通监控系统的设计7

第一节电子警察监控系统的设计7

第二节交通信号控制系统的设计11

结论19

致谢20

参考文献21

第一章绪言

第一节课题的背景及其意义

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。

在汽车产业蓬勃发展的背后，随之而来交通问题也越来越多，如交通堵塞和交通事故时常发生，这不但给人们的生命和财产造成了威胁，同时还制约着国民经济的发展。

为了缓解交通的负荷量，使车辆运行畅通无阻，交通事业整严有序，我国引进了与国情相符合的国外先进的控制体系，多车道交通灯控制系统，不但解决以往交通控制系统的局限性，同时还加快了车流量速度。

并制定了《道路交通安全法实施条例》第三十八条明确规定：

绿灯亮时，准许车辆通行，但转弯的车辆不得妨碍被放行的直行车辆、行人通行，黄灯亮时，已越过停止线的车辆可以继续通行，红灯亮时，禁止车辆通行。

城市的现状随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。

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。

城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。

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，缓解主干道与匝道、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待解决的主要问题。

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。

第二节课题研究的内容及要求

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。

传统的十字路口交通控制灯，通常的做法是：

事先经过车流量的调查，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根据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。

为此，需要一种新型的控制方法才能较好地解决这个问题。

智能交通系统（ITS——IntelligentTransportSystems）ITS是一个跨学科、信息化、系统化的综合研究体系，其主要内容是：

将先进的人工智能技术、自动控制技术、计算机技术、信息与通讯技术及电子传感技术等有效的集成，并应用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。

交通控制系统是ITS研究的一个重要方面。

由于交通系统具有较强的非线性、模糊性和不确定性，是一个典型的分布式非线性系统，而且具有多种信息来源、多种传感器的特点，用传统的理论与方法很难对其进行有效的控制。

把先进的智能控制技术、信息融合技术、智能信息处理技术与交通管理技术结合起来，代表着城市交通信号控制系统发展的方向。

智能交通的发展是现代社会经济发展的客观要求，交通运输是国民经济和现代社会发展的基础。

由于现代社会城市化速度越来越快、国民经济的高速增长、全球经济的一体化进程加快、个人旅行与休闲时间的不断增加以及人们对交通需求越来越高，智能交通便成为现代社会经济发展的客观要求，又由于PLC技术相较于单片机技术和继电器技术有如下优点：

功能强、性价比高、硬件配备齐全、易操作、适应性强、可靠性高、编程调试简单、体积小、能耗小、维修方便等等。

所以课题选用先进的西门子公司的小型PLC设备S7-200作平台。

以交通信号监控系统为整套设计方案的中心，提出一套可行性方案。

其中具体包括：

1．能控制十字路口东西南北的通行，通过定时器控制通行和禁止通行的时间；

2．利用PLC的相关知识实现交通高峰低峰的通行时间的智能调整；

3．在智能交通信号控制系统中加入电子警察抓拍违章系统。

第二章智能交通监控系统

第一节智能交通监控系统的设计目的

选用先进的西门子公司的小型PLC设备S7-200作平台。

以交通信号监控系统为整套设计方案的中心，提出一套可行性方案。

能够有效的改善交通问题，在实现十字路口东西南北的通行，通过定时器控制通行和禁止通行的时间的同时，能够根据车流量的变化自动调整红绿灯的时间长度，不会出现空道占时的情形，最大限度的减少十字路口的车辆滞留现象，有效地缓减交通拥挤，实现交通控制的最优控制，大大的提高了交通系统的效率，在控制系统中加入电子警察抓拍违章系统，通过24小时全天候对违法肇事车辆进行记录，公安交通管理部门将拍摄的违法照片作为依据可以对交通违法者进行处罚和教育，能够大大提高机动车驾驶员的自觉性，增强安全意识，减少因违法行为而造成的交通事故、堵塞和交通混乱，提高交通路口的车辆通行速度，保证道路畅通。

第二节系统设计方案

系统总体设计分为两部分：

1.电子警察监控系统的设计

通过语言描述的形式，对电子警察监控系统抓拍违规肇事等现象进行了简单的概述和系统的分析，对各种有可能出现的事故现象和抓拍形式以及电子警察的各项技术指标做了全面的阐述和概括。

2.交通信号控制系统的设计

首先提出整个方案的控制系统结构图，然后对每个部分功能原理，工作特点以及工作过程做具体的分析和说明。

第三节系统的设计要求

1．能控制十字路口东西南北的通行，通过定时器控制通行和禁止通行的时间；

2．利用PLC的相关知识实现交通高峰低峰的通行时间的智能调整；

3．在智能交通信号控制系统中加入电子警察抓拍违章系统。

第四节系统的设计方案分析

按照智能交通监控系统设计要求，设计思想分析如下：

首先南北方向道路处于禁止通行状态，东西道路处于允许通行状态。

南北方向道路亮红灯状态过程中，南北红灯亮25s，需计时器设定延时25s，才会转入下一状态南北绿灯亮；同时东西绿灯亮20s，需计时器设定延时20s，才会转入下一状态东西绿灯闪3s，计时3s，转入下一状态东西黄灯亮，延时2s，转入下一状态东西红灯亮。

其次东西方向道路处于禁止通行状态，南北道路处于允许通行状态，具体过程如上：

如果不需要智能控制，则继续执行此循环，如果需要智能控制，程序则进入智能调节环节。

比较东西、南北道路的车辆滞留量，若比较结果是即东西空道，再看南北是否为空道，如果是空道，然后再判断系统是否需要智能控制环节；如果南北不是空道，则南北绿灯放行，直到恢复正常；如果东西不是空道，则东西绿灯放行，直至恢复正常运行。

如此循环下去。

第五节设计流程图

智能交通监控系统的设计流程图如下图2.1所示。

图2.1设计流程图示

第三章智能交通监控系统的设计

第一节电子警察监控系统的设计

一、系统概述

电子警察安装于城市交通路口，24小时全天候对违法闯红灯的机动车辆进行记录。

公安交通管理部门将拍摄的违法照片作为依据可以对交通违法者进行处罚和教育，可以大大提高机动车驾驶员的自觉性，增强安全意识，减少因闯红灯违法行为而造成的交通事故、堵塞和交通混乱，提高交通路口的车辆通行速度，保证道路畅通。

机动车闯红灯自动监测记录系统采用稳定可靠的地感线圈检测技术，成功的抓捕各种闯红灯违法车辆，该系统可24小时全天候自动抓拍违法车辆，有效捕捉闯红灯车辆，自动记录违法车辆闯红灯全过程，并存储在大容量的工业计算机内：

拍摄的车辆号码清晰可见，闯