單交叉路口半感應(yīng)控制器設(shè)計(jì)

1 引言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市交通日益擁擠，交叉路口是造成交通阻塞的主要因素，交通信號(hào)控制作為減少交通沖突的重要方法之一，廣泛應(yīng)用于城市交叉路口。目前實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)控制器的方法有很多種，可采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件、PLC控制器、單片機(jī)控制器等?？刂品绞街饕卸鄷r(shí)段、多相位、定時(shí)控制及感應(yīng)控制等多種模式。
定時(shí)控制是根據(jù)以往觀測(cè)的實(shí)際交通狀況，按照預(yù)先設(shè)定的周期和信綠比進(jìn)行控制，它對(duì)交通流的突然變化毫無(wú)反應(yīng)，無(wú)法應(yīng)付交通量無(wú)規(guī)律的交叉路口。所以這種控制方式在實(shí)際應(yīng)用中不可避免地存在著無(wú)車開綠燈，造成時(shí)間損失；有車開紅燈，造成車輛等待以及停車等弊端。本文采用的半感應(yīng)控制，在一定程度上可以克服以上弊端，其特點(diǎn)是信號(hào)燈的信綠比不再依靠過(guò)去觀測(cè)到的交通狀況，而是依賴現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的實(shí)際交通狀況，以實(shí)時(shí)檢測(cè)的交通數(shù)據(jù)為依據(jù)來(lái)確定信號(hào)的綠燈時(shí)間，因而能適應(yīng)交通流的隨機(jī)變化，對(duì)于主干道交通流穩(wěn)定、支干道交通流隨機(jī)波動(dòng)比較大的路口，這種控制方式極為有效。
隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，CPLD/FPGA的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越明顯。CPLD是一種用戶可以根據(jù)實(shí)際需要自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。編程可以通過(guò)硬件描述語(yǔ)言VHDL設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品，具有很好的兼容性、可移植性、開發(fā)周期短。在單交叉路口采用半感應(yīng)控制方式時(shí)，由于系統(tǒng)的具體參數(shù)相位、最小綠燈時(shí)間和最大紅燈時(shí)間等都要根據(jù)具體的路口規(guī)模和交通流量來(lái)決定。所以采用CPLD實(shí)現(xiàn)的控制器，具有高密度和現(xiàn)場(chǎng)可編程、保密性、抗干擾能力強(qiáng)，便于集成等優(yōu)點(diǎn)。該單交叉路口半感應(yīng)控制以CPLD為控制核心，使用VHDL語(yǔ)言編程，可以方便地實(shí)現(xiàn)不同控制參數(shù)的設(shè)定和次干道控制信號(hào)信綠比的調(diào)節(jié)，并對(duì)控制結(jié)果進(jìn)行仿真。

2 總體設(shè)計(jì)
2．1 設(shè)計(jì)思想
對(duì)一個(gè)交叉路口實(shí)行半感應(yīng)控制，在次干道的兩個(gè)路口設(shè)置車輛檢測(cè)器。主干道通行的信號(hào)相位為非感應(yīng)相，次干道獲得通行權(quán)的信號(hào)相為感應(yīng)相。一般情況下，主干道一直是綠燈，只有次干道檢測(cè)到車輛，發(fā)出感應(yīng)信號(hào)時(shí)，其信號(hào)才可轉(zhuǎn)為綠燈信號(hào)。非感應(yīng)信號(hào)相，設(shè)置最小綠燈時(shí)間，在次干道車輛檢測(cè)器監(jiān)測(cè)到車輛時(shí)，必須等到主干道最小綠燈時(shí)間結(jié)束時(shí)，綠燈信號(hào)才能轉(zhuǎn)移到次干道。也就是說(shuō)次干道獲得通行權(quán)，必須具備兩個(gè)條件：檢測(cè)器檢測(cè)到車輛到達(dá)，主干道最小綠燈時(shí)間結(jié)束。
感應(yīng)信號(hào)相(即次干道通行相)設(shè)置初始綠燈時(shí)間、單位延續(xù)綠燈時(shí)間和最大綠燈時(shí)間。當(dāng)次干道獲得通行權(quán)后，控制器先給感應(yīng)相一個(gè)最小綠燈時(shí)間，使到達(dá)的車輛通過(guò)交叉口。如果此后再無(wú)車到達(dá)，初始綠燈接受，通行權(quán)又將轉(zhuǎn)移到主干道，如果在初始綠燈時(shí)間內(nèi)又有車到達(dá)，就要在延續(xù)一個(gè)單位綠燈時(shí)間，直到累計(jì)達(dá)最大綠燈時(shí)間。此后，即使次干道再有車輛到達(dá)，綠燈時(shí)間不再延長(zhǎng)，通行權(quán)

轉(zhuǎn)移到主干道。半感應(yīng)控制流程如圖1所示