【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)以來,我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,人民生活水平大幅度提高,汽車持有量逐年增加,城市交通擁擠、環(huán)境污染等問題變得愈來愈嚴(yán)重。就當(dāng)今社會而言,其發(fā)展越來越依附于交通的發(fā)展,因此道路交通的控制必須受到重視。但是城市道路交通的隨機(jī)性、復(fù)雜性和不確定性等特征,使得構(gòu)建精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型變得極其困難。通常普遍使用的傳統(tǒng)的控制理論和控制方式已達(dá)不到滿意的控制效果。為了最大程度提高城市交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率,采用高新技術(shù)開發(fā)的智能交通控制方法來解決交通擁擠已成為最有效、最經(jīng)濟(jì)的方式。 近年來,哈爾濱市路網(wǎng)交通量增長迅速,市區(qū)大部分道路已經(jīng)顯示出擁堵的態(tài)勢。省政府附近交叉口,幾年來呈現(xiàn)經(jīng)常性交通擁擠,高峰時(shí)段車輛平均延誤5-7分鐘,往往需要經(jīng)過2、3個(gè)信號周期才能通過,如果在雨、雪、霧等惡劣天氣,交通擁堵更為嚴(yán)重。因此采用智能控制方法來控制省政府附近交叉口,對道路堵塞情況的改善與通行能力的提高都具有十分重要的意義。本文以省政府附近擁堵較為嚴(yán)重的中山路與和平路-中宣街交匯的十字路口為研究對象,通過對路口交通狀況的調(diào)查和分析,提出了改善路口擁堵狀況的智能控制策略,即高峰時(shí)期定時(shí)控制,非高峰時(shí)期模糊控制。不僅克服了模糊控制在高峰時(shí)期控制不佳的狀態(tài),還發(fā)揮了傳統(tǒng)定時(shí)控制的優(yōu)勢。 首先,在非高峰期的模糊控制方案中,結(jié)合模糊控制在交通燈控制方面的運(yùn)用實(shí)例,建立了以減少平均延誤為目標(biāo)的單交叉口四相位模糊控制器。其中包括控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),模糊算法的設(shè)計(jì),隸屬函數(shù)設(shè)計(jì)和控制規(guī)則建立等,并運(yùn)用MATLAB進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。最后使用MATLAB對方案進(jìn)行仿真分析,并與定時(shí)控制進(jìn)行了比較。比較發(fā)現(xiàn),單位車輛延誤最大減少可達(dá)30%以上,驗(yàn)證了此方案的可行性。 其次,在高峰期的定時(shí)控制中,針對高峰時(shí)段實(shí)測交通流數(shù)據(jù),采用韋伯斯特法進(jìn)行信號配時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì),并用VISSIM軟件搭建仿真路網(wǎng),對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行微觀仿真分析。結(jié)果表明,排隊(duì)長度減少了12%,延誤時(shí)間減少了10.6%,優(yōu)化后控制方案能夠更好的改善交通擁堵狀況。 最后,對選用STC12C5A60S2單片機(jī)為主控制器件的控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),并對每個(gè)部分硬件電路及軟件程序流程做出了簡要的闡述。其中硬件部分,重點(diǎn)介紹了單片機(jī)最小系統(tǒng)、車流量檢測電路、時(shí)鐘電路、數(shù)碼管顯示電路等部分硬件設(shè)計(jì)思想及工作原理；軟件部分,重點(diǎn)介紹了控制系統(tǒng)中的主程序、模糊控制子程序、定時(shí)控制子程序、綠沖突檢測子程序和按鍵中斷處理程序的設(shè)計(jì)流程。通過對控制系統(tǒng)工作過程進(jìn)行測試,證明該控制系統(tǒng)能夠滿足控制要求,控制方案可行有效。
[Abstract]:Since entering the 21st century , China ' s economy has developed rapidly , the living standard of the people has been greatly improved , the quantity of the automobile is increasing year by year , the traffic congestion and environmental pollution have become more and more serious .

In recent years , the traffic volume of road network in Harbin has been increasing rapidly . Most of the roads in the urban area have shown congestion . In recent years , the traffic jam is more serious .

First , in the non - peak period fuzzy control scheme , combined with the application example of fuzzy control in traffic light control , a four - phase four - phase fuzzy controller is established to reduce the average delay . It includes controller structure design , fuzzy algorithm design , membership function design and control rule establishment , and MATLAB . Finally , MATLAB is used to simulate the scheme and compare it with timing control . It is found that the maximum delay of unit vehicle delay can reach more than 30 % , and the feasibility of this scheme is verified .

Secondly , in the timing control of peak period , based on the measured traffic flow data during peak period , the optimal design of signal distribution is carried out by Webster method , and the simulation road network is built with VISSIM software . The results show that the queuing length is reduced by 12 % , the delay time is reduced by 10.6 % , and the optimized control scheme can better improve traffic jam condition .

Finally , the hardware design and software design of the control system with STC12C5A60S2 single chip microcomputer as the main control device are introduced , and the hardware circuit and the software program flow of each part are described briefly . The hardware part mainly introduces some hardware design ideas and working principles such as the minimum system of the single chip microcomputer , the vehicle flow detection circuit , the clock circuit and the digital tube display circuit .
The software part mainly introduces the main program , the fuzzy control subroutine , the timing control subroutine , the green conflict detection subroutine and the key interrupt handler design flow in the control system . By testing the working process of the control system , it is proved that the control system can meet the control requirements and the control scheme is feasible and effective .
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U491.54

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2124746