张玥玥

摘 要：目前，城市的交通压力日趋严重，针对高峰时段，车辆集中，设计出可变车道与信号灯控制系统，通过对车流量的实时检测，对上位机系统和PLC编写控制程序，设置变更车道的通行方向和时间以及红绿灯的时间控制，实现市内交通的远程实时监管。采用地感线圈实时检测十字路口的车流量，PLC根据车流量的变化调用相应的控制程序，实现对变更车道的通行方向和时间的调配以及交通信号灯时长的分配。该方案有远程监管和现场手动控制两个入口，现场的工作人员可以根据实际情况，实现手动调控交通信号灯的时长以及对变更车道的控制。在远程监管方式下，可根据全市的交通现状，对道路的交通状况实现全局管理和控制。提高道路的管控一体化水平。

关键词：远程监控；车流量检测；可变车道；地感线圈；上位控制

中图分类号：TP273；TH861 文献标志码：A

Abstracts： at present， the citys traffic has become increasingly serious， in view of the rush hour， traffic concentration， design variable lane and light control system， based on the real-time detection of traffic flows on the upper machine system and PLC control program， change lanes were available in the direction of traffic and time and traffic control， realize remote real-time regulation of traffic in the city.The ground sense coil is used to detect the traffic flow at the crossroads in real time. The PLC calls the corresponding control program according to the change of traffic flow to realize the allocation of the traffic direction and time of changing lanes， as well as the allocation of the traffic signal length.This scheme has two entrances： remote supervision and manual control on the site. The site staff can manually control the length of traffic lights and control the changing lanes according to the actual situation.Under the remote supervision mode， the overall management and control of road traffic can be realized according to the traffic status of the whole city.We will improve the integration of road management and control.

Keywords：Remote monitoring；Vehicle flow measurement；Variable lane；Earth coil；Upper control

0 引言

在我们生活的城市，随处可见的交通信号灯，他们以固定的时间和运行方式控制着这个城市的交通。白天高峰时段经常出现交通拥堵状态，晚上夜间，某个方向的车流量非常低，但仍然采用白天的交通灯时长，造成不必要的通行等待。本文提出一种基于车流量实时检测的控制方案，根据车流量大小及时合理调配十字路口各个方向信号灯时长，再配合一条可变车道以应对高峰时期车辆集中的状态。实现交通的有效控制，保持道路畅通。借助监控组态技术，创建远程监控画面，远程监控道路的通行状况，提升交通管理的管控一体化水平。

1 总体设计方案

1.1 現实中的交通状况

某中型城市常见的某个十字路口，东西方向是住宅小区，连接居民出入小区的车道，车流量相对较小，在早上7：00～7：30，下午6：00～7：00车辆较多。南北方向是连接商业街区和中小学校的主干道，在早7时至晚22时车流量都比较大，车流量高峰时间段为早上7：00～8：30，下午5：00～7：00，经常有不确定性。南北方向车流高峰时，车流量比东西方向大。另外，该十字路口南北方向左转车流量相对较小，且平稳。

1.2 总体设计方案

通过对现场交通状况调查，从3个方面解决现在的交通拥堵状况。在交通道路上设计可变车道，根据交通需要选择通信方向；重新设计交通信号灯控制系统以减少不必要的通行等候时间，缓解道路的拥堵情况；在原来就地控制的方式上，增加远程监管，可以配合全市的交通状况，从全局出发，对每个路段实现交通远程监控。

2 可变车道

可变车道是指车道内侧划了多条斜线，有点像趴下的“非”字，顾名思义就是能随时根据交通流量更改指示方向的车道。这个主要是针对部分高峰时段车流集中，但车道偏少；或者早晚高峰时段来回车流量有明显差异的路段。

在本文研究的某个交通路口，南北方向车流量大，直行车辆较多，高峰期间拥堵严重，现将南北方向的左转道更改为可变车道，在高峰期间，早上7：00～8：30，下午5：00～7：00，该左转道变更为左转和直行车道，该车道上的车辆根据需要方向行进，对于为直行车量而言，增加了直行车道，对于较少的左转车辆而言，没有受到变更车道的影响，有效缓解了交通压力，在车辆少时仍然是左转车道。在作为可变车道使用时，有可变车道液晶指示标志。

3 交通灯实时控制

3.1 车辆实时检测装置

车流辆检测装置用来检测车辆的数量，即车流量的大小。车流辆检测装置在十字路口的设置如图1所示。

车辆实时检测装置的布置情况，在十字路口的东西、南北每一个方向，各布置4个地感线圈，共需要地感线圈8个，由于每一个方向灯的时长是一致的，所以只需布置在十字路口每一方向的任意一侧即可，如图1所示，图中只画出一个方向，直行车路上布置的地感线圈。依次来统计每个方向上，直行车辆和左转的车流量；线圈（2）布置在十字路口的人行横道内侧的黄线处，线圈（1）可布置在距离线圈（2）100m～200m（也可由实际路段的长度确定）。将线圈（1）和线圈（2）检测到的车辆数量求差，就是该方向总的车流量。由于设计时右转车辆不受信号灯限制，故不予计数。

3.2 交通灯实时控制设计

交通灯实时控制程序由日间繁忙、日间正常和夜间车少3部分组成。控制器根据车流量实际情况，执行不同的控制程序，自动、合理地控制交通信号灯红灯的时间。

以南北方向的交通灯，在信号灯为直行绿灯时，将地感线圈（1）和地感线圈（2）检测的脉冲电压信号，作为控制器PLC控制系统中，加减计数器的两个输入，地感线圈（1）的脉冲信号输入给加减计数器加输入端子，地感线圈（2）的脉冲信号加减计数器减输入端子，加减计数器的输出值，就是南北直行方向红灯时滞留的车辆数，加减计数器的输出值，与3种交通灯控制模式的各给定值进行相加减。根据结果判断当前交通状况类型，之后调用相应的程序，控制交通灯的配时。南北直行方向的计数器在绿灯后自动清零，红灯后计数器开始计数。PLC控制系统在执行程序期间周期扫描，实现了对交通灯的实时控制。PLC控制的交通信号灯实时系统南北一个方向直行程序流程如图2所示。

当选用西门子S7-300 PLC作为控制器时，控制系统是现场就地控制，工作人员可以根据实际情况在线修改程序，改变交通灯时长，立即在线下载，并立马投入运行，为了交通更为顺畅、合理。西门子S7-300 PLC高可靠性、特别是在城市里电感、电磁场等多种干扰共存的情况下，可以安全、稳定地运行。

4 远程监控系统设计

就地控制的目的是解决现场出现的问题，为了实现全市的统一管理与控制，需要设计远程管控系统。可采用监控组态软件，用于数据采集、數据分析与管理、画面的动态展示等功能。在主目录下创建项目工程，添加通信伙伴并建立连接、添加过程变量、创建过程画面、在改变画面的对象属性后，保存下载，在线运行，实现对交通灯的远程实时监控。交通灯监控画面如图3所示。

为了实现全市的统一调度，在PLC中编写程序时，将全市的统一调度作为最高指令，放在中断块里，当接到上位系统，即全市的统一调度指令时，优先执行上位控制指令，上位控制指令执行的相关程序放在中断块。中断块可以随时无条件地执行，以提高城市道路整体通行能力，提高城市交通的自动化管控水平。

5 控制效果

通过可变车道在交通高峰时期的应用，可及时增加直行的通行能力。在监控组态软件上建立上位远程管理系统，创建变量和人机接口画面，并建立他们之间的数据通信，即可通过远程监控画面显示现场PLC控制系统的执行情况，及现场设备的实时检测参数、交通灯运行等信息，方便上位系统的管理者了解路口的交通情况。管理人员根据全市的交通需求，在上位系统中进行统一调配，及时快速地实现全局管理。十字路口的监控信息可以通过光纤和以太网汇集到城市交通监管中心，为城市路面交通的统筹协调提供便利。

参考文献

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