單交叉路口半感應控制器設計

1 引言
隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的迅速發(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，交通信號控制作為減少交通沖突的重要方法之一，廣泛應用于城市交叉路口。目前實(shí)現交通信號控制器的方法有很多種，可采用標準邏輯器件、PLC控制器、單片機控制器等?？刂品绞街饕卸鄷r(shí)段、多相位、定時(shí)控制及感應控制等多種模式。
定時(shí)控制是根據以往觀(guān)測的實(shí)際交通狀況，按照預先設定的周期和信綠比進(jìn)行控制，它對交通流的突然變化毫無(wú)反應，無(wú)法應付交通量無(wú)規律的交叉路口。所以這種控制方式在實(shí)際應用中不可避免地存在著(zhù)無(wú)車(chē)開(kāi)綠燈，造成時(shí)間損失；有車(chē)開(kāi)紅燈，造成車(chē)輛等待以及停車(chē)等弊端。本文采用的半感應控制，在一定程度上可以克服以上弊端，其特點(diǎn)是信號燈的信綠比不再依靠過(guò)去觀(guān)測到的交通狀況，而是依賴(lài)現場(chǎng)監測的實(shí)際交通狀況，以實(shí)時(shí)檢測的交通數據為依據來(lái)確定信號的綠燈時(shí)間，因而能適應交通流的隨機變化，對于主干道交通流穩定、支干道交通流隨機波動(dòng)比較大的路口，這種控制方式極為有效。
隨著(zhù)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(hù)可以根據實(shí)際需要自行構造邏輯功能的數字集成電路。編程可以通過(guò)硬件描述語(yǔ)言VHDL設計電子產(chǎn)品，具有很好的兼容性、可移植性、開(kāi)發(fā)周期短。在單交叉路口采用半感應控制方式時(shí)，由于系統的具體參數相位、最小綠燈時(shí)間和最大紅燈時(shí)間等都要根據具體的路口規模和交通流量來(lái)決定。所以采用CPLD實(shí)現的控制器，具有高密度和現場(chǎng)可編程、保密性、抗干擾能力強，便于集成等優(yōu)點(diǎn)。該單交叉路口半感應控制以CPLD為控制核心，使用VHDL語(yǔ)言編程，可以方便地實(shí)現不同控制參數的設定和次干道控制信號信綠比的調節，并對控制結果進(jìn)行仿真。

2 總體設計
2．1 設計思想
對一個(gè)交叉路口實(shí)行半感應控制，在次干道的兩個(gè)路口設置車(chē)輛檢測器。主干道通行的信號相位為非感應相，次干道獲得通行權的信號相為感應相。一般情況下，主干道一直是綠燈，只有次干道檢測到車(chē)輛，發(fā)出感應信號時(shí)，其信號才可轉為綠燈信號。非感應信號相，設置最小綠燈時(shí)間，在次干道車(chē)輛檢測器監測到車(chē)輛時(shí)，必須等到主干道最小綠燈時(shí)間結束時(shí)，綠燈信號才能轉移到次干道。也就是說(shuō)次干道獲得通行權，必須具備兩個(gè)條件：檢測器檢測到車(chē)輛到達，主干道最小綠燈時(shí)間結束。
感應信號相(即次干道通行相)設置初始綠燈時(shí)間、單位延續綠燈時(shí)間和最大綠燈時(shí)間。當次干道獲得通行權后，控制器先給感應相一個(gè)最小綠燈時(shí)間，使到達的車(chē)輛通過(guò)交叉口。如果此后再無(wú)車(chē)到達，初始綠燈接受，通行權又將轉移到主干道，如果在初始綠燈時(shí)間內又有車(chē)到達，就要在延續一個(gè)單位綠燈時(shí)間，直到累計達最大綠燈時(shí)間。此后，即使次干道再有車(chē)輛到達，綠燈時(shí)間不再延長(cháng)，通行權

轉移到主干道。半感應控制流程如圖1所示