林学龙
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摘要：随着社会经济的快速发展，私家车的数量逐渐增多，交通拥堵问题愈发严重，特别是在早晚高峰的时段，堵车已经成为了全社会都在关注的重点问题。基于此，本文对基于PLC的十字路口交通灯控制系统设计进行了分析，希望本文所作分析能够为相关研究人士提供借鉴和参考。
关键词：PLC；十字路口；交通灯；控制系统
前言：针对我国国内城市交通拥堵的现状,对交通灯系统的控制进行改进。通过传感检测装置(MCGS)作为监控平台对车流量监控,改变红绿灯的控制时间。最后通过系统高仿真的调试、声音检测系统的检测,实现交通信号灯的控制,提高交通通行能力。
1.智能控制系统结构设计
1.1十字路口交通灯的原理
我国现阶段使用的标准交通信号灯是由三种颜色的信号灯所组成(包括红色灯、黄色灯和绿色灯)。其中红色灯亮起表示禁止通行；黄色灯亮起表示路灯切换警告；绿色灯亮起表示允许通过。其中公共交通安全信号灯又主要包括了交通指示灯、普通汽车信号灯、闪烁式报警灯、行人驾驶信号灯、轨道交通信号灯、非机动车驾驶信号灯、机动车行驶信号灯。
在平面道路的交叉路口使用的交通信号灯,通过对过往的行人及车辆交通发出前进、等待、停止行进等指令,减少各方面的互相干扰,尽可能的使车辆及行人等各方面同时到达,提高平峰及高峰时段的通行能力及通行效率。
1.2控制系统的功能描述
1.2.1控制功能
本文中主要提出的整个交通道路信号灯设计监控管理系统主要采用德国西门子p-s7-200软件及p和mcgs系列软件系统联合进行设计开发完成,其中p及mscs软件系统用来作为本软件系统的设计监控管理平台,用来负责进行整个交通道路信号灯系统的实际设计运行管理操作及各环节的统计监视及实时监控操作,而其中plcgs系统则用来作为整个道路交通灯系统的辅助控制器,来辅助控制系统完成整个系统的统计数据采集以及系统实际运行管理工作。而PLC系统则作为整个交通灯系统的控制器,来控制完成整个系统的数据采集以及系统运行工作。
1.2.1.1当启动按钮被按下后,交通信号灯系统会进行一个60秒为周期的循环工作:其中前24秒,南向和北向的绿色信号灯为常亮状态、第24-27秒,南向和北向的绿色信号灯为闪烁的状态、第27-30秒,南向和北向的黄色信号灯为常亮的状态、第30-60秒,南向和北向的红色信号灯为闪烁的状态、第二个周期的前30秒,东向和西向的红色信号灯为闪烁的状态、第30-54秒,东向和西向的绿色信号灯为常亮的状态、第54-57秒,东向和西向的绿色信号灯为闪烁的状态、第57-60秒,东向和西向的黄色信号灯为常亮的状态。
1.2.1.2若想实现南北方向常绿的功能,则需将系统暂停运行,需要按下南向和北向的紧急启动功能,此时南向和北向的绿色信号灯为常亮的状态、东向和西向的红色信号灯为常亮的状态。当停止按钮按下后,整个交通信号系统恢复运行。
1.2.1.3若想实现东西方向常绿的功能,则需将系统暂停运行,则需要按下东向和西向的紧急启动功能,此时东向和西向的绿色信号灯为常亮的状态、南向和北向的红色信号灯为常亮的状态。当停止按钮按下后,整个交通信号系统恢复运行。
1.2.1.4本系统还具有车流量模拟控制的功能,可以模拟东西南北不同方向的车流量增加状态。当每按一次控制按钮,则所对应的方向的交通信号灯则会相对应的增加一个工作周期,也可在其中设定增加的秒数,根据所选择的秒数及按下的次数来确定设定,同理可证,红色信号灯可按相反方向设定。
2. PLC控制系统设计
通过PLC控制系统的建立,进入系统运行后,操作者应进行时间段的判断,判断此时间段为日间时间段或夜间时间段,如果没有处在日间时间段,则需要操作系统进入夜间时间段模式,如果判断后得出该时间段处于日间时间段,则操作者打开PLC系统中的声音检测传感器检测装置进行检测。当有特殊车辆的声音信号被声音检测装置检测出后,则系统的紧急工作模式将会被启动。当发生两种工作模式的情况下,操作者将系统中的紧急工作模式优先设定为高,系统会执行紧急工作模式,当传感器检测不到信号时,则进入常规工作模式。
2.1常规工作模式
交通信号的在一般情况下设定为常规工作模式,此时对十字交通路口的红绿交通信号灯按照传统的交通信号灯时间方式进行设定。系统在常规工作模式下会对当前所处的时间段进行自动判断。根据判断得出的结论:此时处在当天的日间时间段还是夜间时间段。根据同所在城市的不同时间段设置也可以不同,一般当日23点到次日6点一般为夜间时间段的设定。如果系统自动判断处在夜间时间段,此时车辆方向较少的各个方向的黄色信号灯不断闪烁,提醒过往车辆注意,降低行驶速度,同时也避免了过往车辆的等待的时间。如果日间时间段,那么系统会按照系统内预先设定的时间进行周期性的重复。
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2.2智能工作模式
首先要对所设置的路段进行预设,设置在十字交叉路口的每个路段上,对该路段的通过车辆进行相对应的数据统计。在道路两端进行感应式地感线圈检测装置的埋设。车辆进入时,距离交通信号灯远端的感应器会产生感应,此时标志有车辆进入；车辆离开时,交通信号灯近端的感应器会发生感应,表示车辆离开。统计数量分别由两个感应器所产生的,两个感应器所统计数据之差就是本时段的通过车辆数量。因为在交通上相对方向的车辆是同时运行的,因此可以将两组数据合并成为一组,所取得数值可以取两个方向的最大值。
交通信号灯在刚进入到工作状态时,此时交通信号灯工作在常规模式下,这时系统预先给交通信号灯一个预设值,交通信号灯将进入循环模式工作。之后在红绿信号灯切换的每一个时刻,系统将读取每个方向上此时处于检测区中的车辆数量。当其中有车辆值超过了预先在系统中设定的阈值时,系统将进入智能工作模式。首先把东南西北四个方向的最大车辆的绝对值进行加和,得出总数；然后把东南西北四个方向的最大绝对值与总数进行除法运算,得出比值；最后根据东南西北每个方向所占的与总数的比值,进行红灯及绿灯的时间分配。随着时间分配的改变,路段中相对应时刻的车流量也随之发生变化，各个方向的红绿灯时间也会随之改变。而此智能交通灯控制系统的特点就是逐步地疏通开始增加车流量的车道。在多次循环以后,十字路交通将得到很好的管理。
2.3紧急工作模式
通过系统对每个方向通过的车辆进行检测,检测到特殊车辆(包括警车、救护车、消防车等),本文设计的系统采用了同种声音发射装置,因为特殊车辆通过时,感应器采集到的声音不需要进行单独区分。PLC系统将自动进入紧急工作模式的标志性是其系统声音传单器检测到特殊车辆的声音。因为车道分为双向四车道及双向六车道,因此根据车道的不同,系统的设定也有相应的区别。其中当车道为双向六车道,系统将该方向的右转道调整为主绿色交通灯,保障特殊车辆顺利通行；如果车道为双向四车道,系统则将改方向的右转车道及直行车道均调整为绿色交通灯,保障特殊车辆通过；其他方向的红灯周期性闪烁,提醒司机有特殊车辆需要通过。在这种工作模式下可以保障特殊车辆顺利的通过,即使多个方向同时出现多种特种车辆,去往各个方向也不会受到干扰。等到紧急车辆通过后,系统退出紧急工作模式,回到常规模式。
结语：综上所述,城市的道路交通是一个复杂多变的系统,需要不断完善交通管理系统，以满足城市交通系统的需求。本文的多工作模式操作系统是符合交通需求的,能够提高十字路口的通行能力,缓解交通堵塞。
参考文献：
[1]赵剑波,李璐,李炳金等.基于PLC的十字路口交通灯智能控制系统设计[J].科学技术创新,2019,(18):90-91.
[2]李艳乐.基于PLC的智能交通灯控制系统设计[J].自动化应用,2018,(12):16-17.