城市智能交通信号控制系统
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摘要
城市交通的拥挤和阻塞是迫切需要解决的社会问题，而交通枢杻的基本控制
单元是信号机，论文详细介绍了XATM智能交通信号系统有关部分的研制工作。
介绍的重点放在本人负责的主控电路、通讯电路、数据保护等电路。在此基础上
还介绍了部分程序的设计思想。使用结果表明该系统能够实现多相位、变相序控
制，能够解决混合交通流问题，并且使用和维护简单、方便。
论文中还在XATM智能信号控制系统的基础上编制了区域交通网络配时程
序，该程序使用Tamura时延算法，这种算法能把泛函数最优化问题简化成参数
最优化问题，避免了“维数灾”的问题，仿真结果表明该算法能在一定程度上疏
散排队的车队长度。
目前XATM智能交通信号系统已通过了陕西省省级验收，并且已经在西安市
推广使用。
The congestion of urban traffic is a crucial problem to be solved, and the base unit of the traffic control is the traffic semaphore. The paper introduces some details of the XATM Intelligent Traffic Semaphore. The paper focuses on the kernel control circuit, communication circuit, DOG circuit and so on. Moreover, the design thought of some programs according to all the above is also introduced. The using outcome show that the system can realize multiphase and variable phase sequence control, can solve the problem of mixture traffic flow, can be used conveniently and would be maintained easily.
In the paper, the Tamura Time Delay Algorithm is applied to the program of allocating the time of the traffic signal on the basis of the XATM Intelligent Traffic Semaphore. The algorithm can change the fonctionelle optimization problem to the variable optimization problem, reduce the dimension of the matrix and overcome the calculation difficulty. The result of simulation indicates the algorithm can dispersal the length of traffic queue.
The XATM Intelligent Traffic Semaphore has passed the check and accept presided by Shaanxi Science & Technology Committee, and the use of it is being popularized in Xi’an.
单元是信号机，论文详细介绍了XATM智能交通信号系统有关部分的研制工作。
介绍的重点放在本人负责的主控电路、通讯电路、数据保护等电路。在此基础上
还介绍了部分程序的设计思想。使用结果表明该系统能够实现多相位、变相序控
制，能够解决混合交通流问题，并且使用和维护简单、方便。
论文中还在XATM智能信号控制系统的基础上编制了区域交通网络配时程
序，该程序使用Tamura时延算法，这种算法能把泛函数最优化问题简化成参数
最优化问题，避免了“维数灾”的问题，仿真结果表明该算法能在一定程度上疏
散排队的车队长度。
目前XATM智能交通信号系统已通过了陕西省省级验收，并且已经在西安市
推广使用。
The congestion of urban traffic is a crucial problem to be solved, and the base unit of the traffic control is the traffic semaphore. The paper introduces some details of the XATM Intelligent Traffic Semaphore. The paper focuses on the kernel control circuit, communication circuit, DOG circuit and so on. Moreover, the design thought of some programs according to all the above is also introduced. The using outcome show that the system can realize multiphase and variable phase sequence control, can solve the problem of mixture traffic flow, can be used conveniently and would be maintained easily.
In the paper, the Tamura Time Delay Algorithm is applied to the program of allocating the time of the traffic signal on the basis of the XATM Intelligent Traffic Semaphore. The algorithm can change the fonctionelle optimization problem to the variable optimization problem, reduce the dimension of the matrix and overcome the calculation difficulty. The result of simulation indicates the algorithm can dispersal the length of traffic queue.
The XATM Intelligent Traffic Semaphore has passed the check and accept presided by Shaanxi Science & Technology Committee, and the use of it is being popularized in Xi’an.
引文
(1) 盛昭翰、曹忻．最优化方法基本教程．东南大学出版社,1992年。
(2) 陈开明．非线性规划．复旦大学出版社,1991年。
(3) 孙涵芳．Intel 16位单片机．北京航空航天大学出版社,1998年。
(4) 陈坚，孙志月．MODEM通信编程技术．西安电子技大学出版社，1998年。
(5) 岳云．智能交通系统的发展近况．科技与经济，1998(1) 。
(6) 杨荫凯.智能交通系统概述及我国的发展对策选择．地理科学进展，1999(9) 。
(7) 郑运平，张东梅.智能交通的建模与控制问题.公路交通科技，1996(6) 。
(8) 尚刚，陈宝．智能交通系统在日本的发展综述．华东公路，1999(3) 。
(9) 史其信，陆化普.中国ITS发展战略构想．公路交通科技，1998(9) 。
(10) 荆便顺，道路交通控制工程. 人民交通出版社，1995年。
(11) 杨东凯等.智能交通系统(ITS)的发展及其模型化研究．北京航空航天大学报，2000,2。
(12) 朱永明．简明交通工程学.人民交通出版社．1997年12月。
(13) Hong KLo．A Novel Traffic Signal Control Formulation.Transportation Research Part A33(1999) 433-448．
(14) Kwon ard Yorgos J．Stephanedes Development of on Adaptive Control Strategy in a Live Intersection Laboratory．Transportation Research Record1634． Paper No．98-0991
(15) 黄海军．城市交通网络平衡分析理论与实践．人民交通出版社，1994年12月。
(16) Philip J．Tamoff.Foreword to Advanced Traffic Management Systems Transactions on Vehicular Technology,Vol,40,No．1,February,1991．
(17) David A．and Philip J．Tamoff．Future Directions for Traffic Management Systems.Transactions on Vehicular Technology Vol.40,NO.1,February 1991．
(18) AIbert Messmer and Markos Papageorgiou.Automatic Control Methods Applied to Freeway Network Traffic. Automatic,Vol.30,No．4，pp.691-702,1994．
(19) Hai Yang and Sam Yagar An Algorithm For The Inflow Control Problem On Urban Freeway Networks With User_Optiimal Flows.Transpn.Res.-B,Vol.28B,No.2,pp．123-139,1994．
(20) 王翼、张朝池.大系统控制--方法和技术，天津大学出版社.1993年9月。
(21) Sirg.M．G．,Taamura,H,Mdelling and Hierarchical Optimaization for Oversaturated Urban Road Traffic Networks Int.J.of Control,Vol.20,913-934,1974
(22) Tarnura,H，A Discrete Dynamic Model with Distributed Transport Delays and Its Hierarchical Optimization to Preserve Stream Quality,IEEE Trans,Vol.SMC-4,424-429,1974
(23) [美]M詹姆希迪著，陈中基等译.大系统建模与控制.科学出版社，1986年12月。
(24) 邹毅峰，李夏苗．运用交通流理论确定保证交通安全的的最短绿灯时间.长沙铁道学院学 报，1999年6月。
(25) 张锦、高世廉、蒲云．中国城市道路交通控制系统发展研究.西南交通大学学报，1997 年2月。
(26) 黄海军、顾昌耀.城市交通需求分析方法的发展，中国公路学报，1995年第2期。
(27) 韩直．交叉口的冲突与交叉口的信号化．西安公路学院学报，1990年6月。
(28) 许广辉、徐建闽、周其节．路段通行能力约束下路网最大交通量的确定.公路1997年7 月。
(29) 杨兆升、朱中．离散时间系统动态随机交通分配模型.系统工作理论与实践，1998年1 月。
(30) Ian Catling and Bob McQueen,Road Transport Informatiics In Europe-Major Programs and Demonstrations, Transactions On Vehiculor Technology,Vol.40,NO.1 February 1991
(31) [美]美国运输部联邦公路管理局著、潘文敏等译．高速公路管理.西北工业大学出版社， 1990。
(32) 佐佐木纲主审、饭田恭敬编著、邵春福等泽．交通工程学.人民交通出版社，1994。
(33) 杨龙、刘吉发.利用MCS-单片柳串行接口和调制解调器实现远程通信．电测与仪表，1999 年第1期。
(34) 邵杰、刘萍.单片机与调制解调器接口通讯.雷达与对抗，1998年第1期。
(35) 曾志强.调制解调器原理与应用．人民邮出版社，1995，9
(36) 陈荣保、肖本贤、李钢．基于MODEM和单片机的远程通讯系统设计与实现.微电子 学与计算机，1999年第1期。
(37) Hayes OPIMA 商用调制解调器用户手册。
(38) DS1820,1-WireTM Digital Thermometer.DASLLAS SEMINOONDUCTOR．
(39) Understanding and Using Cyclic Redundancy Checks with Dallas Semiconductori ButtonTM Products.DASLLAS SEMINCONDUCTOR.
(40) PCA82C250CAN,controller interface.Philips Semiconductors.
(41) 郭敏，毛斌.英国交通控制技术的应用．国外公路，1997年12月。
(42) 刘喜明．在城市道路主干线路口增设左转信号灯的建议．公路交通科技，1997年6月。
(43) Darcy Bullock and Alison Catarella A Real_Time Simulation Environment for Evaluating Traffic Signal Systems. Transportation Research Paper No.98-0837．
(44) David Mahalel,Yehuda Gur,and Yoram Shiftan Manual Versus Automatic Operation of Traffic Signals. Transpn Res.-A,Vol.25A,No.2/3,pp.121-137,1991．
(45) Vincent R.A.and Young C.P. Self Optimizing Traffic Signal Contra Using Microprocessors-The TRRL 'MOVA' Strategy for Isolated Intersections,2nd International Conference on Road Traffic Contorl, pp. 102-105,1996．
(46) Michael G.H. Bell. Future Direction In Traffic Signal Control.Transpn.Res.-A,Vol26A,No.4, pp.303-313,1992．
(47) Akcelick R. Time dependent Expressions for Delay, Stop Rate, and Queue Length at Traffic Signals. Internal Report AIR367-1,Australian Road Research Board, 1980．
(48) Brookes D. and Bell M.G.H.Expected Delay and Stop Calculation for Discrete Time Adaptive Traffic Signal Control. In U. Brannolte (Ed.), Highway Capacity and Level of Service,pp. 75-82． Balkema, Rotterday,The Nerthlands, 1991．
(49) Henry J.J.FargesJ.L.,and Tuffal J. The PRODYN Real Time Traffic Algorithm 4th IFAC-IFIP_IFORS Conference on Control in Transortation System, Germany Baden-Baden, September,pp.307-311,1983．
(50) Kimber R.m.and Hollis E.M.Trafic Queue and Delays at Road Junctions.TRRL Labortory Report LR1014,1979．
(51) Webster F.V.Traffic signal settings. TRRL Technical Paper LR 39,1958．
(2) 陈开明．非线性规划．复旦大学出版社,1991年。
(3) 孙涵芳．Intel 16位单片机．北京航空航天大学出版社,1998年。
(4) 陈坚，孙志月．MODEM通信编程技术．西安电子技大学出版社，1998年。
(5) 岳云．智能交通系统的发展近况．科技与经济，1998(1) 。
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(7) 郑运平，张东梅.智能交通的建模与控制问题.公路交通科技，1996(6) 。
(8) 尚刚，陈宝．智能交通系统在日本的发展综述．华东公路，1999(3) 。
(9) 史其信，陆化普.中国ITS发展战略构想．公路交通科技，1998(9) 。
(10) 荆便顺，道路交通控制工程. 人民交通出版社，1995年。
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(12) 朱永明．简明交通工程学.人民交通出版社．1997年12月。
(13) Hong KLo．A Novel Traffic Signal Control Formulation.Transportation Research Part A33(1999) 433-448．
(14) Kwon ard Yorgos J．Stephanedes Development of on Adaptive Control Strategy in a Live Intersection Laboratory．Transportation Research Record1634． Paper No．98-0991
(15) 黄海军．城市交通网络平衡分析理论与实践．人民交通出版社，1994年12月。
(16) Philip J．Tamoff.Foreword to Advanced Traffic Management Systems Transactions on Vehicular Technology,Vol,40,No．1,February,1991．
(17) David A．and Philip J．Tamoff．Future Directions for Traffic Management Systems.Transactions on Vehicular Technology Vol.40,NO.1,February 1991．
(18) AIbert Messmer and Markos Papageorgiou.Automatic Control Methods Applied to Freeway Network Traffic. Automatic,Vol.30,No．4，pp.691-702,1994．
(19) Hai Yang and Sam Yagar An Algorithm For The Inflow Control Problem On Urban Freeway Networks With User_Optiimal Flows.Transpn.Res.-B,Vol.28B,No.2,pp．123-139,1994．
(20) 王翼、张朝池.大系统控制--方法和技术，天津大学出版社.1993年9月。
(21) Sirg.M．G．,Taamura,H,Mdelling and Hierarchical Optimaization for Oversaturated Urban Road Traffic Networks Int.J.of Control,Vol.20,913-934,1974
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(23) [美]M詹姆希迪著，陈中基等译.大系统建模与控制.科学出版社，1986年12月。
(24) 邹毅峰，李夏苗．运用交通流理论确定保证交通安全的的最短绿灯时间.长沙铁道学院学 报，1999年6月。
(25) 张锦、高世廉、蒲云．中国城市道路交通控制系统发展研究.西南交通大学学报，1997 年2月。
(26) 黄海军、顾昌耀.城市交通需求分析方法的发展，中国公路学报，1995年第2期。
(27) 韩直．交叉口的冲突与交叉口的信号化．西安公路学院学报，1990年6月。
(28) 许广辉、徐建闽、周其节．路段通行能力约束下路网最大交通量的确定.公路1997年7 月。
(29) 杨兆升、朱中．离散时间系统动态随机交通分配模型.系统工作理论与实践，1998年1 月。
(30) Ian Catling and Bob McQueen,Road Transport Informatiics In Europe-Major Programs and Demonstrations, Transactions On Vehiculor Technology,Vol.40,NO.1 February 1991
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(32) 佐佐木纲主审、饭田恭敬编著、邵春福等泽．交通工程学.人民交通出版社，1994。
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(34) 邵杰、刘萍.单片机与调制解调器接口通讯.雷达与对抗，1998年第1期。
(35) 曾志强.调制解调器原理与应用．人民邮出版社，1995，9
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(40) PCA82C250CAN,controller interface.Philips Semiconductors.
(41) 郭敏，毛斌.英国交通控制技术的应用．国外公路，1997年12月。
(42) 刘喜明．在城市道路主干线路口增设左转信号灯的建议．公路交通科技，1997年6月。
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(45) Vincent R.A.and Young C.P. Self Optimizing Traffic Signal Contra Using Microprocessors-The TRRL 'MOVA' Strategy for Isolated Intersections,2nd International Conference on Road Traffic Contorl, pp. 102-105,1996．
(46) Michael G.H. Bell. Future Direction In Traffic Signal Control.Transpn.Res.-A,Vol26A,No.4, pp.303-313,1992．
(47) Akcelick R. Time dependent Expressions for Delay, Stop Rate, and Queue Length at Traffic Signals. Internal Report AIR367-1,Australian Road Research Board, 1980．
(48) Brookes D. and Bell M.G.H.Expected Delay and Stop Calculation for Discrete Time Adaptive Traffic Signal Control. In U. Brannolte (Ed.), Highway Capacity and Level of Service,pp. 75-82． Balkema, Rotterday,The Nerthlands, 1991．
(49) Henry J.J.FargesJ.L.,and Tuffal J. The PRODYN Real Time Traffic Algorithm 4th IFAC-IFIP_IFORS Conference on Control in Transortation System, Germany Baden-Baden, September,pp.307-311,1983．
(50) Kimber R.m.and Hollis E.M.Trafic Queue and Delays at Road Junctions.TRRL Labortory Report LR1014,1979．
(51) Webster F.V.Traffic signal settings. TRRL Technical Paper LR 39,1958．