道路交通微观仿真系统设计—信号系统的嵌入架构研究与实现

发布时间：2020-11-08 08:37

　　 随着社会经济的快速发展和人民生活水平的大幅度提高,大多城市已经被交通拥堵问题所困扰。城市道路交叉口已成为路网通行能力的瓶颈,而城市交叉路口运行效率的提高主要通过交通信号控制系统中信号控制的合理设计而实现。一个功能先进和完善的交通信号控制系统可以使道路使用者的延误、停车率和排队长度等评价指标尽可能小,增进城市道路畅通水平。本文介绍了道路交通信号控制系统时基本功能,分析了 SCOOT系统和SCATS系统在效能评价上的不足之处,提出了基于道路交通微观仿真系统中运行信号控制系统时对其运行效能进行评估的解决方案。为此对真实信号控制机与上位机的通信方式和数据内容进行了调研,确定了通信方式是基于TCP/IP协议的以太网通信。通信内容主要有信号控制机上传的实时运行状态、检测器数据,和上位机下达的远程命令。鉴于交通微观仿真系统平台是运行在Windows操作系统上的特点,本文介绍了Windows操作系统上系统资源管理的最小单位进程的特点,以及多线程程序的构造。比较了进程间进行数据交换的管道方式、消息队列方式和共享内存方式的优缺点,同时也对于实现线程间同步访问共享资源的互斥量方式、事件方式和信号量方式的优缺点进行了比较,最后确定了采用共享内存方式的进程间数据交换和采用互斥量方式对共享资源进行访问。本文把原微观仿真系统进程中的信号控制模块独立出来,设计了一个仿真信号控制机的进程,实现了多路口信号控制的功能,以此代替了真实信号控制机。本文采用了 TCP/IP协议的以太网通信方式来实现仿真信号控制机与信号控制系统之间的通讯,并采用了共享内存方式来实现在仿真信号控制机与交通微观仿真系统平台中灯色信号信息和车辆检测信息的交换。最后,本文采用Visual C++进行软件编程,对多路口仿真信号控制机的单独功能进行了测试,同时利用信号控制系统上位机中信号方案对交通微观仿真系统平台中车辆在交叉口的执行状态进行了验证。
【学位单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U495
【部分图文】：

节就针对道路交通的信号控制系统以及终端信号控制机这两方面展开深入的研究。??２．?１道路的交通信号控制系统工作原理??一个典型的功能先进和完善的交通信号控制系统的基本组成如图２－１所示，主要??包括检测器、交叉路口信号机、区域控制机、中央交通情报管理机、数据库以及中央??控制机［２＼??ｒ＿?ｒｍ??ｒＩＢ…Ｆ霧??ｍｍｍｍ．?ｍｍｍ，??幽??ｉ—ＨＨＢ?ｍｍｍ?ｍｍ??Ｈ｜?！?＊??ｗ?Ｗ?＊ｍ??ＩＫ?９?ｉ｜?９?＿｜ｉ??＾?＾．?＜（￡３！９Ｓ３＞ｒｗ＊＾??上ｗ－?ｊｔｗ”?ａ＊?馭二？匕??图２－１交通信号控制系统结构图??从整体而言，可以将信号控制系统分为三个层次，即中央控制层、区域控制层和??终端层。中央控制层是整个控制系统的战略裁决者。它负责对整个城市交通路网状况??以及运行状态的监测和管理区域信号预方案，对最终的执行方案具有最高的决策权??６??

上进行更加严格的分离。为了规范道路交通能够疏畅的运行，我国在２００４年４月３０??日颁布《中国人民共和国道路交通安全法实施条例》，其中还对交通信号灯进行了相??关规定。具体的交通信号灯类型可以如图２－３所示。??８??

环形平面交叉口?多路平面交叉口??图２－２平面交叉口??２．?２．?２道路交通信号灯??交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是当前城市各道路交叉口对交通状况??控制的主要手段。交通信号灯是由红色、黄色、绿色的灯色按照顺序排列组合而成的??显示交通信号的装置［２４］。其中红色灯色表示禁止；黄色灯色表示红灯即将亮起，车辆??需要停止；绿色灯色表示车辆允许被通行。随着交通事业的迅速发展，在道路交叉路??口各个方向的车流量和人流量冲突问题越来越严重，这要求对车流以及人流要在时间??上进行更加严格的分离。为了规范道路交通能够疏畅的运行，我国在２００４年４月３０??日颁布《中国人民共和国道路交通安全法实施条例》，其中还对交通信号灯进行了相??关规定。具体的交通信号灯类型可以如图２－３所示。??８??
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本文编号：2874541