基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现论文
交通灯有两种,给机动车看的叫机动车灯,通常指由红、黄、绿(绿为蓝绿)三种颜色灯组成用来指挥交通通行的信号灯。给行人看的叫人行横道灯,通常指由红、绿(绿为蓝绿)二种颜色灯组成用来指挥交通通行的信号灯,红灯停,绿灯行。下面是我为你带来的 基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现论文,欢迎阅读。
摘要:针对现实中越来越严重的城市交通拥堵现象,文章介绍了一种十字路口交通信号灯智能控制系统。该系统实现了正常时段交通信号灯的轮换,解决了十字路口车辆的正常行驶;并可通过外部中断或手动设置解决一些紧急事件或由于某方向车道车流量不均衡所造成的十字路口交通资源浪费或堵塞问题。通过在Proteus V7.8仿真平台中运行,系统具有较强的可靠性。
关键词:Proteus;智能交通灯;仿真实验
随着现代化社会经济的快速发展,城市车辆大幅度增加,交通拥挤、道路阻塞、车辆通行缓慢等问题受到了人们极大的关注,特别是早晚交通高峰时的十字路口,因此智能交通控制就显得尤为重要。传统的交通灯控制,是根据一定时间段的各车道车流量的调查而分配出的相对合理的固定周期换灯的控制方式,不管是车流高峰还是低谷;也有一些交通灯能根据简单划分的时间段来调整时间,但控制起来不是很灵活,这使得城市车流的调节不能达到最优,经常出现通行时间与车流量不相适应的'情况,特别是特定时间的十字路口,会出现某一方向车辆早已通行完,而另一方向车辆排队等绿灯的情况[1]。本文介绍的是一种采用8086 CPU和8259中断控制器配以7段数码管设计实现的十字路口智能交通灯控制系统,其能根据实时车流量对路口的绿灯时间进行动态调节,大大加强了其灵活性和实时性,并通过Proteus仿真软件平台实现了仿真。
一、总体设计方案
本文以十字路口单行车辆通行为研究对象,东南西北四个方向对应路口都设绿、红、黄三色圆灯信号(东西为一向,南北为一向),正常工作状态见表1,具体控制思想如下:(1)车辆流量的采集;(2)分析计算停止车辆排队长度,计算车流量比值,以1为基值判断双方车流量大小;(3)车辆输出量确认,根据各个方向车辆排队长度给定每个路口的红、绿灯时间值;(4)根据比值,增减另一方向车辆红、绿灯时长;(5)以3秒钟为单位,最大变化不超过18秒;(6)检测采用每周期循环一次,从而实现对整个信号灯的智能控制。
按照此思想,系统主要包括6个模块,如图1所示。以8086 CPU为主控制器,控制其他模块协调工作。其中信号灯模块显示各车道的通行情况;数码管倒计时模块显示信号灯燃亮时间;闯红灯报警模块实时监测车辆违规行为;紧急通行模块用于处理非正常通行,以外部中断方式控制[2];时间手动设置模块以通过键盘进行手动设置,增加人为的可控性,用于在紧急状态下,通过设置所有灯变为红灯以避免自动故障和意外发生。
二、Proteus仿真设计
1.Proteus仿真平台简介。Proteus是英国Labcenter electronics公司研发的多功能EDA软件,其由ISIS原理图编辑与仿真软件包和ARES布线编辑软件包组成,是目前世界上唯一将电路仿真、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。Proteus V7.5 SP3以上的版本中增加了对8086 CPU及相关接口芯片的仿真功能。另外,Proteus还提供有示波器、逻辑分析仪、信号发生器、交直流电压/电流表、数字图案发生器、定时器/计数器、逻辑探头、虚拟终端等很多虚拟仪器,是一个全开放性的仿真实验平台,相当于一个设备齐全的综合性实验室。本文介绍所使用的为Proteus V7.8软件。Proteus本身未提供8086编译器,而是通过添加外部代码编译器,将编写好的源程序加入工程,编译并生成可执行程序。本文介绍的采用EMU8086提供的编译环境进行程序的编写和汇编。EMU8086是一可在Windows环境下运行的8086 CPU汇编真软件,其集成了文本编辑器、编译器、反编译器、真调试、虚拟设备和驱动器为一体。Proteus仅支持8086最小模式,8086模型可直接加载BIN、COM和EXE格式的文件到内部RAM中,不需要DOS,而且允许对Microsoft(Codeview)和Borland格式中包含了调试通过的程序可以进行源程序或反汇编后的调试,因此源码汇编和链接过程的参数相当重要[3]。
2.信号灯电路设计。信号灯组由红、黄、绿三色灯组成,4组共12盏灯,其亮灭及闪烁方式与十字路口的红、黄、绿灯同步,由8255A芯片的A口通过方式0控制6个开关量(12盏灯);七段数码管采用共阴极接法,由8255A芯片的B口通过方式0输出控制,其中低四位控制个位显示,高四位控制十位显示。8259中断控制器的IR0接8253的OUT2,实现对于紧急情况的外部中断处理。譬如控制红绿信号灯,实现相应车道通行、另一车道禁行,同时熄灭所有的数码管;或者遇有某方向路段忙时,信号灯的燃亮时间可根据车流量情况设置时间。
3.软件设计。程序主要包括“jjsj”和“zcsj”两个子程序。系统正常运行都在执行“zcsj”子程序,初始化十字路口的交通信号灯状态及燃亮时间,启动8253定时器数码管开始倒计时。在倒计时期间,当遇有某方向车辆特别多或遇忙等其他紧急情况时,通过外部中断请求执行“jjsj”子程序模块。绿灯倒计时完毕后,转换黄色信号灯,持续到规定时间后,东西和南北方向路口信号灯互换,如此一直循环运行[4]。程序设计流程如图2所示。
三、Proteus仿真实现
1.8255A初始化。从图3所示的硬件原理图得知,8255A芯片的片选端连接在74HC154译码器的输出端,74HC154的4个引脚D、C、B、A分别与锁存器74LS273输出的A12、A11、A10、A9相连,当A12、A11、A10、A9=0001时8255A有效,所以8255A的4个端口地址分别为0200H、0202H、0204H、0206H;初始化方式选择控制字为89H(A、B口方式0输出,C口方式0输入)。
2.实际问题处理。①定时时间的动态调整。定时时间设计为倒计时,用两位七段数码管显示,倒计时小于等于5秒时黄灯每0.5秒亮和灭切换一次,倒计时显示0秒时两个方向的红色灯和绿色灯切换。定时时间可以通过软件设计实现动态调整。方法为:将8253A计数器0工作在方式2,CLK0接2MHZ的时钟频率,设一计数初值(假设为2000),OUT0接CLK1,8253计数器1工作在方式0,设一计数初值(假设为500),则OUT1的输出频率为:2MHZ/2000/500=2HZ脉冲,相应周期为0.5秒。根据实际路况,通过改变计数初值可调整倒计时间。②时间差异。Proteus中利用8253A表示的时间和真实时间有差异,设定的时间比实际时间要长很多。所以,在仿真实验中为了看到与实际相符的交通灯变化,本应是0.5秒的时间需在源程序中将延时时间设置为0.25秒,这样运行起来更贴近实际[5,6]。
3.仿真效果。如图4所示为东西路口绿灯燃亮,南北路口红灯燃亮倒计时运行在18秒时的仿真结果图。
本系统以8086 CPU为核心,程序调试阶段采用EMU86进行在线编程及修改,设计的交通灯可控制十字路口的车辆及行人的交通管理,采用3个7段数码管,可以直观地显示红绿灯的开放和关闭时间。实际交通中的每个路口不完全一样,所以交通灯显示也没有固定规则,通常会根据具体情况设置相应的程序。由于Proteus没有提供箭头标志,本系统按单行道设计,指示灯不是专门的箭头指向灯,只是红、黄、绿三色圆灯信号灯,所以系统只考虑并实现了简单的十字路口交通行驶,即红灯亮时不能直行也不能左转,但可以右转;绿灯亮时,直行、左转、右转都可以,当遇有某方向车辆多或其他紧急情况时,通过中断可加以灵活性控制[7]。另外,系统在实现了十字路口基本的交通灯控制基础上,还引用了外部中断技术和时间手动设置,这可避免因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪情况发生。Proteus从V8版本开始支持ARM/Cortex-M3,这样,将会给交通灯系统增添更多现代化功能。
参考文献:
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智能公共交通系统在中国城市的应用及发展趋势摘要:智能交通系统是目前国内外公认的解决城市交通拥堵问题的重要途径之一,也是费效比最显著的途径.作为国内城市交通系统最重要组成部分之一的公共交通系统,近年来开始出现了大量智能公共交通系统方面的应用尝试.对我国目前城市投入应用的智能公共交通系统(APTS)的应用状况进行了分析,并根据我国当前国情,分析了我国智能公交系统未来可能的应用方向,提出了对智能公共交通系统改进的技术趋势分析.关键词:智能公共交通系统;GPS;IC卡;应用0引言我国是发展中国家,虽然近20年来始终保持了经济的高速增长,但是与西方发达国家相比,在城市基础设施尤其是公共交通基础设施方面,依然存在着很大的差距.同时近年来随着我国城镇化水平的快速提高,城镇人口数量在急剧增加.此外,我国的城镇化时期恰好又伴随着机动化,这必然造成有限的城市道路空间与巨大的机动车增长之间的冲突,给本来就非常拥堵的城市交通增加了更大的压力.从世界范围来看城市交通的发展,几十年来世界各工业化国家城市机动交通的发展历程,大都走过了先发展小汽车,后控制小汽车,最终选择发展大公交的曲折道路.我国土地资源稀缺,城市人口密集,群众收入水平总体不高,优先发展城市公共交通更是我们的现实选择.近年来,我国各个主要城市在常规公交设施方面投资较大,城市公交运力得以快速增加,万人公交车辆拥有量由2001年的6.1辆增长到2004年的8.4辆.但是城市公共交通客运量并没有相应大幅度提高,部分城市呈现下降趋势.在出行方式结构方面,我国主要大城市公共交通基本呈现下降趋势,公交客运量和运力的比值均在下降,运力的增加不一定带来运量的增加.如图1所示,我国主要大城市历年公交运量Π公交运力比值都出现了大幅度下降[1].当前,城市居民对公共交通系统最大的不满主要就是公交服务水平低,例如公交出行速度慢、舒适性差、换乘困难等方面.在传统公交系统建设模式下,改善上述问题需要巨额建设经费的支持,其建设成效还要受到城市交通整体环境的影响.与之相对应,智能公共交通系统则是实现“公交优先”的最有效的途径之一.所谓智能公共交通系统,就是在公交网络分配、公交调度等关键理论研究的前提下,利用系统工程的理论和方法,将现代通信、信息、电子、控制、计算机、网络、GPS、GIS等新技术集成应用于公共交通系统,通过构建现代化的信息管理系统和控制调度模式,实现公共交通调度、运营、管理的信息化、现代化和智能化,为出行者提供更加安全、舒适、便捷的公共交通服务,从而吸引公交出行,缓解城市交通拥挤,有效解决城市交通问题,创造更大的社会和经济效益[2].1国内智能公共交通管理系统的应用现状智能公共交通系统作为智能交通系统重要的子系统之一,在我国“十五”科技攻关的智能交通系图1我国主要城市历年常规公交运量Π公交运力比值变化图Fig.1The ratio of Urban passenger carrying amount andtransit capacity in cites of China统(ITS)城市示范中,北京市、上海市、青岛市、杭州市、重庆市等多个城市的ITS建设示范中都包括了智能公共交通系统的内容.将其作为缓解城市交通拥堵、提高城市公共交通服务水平的重要途径.当前我国城市智能公共交通系统方面的应用,主要集中在如下几个领域中[3].1.1公交车辆智能调度系统国内城市对智能公共交通系统的探索实践是从公交车辆的定位监控开始的.到目前,多数进行ITS建设的城市其公交监控系统都已经从早期纯粹的公交车辆定位调度系统扩展升级为以公交车辆定位为基础,结合公交地理信息平台(GIS-T)、通信系统实施监控调度的智能调度系统.在公交车辆定位及监控调度系统的建设中,北京市作为我国的首都走在了建设实践的前面.北京公交ITS示范工程于1999年投入运行,首次投入运行的装有先进的车载卫星定位系统和无线通讯装置的车辆约为300多辆.除北京以外,国内上海、杭州、南京、深圳、成都、中山、包头等众多城市也都先后建成了公交车辆定位及监控调度系统.基本都实现了利用GPS系统定位功能,与电子地图相结合,实现了公交车辆的实时跟踪,并进一步确保了信息发布、车辆调度、车辆紧急救援报警等功能的实现.1.2公交IC卡系统公交IC卡系统,是近年来中国智能公共交通系统方面一个成效显著、应用范围迅速扩展的系统.目前,公交IC卡售票系统已经在国内大量城市得到了应用,北京、上海、南京、杭州、重庆、青岛、广州、宁波、常州等城市的公交企业都结合本城市的公共交通特性,有针对性的建设了公交IC卡售票系统.近年来,中国城市公交IC卡系统的应用趋势是走向通用化,实现公交、地铁、轨道、轮渡、出租车都能够通用的公交IC“一卡通”.在利用公交IC卡系统促进居民采用公交出行,实现“公交优先”方面,北京市近期在城市公交IC卡应用方面取得了较为理想的成绩.在北京市公交系统实行公交IC卡4折优惠后,北京市公交IC卡用户实现了飞速增长.自2007年年初,北京市的公交运送量比以前增加10%,目前每天公交客流增加量约达112万人次.1.3公共交通信息服务系统近几年,随着智能公共交通系统和互联网的建设,我国城市的公交信息服务已经得到了快速发展.目前公交信息服务系统应用状况,基本呈现如下特点:(1)公交服务网站成为城市最重要的公交信息服务模式.在国内的大型城市及经济发达区域的中型城市中,城市公交企业基本都建立了自己的公交服务网站.其中,以北京市、杭州市、南京市等为代表的城市公交服务网站采用了以GIS平台为基础的WEB服务模式,能够进行换乘查询等服务.(2)电子站牌应用规模开始扩大.国内一批积极进行智能公交系统建设的城市,在实现了公交车辆的实时监控后,开始将公交车辆信息通过电子站牌提供给公交乘客.电子站牌除了常规站牌的内容外,还可以显示下一班公交车辆的预计到站时间、以及线路上公交车辆当前所在位置等动态公交信息.(3)公交车载信息服务系统投入实用化应用.国内包括北京市、上海市、深圳市、青岛市等多个城市的公交企业在车辆上安装了车载信息系统,通过液晶显示器和音响系统可以进行播放多种信息,播放的信息内容通常包括新闻、广告、娱乐节目等.由于可以通过广告资源的置换获得系统设备的建设投资,目前各城市车载信息服务系统已经走上良性循环,进入实用化应用阶段.1.4城市交通综合信息平台对于城市的ITS而言,涉及到公安交通管理、交通、规划、公交、货运、市政管理等多个部门的职能范围,每一个部门既是ITS的数据源,又是其它部门数据以及在多部门数据之上进行综合性加工处理所得到信息的需求者.只有各相关部门协调配合、协同行动起来,在一定的机制和技术手段下充分实现部门间的信息共享,城市ITS才可能顺利建设和发展,ITS才能真正在提高城市交通管理与服务水平,提高城市交通系统运行效率,缓解交通拥堵,站在城市大交通的高度提供科学的决策支持等方面发挥应有的作用.基于上述考虑,提出了建设城市智能交通共用信息平台的思想,并且随着我国ITS建设的深入进行,这种思想已经逐步获得了我国ITS业界的广泛认同.国家“十五”科技攻关期间,十个ITS示范城市已经不约而同地明确提出要建设城市交通共用信息平台.其中广州市、天津市、北京市、济南市等城市的共用信息平台建设列为“十五”智能交通系统应用试点示范工程.2中国城市智能公共交通系统发展的趋势展望随着城市交通管理、公共交通信息水平的快速提高,我国的城市智能交通系统获得了难得的飞跃发展良机.未来我国城市智能公交系统发展趋势,将以信息化、实时化为核心,以“人性化”为宗旨,智能公交系统的完善将从如下几个方面展开.2.1建设完善的智能公交调度系统(1)建立基于城市公交系统通行能力约束的智能公交调度模型.城市公共交通通行能力是指在城市规定的交通条件、道路条件及人为度量标准时间内能通过的最大公交车辆数量或者乘客人数.公交通行能力是在一定条件下,公交设施所能够通过公交车辆和乘客的极限数值,它是动态的服务能力而不是静态的数量[4,7,8].当城市路网中运营的公交车辆超过公交设施的通行能力时,由于公交车辆彼此的互相干扰、以及公交车辆与社会车辆的行驶冲突,公交车辆行驶的速度反而会降低.这样即使公交企业增加了公交车辆的营运班次,但是公交服务水平反而将下降,同时公交企业的经济效益也受到影响.因此,必须建立基于城市公交系统通行能力约束的智能公交调度模型.公交通行能力各相关要素的关系如图2所示.(2)结合道路交通状况,建立公交服务水平的动态评价模型.城市公共交通系统是在城市整体道路网络中运营的系统,因此其运营必然受到城市路网状况的影响.我国城市智能公交调度系统在进一步的建设完善中,必须充分考虑城市交通系统对公交系统的影响.利用智能公交调度系统的公交车辆定位、行程时间预测、道路公交饱和度等数据,结合道路交通状况,将可以建立针对公交服务水平的动态评价模型.使得公交企业可以实时评估公交系统的运营状态,根据企业的运营服务目标调整公交车辆调度计划.此外,还能够通过对公交运营数据统计和分析,实现城市规划层面、设计层面对公交系统的调整和优化[10,11].(3)根据公交客流量的需求状况,建立自动化的公交调度模式.车载客流量检测器技术的完善和公交IC卡数据实时采集技术的实现,使得未来的城市智能公交调度系统可以利用客流量检测器及数据融合技术,实时监控城市居民公交的出行状况,并对城市居民未来的公交出行需求进行动态预测.以此为基础,建立自动化的公交调度机制,将实现智能公交调度系统对公交车辆调度计划的自主调整和优化.(4)将智能公交系统的建设、运营与城市规划紧密结合起来实施.目前国内城市投入使用的智能公交调度系统往往都是在现有传统公交设施基础上改建实施的系统,系统的使用、维护都存在着不尽如人意的不足.只有从城市规划的环节就开始考虑智能公交系统的建设,以及智能公交系统未来的运营,才能为智能公交系统的建设奠定良好的基础,才能真正把智能公交系统的建设放于优先的位置,才能避免智能公交各分系统之间重复建设或者相互干扰的问题,才能使得智能公交系统能够真正有效的发挥作用.(5)将MIS系统与智能公交调度系统进行整合.目前,国内公交企业由于其历史原因,开发的公交信息系统分步建设、独立运行的现象尤为突出.为了有效的整合公交企业的信息资源,使得其充分发挥作用,迫切需要建立一个综合性管理信息系统(MIS).并且将MIS系统与公交企业的智能公交调度系统整合起来.管理信息系统MIS(management information sys2tem)是企业的信息系统,它具备数据处理、计划、控制、预测和辅助决策功能,是一个覆盖了整个公交企业各相关部门的信息智能化管理系统.通过建设公交企业MIS系统,建立高质量、高效率的企业信息管理网络,为领导决策和内部管理、办公提供服务,实现企业办公自动化、管理现代化、信息资源化、传输网络化和决策科学化.MIS系统将使得公交企业能够充分发掘、利用自身的信息资源,同时可以将通过城市交通共用信息平台获得的其他部门的信息,经过处理、分析后获得更有价值的辅助决策信息.2.2公交IC卡系统的拓展公交IC卡系统在公交票务服务方面目前已经相对较为完善,未来其应用趋势将集中到如下的两个方面:(1)实现公交IC卡在经济带、都市圈的一体化运营.目前,我国经济建设的一个重要趋势就是经济的区域化发展,各城市都高度重视与周边城市的区域经济、交通联系,形成了长三角、珠三角、京津冀经济圈、长江中游经济圈、环渤海湾经济圈等都市经济圈.在经济圈、都市圈范围内实现公交IC卡的通用,已经成为各地公共交通系统未来建设的目标.(2)实现公交IC卡数据的有效应用.公交IC卡的应用,将能够为公交客流调查提供了一种新的手段.公交IC卡在方便地完成乘车收费的同时,还可记录下乘客使用IC卡的时间、车次、站点等信息.这些信息真实、准确地反映城市居民的公交出行状况,是公交最重要的原始资料.通过对IC卡数据的统计分析,能够得到公交出行的统计和预测数据.2.3建设人性化、智能化的公共交通信息服务系统未来的城市公共交通信息服务系统将向着“人性化、智能化”的方向进行建设.新时代的公交信息服务系统其核心将围绕着公交实时数据的处理及多源数据的数据融合展开,主要将呈现如下的发展趋势:(1)将公交信息服务模式从以静态信息为主的状态,转变为以实时信息为数据基础的动态信息服务.利用城市智能交通系统的多源动态信息,未来的公交信息服务将实现以实时信息为数据基础的动态信息服务.动态公交信息服务其本质是将实时的公交信息经过处理,预测出公交系统未来的运营趋势,将动态的公交运营信息提供给乘客.(2)实现多种公交运输方式信息资源的融合,使得城市居民可以通过公交信息服务制订有效的出行计划.目前城市的公交、地铁、机场、轮渡、铁路等相关部门的信息服务处于各自独立运行的状态.通过建设城市交通共用信息平台,将有望实现多种公交运输方式信息资源的融合.以此为契机,智能公交信息服务将能够为出行者制订完整的出行计划,实现市域范围、甚至区域范围内乘客的高效、有计划地出行.(3)从被动式公交信息服务为主,转变为以主动式公交信息服务为主.除了传统的公交信息服务模式,例如公交信息网站、公交电子站牌、公交热线服务电话、电台广播等以外,未来智能公交信息服务系统将向乘客自主式信息服务模式发展.通过乘客与公交信息服务系统的人机对话,乘客能够及时、准确地获取个人最需要获取的信息.服务模式将包括手机WAPΠGPRSΠCDMA网络公交信息服务、手机公交短信信息服务、PDA信息终端公交信息服务等模式.2.4实现大范围、大规模运营的公交车辆区域调度公交区域调度,国外又称网络调度或线间调度,是指在一定地域的范围内、原来各自独立运营线路上的车辆、人员,通过一定的技术手段和管理组织协调起来共同运营,以达到资源的最有效配置和充分利用的一种组织模式.区域调度模式是基于运量平衡思想提出的,由于公交客流存在着方向、时间上的不均衡性,因此,可通过不同线路间运力的动态组合,实现车辆运量的均衡,从而最大限度地节省运营车辆总数和司乘人员总数,提高公交车辆的利用率和司乘人员的劳动效率[6].区域调度是面向任务,而非面向线路的调度模式[9].公交区域调度是国外大城市普遍采用的、高效率的调度模式.随着我国智能公共交通管理系统的建设和城市道路交通条件的进一步改善,国内城市公交企业传统的线路调度模式必将为区域调度模式所取代.图3即是多车场公交区域调度的模式图.通常情况下,多车场调度优化模型采用系统总“空驶”距离最短,即“空跑”成本最小的模型.在智能公交调度系统中,还将增加可区域调度的公交车辆行驶状况及车辆空驶时间等约束条件.区域调度优化模型为3结束语本文以我国当前城市交通“公交优先”的建设目标为契机,首先对我国当前城市智能公交系统———包括智能公交车辆调度系统、IC卡售票系统、公共交通信息服务系统和城市共用信息平台系统的技术发展状况及应用规模情况进行了简要的分析.并针对当前国内智能公交系统存在的不足,提出了未来在城市智能公交系统(APTS)快速建设的发展环境下,智能公交系统发展的趋势.根据城市公共交通系统信息化、自动化、智能化的发展方向,提出了未来城市智能公共交通系统(APTS)的发展趋势及各自的建设目标.参考文献:[1]城市智能公共交通管理系统研究[R].北京:中国城市规划设计研究院,2006.[The 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开题报告是指开题者对科研课题的一种文字说明材料。这是一种新的应用写作文体,这种文字体裁是随着现代科学研究活动计划性的增强和科研选题程序化管理的需要而产生的。题者把自己所选的课题的概况(即开题报告内容),向有关专家、学者、科技人员进行陈述。然后由他们对科研课题进行评议。亦可采用德尔菲法评分;再由科研管理部门综合评议的意见,确定是否批准这一选题。开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。研究方案,就是课题确定之后,研究人员在正式开展研究之前制订的整个课题研究的工作计划,它初步规定了课题研究各方面的具体内容和步骤。研究方案对整个研究工作的顺利开展起着关键的作用,尤其是对于我们科研经验较少的人来讲,一个好的方案,可以使我们避免无从下手,或者进行一段时间后不知道下一步干什么的情况,保证整个研究工作有条不紊地进行。可以说,研究方案水平的高低,是一个课题质量与水平的重要反映。
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一、 开题报告的含义与作用开题报告,就是当课题方向确定之后,课题负责人在调查研究的基础上撰写的报请上级批准的选题计划。它主要说明这个课题应该进行研究,自己有条件进行研究以及准备如何开展研究等问题,也可以说是对课题的论证和设计。开题报告是提高选题质量和水平的重要环节。研究方案,就是课题确定之后,研究人员在正式开展研之前制订的整个课题研究的工作计划,它初步规定了课题研究各方面的具体内容和步骤。研究方案对整个研究工作的顺利开展起着关键的作用,尤其是对于我们科研经验较少的人来讲,一个好的方案,可以使我们避免无从下手,或者进行一段时间后不知道下一步干什么的情况,保证整个研究工作有条不紊地进行。可以说,研究方案水平的高低,是一个课题质量与水平的重要反映。二、 写好研究方案应做的基础性工作写好研究方案一方面要了解它们的基本结构与写法,但“汝果欲学诗,功夫在诗外”,写好开题报告和研究方案重要还是要做好很多基础性工作。首先,我们要了解别人在这一领域研究的基本情况,研究工作最根本的特点就是要有创造性,熟悉了别人在这方面的研究情况,我们才不会在别人已经研究很多、很成熟的情况下,重复别人走过的路,而会站在别人研究的基础上,从事更高层次、更有价值的东西去研究;其次,我们要掌握与我们课题相关的基础理论知识,理论基础扎实,研究工作才能有一个坚实的基础,否则,没有理论基础,你就很难研究深入进去,很难有真正的创造。因此,我们进行科学研究,一定要多方面地收集资料,要加强理论学习,这样我们写报告和方案的时候,才能更有把握一些,制定出的报告和方案才能更科学、更完善。三、课题研究方案的结构与写法课题研究方案主要包括以下几个方面:(一)课题名称课题名称就是课题的名字。这看起来是个小问题,但实际上很多人写课题名称时,往往写的不准确、不恰当,从而影响整个课题的形象与质量。这就是平常人们所说的“只会生孩子,不会起名字”。那么,如何给课题起名称呢?名称要准确、规范。准确就是课题的名称要把课题研究的问题是什么,研究的对象是什么交待清楚,比如我们现在有一个课题名称叫“佛山市教育现代化进程研究”,这里面研究对象就是佛山市,研究的问题就是教育现代化问题。有时候还要把研究方法写出来,比如鸿业小学的“小学生心理健康教育实验研究”,这里面研究的对象是小学生,而不是中学生或者大学生,研究的问题的心理健康教育,研究的主要方法是实验研究,这就说的很清楚,别人一看就知道这个课题是研究什么。而有些课题名称则起的不是很准确,比如,“学科教学中德育渗透的研究”这个名称,就没有把研究的对象、问题说清楚,你是中学生或者说是小学生、大学生,是所有的学科或者是单指语文、数学等。再比如,“集中识字 口语突破”这个名称,我想,别人只看题目,就无法看出研究的是什么问题,好象是语文,又好象是英语,是中学或者是小学,是小学高年级或者是小学低年级更没办法看出来。后来我看了一下内容,知道是小学英语教学方面研究,我想能不能改为“集中识字 口语突破”小学英语教学模式研究。总之,课题的名称一定要和研究的内容相一致,不能太大,也不能太小,要准确地把你研究的对象、问题概括出来。规范就是所用的词语、句型要规范、科学,似是而非的词不能用,口号式、结论式的句型不要用。因为我们是在进行科学研究,要用科学的、规范的语言去表述我们的思想和观点。这里有一个课题名称叫“培养学生自主学习能力,提高课堂教学效率”,这个题目如果是一篇经验性论文,或者是一个研究报告,我觉得不错,但作为课题的名称,我认为不是很好,因为课题就是我们要解决的问题,这个问题正在探讨,正开始研究,不能有结论性的口气。第二,名称要简洁,不能太长。不管是论文或者课题,名称都不能太长,能不要的字就尽量不要,一般不要超过20个字。这次各个学校课题申报表中,我看名称都比较简洁,我就不再多说了。(二) 课题研究的目的、意义研究的目的、意义也就是为什么要研究、研究它有什么价值。这一般可以先从现实需要方面去论述,指出现实当中存在这个问题,需要去研究,去解决,本课题的研究有什么实际作用,然后,再写课题的理论和学术价值。这些都要写得具体一点,有针对性一点,不能漫无边际地空喊口号。不要都写成是坚持党教育方针、实施素质教育、提高教育教学质量等一般性的口号。主要内容包括:⑴ 研究的有关背景(课题的提出): 即根据什么、受什么启发而搞这项研究。 ⑵ 通过分析本地(校) 的教育教学实际,指出为什么要研究该课题,研究的价值,要解决的问题。有的也写问题提出背景的,比如苏州工业园区星海学校承担的江苏省教学研究课题《生活化语文教学研究》 实施方案 的“课题的提出”是这样写的:二十世纪九十年代末,在中国的教育界引发了一场关于语文教育问题的大讨论。无论是语文界的教育专家,还是语文教育工作者,甚至众多的学生家长,都对目前语文教育的现状提出了各自的看法,并表示了极大的忧虑。究其问题的根本,在于语文教育只盯在几本教材上,远离了生活的源泉,以至于越来越深地陷入了“死水”中,教师教得死,考试考得死,学生学得死。从大量的现实和有关的调查中反映出这样一个现实:尽管经过许多年语文课堂上的学习,但学生却积累浅薄,阅读面狭窄;写文章时言之无物,常感到没有生活;学得很苦却收获很少,对语文课感兴趣的同学越来越少,厌学情绪较浓。究其原因,我们不难发现在教学中常有这样的课堂:学生有思维,但无智慧;有行动,但无热情。因为老师没有把生活中鲜活的事实引入课堂。表面上看,生活事实不是没有出现在教材、课堂或作业中,遗憾的是,这种生活事实仅仅是以例证的角色出现的。当教师为了说明某个观点、证明某种结论、巩固某一记忆时,事实才临时被拉进了课堂,而此时此刻的生活事实,已经不是那种能给人热情、冲动、直觉、遐想的事实,它是被人制作、化妆过的一个道具或角色。老师讲得很辛苦,学生却丝毫没有感触,因为这不是他有体会、有想法、有感受的事实,他是被动的、勉强的理解事实,而要让他再写出这种生活来就更是难上加难了。所以我们的课题“生活化语文教学研究”就是针对当前语文教学为了教而教,远离生活远离学生兴趣的现状提出来的。应该讲这是一个很有现实意义的,也是非常值得研究的课题。面对语文教学的这种现状,我们认为,语文学科作为多门学科的基础学科,要做到真正实施素质教育的一个重要突破点,就是要变“应试语文”、“课堂语文”为“生活语文”。我们希望通过多渠道的研究,能寻找到一条突破课堂教学封闭模式的新道路,扩大学语文和用语文的时空界限,使学生利用课堂上的“知”,到生活中去广泛的运用,在实际运用中提高听说读写能力。要让学生对语文学习产生足够的兴趣,由被动学习变为主动学习,由狭窄的课堂教学变为融入生活的生活化教学。我们要通过课题的研究使师生自然摆脱语文教学的形式主义和繁琐哲学。在教与学中自觉地意识到:不熟读背诵课文,经典语言材料就吸收不了;不扩大阅读,就不可能扩大知识面,丰富营养,提高眼力;不到生活的源头活水中去学语文,不为生活而学语文,语文就失去了生命力;没有丰富的生活体验、直接的和间接的阅读,阅读能力就不可能有实质的提高,写作就会无病呻吟,搞文字游戏,抒虚情假意。因此,要使师生共同清醒地意识到要改变单一的语文课堂教学模式,开展丰富多彩的语文活动,把语文教学和生活紧密结合起来,是提高学生语文学习兴趣,提高语文教学效率的有效途径。当然,语文教学要改革、要创新,首先应是它的施教者——教师的素质要提高、观念要更新。我校作为中新合作开发的工业园区内的第一所九年一贯制学校,有着得天独厚的优势。学校的每一位教师都是经严格考核选拔出来的,他们既有丰富的教学经验,又有着较新的教学理念,愿意尝试,敢于创新。新的学校,新的活力,需要新的教学思想来体现其强大的生命力,同时众多来自各所学校的教师聚集在一起,也需要有新的教学研究所追求的目标来将他们统一到一起,开始谱写崭新的篇章。因此,新的学校没有旧体制遗留下来的固定模式的限制,没有参差不齐的教师队伍的制约,更适合开展本课题的研究。语文学科是基础学科的基础,从社会的要求、学科的要求、学校的要求、师生的要求几方面来看,我校确定的研究课题是体现社会需求的、符合教学规律的,也是非常有现实意义的、可行的课题,它的研究必将使学生获得最大的利益。(三) 本课题国内外研究的历史和现状(文献综述)。规范些应该有,如果是小课题可以省略。一般包括:掌握其研究的广度、深度、已取得的成果;寻找有待进一步研究的问题,从而确定本课题研究的平台(起点)、研究的特色或突破点。 参考总课题报告。(四)课题研究的指导思想指导思想就是在宏观上应坚持什么方向,符合什么要求等,这个方向或要求可以是哲学、政治理论,也可以是政府的教育发展规划,也可以是有关研究问题的指导性意见等。对于范围比较大,时间又很长的课题来讲,大家在总的方面,有了一个比较明确的指导思想,就可以避免出现理论研究中的一些方向性错误。这里,我给大家介绍一下何老师在《佛山市教育现代化进程》研究方案里写的课题指导思想里的一段话:“这一课题研究要依据党中央和国家要求,依据广东省委省政府的决定,依据佛山市委市政府的决定,结合国情、市情和佛山市教育改革与发展的实际,……力求揭示佛山市教育现代化进程的规律及表现形式,为佛山市教育现代化实践服务”。另外,还有一份供大家参考一下,广东省教育科研“九五”规划重点课题《学科教学与素质教育》研究和实验方案里面,课题指导思想这样写:“坚持以马克思主义、毛泽东思想和邓小平理论为指导,从我国经济领域实现“两个转变”和我省2010年基本实现现代化对基础教育的要求出发,针对在中小学学科教学中实施素质教育的有关理论和实践问题,开展全方位的改革实验和理论研究,有效指导广大中小学教师在学科教学中深入教学改革,全面贯彻教育方针,全面提高教育质量,从而推进我省基础教育事业向前发展,为把广东建成教育强省作出贡献 ”。(五) 课题研究的目标课题研究的目标也就是课题最后要达到的具体目的,要解决哪些具体问题,也就是本课题研究要达到的预定目标:即本课题研究的目标定位,确定目标时要紧扣课题,用词要准确、精练、明了。相对于目的和指导思想而言,研究目标是比较具体的,不能笼统地讲,必须清楚地写出来。只有目标明确而具体,才能知道工作的具体方向是什么,才知道研究的重点是什么,思路就不会被各种因素所干扰。常见存在问题是:不写研究目标;目标扣题不紧;目标用词不准确; 目标定得过高, 对预定的目标没有进行研究或无法进行研究。下面是《学科教学与素质教育》研究实验方案所写的课题研究目标:1、 通过实验研究,总结出中小学各学科实施素质教育的特点和规律;2、 提出在中小学学科教学中实施素质教育的意见;3、 制定中小学各学科教育中实施素质教育的目标和评价方案;4、 初步形成素质教育机制下的中小学学科教学基本理论;5、 全面提高实验学校学生的素质,促进实验学校教育质量的大面积提高;6、 促进实验学校教师素质的提高,造就高水平的科研队伍。确定课题研究目标时,一方面要考虑课题本身的要求,另一方面要考虑课题组实际的工作条件与工作水平。(六)课题研究的基本内容我们有了课题的研究目标,就要根据目标来确定我们这个课题具体要研究的内容,相对研究目标来说,研究内容要更具体、明确。并且一个目标可能要通过几方面的研究内容来实现,他们不一定是一一对应的关系。大家在确定研究内容的时候,往往考虑的不是很具体,写出来的研究内容特别笼统、模糊,把研究的目的、意义当作研究内容,这对我们整个课题研究十分不利。因此,我们要学会把课题进行分解,一点一点地去做。基本内容一般包括:⑴对课题名称的界说。应尽可能明确三点:研究的对象、研究的问题、研究的方法。⑵本课题研究有关的理论、名词、术语、概念的界说。 如《研究性学习与中学生创造性人格培养的研究》,应先界定什么是研究性学习,什么是人格,什么是性格,性格形成的有关理论,性格与人格的区别和联系,什么是创造性人格,研究性学习与中学生创造性人格的培养有何关系等。 研究内容的确定一是根据研究目标来确定;二是从现状研究、归因研究、应用(方法)研究或对策研究几方面来确定。 现状研究是基础。 归因研究是为了寻找解决问题的突破口, 应用(方法)研究或对策研究是研究的重点。 如课题:《小学生心理健康教育模式的研究》,其拟定的研究内容和重点为:⑴ 目前小学生心理健康的现状。⑵小学生常见心理问题及其分类。 ⑶小学生常见心理问题形成的原因分析。⑷ 研究我校学生心理健康教育机制的建立。 ⑸ 构建小学生心理健康教育的模式及操作方法。其中第(5)是本课题的研究重点。这里再给大家举一个例子:广东有个课题《小学语文活动课研究和实验》的研究方案指出,本课题研究的中心是,如何科学有序、切实有效的开展小学语文活动课。具体内容包括下列三个方面:1、 根据初中各年级学生的情况和语文教学要求,对初中各年级语文活动课对学生认知领域、情感领域和动作技能领域素质的发展进行详细的目标规定,从而建立初中语文活动类课程的目标体系。2、 根据小学各年级语文活动课目标和语文学科的特点,安排小学各年级语文活动课的内容,内容的安排力求充实、精当、有序,并初步形成一个相对完整的活动课内容体系。3、 根据小学各年级语文活动课目标内容和初中各年级学生的心理特点,探索初中语文活动类课程的学习活动方式,确定活动类课程的教学时间、空间及程序,并在此基础上形成多种切实可行的可操作的语文活动教学模式。(七)课题研究的方法1、本课题研究是否要设定子课题。 各子课题既要有一定的相对独立性,又要形成课题系统。作为省、市级课题,最好设定子课题。形成全校的课题研究系统。2、具体的研究方法可从下面选定: 观察法、调查法、实验法、经验总结法、 个案法、比较研究法、文献资料法等。 如要研究学生实践能力的现状必定离不开调查法; 要研究如何优化小学生个性宜采用实验法;要研究如何对青年教师进行培养可采用经验总结法;要研究问题家庭学生的教育对策可采用个案法等等。3、确定研究方法时要叙述清楚“做些什么” 和“怎样做” 。如要用调查法,则要讲清调查的目的、任务、对象、范围、调查方法、问卷的设计或来源等。最好能把调查方案附上。4、提倡使用综合的研究方法。 一个大的课题往往需要多种方法,小的课题可能主要是一种方法,但也要利用其它方法。我们在应用各种方法时,一定要严格按照方法的要求,不能不三不四,凭经验、常识去做。比如,我们要通过调查了解情况,我们如何制订调查表,如何进行分析,不是随随便便发张表,搞一些百分数、平均数就行了。突出介绍行动研究法。(八)课题研究的步骤课题研究的步骤,也就是课题研究在时间和顺序上的安排。研究的步骤要充分考虑研究内容的相互关系和难易程度,一般情况下,都是从基础问题开始,分阶段进行,每个阶段从什么时间开始,至什么时间结束都要有规定。课题研究的主要步骤和时间安排包括:整个研究拟分为哪几个阶段;各阶段的起止时间;各阶段要完成的研究目标、任务;各阶段的主要研究步骤;本学期研究工作的日程安排等。举例:“适应素质教育的学校德育工作”分课题“爱国主义教育”(初中段)研究报告第一阶段:研究准备阶段(1997.9——1998.3)1、组建研究队伍。成立校长张胜利为组长,吴大伟副校长为副组长,曾成彬、刘晓华、阳虹、胡艳为主研人员。团队会干部、初中班主任(中队辅导员)及初中各备课组长为参研人员的研究小组,研究人员在初中教师中具有广泛的代表性。2、确定研究对象:从研究的实效性出发,既注意中学教育的连续性又兼顾高、初中教育的阶段性特点,与分课题组的兄弟学校协商后,我们选择了初中三个年级为我们的研究对象,即我们主要进行初中阶段爱国主义教育的研究。3、选择实验班:综合各种因素考虑,选择初2001级1班(先进班集体)和之班为研究实验班(班主任均为主研人员)。4、前测、分析和调研。在总课题组指导下,结合我校实际制定出“西北中学学生思想道德状况调查表”并侧重在初中进行问卷调查。对问卷进行认真统计分析的基础上,形成了对我校初中学生思想道德状况的宏观认识,从而增强了研究的针对性,对过去我校进行爱国主义教育的标高、教育内容、教育方法、途径、手段等方面全面而深刻地剖析,既总结了成功之处,又找出了研究的主攻方向。5、查阅相关资料,撰写课题《研究方案》。第二阶段:构建目标体系,设计内容,选择实施方法和途径(1998.3一1998.9)1、构建一级目标:根据《爱国主义教育实施纲要》精神,将“爱国主义教育”分为“国家意识”、“国情乡情校情”、“民族意识”、“集体观念”、“历史文化”、“壮丽山河”六个方面的分项目标。2、构建二级目标:为实施一级目标,根据初中生身心发展规律特点和认知规律,构建出六个方面的一级目标在各年级段应完成的年段教育目标。3、设计教育内容:围绕教育目标,结合各学科教学内容体系及学校德育工作的整体规划等设计出实现二级目标的教育内容。4、选择教育方法、途径:本着科学、实效原则,继承传统和开拓创新相结合,围绕目标和教育内容分别选择出多种不同的方法、途径。第三阶段:研究方案实施阶段: (1998.9——1999.12)将构建的教育目标,设计的教育内容,按选择的途径和方法分别在初中各年段实施,在实施过程中作好观察、记录、分析,收集反馈信息。第四阶段:总结提高阶段1、针对实施阶段的情况,整调、完善目标体系、教育内容、途径和方法。2、将前四个阶段研究中的现象、事实、数据、经验教训等进行定量和定性分析,升华为理性认识。3、撰写论文、个案分析、研究报告、实验报告、工作报告等。(九)课题研究的成果形式本课题研究拟取得什么形式的阶段研究成果和终结研究成果。形式有很多,如调查报告、实验报告、研究报告、论文、经验总结、调查量表、测试量表、 微机软件、教学设计、录像带等,其中调查报告、研究报告、论文是课题研究成果最主要的表现形式。 课题不同,研究成果的内容、形式也不一样,但不管形式是什么,课题研究必须有成果,否则,就是这个课题就没有完成。(十)课题研究的组织机构和人员分工在方案中,要写出课题组长、副组长、课题组成员以及分工。课题组组长就是本课题的负责人。一个课题组应该包括三方面的人,一是有权之士,二是有识之士,三是有志之士。有权了课题就可以得到更多的支持,有识了课题质量、水平就会更高,有志了可以不怕辛苦,踏踏实实踏实实去干。课题组的分工必须是要分得明确合理,争取让每个人了解自己工作和责任,不能吃大锅饭。但是在分工的基础上,也要注意全体人员的合作,大家共同研究,共同商讨,克服研究过程中的各种困难和问题。(十一)其他有关问题或保障机制如课题组活动时间;学习什么有关理论和知识,如何学习,要进行或参加哪些培训;如何保证研究工作的正常进行;课题经费的来源和筹集;如何争取有关领导的支持和专家的指导;如何与校外同行交流等。四、注意三点:1、要学会搜集和获取信息。在百度上,打入“研究方案”四字,搜集到10500篇相关内容。2、要多学习,多借鉴。3、创新。处处留心皆学问(积累)集思广益开眼界(学习与借鉴)登高望远多创意(创新)
第一步:研究背景(文献综述)
研究背景即提出问题,阐述研究该课题的原因。研究背景包括理论背景和现实需要。还要综述国内外关于同类课题研究的现状:
①人家在研究什么、研究到什么程度?
②找出你想研究而别人还没有做的问题。
③他人已做过,你认为做得不够(或有缺陷),提出完善的想法或措施。
④别人已做过,你重做实验来验证。 找几篇类似的论文摘抄一部分。
第二步:目的意义
目的意义是指通过该课题研究将解决什么问题(或得到什么结论),而这一问题的解决(或结论的得出)有什么意义。有时将研究背景和目的意义合二为一。
第三步:实施计划
实施计划是课题方案的核心部分,它主要包括研究内容、研究方法和时间安排等。研究内容是指可操作的东西,一般包括几个层次:
⑴研究方向。
⑵子课题(数目和标题)。
⑶与研究方案有关的内容,既要通过什么、达到什么等等。
研究方法要写明是文献研究还是实验、调查研究?若是调查研究是普调还是抽查?如果是实验研究,要注明有无对照实验和重复实验。实施计划要详细写出每个阶段的时间安排、地点、任务和目标、由谁负责。
若外出调查,要列出调查者、调查对象、调查内容、交通工具、调查工具等。如果是实验研究,要写出实验内容、实验地点、器材。实施计划越具体,则越容易操作。
第四步:可行性论证
可行性论证是指课题研究所需的条件,即研究所需的信息资料、实验器材、研究经费、学生的知识水平和技能及教师的指导能力。另外,还应提出该课题目前已做了哪些工作,还存在哪些困难和问题,在哪些方面需要得到学校和老师帮助等等。
第五步:预期成果及其表现形式
预期成果一般是论文或调查(实验)报告等形式。成果表达方式是通过结题报告来展示。
除此之外,写开题报告一切都是从题目出发,围绕这个题目进行讨论研究。所以你要让看到你题目的人看到你的开题报告就能明白,你为什么写这篇论文,你如何去通过实验或实践去证明你想要证明的观点。
(一)论文名称
论文名称就是课题的名字。
第一,名称要准确、规范。准确就是论文的名称要把论文研究的问题是什么,研究的对象是什么交待清楚,论文的名称一定要和研究的内容相一致,不能太大,也不能太小,要准确地把你研究的对象、问题概括出来。
第二,名称要简洁,不能太长。不管是论文或者课题,名称都不能太长,能不要的字就尽量不要,一般不要超过20个字。
(二) 论文研究的目的、意义
研究的目的、意义也就是为什么要研究、研究它有什么价值。这一般可以先从现实需要方面去论述,指出现实当中存在这个问题,需要去研究,去解决,本论文的研究有什么实际作用,然后,再写论文的理论和学术价值。
这些都要写得具体一点,有针对性一点,不能漫无边际地空喊口号。主要内容包括:
(1)研究的有关背景(课题的提出):即根据什么、受什么启发而搞这项研究。
(2)通过分析本地(校)的教育教学实际,指出为什么要研究该课题,研究的价值,要解决的问题。
(三)本论文国内外研究的历史和现状
规范的开题报告应该有文献综述,如果是小课题可以省略该部分。文献综述一般包括:其研究的广度、深度和已取得的成果;寻找有待进一步研究的问题,从而确定本课题研究的平台(起点)、研究的特色或突破点。
(四)论文研究的指导思想
指导思想就是在宏观上应坚持什么方向,符合什么要求等,这个方向可以是有关研究问题的指导性意见等。
(五) 论文写作的目标
论文写作的目标就是课题最后要达到的具体目的;要解决哪些具体问题,就是本论文研究要达到的预定目标,也是本论文写作的目标定位。确定目标时要紧扣课题,用词要准确、精练、明了。
常见存在问题是:不写研究目标;目标扣题不紧,目标用词不准确,目标定得过高,对预定的目标没有进行研究或无法进行研究。
确定论文写作目标时,一方面要考虑课题本身的要求,另一方面要考率实际的工作条件与工作水平。
(六)论文的基本内容
研究内容要更具体、明确。并且一个目标可能要通过几方面的研究内容来实现,目标与内容不一定是一一对应的关系。大家在确定研究内容的时候,往往考虑的不是很具体,写出来的研究内容特别笼统、模糊,把写作的目的、意义当作研究内容。
基本内容一般包括:
(1)对论文名称的界说。应尽可能明确三点:研究的对象、研究的问题、研究的方法。
(2)本论文写作有关的理论、名词、术语、概念的界说。
(七)论文写作的方法
具体的写作方法可从下面选定:观察法、调查法、实验法、经验总结法、个案法、比较研究法、文献资料法等。
(八)论文写作的步骤
论文写作的步骤,也就是论文写作在时间和顺序上的安排。论文写作的步骤要充分考虑研究内容的相互关系和难易程度,一般情况下,都是从基础问题开始,分阶段进行,每个阶段从什么时间开始,至什么时间结束都要有规定。
课题研究的主要步骤和时间安排包括:整个研究拟分为哪几个阶段,各阶段的起止时间。
汽车智能化指数是指为衡量或评价汽车智能化水平,根据标准化、合理性、易比较等准则,考虑美国SAE提出的等级划分等因素构建的对应各阶段智能汽车技术与产品的一体化、可延伸的基准指标。其宗旨是基于一系列立体化、实践性、全方位定位,发挥产品研发准则、技术测评标尺、科技发展导向等作用。汽车智能化指数是引领全球汽车智能化发展的风向标,其本质是汽车智能化水平的方法论、智能汽车研发的基准值及验证系统。其基本思想是借助可横向扩充和纵向深化的系统性指标,通过科学合理地确定各个指标的不同权重,进行各个子指标的详细对标,从而完成汽车智能化水平综合评价。汽车智能化指数的构建将贯穿汽车智能化水平发展进程全周期的评价体系,依据SAE提出的Level 0-5不同阶段的汽车智能化等级,建立详细的横向扩充和纵向深化的系统性评价指标,并通过专业测评(实验室测评、虚拟场景测评、封闭场景测评)、实践工况(开放道路测评、科技赛事测评)、市场评价(品牌指标、满意度指标)等“三位一体”方法加权核算出对应指数。汽车智能化指数总体可从功能型和性能型两个阶段开展研究。对于目前已量产的智能汽车所处的Level 1-2以及向Level 3的过渡阶段,则主要考虑高级驾驶辅助系统(ADAS)、V2X通信功能等方面评价指标,建立对应的三级树型指标层级结构,形成以单车智能和联网智能为基础,以高级驾驶辅助功能、车与车(V2V)、车与路(V2I)、车与网(V2N)以及车与人(V2P)等方面为划分依据,涵盖自适应巡航控制、自动泊车、车道保持辅助、前向碰撞预警、交通灯预警、在线/实时导航、行人穿行预警等功能的评价体系。基于已建立的评价指标体系,综合利用主客观评价方法确定指标权重,并构建评价模型完成汽车智能化评价实例的具体实施流程。最终计算得出的评价分数与星级结果可为汽车智能化等级提供判断依据,从而促进智能汽车技术研发及产品开发水平的整体提升,也为社会消费者提供科学、合理、可靠的参考依据。本论文的研究成果将有助于整车及零部件企业加快产业转型升级,为智能汽车技术突破以及产品制造提供“详细定位、精准对标”的指导作用;有利于国家部委制定智能汽车产业发展政策,不断完善智能汽车测试与评价技术,推动智能汽车测试与评价相关标准法规的建设与完善;有利于增强社会群体对于智能汽车的客观认知,快速推进大众对智能汽车的认同和认可,为消费者购车提供高权威、可信赖的参考依据。另外,用指数来描述智能化的思想对于研究其它产品智能化同样具有重要的意义。
用PLC实现智能交通控制 1 引言 据不完全统计,目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况),这样必然产生如下弊端:当某条路段的车流量很大时却要等待红灯,而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯,这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的,不仅让司机乘客怨声载道,而且对人力和物力资源也是一种浪费。 智能控制交通系统是目前研究的方向,也已经取得不少成果,在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号,其中主要运用GPS全球定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑,我们可用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。具体如下:在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈,当汽车经过时就会产生涡流损耗,环状绝缘电线的电感开始减少,即可检测出汽车的通过,并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入,并用PLC计数,按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。 比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制,可知后者的最大优点在于减缓滞流现象,也不会出现空道占时的情形,提高了公路交通通行率,较全球定位系统而言成本更低。 2 车辆的存在与通过的检测 (1) 感应线圈(电感式传感器) 电感式传感器其主要部件是埋设在公路下十几厘米深处的环状绝缘电线(特别适合新铺道路,可用混凝土直接预埋,老路则需开挖再埋)。当有高频电流通过电感时,公路面上就会形成如图1(a)中虚线所形成的高频磁场。当汽车进入这一高频磁场区时,汽车就会产生涡流损耗,环状绝缘电线的电感开始减少。当汽车正好在该感应线圈的正上方时,该感应线圈的电感减到最小值。当汽车离开这高频磁场区时,该感应线圈电感逐渐复原到初始状态。由于电感变化该感应线圈中流动的高频电流的振幅(本论文所涉及的检测工作方式)和相位发生变化,因此,在环的始端连接上检测相位或振幅变化的检测器,就可得到汽车通过的电信号。若将环状绝缘电线作为振荡电路的一部分,则只要检测振荡频率的变化即可知道汽车的存在和通过。 电感式传感器的高频电流频率为60kHz,尺寸为 2×3m,电感约为100μH.这种传感器可检测的电感变化率在0.3%以上[1,2]。 电感式传感器安装在公路下面,从交通安全和美观考虑, 它是理想的传感器。传感器最好选用防潮性能好的原材料。 (2) 电路 检测汽车存在的具体实现是在感应线圈的始端连接上检测电感电流变化的检测器, 并将之转化为标准脉冲电压输出。其具体电路图由三部分组成:信号源部分、检测部分、比较鉴别部分。原理框图如图2所示, 输出脉冲波形见图1(b)。 (3) 传感器的铺设 车辆计数是智能控制的关键,为防止车辆出现漏检的现象,环状绝缘电线在地下的铺设我们设采取在每个车行道上中的出口地(停车线处)以及在离出口地一定远的进口的地方各铺设一个相同的传感器,方案如图3(以典型的十子路口为例),同一股道上的两传感器相距的距离为该股道正常运行时所允许的最长停车车龙为好。 3用PLC实现智能交通灯控制 3.1 控制系统的组成 车辆的流量记数、交通灯的时长控制可由可编程控制器(PLC)来实现。当然,也可选用其他种类的计算机作为控制器。本例选用PLC作为控制器件是因为可编程控制器核心是一台计算机,它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有高可靠性丰富的输入/输出接口,并且具有较强的驱动能力;它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程;它采用模块化结构,编程简单,安装简单,维修方便[3]。 利用PLC,可使上述描叙的各传感器以及各道口的信号灯与之直接相连,非常方便可靠。 本设计例中,PLC选用FX2N-64,其输入端接收来自各个路口的车辆探测器测得的输出标准电脉冲,输出接十字路口的红绿信号交通灯。信号灯的选择:在本例中选用红、黄、绿发光二极管作为信号灯(箭头方向型)。 3.2 车流量的计量 车流量的计量有多种方式: (1) 每股行车道的车流量通过PLC分别统计。当车辆进入路口经过第一个传感器1(见图3)时,使统计数加1,经过第二个传感器2出路口时,使统计数减1,其差值为该股车道上车辆的滞留量(动态值),可以与其他道的值进行比较,据此作为调整红绿灯时长的依据。 (2) 先统计每股车道上车辆的滞留量,然后按大方向原则累加统计。如,将东西向的(见图3)左行、直行、右行道上的车辆的滞留量相加,再与其它的3个方向的车流量进行比较,据此作为调整红绿灯时长的依据。 (3) 统计每股车道上车辆的滞留量后按通行最大化原则(不影响行车安全的多道相向行驶)累加统计。如,东、西相向的2个左行、直行、右行道上的车辆的滞留量全部相加,再与南北向的总车流量进行比较,据此作为调整红绿灯时长的依据(下面的例子就是按此种方式)。 以上计算判别全部由PLC完成。可以把以上不同计量判别方式编成不同的子程序,方便调用。 3.3 程序流程图 本例就上述所描述的车流量统计方式,就图3中的十字路口给出一例PLC自动调整红绿灯时长的程序流程图如图5所示,其行车顺序与现实生活中执行的一样[4],只是时间长短不一样。 (1) 当各路口的车辆滞留量达一定值溢满时(相当于比较严重的堵车),红绿灯切换采用现有的常规定时控制方式; (2) 当东、西向路口的车辆滞留量比南、北向路口的大时(反之亦然),该方向的通行时间=最小通行定时时间+自适应滞环比较增加的延时时间(是变化的),但不大于允许的最大通行时间。其中最小定时时间是为了避免红绿灯切换过快之弊;最大通行时间是为了保障公平性,不能让其它的车或行人过分久等。进一步的说明在后面的注释中。 (3) 自适应滞环比较(本例的核心控制规律)增加的时间的确定若东、西向车辆滞留量≥南、北向一个偏差量σ(如30辆车或其它值)时,先让东、西向的左转弯车左行15s(定时控制,值可改),再让直行车直行30s(直行时间的最小值,值可改)后再加一段延时保持,直至东、西向的车辆滞留量比南、北向的车辆滞留量还要少一个偏差量σ,才结束该方向的通行,切换到其它路上,否则一直延时继续通行下去,直至到达最大通行时间而强制切换。滞环特性如图6所示。实际应用时σ的值需整定,过小则导致红绿灯切换过频,过大又不能实现适时控制。 3.4 流程图注释 (1) 流程图中的15s、30s、75s等时间分别为交管部门定的车辆左转弯时间、直行最小时间、允许的最大通行时间;σ为车流量的偏差量。以上值及其4个路口车流量的满溢值均可在程序初始化中任意更改。 (2) 车辆左转弯是造成交通堵塞很重要的一个方面,应加以适当限制,故车辆左转弯始终采用最小定时控制,以减小系统的复杂程度,提高可靠性。 (3) 车辆通行的时间中包含绿、黄灯闪烁的时间,红、黄、绿各灯的切换与现用的方式相同,不再赘述。 (4) 人行道的红绿灯接线与现用的方式相同,其绿灯点亮的时刻与该方向车辆直行绿灯点亮的时刻同步一致,但要较车辆直行绿灯提前熄灭,采用定时控制,如绿灯定时亮18s。其目的是不让右转弯车辆过分受人行道灯的限制。若人车分流,右转弯车辆不受限制。较简单,流程图中略。 (5) 车流量的计量是不间断的,与控制呈并行关系,该系统属多任务处理,编程尤其应注意。 4 结束语 比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制,可知后者的最大优点在于减缓滞流现象,也不会出现空道占时的情形,提高了公路交通通行率,较全球定位系统而言成本更低,特别适合繁忙的、未立交的交通路口,更适合于四个以上的路口,也可方便连网。 参考文献 [1] 黄继昌等. 传感器工作原理及应用实例[M]. 北京:人民邮电出版社,1998. [2 ]张万忠. 可编程控制器应用技术[M]. 北京:化学工业出版社,2001. [3] 英R.J.索尔特. 道路交通分析与设计[M]. 张佐周等译. 北京:中国建筑工业出版社,1982. 不是很完整,您可以拿去做借鉴, 希望对您有帮助。
智慧公交行业全景图:综合智慧公交服务更多元化
从智慧公交行业构成来看,智慧公交底座是硬件产品,主要包括车载终端、显示屏、辅助仪器、POS机、LED屏、车体、公交站台、GPS设备、监控设备等;软件和集成系统由智能调度系统、智能监控系统、线网诊断及优化系统、MaaS、北斗系统、终端应用软件等构成;从综合智慧公交服务来看,有数据分析服务、驾驶行为服务、站场勤务服务等;云计算作为先进技术支撑,提供云服务器、云存储和云业务;通信技术主要有通讯协议、无线通讯设备、路面通讯设备等。
目前智慧公交各产业链均已成熟,通信技术上三大运营商是坚固的底层支柱,云计算上百度、阿里、腾讯、华为是卓越的行业代表,以其强大的综合实力和科技技术为全国各地不同城市的整体数据集成和智慧公交提供了坚实的云计算科技支持;综合智慧公交服务上华录智达、青岛海信网络表现良好;软件系统及集成系统上也有越来越多的厂商;硬件设备上也有表现突出的企业。
智慧公交产业链区域热力地图:广东、江苏企业数量最集中
从区域来看,我国智慧公交集中在南方地区,尤其是广东省,企业注册数量最多,达523家。其次是江苏省,注册企业达453家。广东省城市公共交通行业发展较快,该地区的智慧公交系统和平台技术较为成熟,在全国有较好的资源和技术优势。其他地区受到智慧公交政策的鼓励,企业数量不断增加。
从代表性企业来看,广东省智慧公交企业集中在广深两地,江苏的苏交科、南京公用、智慧交通公司具备较强竞争力。北京地区的企业有行业龙头华录智达,山东的代表性企业有海信科技,安徽省的代表性企业有安凯客车和皖通科技,郑州天迈公司的辐射效应带领中原地区快速发展。
智慧公交产业代表性企业最新投资动向
智慧公交产业代表性企业的投资动向主要包括收购公司拓展业务、新设立子公司、进行智慧公交业务的项目拓展等方式。智慧公交产业代表性企业投资动向如下:
—— 更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国智慧公交行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
调查法 调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法
智慧公交行业全景图:综合智慧公交服务更多元化
从智慧公交行业构成来看,智慧公交底座是硬件产品,主要包括车载终端、显示屏、辅助仪器、POS机、LED屏、车体、公交站台、GPS设备、监控设备等;软件和集成系统由智能调度系统、智能监控系统、线网诊断及优化系统、MaaS、北斗系统、终端应用软件等构成;从综合智慧公交服务来看,有数据分析服务、驾驶行为服务、站场勤务服务等;云计算作为先进技术支撑,提供云服务器、云存储和云业务;通信技术主要有通讯协议、无线通讯设备、路面通讯设备等。
目前智慧公交各产业链均已成熟,通信技术上三大运营商是坚固的底层支柱,云计算上百度、阿里、腾讯、华为是卓越的行业代表,以其强大的综合实力和科技技术为全国各地不同城市的整体数据集成和智慧公交提供了坚实的云计算科技支持;综合智慧公交服务上华录智达、青岛海信网络表现良好;软件系统及集成系统上也有越来越多的厂商;硬件设备上也有表现突出的企业。
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从区域来看,我国智慧公交集中在南方地区,尤其是广东省,企业注册数量最多,达523家。其次是江苏省,注册企业达453家。广东省城市公共交通行业发展较快,该地区的智慧公交系统和平台技术较为成熟,在全国有较好的资源和技术优势。其他地区受到智慧公交政策的鼓励,企业数量不断增加。
从代表性企业来看,广东省智慧公交企业集中在广深两地,江苏的苏交科、南京公用、智慧交通公司具备较强竞争力。北京地区的企业有行业龙头华录智达,山东的代表性企业有海信科技,安徽省的代表性企业有安凯客车和皖通科技,郑州天迈公司的辐射效应带领中原地区快速发展。
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智慧公交产业代表性企业的投资动向主要包括收购公司拓展业务、新设立子公司、进行智慧公交业务的项目拓展等方式。智慧公交产业代表性企业投资动向如下:
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关键词:城市交通 规划 一、充分认识优先发展城市公共交通的重大意义 城市公共交通是由公共汽车、电车、轨...加强城市公共交通的科学基础和应用研究,推动以智能交通为重点的城市公共交通行业科技进步。要利用高新技术对传统...www.wsdxs.cn/html/Constructs/20090316/58068.html
铁路交通运输工作是保证社会经济发展的重要内容。在现代化市场经济环境下,铁路交通运输组织工作面临着新的挑战与发展需求。下文是我为大家搜集整理的铁路交通运输论文的内容,欢迎大家阅读参考!
浅谈智能交通在铁路运输中的应用
摘要:随着社会的不断进步,我国的交通运输也发生了翻天覆地的变化。在铁路运输的一些领域中智能交通技术已得到了有效的利用,智能交通作为一种思想,从长远发展的角度来看,将成为发展铁路运输的指导思想之一,在铁路运输的各个领域智能化思想将得以体现。
关键词:智能交通;铁路运输;信息
引言
国际上公认的智能交通ITS(Intelligent Transportation System)是有效、全面地将交通运输领域问题解决的根本途径,它建立起车辆、道路及交通使用者之间的有机联系利用现代科学技术,实现人到车再到路的协调统一,通过优化交通的时空分布。最初产生于公路交通系统的ITS思想和技术,尤其是在城市交通系统及高速公路系统。事实上,于其他交通系统ITS思想同样适用,而不同交通系统各有其自身的特点各自适用的具体技术。
近年来,在路网基础设施建设方面中国铁路有了大幅度的发展,不断提高科技含量,计算机技术、信息处理得到了广泛的应用。
一、我国铁路智能化技术的应用
(一)、货运信息技术
目前货运信息已实现了信息的全过程使用、一次输入、网络化传递,并可自动生成相关的数据报表和运输单证。
在TMIS系统中是由货票制票系统产生的货运原始信息录入,该系统不仅具有自动确定合理计算运价和运输路径的功能,而且记载了货物重量、品名、起止点等信息。目前仍处在人工检查控制、依靠制度约束阶段的货运安全工作,发展水平相对滞后,与铁路其他方面的技术相比。
(二)、车辆信息技术
在运行过程中,车辆作为运载工具,不时要关注车辆运输组织所必须的信息包括载重、车号、空重状态、长度等的采集,早期是采用纸张记载、传递的方式、人工抄录完成的。随着TMIS系统的发展,在目前我国的铁路系统中,已能达到计算机存储、人工录入、网络传递的水平,这有了显著的提高较之早期的作业模式。第一,实现了信息采集上的全过程使用、一次录入,这不仅大大节省了人力,同时缩短了作业时间,甚至减省了一部分作业环节,加速了车辆周转,提高了效率;第二,信息传递过程中的差错大大的降低,实现了数字化的信息传递,实现了质的飞跃在信息传递速度的提高上。一般是随列车的位移运输单据而转移的,在以往纸张传递的模式中,这事实上对有关的车辆信息造成了随车辆实体的到达才能够传递,人们对这些信息无法提前预知,虽然可进行预告使用电话等通讯方式,但使得具体操作上难以实现因需传递的信息量过大。以网络为载体数字化信息进行传递,这一困扰我们的问题彻底克服,已不再依附于列车运行这一载体进行信息的传递。
(三)、行车组织智能化
在能够准确及时地获取并传递货运、车辆、客运信息的前提下行车组织的智能化才能实现。目前得以实现的有: 根据编组站的现在车子系统自动生成列车编组顺序表(运统一)及列车编组作业计划,为了预先编制下一作业计划,经网络传输,同时使得计划的兑现率提高。根据列车开行及调车作业计划其中现在车的情况可自动生成,工作人员的劳动强度及差错率大幅度降低,提高了效率,缩短了作业时间。
(四)、客运信息技术
目前主要客运信息技术的应用于客票处理技术,特别是发售客票,实现了客票异地发售和联网售票多窗口。由于共享的客票发售信息,可以对旅客列车的全程对号有效地实现,更进一步地,运输能力的利用率大幅提高。订票业务通过互联网,在一定程度上也让旅客购票非常方便。
(五)、智能安全控制
目前铁路采用的是故障安全原则,是为了确保行车安全,并一系列智能安全技术由此产生。采用了机车地面复示信号,在操纵机车过程中,因误认信号而造成事故的概率得到降低。为了避免引起事故因超速运行列车的可能,采用自动机车停车装置,并可对机车运行的情况完整地记录。使得司机能够对列车调度员的指令准确及时地获得因为通讯技术无线列调的使用。列车运行的安全系数有效地提高通过对改善这些机车的环境操纵,在运行区间列车中克服了以前只是对司机个人判断依靠的弊端。在不具备列车通行条件时,采用设备连锁技术,从设备上保证了信号不得开放,行车安全得到保证。
二、中国铁路智能技术发展方向
(一)、货运信息技术
铁路运输系统内部的数据运用是TMIS系统更为重视的环节,根据使用经验,却如何满足客户对货运信息的需求没有更好地考虑。完善货运服务的途径之一是发展铁路货物运输电子商务,它将实现客户所需的托运、查询、事故理赔、结算、延伸服务委托等功能。货物运输发展的主要趋势将是集装化运输。
在运输过程中集装箱信息始终起着重要作用,根据加拿大、美国集装箱运输的经验,衔接的不同运输方式诸如编组列车计划、装载方案、多形式联合运输等方面,信息及时、准确的获取,更为队各作业环节有机地联系起来,所以将是一项工作至关重要对构建我国的信息管理集装箱系统。应能够实现货运安全工作: 采用采集信息视频技术对装载状态的货物进行控制检查,实现对编组列车的货物运输性质与隔离限制及控制列车智能化的运行速度,以及智能化的运输路径控制与超限装载等级,通过对上面几方面与货运安全的关系准确、高效的控制,将很大程度上对货运的安全状况进行改善。
(二)、客运信息技术
应具有引导、查询、售票功能,客运信息技术主要由客运站旅客引导系统、客票多式联运服务系统两部分组成。在于对旅客的候车、乘车、中转换乘、购票进行引导是客运站旅客引导系统的功能,对车站服务资源、多式联运衔接的利用进行引导;能够使旅客方便地得到预售预定服务、出行信息即是客票多式联运服务系统,实现一票直达、多次换乘。
(三)、车辆信息技术
采集车辆信息,可采用自动识别系统基于视频采集技术的车号,通过电子识别卡、电子车牌技术,识别车辆身份及其固有属性,以替代目前的手工录入、人工采集。除包含车辆身份信息之外,车辆信息还可附加所载运货物的运输属性、车辆空重状态、运行方向等信息,在运输过程中且能够共享。
(四)、智能安全控制
控制系统智能安全,按其功能可划分为智能子系统的安全货运、智能子系统的安全客运、智能子系统的处理事故、智能子系统的安全行车四个部分。智能子系统的安全货运对状态信息的货运安全可以及时地反映,进行控制货物装载有效智能化的安全状态;智能子系统的安全客运对客运安全状态信息可以及时地反映,具有引导功能对旅客乘降安全;智能子系统的处理事故,体现非常高的信息化、智能化,应具有强大的救援处理事故能力;智能子系统的安全行车,其功能主要包括:一是禁止信号防止列车冒入,二是规定速度防止列车超速运行。目前主要有ARES、ATCS、ERTMS/ETCS 、LSB系统在世界各国广泛应用,以数字机车信号通用式为基础我国研发的ATP系统LCF型,对人为参与不作要求,轨道电路制式的各种形式能自动适应和选择,应有的防护安全距离根据参数智能化地给出,既能最大限度地提高效率,又能保证安全。
综上所述,中国智能铁路技术框架体系从而可以绘制出(如图1所示)。
(五)、行车指挥智能化
传统的行车指挥方式,是根据调度员发布的指令,由车站值班员进站排列、办理接发列车、信号开放等作业。根据一定范围内,在各车站、区间的线路使用情况上已经逐步实现自动按需配置列车运行信号,并加以人工干预控制的方式进行调整。采用区间定位的模式,列车定位系统即可满足行车实时指挥的需要。
结语
目前,只能技术在铁路运输中已得到的广泛利用,从未来的发展来看,将是指导铁路发展运输的思想之一,作为一种思想的智能交通,在铁路运输的各个方向的智能化上都将得到体现。
参考文献
[1]周勇,刘福安. 智能交通在铁路运输中的应用[J]. 交通标准化,2005,12:62-64.
[2]James Shen. GPS在铁路运输中的应用[J]. 苏南科技开发,2003,08:10-11.
[3]杨跃辉. 无线通信技术在铁路运输中的应用[J]. 信息与电脑(理论版),2010,12:145.
[4]田义海. 物联网技术在铁路运输中的运用研究[J]. 科协论坛(下半月),2013,02:88-89.
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智能公共交通系统在中国城市的应用及发展趋势摘要:智能交通系统是目前国内外公认的解决城市交通拥堵问题的重要途径之一,也是费效比最显著的途径.作为国内城市交通系统最重要组成部分之一的公共交通系统,近年来开始出现了大量智能公共交通系统方面的应用尝试.对我国目前城市投入应用的智能公共交通系统(APTS)的应用状况进行了分析,并根据我国当前国情,分析了我国智能公交系统未来可能的应用方向,提出了对智能公共交通系统改进的技术趋势分析.关键词:智能公共交通系统;GPS;IC卡;应用0引言我国是发展中国家,虽然近20年来始终保持了经济的高速增长,但是与西方发达国家相比,在城市基础设施尤其是公共交通基础设施方面,依然存在着很大的差距.同时近年来随着我国城镇化水平的快速提高,城镇人口数量在急剧增加.此外,我国的城镇化时期恰好又伴随着机动化,这必然造成有限的城市道路空间与巨大的机动车增长之间的冲突,给本来就非常拥堵的城市交通增加了更大的压力.从世界范围来看城市交通的发展,几十年来世界各工业化国家城市机动交通的发展历程,大都走过了先发展小汽车,后控制小汽车,最终选择发展大公交的曲折道路.我国土地资源稀缺,城市人口密集,群众收入水平总体不高,优先发展城市公共交通更是我们的现实选择.近年来,我国各个主要城市在常规公交设施方面投资较大,城市公交运力得以快速增加,万人公交车辆拥有量由2001年的6.1辆增长到2004年的8.4辆.但是城市公共交通客运量并没有相应大幅度提高,部分城市呈现下降趋势.在出行方式结构方面,我国主要大城市公共交通基本呈现下降趋势,公交客运量和运力的比值均在下降,运力的增加不一定带来运量的增加.如图1所示,我国主要大城市历年公交运量Π公交运力比值都出现了大幅度下降[1].当前,城市居民对公共交通系统最大的不满主要就是公交服务水平低,例如公交出行速度慢、舒适性差、换乘困难等方面.在传统公交系统建设模式下,改善上述问题需要巨额建设经费的支持,其建设成效还要受到城市交通整体环境的影响.与之相对应,智能公共交通系统则是实现“公交优先”的最有效的途径之一.所谓智能公共交通系统,就是在公交网络分配、公交调度等关键理论研究的前提下,利用系统工程的理论和方法,将现代通信、信息、电子、控制、计算机、网络、GPS、GIS等新技术集成应用于公共交通系统,通过构建现代化的信息管理系统和控制调度模式,实现公共交通调度、运营、管理的信息化、现代化和智能化,为出行者提供更加安全、舒适、便捷的公共交通服务,从而吸引公交出行,缓解城市交通拥挤,有效解决城市交通问题,创造更大的社会和经济效益[2].1国内智能公共交通管理系统的应用现状智能公共交通系统作为智能交通系统重要的子系统之一,在我国“十五”科技攻关的智能交通系图1我国主要城市历年常规公交运量Π公交运力比值变化图Fig.1The ratio of Urban passenger carrying amount andtransit capacity in cites of China统(ITS)城市示范中,北京市、上海市、青岛市、杭州市、重庆市等多个城市的ITS建设示范中都包括了智能公共交通系统的内容.将其作为缓解城市交通拥堵、提高城市公共交通服务水平的重要途径.当前我国城市智能公共交通系统方面的应用,主要集中在如下几个领域中[3].1.1公交车辆智能调度系统国内城市对智能公共交通系统的探索实践是从公交车辆的定位监控开始的.到目前,多数进行ITS建设的城市其公交监控系统都已经从早期纯粹的公交车辆定位调度系统扩展升级为以公交车辆定位为基础,结合公交地理信息平台(GIS-T)、通信系统实施监控调度的智能调度系统.在公交车辆定位及监控调度系统的建设中,北京市作为我国的首都走在了建设实践的前面.北京公交ITS示范工程于1999年投入运行,首次投入运行的装有先进的车载卫星定位系统和无线通讯装置的车辆约为300多辆.除北京以外,国内上海、杭州、南京、深圳、成都、中山、包头等众多城市也都先后建成了公交车辆定位及监控调度系统.基本都实现了利用GPS系统定位功能,与电子地图相结合,实现了公交车辆的实时跟踪,并进一步确保了信息发布、车辆调度、车辆紧急救援报警等功能的实现.1.2公交IC卡系统公交IC卡系统,是近年来中国智能公共交通系统方面一个成效显著、应用范围迅速扩展的系统.目前,公交IC卡售票系统已经在国内大量城市得到了应用,北京、上海、南京、杭州、重庆、青岛、广州、宁波、常州等城市的公交企业都结合本城市的公共交通特性,有针对性的建设了公交IC卡售票系统.近年来,中国城市公交IC卡系统的应用趋势是走向通用化,实现公交、地铁、轨道、轮渡、出租车都能够通用的公交IC“一卡通”.在利用公交IC卡系统促进居民采用公交出行,实现“公交优先”方面,北京市近期在城市公交IC卡应用方面取得了较为理想的成绩.在北京市公交系统实行公交IC卡4折优惠后,北京市公交IC卡用户实现了飞速增长.自2007年年初,北京市的公交运送量比以前增加10%,目前每天公交客流增加量约达112万人次.1.3公共交通信息服务系统近几年,随着智能公共交通系统和互联网的建设,我国城市的公交信息服务已经得到了快速发展.目前公交信息服务系统应用状况,基本呈现如下特点:(1)公交服务网站成为城市最重要的公交信息服务模式.在国内的大型城市及经济发达区域的中型城市中,城市公交企业基本都建立了自己的公交服务网站.其中,以北京市、杭州市、南京市等为代表的城市公交服务网站采用了以GIS平台为基础的WEB服务模式,能够进行换乘查询等服务.(2)电子站牌应用规模开始扩大.国内一批积极进行智能公交系统建设的城市,在实现了公交车辆的实时监控后,开始将公交车辆信息通过电子站牌提供给公交乘客.电子站牌除了常规站牌的内容外,还可以显示下一班公交车辆的预计到站时间、以及线路上公交车辆当前所在位置等动态公交信息.(3)公交车载信息服务系统投入实用化应用.国内包括北京市、上海市、深圳市、青岛市等多个城市的公交企业在车辆上安装了车载信息系统,通过液晶显示器和音响系统可以进行播放多种信息,播放的信息内容通常包括新闻、广告、娱乐节目等.由于可以通过广告资源的置换获得系统设备的建设投资,目前各城市车载信息服务系统已经走上良性循环,进入实用化应用阶段.1.4城市交通综合信息平台对于城市的ITS而言,涉及到公安交通管理、交通、规划、公交、货运、市政管理等多个部门的职能范围,每一个部门既是ITS的数据源,又是其它部门数据以及在多部门数据之上进行综合性加工处理所得到信息的需求者.只有各相关部门协调配合、协同行动起来,在一定的机制和技术手段下充分实现部门间的信息共享,城市ITS才可能顺利建设和发展,ITS才能真正在提高城市交通管理与服务水平,提高城市交通系统运行效率,缓解交通拥堵,站在城市大交通的高度提供科学的决策支持等方面发挥应有的作用.基于上述考虑,提出了建设城市智能交通共用信息平台的思想,并且随着我国ITS建设的深入进行,这种思想已经逐步获得了我国ITS业界的广泛认同.国家“十五”科技攻关期间,十个ITS示范城市已经不约而同地明确提出要建设城市交通共用信息平台.其中广州市、天津市、北京市、济南市等城市的共用信息平台建设列为“十五”智能交通系统应用试点示范工程.2中国城市智能公共交通系统发展的趋势展望随着城市交通管理、公共交通信息水平的快速提高,我国的城市智能交通系统获得了难得的飞跃发展良机.未来我国城市智能公交系统发展趋势,将以信息化、实时化为核心,以“人性化”为宗旨,智能公交系统的完善将从如下几个方面展开.2.1建设完善的智能公交调度系统(1)建立基于城市公交系统通行能力约束的智能公交调度模型.城市公共交通通行能力是指在城市规定的交通条件、道路条件及人为度量标准时间内能通过的最大公交车辆数量或者乘客人数.公交通行能力是在一定条件下,公交设施所能够通过公交车辆和乘客的极限数值,它是动态的服务能力而不是静态的数量[4,7,8].当城市路网中运营的公交车辆超过公交设施的通行能力时,由于公交车辆彼此的互相干扰、以及公交车辆与社会车辆的行驶冲突,公交车辆行驶的速度反而会降低.这样即使公交企业增加了公交车辆的营运班次,但是公交服务水平反而将下降,同时公交企业的经济效益也受到影响.因此,必须建立基于城市公交系统通行能力约束的智能公交调度模型.公交通行能力各相关要素的关系如图2所示.(2)结合道路交通状况,建立公交服务水平的动态评价模型.城市公共交通系统是在城市整体道路网络中运营的系统,因此其运营必然受到城市路网状况的影响.我国城市智能公交调度系统在进一步的建设完善中,必须充分考虑城市交通系统对公交系统的影响.利用智能公交调度系统的公交车辆定位、行程时间预测、道路公交饱和度等数据,结合道路交通状况,将可以建立针对公交服务水平的动态评价模型.使得公交企业可以实时评估公交系统的运营状态,根据企业的运营服务目标调整公交车辆调度计划.此外,还能够通过对公交运营数据统计和分析,实现城市规划层面、设计层面对公交系统的调整和优化[10,11].(3)根据公交客流量的需求状况,建立自动化的公交调度模式.车载客流量检测器技术的完善和公交IC卡数据实时采集技术的实现,使得未来的城市智能公交调度系统可以利用客流量检测器及数据融合技术,实时监控城市居民公交的出行状况,并对城市居民未来的公交出行需求进行动态预测.以此为基础,建立自动化的公交调度机制,将实现智能公交调度系统对公交车辆调度计划的自主调整和优化.(4)将智能公交系统的建设、运营与城市规划紧密结合起来实施.目前国内城市投入使用的智能公交调度系统往往都是在现有传统公交设施基础上改建实施的系统,系统的使用、维护都存在着不尽如人意的不足.只有从城市规划的环节就开始考虑智能公交系统的建设,以及智能公交系统未来的运营,才能为智能公交系统的建设奠定良好的基础,才能真正把智能公交系统的建设放于优先的位置,才能避免智能公交各分系统之间重复建设或者相互干扰的问题,才能使得智能公交系统能够真正有效的发挥作用.(5)将MIS系统与智能公交调度系统进行整合.目前,国内公交企业由于其历史原因,开发的公交信息系统分步建设、独立运行的现象尤为突出.为了有效的整合公交企业的信息资源,使得其充分发挥作用,迫切需要建立一个综合性管理信息系统(MIS).并且将MIS系统与公交企业的智能公交调度系统整合起来.管理信息系统MIS(management information sys2tem)是企业的信息系统,它具备数据处理、计划、控制、预测和辅助决策功能,是一个覆盖了整个公交企业各相关部门的信息智能化管理系统.通过建设公交企业MIS系统,建立高质量、高效率的企业信息管理网络,为领导决策和内部管理、办公提供服务,实现企业办公自动化、管理现代化、信息资源化、传输网络化和决策科学化.MIS系统将使得公交企业能够充分发掘、利用自身的信息资源,同时可以将通过城市交通共用信息平台获得的其他部门的信息,经过处理、分析后获得更有价值的辅助决策信息.2.2公交IC卡系统的拓展公交IC卡系统在公交票务服务方面目前已经相对较为完善,未来其应用趋势将集中到如下的两个方面:(1)实现公交IC卡在经济带、都市圈的一体化运营.目前,我国经济建设的一个重要趋势就是经济的区域化发展,各城市都高度重视与周边城市的区域经济、交通联系,形成了长三角、珠三角、京津冀经济圈、长江中游经济圈、环渤海湾经济圈等都市经济圈.在经济圈、都市圈范围内实现公交IC卡的通用,已经成为各地公共交通系统未来建设的目标.(2)实现公交IC卡数据的有效应用.公交IC卡的应用,将能够为公交客流调查提供了一种新的手段.公交IC卡在方便地完成乘车收费的同时,还可记录下乘客使用IC卡的时间、车次、站点等信息.这些信息真实、准确地反映城市居民的公交出行状况,是公交最重要的原始资料.通过对IC卡数据的统计分析,能够得到公交出行的统计和预测数据.2.3建设人性化、智能化的公共交通信息服务系统未来的城市公共交通信息服务系统将向着“人性化、智能化”的方向进行建设.新时代的公交信息服务系统其核心将围绕着公交实时数据的处理及多源数据的数据融合展开,主要将呈现如下的发展趋势:(1)将公交信息服务模式从以静态信息为主的状态,转变为以实时信息为数据基础的动态信息服务.利用城市智能交通系统的多源动态信息,未来的公交信息服务将实现以实时信息为数据基础的动态信息服务.动态公交信息服务其本质是将实时的公交信息经过处理,预测出公交系统未来的运营趋势,将动态的公交运营信息提供给乘客.(2)实现多种公交运输方式信息资源的融合,使得城市居民可以通过公交信息服务制订有效的出行计划.目前城市的公交、地铁、机场、轮渡、铁路等相关部门的信息服务处于各自独立运行的状态.通过建设城市交通共用信息平台,将有望实现多种公交运输方式信息资源的融合.以此为契机,智能公交信息服务将能够为出行者制订完整的出行计划,实现市域范围、甚至区域范围内乘客的高效、有计划地出行.(3)从被动式公交信息服务为主,转变为以主动式公交信息服务为主.除了传统的公交信息服务模式,例如公交信息网站、公交电子站牌、公交热线服务电话、电台广播等以外,未来智能公交信息服务系统将向乘客自主式信息服务模式发展.通过乘客与公交信息服务系统的人机对话,乘客能够及时、准确地获取个人最需要获取的信息.服务模式将包括手机WAPΠGPRSΠCDMA网络公交信息服务、手机公交短信信息服务、PDA信息终端公交信息服务等模式.2.4实现大范围、大规模运营的公交车辆区域调度公交区域调度,国外又称网络调度或线间调度,是指在一定地域的范围内、原来各自独立运营线路上的车辆、人员,通过一定的技术手段和管理组织协调起来共同运营,以达到资源的最有效配置和充分利用的一种组织模式.区域调度模式是基于运量平衡思想提出的,由于公交客流存在着方向、时间上的不均衡性,因此,可通过不同线路间运力的动态组合,实现车辆运量的均衡,从而最大限度地节省运营车辆总数和司乘人员总数,提高公交车辆的利用率和司乘人员的劳动效率[6].区域调度是面向任务,而非面向线路的调度模式[9].公交区域调度是国外大城市普遍采用的、高效率的调度模式.随着我国智能公共交通管理系统的建设和城市道路交通条件的进一步改善,国内城市公交企业传统的线路调度模式必将为区域调度模式所取代.图3即是多车场公交区域调度的模式图.通常情况下,多车场调度优化模型采用系统总“空驶”距离最短,即“空跑”成本最小的模型.在智能公交调度系统中,还将增加可区域调度的公交车辆行驶状况及车辆空驶时间等约束条件.区域调度优化模型为3结束语本文以我国当前城市交通“公交优先”的建设目标为契机,首先对我国当前城市智能公交系统———包括智能公交车辆调度系统、IC卡售票系统、公共交通信息服务系统和城市共用信息平台系统的技术发展状况及应用规模情况进行了简要的分析.并针对当前国内智能公交系统存在的不足,提出了未来在城市智能公交系统(APTS)快速建设的发展环境下,智能公交系统发展的趋势.根据城市公共交通系统信息化、自动化、智能化的发展方向,提出了未来城市智能公共交通系统(APTS)的发展趋势及各自的建设目标.参考文献:[1]城市智能公共交通管理系统研究[R].北京:中国城市规划设计研究院,2006.[The Research of Urban In2telligent Public Transport Management System[R].Bei2jing:China Academy of Urban Planning and Design,2006.][2]杨兆升.城市智能公共交通系统理论与方法[M].北京:中国铁道出版社,2004.[YANG Zhao2sheng.TheTheoretics and Method of Urban Intelligent Tansit Manage2ment System[M].Beijing:China Railway PublishingHouse,2004.]
智慧公交行业全景图:综合智慧公交服务更多元化
从智慧公交行业构成来看,智慧公交底座是硬件产品,主要包括车载终端、显示屏、辅助仪器、POS机、LED屏、车体、公交站台、GPS设备、监控设备等;软件和集成系统由智能调度系统、智能监控系统、线网诊断及优化系统、MaaS、北斗系统、终端应用软件等构成;从综合智慧公交服务来看,有数据分析服务、驾驶行为服务、站场勤务服务等;云计算作为先进技术支撑,提供云服务器、云存储和云业务;通信技术主要有通讯协议、无线通讯设备、路面通讯设备等。
目前智慧公交各产业链均已成熟,通信技术上三大运营商是坚固的底层支柱,云计算上百度、阿里、腾讯、华为是卓越的行业代表,以其强大的综合实力和科技技术为全国各地不同城市的整体数据集成和智慧公交提供了坚实的云计算科技支持;综合智慧公交服务上华录智达、青岛海信网络表现良好;软件系统及集成系统上也有越来越多的厂商;硬件设备上也有表现突出的企业。
智慧公交产业链区域热力地图:广东、江苏企业数量最集中
从区域来看,我国智慧公交集中在南方地区,尤其是广东省,企业注册数量最多,达523家。其次是江苏省,注册企业达453家。广东省城市公共交通行业发展较快,该地区的智慧公交系统和平台技术较为成熟,在全国有较好的资源和技术优势。其他地区受到智慧公交政策的鼓励,企业数量不断增加。
从代表性企业来看,广东省智慧公交企业集中在广深两地,江苏的苏交科、南京公用、智慧交通公司具备较强竞争力。北京地区的企业有行业龙头华录智达,山东的代表性企业有海信科技,安徽省的代表性企业有安凯客车和皖通科技,郑州天迈公司的辐射效应带领中原地区快速发展。
智慧公交产业代表性企业最新投资动向
智慧公交产业代表性企业的投资动向主要包括收购公司拓展业务、新设立子公司、进行智慧公交业务的项目拓展等方式。智慧公交产业代表性企业投资动向如下:
—— 更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国智慧公交行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现论文
交通灯有两种,给机动车看的叫机动车灯,通常指由红、黄、绿(绿为蓝绿)三种颜色灯组成用来指挥交通通行的信号灯。给行人看的叫人行横道灯,通常指由红、绿(绿为蓝绿)二种颜色灯组成用来指挥交通通行的信号灯,红灯停,绿灯行。下面是我为你带来的 基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现论文,欢迎阅读。
摘要:针对现实中越来越严重的城市交通拥堵现象,文章介绍了一种十字路口交通信号灯智能控制系统。该系统实现了正常时段交通信号灯的轮换,解决了十字路口车辆的正常行驶;并可通过外部中断或手动设置解决一些紧急事件或由于某方向车道车流量不均衡所造成的十字路口交通资源浪费或堵塞问题。通过在Proteus V7.8仿真平台中运行,系统具有较强的可靠性。
关键词:Proteus;智能交通灯;仿真实验
随着现代化社会经济的快速发展,城市车辆大幅度增加,交通拥挤、道路阻塞、车辆通行缓慢等问题受到了人们极大的关注,特别是早晚交通高峰时的十字路口,因此智能交通控制就显得尤为重要。传统的交通灯控制,是根据一定时间段的各车道车流量的调查而分配出的相对合理的固定周期换灯的控制方式,不管是车流高峰还是低谷;也有一些交通灯能根据简单划分的时间段来调整时间,但控制起来不是很灵活,这使得城市车流的调节不能达到最优,经常出现通行时间与车流量不相适应的'情况,特别是特定时间的十字路口,会出现某一方向车辆早已通行完,而另一方向车辆排队等绿灯的情况[1]。本文介绍的是一种采用8086 CPU和8259中断控制器配以7段数码管设计实现的十字路口智能交通灯控制系统,其能根据实时车流量对路口的绿灯时间进行动态调节,大大加强了其灵活性和实时性,并通过Proteus仿真软件平台实现了仿真。
一、总体设计方案
本文以十字路口单行车辆通行为研究对象,东南西北四个方向对应路口都设绿、红、黄三色圆灯信号(东西为一向,南北为一向),正常工作状态见表1,具体控制思想如下:(1)车辆流量的采集;(2)分析计算停止车辆排队长度,计算车流量比值,以1为基值判断双方车流量大小;(3)车辆输出量确认,根据各个方向车辆排队长度给定每个路口的红、绿灯时间值;(4)根据比值,增减另一方向车辆红、绿灯时长;(5)以3秒钟为单位,最大变化不超过18秒;(6)检测采用每周期循环一次,从而实现对整个信号灯的智能控制。
按照此思想,系统主要包括6个模块,如图1所示。以8086 CPU为主控制器,控制其他模块协调工作。其中信号灯模块显示各车道的通行情况;数码管倒计时模块显示信号灯燃亮时间;闯红灯报警模块实时监测车辆违规行为;紧急通行模块用于处理非正常通行,以外部中断方式控制[2];时间手动设置模块以通过键盘进行手动设置,增加人为的可控性,用于在紧急状态下,通过设置所有灯变为红灯以避免自动故障和意外发生。
二、Proteus仿真设计
1.Proteus仿真平台简介。Proteus是英国Labcenter electronics公司研发的多功能EDA软件,其由ISIS原理图编辑与仿真软件包和ARES布线编辑软件包组成,是目前世界上唯一将电路仿真、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。Proteus V7.5 SP3以上的版本中增加了对8086 CPU及相关接口芯片的仿真功能。另外,Proteus还提供有示波器、逻辑分析仪、信号发生器、交直流电压/电流表、数字图案发生器、定时器/计数器、逻辑探头、虚拟终端等很多虚拟仪器,是一个全开放性的仿真实验平台,相当于一个设备齐全的综合性实验室。本文介绍所使用的为Proteus V7.8软件。Proteus本身未提供8086编译器,而是通过添加外部代码编译器,将编写好的源程序加入工程,编译并生成可执行程序。本文介绍的采用EMU8086提供的编译环境进行程序的编写和汇编。EMU8086是一可在Windows环境下运行的8086 CPU汇编真软件,其集成了文本编辑器、编译器、反编译器、真调试、虚拟设备和驱动器为一体。Proteus仅支持8086最小模式,8086模型可直接加载BIN、COM和EXE格式的文件到内部RAM中,不需要DOS,而且允许对Microsoft(Codeview)和Borland格式中包含了调试通过的程序可以进行源程序或反汇编后的调试,因此源码汇编和链接过程的参数相当重要[3]。
2.信号灯电路设计。信号灯组由红、黄、绿三色灯组成,4组共12盏灯,其亮灭及闪烁方式与十字路口的红、黄、绿灯同步,由8255A芯片的A口通过方式0控制6个开关量(12盏灯);七段数码管采用共阴极接法,由8255A芯片的B口通过方式0输出控制,其中低四位控制个位显示,高四位控制十位显示。8259中断控制器的IR0接8253的OUT2,实现对于紧急情况的外部中断处理。譬如控制红绿信号灯,实现相应车道通行、另一车道禁行,同时熄灭所有的数码管;或者遇有某方向路段忙时,信号灯的燃亮时间可根据车流量情况设置时间。
3.软件设计。程序主要包括“jjsj”和“zcsj”两个子程序。系统正常运行都在执行“zcsj”子程序,初始化十字路口的交通信号灯状态及燃亮时间,启动8253定时器数码管开始倒计时。在倒计时期间,当遇有某方向车辆特别多或遇忙等其他紧急情况时,通过外部中断请求执行“jjsj”子程序模块。绿灯倒计时完毕后,转换黄色信号灯,持续到规定时间后,东西和南北方向路口信号灯互换,如此一直循环运行[4]。程序设计流程如图2所示。
三、Proteus仿真实现
1.8255A初始化。从图3所示的硬件原理图得知,8255A芯片的片选端连接在74HC154译码器的输出端,74HC154的4个引脚D、C、B、A分别与锁存器74LS273输出的A12、A11、A10、A9相连,当A12、A11、A10、A9=0001时8255A有效,所以8255A的4个端口地址分别为0200H、0202H、0204H、0206H;初始化方式选择控制字为89H(A、B口方式0输出,C口方式0输入)。
2.实际问题处理。①定时时间的动态调整。定时时间设计为倒计时,用两位七段数码管显示,倒计时小于等于5秒时黄灯每0.5秒亮和灭切换一次,倒计时显示0秒时两个方向的红色灯和绿色灯切换。定时时间可以通过软件设计实现动态调整。方法为:将8253A计数器0工作在方式2,CLK0接2MHZ的时钟频率,设一计数初值(假设为2000),OUT0接CLK1,8253计数器1工作在方式0,设一计数初值(假设为500),则OUT1的输出频率为:2MHZ/2000/500=2HZ脉冲,相应周期为0.5秒。根据实际路况,通过改变计数初值可调整倒计时间。②时间差异。Proteus中利用8253A表示的时间和真实时间有差异,设定的时间比实际时间要长很多。所以,在仿真实验中为了看到与实际相符的交通灯变化,本应是0.5秒的时间需在源程序中将延时时间设置为0.25秒,这样运行起来更贴近实际[5,6]。
3.仿真效果。如图4所示为东西路口绿灯燃亮,南北路口红灯燃亮倒计时运行在18秒时的仿真结果图。
本系统以8086 CPU为核心,程序调试阶段采用EMU86进行在线编程及修改,设计的交通灯可控制十字路口的车辆及行人的交通管理,采用3个7段数码管,可以直观地显示红绿灯的开放和关闭时间。实际交通中的每个路口不完全一样,所以交通灯显示也没有固定规则,通常会根据具体情况设置相应的程序。由于Proteus没有提供箭头标志,本系统按单行道设计,指示灯不是专门的箭头指向灯,只是红、黄、绿三色圆灯信号灯,所以系统只考虑并实现了简单的十字路口交通行驶,即红灯亮时不能直行也不能左转,但可以右转;绿灯亮时,直行、左转、右转都可以,当遇有某方向车辆多或其他紧急情况时,通过中断可加以灵活性控制[7]。另外,系统在实现了十字路口基本的交通灯控制基础上,还引用了外部中断技术和时间手动设置,这可避免因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪情况发生。Proteus从V8版本开始支持ARM/Cortex-M3,这样,将会给交通灯系统增添更多现代化功能。
参考文献:
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