智能交通教學仿真平臺設計

練嵐香

摘要：基于Lavview的交通燈只能控制系統，實現紅、綠、黃三種顏色燈的交替點亮、車輛通行模擬以及實時監測交通燈狀態等功能。基于Labview的智能交通燈模擬仿真系統，無需硬件電路支持，整個程序框圖采用分模塊設計，不僅編程簡單、靈活、可靠性高，而且成本低、具有良好的經濟效益。為實現交通智能控制提供了一條新的途徑。

介紹了以LabVIEW為軟件平臺，通過LabVIEW界面的智能交通系統。通過LabVIEW的優勢，將虛擬儀器思想應用到傳統實驗設備的智能交通系統，建立靈活的“虛擬實驗室”。從而增加學生的實踐機會，增強學生實驗興趣，加深學生對理論的理解，更重要的是可以鼓勵學生探索更高級的課題。

關鍵詞：PLC;Labview;模擬實驗;虛擬實驗;智能交通燈;

一、前言

利用先進的計算機技術，網絡化的平臺實現對交通綜合管理與控制也是目前交通行業的一大趨勢，在這樣一個環境下，學校現有的實驗條件遠遠滿足不了交通發展對學生能力的要求，交通管控的試驗設備也不能及時更新，而采用虛擬技術實現軟件硬件化可以滿足不用購買硬件設備并及時采用最新技術的需求，為了滿足日益增長的交通管理控制方面的教學實驗需要，建設交通信號控制的仿真試驗平臺就非常必要而且迫切。交通控制仿真實驗平臺的建設必然對本專業本學科的發展帶來良好的契機。在這個大背景下，進行智能交通仿真平臺的建設對交通工程專業的學生培養非常重要。

二、智能交通仿真平臺總體設計與實現

先繪制智能交通仿真實驗平臺的實訓沙盤，把各種相應的交通燈控應用融合到各種的路段和路口上。在沙盤中包含交叉路口（十字路口、L型交叉路口、T型交叉路口、高速路口）。路段有一般路段和多個交叉口連接的連續路段。

在實驗設計中主要是通過設置模擬實驗和虛擬實驗兩部分。在模擬部分，可以通過控制PLC和觸摸屏進行控制。此外還可以通過設置的Lab VIEW實驗來進行仿真實現。其中，模擬部分如圖1和圖2所示。

圖1為模擬的電路板，實現交通燈的時序控制;圖2為觸摸屏，實現對交通信號燈系統的模擬設置和控制。

通過模擬部分可以設計交通燈的固定配時實驗，利用可編程控制器的控制軟件程序實現交通燈的控制邏輯，利用接線和實驗實現讓學生了解交通固定配時周期和時序。

利用觸摸屏的控制軟件，可以對交通配時模擬路口根據車流量進行交通配時和交通時序的調整，從而能更快的符合實際需求。當利用檢測線對參數進行檢測時，就可以把檢測的參數作為變量來控制交通燈的實時配時方案，實現自適應的配時周期的控制。把三個模擬模塊進行疊加，可以模擬多個交叉口的情況，通過程序進行設定，讓三個模板的交通燈遵從一定的配時規律，從而實現干線協調的配時方案的實現。

進而利用Lab VIEW軟件對虛擬實驗進行實現。如圖3、圖4所示可以實現交通路口的交通燈的虛擬實驗。圖2是單叉路口的交通時序控制模型，圖3是多交叉路口的交通時序控制模型。通過虛擬部分可以完成模擬模塊中的固定配時，手動配時和干線協調方案。

三、智能交通仿真平臺應用

1.演示智能交通交叉路口的工作時序和干線協調燈的運行情況和工作方式

考慮了自動控制、手動控制、干線協調等控制方案，集交通信息采集、傳輸、處理分析、控制和交通管理等功能與一體可用于交通工程上智能交通概論，智能交通控制技術，智能傳感與采集技術，交通信息處理與分析，程序設計和開發，交通管理與控制等多門課程的實訓的需求。在這系統上，不僅可以進行各功能子系統的驗證式實驗，還可以滿足設計和綜合等的實訓需求。

系統的模擬實訓，系統運行的仿真實現，還可以滿足虛擬實訓，對于缺乏模擬實驗模塊的實驗室同時可以利用虛擬實驗系統對交通幾大系統進行實訓，完成在線的實訓。

2.開展寓教于練的系列活動

開發出來的教學模塊可以作為相應理論知識的輔助教學模式進行講解。但是教學的目的并不僅僅是進行知識的講解，掌握和靈活應用的能力更加重要。利用所搭建的模擬和虛擬教學平臺為參考案例，對其他的知識模塊可以采用同樣方法試探實現的模式。當學生把學生學到的理論知識，進行模擬和虛擬模塊的開發時，學生對這一模塊可以以實際可運行案例的形式進行驗收。通過這種教學模式的開展，學生可以寓教于練，同時也為以后的學生學習提供更多的學習資料和成果的案例。這樣更好地促動學生的學習積極性，也更好地進行學習成果轉化。

3.進行智能交通相關的科研活動

智能交通教學平臺上預留了很多的模塊和接口，可以進行不同的內容和功能進行拓展，比如利用采集系統進行特殊車輛檢測，公交違章檢測和逆行提醒，ETC，智能停車場，車路協同等功能。所留的計算機網絡和通信信號的接口，為智能交通的科研提供了實驗平臺，同時為智能交通先進方面科研以及計算機網絡、通信原理與智能交通融合運用預留了接口，滿足大學生進行創新創業項目的實驗需求和進行智能交通新應用的實驗需要。

四、總結

1.滿足本校交通工程所有學生的實訓需求

據2017-2021年智能交通市場調研及發展趨勢報告顯示，受益于相關鼓勵政策的發布和落實，國內智能交通行業取得了快速的發展，年均復合增長率超過20%。隨著新型城鎮化建設的推進和智慧城市相關政策的落實，智能交通行業未來發展空間廣闊，行業發展將迎來持續穩定的增長期。因此對交通工程的智能交通方向學生的培養計劃中，設立了智能交通信息的傳感與采集、處理分析、傳輸、發布和智能交通控制、交通管理等課程，具有集智能交通多子系統于一體的實訓平臺，可以滿足如交通信息傳感與采集技術、處理分析技術、發布技術、傳輸技術、智能交通控制技術、交通流的管理和控制技術、交通仿真等課程的需求。

2.滿足多課程共享需求

實訓系統建成后能滿足提高學生動手能力，實踐能力。目前學生的動手和實踐能力不強，通過綜合創新實訓室達到學生提高學生動手能力和實踐能力，解決學生只會理論，缺少實際動手設計系統的不足。

填補了綜合創新實訓的空面。綜合人才要求具有很強的電類硬件設計技能和程序設計能力，不但有有理論知識，同時也具備控制實物的能力。實訓基地不僅建成一個基礎性教學實習基地，而且建成一個學研產一體化的新型實踐教學聯合體，為車輛工程專業科研和科技成果轉化提供電子設計服務，開放的設計理念，公開的技術資料，無限升級擴展的自由組合設計空間;提供永不淘汰的實驗平臺，把專業建設成特色專業。

3.滿足教師和學生的科研需求

本實訓系統不僅有驗證性和設計性的實驗，還可以根據科研需求，利用現有功能模塊和預留接口實現學生在大學生創新創業項目的實驗需求，同時也可以滿足教師對交通領域中新方向的科研需求，搭建研究課題的實驗平臺，利于采集實驗數據和進行實驗結果的分析，以提高學生和交通的科研能力。

五、參考文獻

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