智能交通教学仿真平台设计

练岚香

摘要：基于Lavview的交通灯只能控制系统，实现红、绿、黄三种颜色灯的交替点亮、车辆通行模拟以及实时监测交通灯状态等功能。基于Labview的智能交通灯模拟仿真系统，无需硬件电路支持，整个程序框图采用分模块设计，不仅编程简单、灵活、可靠性高，而且成本低、具有良好的经济效益。为实现交通智能控制提供了一条新的途径。

介绍了以LabVIEW为软件平台，通过LabVIEW界面的智能交通系统。通过LabVIEW的优势，将虚拟仪器思想应用到传统实验设备的智能交通系统，建立灵活的“虚拟实验室”。从而增加学生的实践机会，增强学生实验兴趣，加深学生对理论的理解，更重要的是可以鼓励学生探索更高级的课题。

关键词：PLC;Labview;模拟实验;虚拟实验;智能交通灯;

一、前言

利用先进的计算机技术，网络化的平台实现对交通综合管理与控制也是目前交通行业的一大趋势，在这样一个环境下，学校现有的实验条件远远满足不了交通发展对学生能力的要求，交通管控的试验设备也不能及时更新，而采用虚拟技术实现软件硬件化可以满足不用购买硬件设备并及时采用最新技术的需求，为了满足日益增长的交通管理控制方面的教学实验需要，建设交通信号控制的仿真试验平台就非常必要而且迫切。交通控制仿真实验平台的建设必然对本专业本学科的发展带来良好的契机。在这个大背景下，进行智能交通仿真平台的建设对交通工程专业的学生培养非常重要。

二、智能交通仿真平台总体设计与实现

先绘制智能交通仿真实验平台的实训沙盘，把各种相应的交通灯控应用融合到各种的路段和路口上。在沙盘中包含交叉路口（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个交叉口连接的连续路段。

在实验设计中主要是通过设置模拟实验和虚拟实验两部分。在模拟部分，可以通过控制PLC和触摸屏进行控制。此外还可以通过设置的Lab VIEW实验来进行仿真实现。其中，模拟部分如图1和图2所示。

图1为模拟的电路板，实现交通灯的时序控制;图2为触摸屏，实现对交通信号灯系统的模拟设置和控制。

通过模拟部分可以设计交通灯的固定配时实验，利用可编程控制器的控制软件程序实现交通灯的控制逻辑，利用接线和实验实现让学生了解交通固定配时周期和时序。

利用触摸屏的控制软件，可以对交通配时模拟路口根据车流量进行交通配时和交通时序的调整，从而能更快的符合实际需求。当利用检测线对参数进行检测时，就可以把检测的参数作为变量来控制交通灯的实时配时方案，实现自适应的配时周期的控制。把三个模拟模块进行叠加，可以模拟多个交叉口的情况，通过程序进行设定，让三个模板的交通灯遵从一定的配时规律，从而实现干线协调的配时方案的实现。

进而利用Lab VIEW软件对虚拟实验进行实现。如图3、图4所示可以实现交通路口的交通灯的虚拟实验。图2是单叉路口的交通时序控制模型，图3是多交叉路口的交通时序控制模型。通过虚拟部分可以完成模拟模块中的固定配时，手动配时和干线协调方案。

三、智能交通仿真平台应用

1.演示智能交通交叉路口的工作时序和干线协调灯的运行情况和工作方式

考虑了自动控制、手动控制、干线协调等控制方案，集交通信息采集、传输、处理分析、控制和交通管理等功能与一体可用于交通工程上智能交通概论，智能交通控制技术，智能传感与采集技术，交通信息处理与分析，程序设计和开发，交通管理与控制等多门课程的实训的需求。在这系统上，不仅可以进行各功能子系统的验证式实验，还可以满足设计和综合等的实训需求。

系统的模拟实训，系统运行的仿真实现，还可以满足虚拟实训，对于缺乏模拟实验模块的实验室同时可以利用虚拟实验系统对交通几大系统进行实训，完成在线的实训。

2.开展寓教于练的系列活动

开发出来的教学模块可以作为相应理论知识的辅助教学模式进行讲解。但是教学的目的并不仅仅是进行知识的讲解，掌握和灵活应用的能力更加重要。利用所搭建的模拟和虚拟教学平台为参考案例，对其他的知识模块可以采用同样方法试探实现的模式。当学生把学生学到的理论知识，进行模拟和虚拟模块的开发时，学生对这一模块可以以实际可运行案例的形式进行验收。通过这种教学模式的开展，学生可以寓教于练，同时也为以后的学生学习提供更多的学习资料和成果的案例。这样更好地促动学生的学习积极性，也更好地进行学习成果转化。

3.进行智能交通相关的科研活动

智能交通教学平台上预留了很多的模块和接口，可以进行不同的内容和功能进行拓展，比如利用采集系统进行特殊车辆检测，公交违章检测和逆行提醒，ETC，智能停车场，车路协同等功能。所留的计算机网络和通信信号的接口，为智能交通的科研提供了实验平台，同时为智能交通先进方面科研以及计算机网络、通信原理与智能交通融合运用预留了接口，满足大学生进行创新创业项目的实验需求和进行智能交通新应用的实验需要。

四、总结

1.满足本校交通工程所有学生的实训需求

据2017-2021年智能交通市场调研及发展趋势报告显示，受益于相关鼓励政策的发布和落实，国内智能交通行业取得了快速的发展，年均复合增长率超过20%。随着新型城镇化建设的推进和智慧城市相关政策的落实，智能交通行业未来发展空间广阔，行业发展将迎来持续稳定的增长期。因此对交通工程的智能交通方向学生的培养计划中，设立了智能交通信息的传感与采集、处理分析、传输、发布和智能交通控制、交通管理等课程，具有集智能交通多子系统于一体的实训平台，可以满足如交通信息传感与采集技术、处理分析技术、发布技术、传输技术、智能交通控制技术、交通流的管理和控制技术、交通仿真等课程的需求。

2.满足多课程共享需求

实训系统建成后能满足提高学生动手能力，实践能力。目前学生的动手和实践能力不强，通过综合创新实训室达到学生提高学生动手能力和实践能力，解决学生只会理论，缺少实际动手设计系统的不足。

填补了综合创新实训的空面。综合人才要求具有很强的电类硬件设计技能和程序设计能力，不但有有理论知识，同时也具备控制实物的能力。实训基地不仅建成一个基础性教学实习基地，而且建成一个学研产一体化的新型实践教学联合体，为车辆工程专业科研和科技成果转化提供电子设计服务，开放的设计理念，公开的技术资料，无限升级扩展的自由组合设计空间;提供永不淘汰的实验平台，把专业建设成特色专业。

3.满足教师和学生的科研需求

本实训系统不仅有验证性和设计性的实验，还可以根据科研需求，利用现有功能模块和预留接口实现学生在大学生创新创业项目的实验需求，同时也可以满足教师对交通領域中新方向的科研需求，搭建研究课题的实验平台，利于采集实验数据和进行实验结果的分析，以提高学生和交通的科研能力。

五、参考文献

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