智能斑马线(红绿灯)

预期成果：(1)发表项目理论研究与工程技术论文至少各一篇； (2)根据统计人流量，建立数学模型，确定最佳方案。 （3）写出具体情况下所需要的程序。 （4）模型的制作与展示。
拟解决的关键问题: （1）地面感应装置：此装置是本项目的核心部件，与其 它对机动车的感应装置的原理与实现方法大有不同 。对机动车的感应大都通 过地下带电线圈产生磁场来实现，对人流的感应不能通过磁场感应实现。本 项目初步计划用压力传感器来实现对人流的感应。 （2）信息的传感装置：把感应到的信息准确快速传递给控制系统。 （3）控制系统的程序开发与设计：此系统需对红绿灯原有的控制程序进行 改进。 （4）最优延长时间的确定：通过实地调查获取实验数据，对数据进行分析，
大学生创新性实验计划项目申请书
项目编号 项目名称 智能斑马线 所在学院 交通运输工程学院 申请日期 2010.05.16 起止年月 2010.06.01——2011.05.31
中南大学
一、基本情况
项目
名称 智能斑马线
所属 学科
交通运输工程
申请 金额 主持人 姓名
学号
指导 教师
5000 元
起止年月
性别 男 民族 汉族
发展动态：面对当今世界全球化、信息化发展趋势，传统的交通技术和手段 已不适应经济社会发展的要求。智能交通系统是交通事业发展的必然选择， 是交通事业的一场革命。通过先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感 技术、计算机技术和系统综合技术有效的集成及应用，使人、车、路之间的 相互作用关系以新的方式呈现，从而实现实时、准确、高效、安全、节能的 目标。 美、欧、日是世界上经济发展水平最高的国家，也是世界上智能交 通系统开发应用的最好国家。从它们发展情况看，智能交通系统的发展，已 不限于解决交通拥堵、交通事故、交通污染等问题，也成为缓解能源短缺、 培育新兴产业、增强国际竞争力、提升国家安全的战略措施。改变单一的道
路交通思维方式，把城市内交通、城市间交通、铁路交通、水运交通、航空 交通等作为系统来考虑，以系统观点、统一观点、协调观点来对待智能交通 系统建设，宏观上统筹兼顾。交通系统的智能化已是现代化进程Βιβλιοθήκη Baidu时代潮流 之所趋，而本项目正是基于这一点，完善了现有的智能交通系统。
四、项目的创新点和特色 项目的创新点：以往的红绿灯时间设置固定死板，不能根据道路的实时流量 情况进行自适应的时间改变来满足通行人员的通行需求，容易在人流较大情 况下不能使大量人员迅速通过，而易造成交通安全事故。
3000
学校批准经费
1000 500
测试加工费 实验场地费
尚缺少的条件：
①相关资料的采购及研究必须的经费。
②购买制作模型所需材料和工具的费用。
③其他各项可调配资金。
○4 部分复杂技术与制作工艺。
解决方法：
①向学校申请必需的研究经费。
②向专业老师借阅相关书籍。
③向我校相关权威教授寻求技术指导。
○4 实地走访材料市场，详细了解所需材料性能，以选择最佳的模型制作 材料。
○5 进行相关方面理论知识的储备与工程技术方面的培训。
八、经费预算
开支科目 预算经费总额
预算金 费
（元） 6000
1000
500 1500
500
500 500
主要用途
出版/文献/信息/ 知识产权事务费
人员费 设备购置费 材料打印/书藉采 购费
交通费 通讯费
阶段下达经费计划（元）
前半阶段
后半阶段
3000
要解决这个问题最好的办法就是在这个较短的时间段内，快速使人流通 过马路，避免人员聚集，所以就需要对红绿灯进行一下智能化升级，使它具 有感应人流的能力，大批人流需要通过马路时，红路灯自动感应到这股大量 人流，并自动反应，将人流通过方向上的绿灯时间适当延长，提高通行效率、 增强短时通行能力。 项目研究目的：通过大量人员通过马路现状的调查和研究，获得实验基础数 据后，探索研究出对红绿灯进行智能化升级方案，使红绿灯能够自动感应短 时大量人流的通行需求，并根据通行需求自动适当延长人流通行方向上绿灯 的时间，提高通行效率，减少大量人员聚集的时间，达到快速疏散目的，大 大降低此时的交通隐患。 主要研究内容：
七、已有基础 1. 与本项目有关的研究积累和已取得的成绩 （1）国内外相关状况解决方案的较深了解。 （2）实际环境的勘测与部分参数的确立。 （3）人流量大小的测量以及评估。 2. 已具备的条件，尚缺的条件及解决方法 已具备的条件：
（1）已经形成设计思路并具备了模型设计基础。 （2）物理学，程序设计，以及数学建模方面知识的初步积累。 (3) 部分工程工具的操作。
该项目通过对红绿灯智能斑马线的研究开发出可自动感应人流实时状 态的传感系统，传感系统实时将人员通行情况传给红绿灯控制系统，由控制 系统内部已经编制好的程序控制，自适应改变红绿灯的显示时间，以使大量 人流迅速通过马路，减少在道路旁的人员聚集情况，从而不仅使时间的利用 效率提高也减少了交通事故的发生次数。从一定意义上实现了红绿灯的智能 化。 特色：当前国内外对红绿灯的问题研究的人比较多，并且也提出了不少理论 与解决办法，但这些理论办法基本上都是着眼于车流量的研究，由于人与车 的不同性，这些理论与方法往往无法解决人过马路的问题。而该系统的研究 正是着眼于对人流的研究，从一个不同的方向着手，解决了人通行马路的安 全问题。 五、预期成果和拟解决的关键问题
联系 电话
宅：
联系 电话
宅：
2010 年 6 月至 2011 年 5 月 出生年月
手机: 手机:
主持人曾经参与 科研的情况
指导教师承担科 在国内外学术刊物和学术会议上宣读和发表学术论文 40 余篇。获省部级 研课题情况 科技进步奖 8 项，专利一项。
指导教师对本项 目的支持情况
姓名 项 目 组 主 要 成 员
通行速度，及人流通行的数量。 （2）调查数据的处理及数学模型的建立。 （3）最优延长时间的确定。 3、红绿灯控制系统程序的改编 （1）控制系统接收感应系统信息方式的研究。 （2）已有红绿灯控制系统的原理和程序的学习与研究。 （3）改变延长时间系统所需程序的设计与开发。 （4）对原有控制系统的程序与所开发系统程序的融合研究。 4、最终系统定型与效果验证。 （1）对以上各项的研究结果进行最终优化与总结定型。 （2）对系统进行整体的组合，完成整体系统理论的详细构建。 （3）运用相关计算机测试软件进行计算机模拟测试。 （4）实践动手，制作该控制系统的模型，验证实际效果。 5、整个研究活动的总结与报告、论文的书写。 （1）总结整个研究过程中各环节所得，将所得上升到理论层面。 （2）书写研究报告及论文。
1、人流感应装置——智能斑马线 （1）传感器材料的最优选择。 （2）传感器的面积大小、应力范围的研究。 （3）传感器最佳排布阵列的研究。
（4）连接各个传感器的电路图的设计。 （5）感应系统向控制系统传达人流信息的最佳方式的研究。 2、大量人流通行时间段的实地调查及建模 （1）以新校区为例实地调查研究放学时间段的人流通行现状，人流
建立相应数学模型，得出最优延长时间。 六、项目研究进度安俳 第一阶段（2010.6.1——2010.6.31）：对问题的具体分析以及初步解决方案。 第二阶段（2010.7.1——2010.7.31）：对实际地理环境进行测量以及对人流进 行评估，以确定解决方案中的具体细节问题。 第三阶段（2010.8.1——2010.8.31）：对于要应用的物理学和程序算法知识以 及数学建模进行学习与强化。 第四阶段（2010.9.1——2010.10.31）：建立合适的数学模型，并对模型进行评
估和进一步优化。 第五阶段（2010.11.1——2010.12.31）：根据具体环境和市场供应选取制作模 型所要需要的材料和工具器材。 第六阶段(2011.1.1——2011.2.28)：学习模型制作所要掌握的制作工艺，加强 动手操作能力的训练。 第七阶段（2011.3.1——2011.4.30）：模型的制作与优化，并进行模型整体性 能评估。 第八阶段(2011.5.1——2011.5.31)：对项目中理论知识和工程技术的总结，并 在相应文摘上得以发表。
学号
专业班级
所在学院
项目中的分工
拟定设计思路
交通运输工程学院 技术及实践方面工作调查
报告、论文的撰写 技术及实践方面工作调查
交通运输工程学院
报告、论文的撰写
技术及实践方面工作调查
交通运输工程学院
二、项目研究的目的和主要研究内容 问题的提出 学校、工厂、单位等人员高密度聚集机构，往往一出大门就是 交通要道，车流量较大，当学生放学或工作人员下班时需等红绿灯才能过马 路，而红绿灯时间的设置相对固定，这时在通过过马路方向上的绿灯时间相 对大量人流来说过短，于是造成学校和单位的大门口处短时间聚集大量人 员，实际情况下一些人的交通规则意识不强，无视红绿灯，致使门口交通陷 入混乱，人车混杂，极易发生交通事故，尤其是在学校门口。
三、国、内外研究现状和发展动态
国、内外研究现状： 据悉，在美国、日本和欧洲等国家，都在采用智能化 交通信号灯，调节城市交通流量。北京、上海、沈阳等大城市也陆续从国外 引进一些较为先进的城市交通控制、道路监控系统和智能化交通信号灯系 统，改善城市交通。所谓的智能交通信号灯，就是根据路面车辆情况，自动 调整红绿灯时间，让车辆在路口遇到绿灯的机会比以往有较大提高。在国内， 北京在部分主要干道安装的智能红绿灯主要辨别公交车，以达到公交优先原 则；另有一些城市通过机动车辆的流速来控制红绿灯的变化。而这些研究都 是着眼于对车流问题的研究，在人流问题上相关研究较为欠缺，尤其是对类 似于学校放学时短时大量人流通行情况方面的研究依旧不足，所以该项目研 究弥补了该方面研究的不足，进一步完善了现在的智能交通系统。具有很重 要的现实意义。