CN102289942A - 道路交通信号控制装置、运行方式、方法及网络 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是城市道路指挥交通的信号机，特别涉及一种道路交通信号控制装置、运行方式、方法及网络，其特征在于：在交叉路口处的一级信号机控制、计算机控制的二级信号灯中，设置一级中间道口信号机控制，组成路口处三级局域网络信号控制系统，第一级路口信号机连接第二级道口信号机，第二级连接第三级信号灯，采用数字连接、连接方式分星型网络、总线结构或星型、总线混合网络形式。在路口处组成星型、总线、星型总线混合局域网络；路口处所有的数据传输信号全部为数字传输。本发明在于建立路口处的新型交通信号机，改善交通信号机的控制能力、减少堵塞，为实现智能控制打下基础。

Description

道路交通信号控制装置、运行方式、方法及网络

技术领域

本发明涉及的是城市道路指挥交通的信号机，特别涉及一种道路交通信号控制装置、运行方式、方法及网络。

背景技术

目前，国内城市道路交通信号机，核心技术基于上世纪九十年代的科技，一般为路口单点控制、联网控制等。信号机控制方式分为固定周期控制、感应控制、协调控制等，使用中所遇到的问题多属于车辆运转过程中，由于意外因素、车辆堵塞造成信号机及系统，不能随车辆变化而变化，影响交通控制的效果，系统失控、指挥效率降低等，使车辆的控制与车辆的运转情况相脱节，达到同步运转的最佳状态比较困难。交通控制系统中的交通信号机：一个路口设置一台，用于控制路口处的交通信号灯（包括车道信号灯、行人信号灯），有的路口增加了电视监控系统，但多数是另一套单独的系统，两套系统共存的状况。路口处的信号机多采用单片机、工控机等。单片机能满足基本的单点控制，价格低，结构简单，比较实用，不能联网组成系统，工业控制计算机分为PC主板和嵌入式，是交通智能控制的基础。路口处采用工控机的信号机，高端的使用了传感器，与控制中心联网。传感器采集的数据经过运算后或从控制中心直接接收的数据，输出采用220V点亮或熄灭，分别用于控制路口处的信号灯、倒计时牌及其它装置，也有把220V传到带简单计算功能的单片机上，再控制相关的信号装置，用于交通控制。传感器采集数据是与车辆行驶过程中同步进行的，每一个采集周期快结束的时候才将采集的数据进行运算，留给信号机运算的时间不足，传感器输入的采集接口多的时候达几十个，输出的接口也有几十个，要在很短时间内完成运算、控制指令发出，这样信号机在应对车辆变化方面，浪费功能又力不从心，当遇到一些非正常的情况时，信号机对车辆的指挥常常处于失控状态，无法有效的对车辆进行控制。交通信号控制，需要实时操作系统的支持，但其复杂性，不确定性和突变性等，在数据处理方面，需要更多的数学模型来解决。英国《自然》杂志中的文章也认为针对车辆的交通控制系统，仍是人类没有解决好的问题。交通控制系统的技术需要长期的、大量的财力、人力、物力的支持，才能逐渐解决。可以在一定范围内取得阶段性的进步，再逐渐扩展。

发明内容

本发明克服了上述存在的缺陷，目的是为解决：交通信号机能同时具备实时和多任务的支持能力，有较短的中断响应时间，内部的代码和实时操作系统的执行时间减少到最低限度；交通信号机具有功能很强的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断；交通信号机具有可扩展的处理器结构，以便为今后更高性能的应用实现功能提升，交通信号机具有向下的网络功能向下组成三级局域网，向上参与城市控制中心的网络，提供一种道路交通信号控制装置、运行方式、方法及网络。

本发明道路交通信号控制装置、运行方式、方法及网络内容简述：

本发明道路交通信号控制装置，其特征在于：在交叉路口处的一级信号机控制、计算机控制的二级信号灯中，设置一级中间道口信号机控制组成路口处三级局域网络信号控制系统，第一级路口信号机连接第二级道口信号机，第二级连接第三级信号灯，采用数字连接、连接方式分星型网络、总线结构或星型、总线混合网络形式。

道路交通信号控制运行方式：第一级设置一台路口信号机，对控制中心和相邻路口，接收、上传数据、以及对本路口的数据进行运算、运算后的结果数据分配给各个方向的第二级道口信号机；

第二级设置四台道口信号机，在五叉路口设置五台道口信号机，将储存采集到的传感器数据进行数据分析；满足上级信号机巡检数据需求；下达控制指令并分配到第三级若干个信号装置或灯，及信息发布装置，或设置视频采集卡及摄像头外部接收、发送装置；

第三级设置接收、储存、运算、控制信号灯的显示。

设置交通信号控制装置的方法及网络：在路口处组成星型、总线、星型总线混合局域网络；路口处所有的数据传输信号全部为数字传输。

第一级：信号控制中心是以计算机局域网络为核心的信号机设置在路口处成为路口信号控制中心，将路口的信号控制功能，设置为数据传输、运算、存储、定位功能为主，减少信号机的采集接口、控制接口的数量、技术负担、工作时间；将路口信号控制中心的指令，通过局域网络直接传递到第二级的道口信号机上，向下一级传输上一级城市控制中心的执行数据；予留功能扩展口，以备将来升级；对传感器采用间歇任意调取采集，采集的数据保存在第二级的道口计算机并实时运算，第一级随时对第二级进行扫描巡检，对各方向的信号控制合并、分解、控制的指令由第一级完成；

第二级：设置在道口处的信号机，是由道口处计算机组成信号控制装置，设置车辆数据采集传感器，对进、出口的各个车道进行实时数据采集，将采集的数据存储，随时对第一级的巡检上传采集的数据出口、进口；对第一级的控制信号进行接收、存储，并分配给本路口的≥1个的车道信号灯、行人信号灯、电子显示屏及其它信息显示装置和接收、发送装置及根据需要设置无线、微波、红外发射器留有功能扩展口，以备升级；当路口信号机失控，数据仍然可以随时巡检，并随时监控道路内的车辆运行情况；

第三级：设置在信号灯内部或显示装置内部，采用计算机控制的信号装置，作为执行机构，用于终端的显示信号灯、显示牌装置的显示控制，由数据接收、存储、运算、信号显示四部分组成，本级接口板接收第2级的控制数据与本级存储的基准数据进行对比运算后，连接到驱动输出部分，再驱动信号装置进行显示，增加对车辆的提供的信号信息量；

路口处的局域网络传输路径：

信号控制中心巡检、接收来自周边路口的出口传感器、进口传感器上传数据，或系统中的控制中心的协调指令；

采用工控机的信号机的电路板各个部件：CPU、主板、信号接口板、显示卡、显示器、网卡、电源及路由器，作为信号机需要相应的程序及上述电路板构成并组成网络连接；

采用刀片服务器取代路口处的工控机信号机，处理复杂的路口；

路口交通信号控制网络，配合相应的道路状况及应对方式的数学模型和实时操作系统及控制软件。

本发明在于建立路口处的新型交通信号机，改善交通信号机的控制能力、减少堵塞，为实现智能控制打下基础。

附图说明   

图1是道路交通信号控制装置结构框图 

图2是一种第一级与第二级星型连接图

图3是一种第一级与第二级总线连接图

图4是一种第二级与第三级星型连接图

图5是一种第二级与第三级总线连接图

图6是一种第三级信号灯内部电路结构连接图。

具体实施方式

本发明道路交通信号控制装置及方法是这样实现的，下面结合附图做具体说明。见图1～图6，道路交通信号控制装置，在原有的交叉路口处的一级信号机控制、计算机控制的二级信号灯中，增加一级中间道口信号机控制，组成路口处三级局域网络信号控制系统，第一级路口信号机连接第二级道口信号机，第二级连接第三级信号灯，采用数字连接、连接方式分星型网络、总线结构或星型、总线混合网络形式。

道路交通信号控制运行方式,第一级设置一台路口信号机，对上级城市控制中心和相邻路口，接收、上传数据、以及对本路口的数据进行运算、运算后的结果数据分配给各个方向的第二级道口信号机。

第二级设置四台道口信号机，在五叉路口设置五台道口信号机，用来储存采集到的传感器数据并进行数据分析；满足上级信号机巡检数据需求；下达控制指令并分配到第三级若干个信号装置或灯，及其它信息发布装置，或设置视频采集卡及摄像头等外部接收、发送装置。

第三级设置接收、储存、运算、控制信号灯的显示。

交通信号控制装置方法及网络：

路口处组成星型、总线、星型总线混合局域网络。

路口处所有的数据传输信号全部为数字传输。

道路交通信号控制装置实施的技术方法：

第一级：信号控制中心是以计算机局域网络为核心的信号机设置在路口处成为路口信号控制中心，将路口的信号控制功能，设置为数据传输、运算、存储、定位等功能为主，减少信号机的采集接口、控制接口的数量、技术负担、工作时间，节省下的时间和功能用于其它方面的信号的接收及功能的扩展、并将计算结果存储、分配；将路口信号控制中心的指令，通过局域网络直接传递到第二级的道口信号机上，向下一级传输上一级控制中心的执行数据。及其它的信息采集及发布装置。予留功能扩展口，以备将来升级；对传感器的实时采集改为间歇任意调取采集，采集的数据保存在第二级的路口计算机并实时运算，第一级随时对第二级进行扫描巡检，对各方向的信号控制合并、分解、控制的指令由第一级完成；

第二级：设置在道口处的信号机,是由道口处计算机组成信号控制装置，设置车辆数据采集传感器，对进、出口的各个车道进行实时数据采集，将采集的数据存储，随时对第一级的巡检上传采集的数据出口、进口；对第一级的控制信号进行接收、存储，并分配给本路口的≥1个的车道信号灯、行人信号灯、电子显示屏及其它信息显示装置和接收、发送装置及根据需要设置无线、微波、红外发射器留有功能扩展口，以备将来升级；路口信号机即使失控，数据仍然可以随时巡检，本级随时监控道路内的车辆运行情况。

第三级：设置在信号灯内或显示装置内，采用计算机控制的信号装置，作为执行机构，用于终端的显示信号灯、显示牌装置的显示控制，由数据接收、存储、运算、信号显示四部分组成，本级接口板接收第2级的控制数据与本级存储的基准数据进行对比运算后，连接到驱动输出部分，再驱动信号装置进行显示。增加对车辆的提供的信号信息量。

路口处的局域网络传输路径：

信号控制中心巡检、接收来自周边路口的出口传感器、进口传感器上传数据，或系统中的控制中心的协调指令；

采用工控机的信号机的电路板各个部件都已经标准化生产，CPU、主板、信号接口板、显示卡、显示器、网卡、电源、路由器。作为信号机需要相应的程序（算法）以及上述电路板构成并组成网络连接。

根据需要，采用刀片服务器取代路口处的工控机信号机，处理复杂的路口；

路口交通信号控制网络，还需要配合相应的道路状况及应对方式的数学模型（即算法）和实时操作系统及控制软件。

本发明在于建立路口处的新型交通信号控制系统，改善交通信号机的控制能力、减少堵塞，为实现智能控制打下基础。

Claims (4)

1.一种道路交通信号控制装置，其特征在于：在交叉路口处的一级信号机控制、计算机控制的二级信号灯中，设置一级中间道口信号机控制组成路口处三级局域网络信号控制系统，第一级路口信号机连接第二级道口信号机，第二级连接第三级信号灯，采用数字连接、连接方式分星型网络、总线结构或星型、总线混合网络形式。

2.根据权利要求1所述的道路交通信号控制装置，其特征在于：道路交通信号控制运行方式：第一级设置一台路口信号机，对控制中心和相邻路口，接收、上传数据、以及对本路口的数据进行运算、运算后的结果数据分配给各个方向的第二级道口信号机；

第二级设置四台道口信号机，在五叉路口设置五台道口信号机，将储存采集到的传感器数据进行数据分析；满足上级信号机巡检数据需求；下达控制指令并分配到第三级若干个信号装置或灯，及信息发布装置，或设置视频采集卡及摄像头外部接收、发送装置；

第三级设置接收、储存、运算、控制信号灯的显示。

3.根据权利要求1所述的道路交通信号控制装置，其特征在于：设置交通信号控制装置的方法及网络：在路口处组成星型、总线、星型总线混合局域网络；路口处所有的数据传输信号全部为数字传输。

4.一种道路交通信号控制装置实施的技术方法，其特征在于：

第一级：信号控制中心是以计算机局域网络为核心的信号机设置在路口处成为路口信号控制中心，将路口的信号控制功能，设置为数据传输、运算、存储、定位功能为主，减少信号机的采集接口、控制接口的数量、技术负担、工作时间；将路口信号控制中心的指令，通过局域网络直接传递到第二级的道口信号机上，向下一级传输上一级城市控制中心的执行数据；予留功能扩展口，以备将来升级；对传感器采用间歇任意调取采集，采集的数据保存在第二级的道口计算机并实时运算，第一级随时对第二级进行扫描巡检，对各方向的信号控制合并、分解、控制的指令由第一级完成；

第二级：设置在道口处的信号机，是由道口处计算机组成信号控制装置，设置车辆数据采集传感器，对进、出口的各个车道进行实时数据采集，将采集的数据存储，随时对第一级的巡检上传采集的数据出口、进口；对第一级的控制信号进行接收、存储，并分配给本路口的≥1个的车道信号灯、行人信号灯、电子显示屏及其它信息显示装置和接收、发送装置及根据需要设置无线、微波、红外发射器留有功能扩展口，以备升级；当路口信号机失控，数据仍然可以随时巡检，并随时监控道路内的车辆运行情况；

第三级：设置在信号灯内部或显示装置内部，采用计算机控制的信号装置，作为执行机构，用于终端的显示信号灯、显示牌装置的显示控制，由数据接收、存储、运算、信号显示四部分组成，本级接口板接收第2级的控制数据与本级存储的基准数据进行对比运算后，连接到驱动输出部分，再驱动信号装置进行显示，增加对车辆的提供的信号信息量；

路口处的局域网络传输路径：

信号控制中心巡检、接收来自周边路口的出口传感器、进口传感器上传数据，或系统中的控制中心的协调指令；

采用工控机的信号机的电路板各个部件：CPU、主板、信号接口板、显示卡、显示器、网卡、电源及路由器，作为信号机需要相应的程序及上述电路板构成并组成网络连接；

采用刀片服务器取代路口处的工控机信号机，处理复杂的路口；

路口交通信号控制网络，配合相应的道路状况及应对方式的数学模型和实时操作系统及控制软件。

Images