CN103605358B - 道路交通信号控制机功能在线仿真测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种道路交通信号控制机功能在线仿真测试装置，包括在线仿真接口模块、交通流数据调理模块和信号灯灯色状态检测模块；所述在线仿真接口模块连接计算机工作站，实现与计算机工作站上仿真软件的接口数据调用、传输；所述交通流数据调理模块连接交通信号控制机的检测接口，实现交通流数据的数字信号到模拟信号的转换；所述信号灯灯色状态检测模块连接交通信号控制机的信号灯控制板，实现信号灯亮灭状态的检测。本发明的优点是：通过本装置实现仿真交通流数据与信号机的调理接入以及信号机信号灯信号状态的实时检测，以协助进行信号机感应优化控制、请求控制等功能的实时在线仿真测试。

Description

道路交通信号控制机功能在线仿真测试装置
技术领域
本发明涉及一种电子测试装置，具体是一种道路交通信号控制机功能的在线仿真测试装置。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，实现交叉口交通信号控制功能的道路交通信号控制机（下称“信号机”）控制技术越来越智能化、数字化，交通信号感应、协调、优先请求控制功能得到应用与发展。国家标准GB25280-2010《道路交通信号控制机》对信号机功能也进行了详细的规定，如：信号机应具备感应优化功能、请求功能、协调功能等。
目前，信号机在感应优化功能、请求功能、协调功能的研究、设计、测试方面，都是通过人工观察进行测试验证，进行一定有限次数或时间段的观察比对测试，给出定性的测试结果。在功能的执行效果方面，因为测试条件过于简单（手动的模拟一些数据）或不能每次重复相同较复杂的测试条件，这些数据缺乏真实性，所以每次的结果没有代表性和可比性，就不能够对以上功能，特别是感应功能的交通流放行效果进行对比评估。另外，有方法通过将人工调查的流量数据和人工采集的信号机红绿灯亮灭数据，输入到仿真测试软件中进行模拟测试验证给出功能的执行效果，这种方法需要通过人工采集数据，属于静态仿真。以上方法都无法实现信号机感应优化、协调等控制功能实时在线仿真，不具有仿真的实时性，以及测试结果的可比性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种道路交通信号控制机功能在线仿真测试装置，用于信号机感应优化、协调、请求控制功能的测试、验证仿真。
按照本发明提供的技术方案，所述的道路交通信号控制机功能在线仿真测试装置包括：在线仿真接口模块、交通流数据调理模块和信号灯灯色状态检测模块；
所述在线仿真接口模块连接计算机工作站，实现与计算机工作站上仿真软件的接口数据调用、传输：读取仿真软件的模拟机动车检测器数据并发送至所述交通流数据调理模块，同时接收所述信号灯灯色状态检测模块检测到的灯色亮灭状态信息并发送至计算机工作站上的仿真软件；
所述交通流数据调理模块连接交通信号控制机的检测接口，实现交通流数据的数字信号到模拟信号的转换：把从在线仿真接口模块接收到的具体检测器上的“有车”、“无车”数据转化为驱动交通信号控制机检测器的模拟信号；
所述信号灯灯色状态检测模块连接交通信号控制机的信号灯控制板，实现信号灯亮灭状态的检测，即对交通信号控制机每个输出红、黄、绿灯端子上的电压状态进行检测，有交流220V为亮灯，否则为灭灯，同时将信号灯端子亮灭状态转换为数字信号发送至在线仿真接口模块。
交通信号控制机根据接收到的检测器数据，进行感应优化控制、协调控制或请求控制，并实时调整信号灯输出灯色、延长或缩短信号灯时间，所述信号灯灯色状态检测模块对交通信号控制机实时调整的信号灯灯色进行检测，并通过在线仿真接口模块输出到计算机工作站上的仿真软件，控制仿真信号灯的亮灭，控制仿真界面上的仿真机动车的通行。
所述仿真软件的检测器端子与交通信号控制机的检测器端子参数需要首先配置为一致的。
本发明的优点是：通过本装置实现仿真交通流数据与信号机的调理接入以及信号机信号灯信号状态的实时检测，以协助进行信号机感应优化控制、请求控制等功能的实时在线仿真测试。
附图说明
图1是实施在线仿真测试的总体系统结构图。
图2是本发明的工作流程图。
图3是本发明的电路结构框图。
图4是本发明的交通流数据调理模块电路框图。
图5是图4中单路检测器模拟数据输出转换电路。
图6是本发明的信号灯灯色状态检测模块电路框图。
图7是图6中单路信号灯灯色状态检测电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本装置用于信号机感应优化、协调、请求控制功能的测试、验证仿真，可以与德国PTV公司开发的Vissim交通仿真软件对接，按照要求将Vissim输出的交通流数据转化输出到信号机，同时检测信号机输出的信号灯亮灭情况并输出到Vissim，实现信号机功能的实施在线仿真测试功能。实施在线仿真测试的总体系统结构如图1所示。
如图1，3所示，本发明的仿真测试装置由在线仿真接口模块、交通流数据调理模块和信号灯灯色状态检测模块组成。
在线仿真接口模块：实现与Vissim软件的接口数据调用、传输，读取Vissim仿真软件的检测器数据并发送至交通流数据调理模块，同时接收信号灯灯色状态检测模块检测的灯色亮灭状态信息并显示在Vissim信号灯界面上。
交通流数据调理模块：实现交通流数据的“数字”到“模拟”信号的转换，把从在线仿真接口模块接收到的具体检测器上的检测结果，“有车”、“无车”数据转化为可以驱动信号机检测器的模拟信号。
信号灯灯色状态检测模块：实现信号灯亮灭状态的检测，即对信号机每个输出红、黄、绿灯端子上的电压状态进行检测，有交流220V为亮灯，否则为灭灯，同时将该状态转换为数字信号发送至在线仿真接口模块。
所述检测器主要是埋设在道路路面下或架设在道路上方用于检测机动车通过和停留在预设特定区域状态的检测装置，信号机通过检测状态结果调整红绿灯时间。
如图4所示，所述交通流数据调理模块包括：微处理器的数据输入端连接在线仿真接口模块，微处理器的数据输出端分别连接多路（32路）检测器模拟数据输出转换电路，检测器模拟数据输出转换电路的输出端连接到信号机的检测接口板。图5给出了单路检测器模拟数据输出转换电路的原理图，其包括三极管Q1，Q1的基极连接电阻R34的一端，R34的另一端连接微处理器的一路数据输出端，并通过上拉电阻R2接电源VCC，三极管Q1集电极通过电阻R10连接到信号机的检测接口板，极管Q1发射极接地GND。
如图6所示，所述信号灯灯色状态检测模块包括：微处理器的数据输出端连接在线仿真接口模块，微处理器的数据输入端分别连接多路（48路）信号灯灯色状态检测电路，信号灯灯色状态检测电路的输入端连接到信号机灯控板的输出端子。图7给出了单路信号灯灯色状态检测电路的原理图，其包括光耦4N25，4N25的1脚通过电阻R和电容C接信号机灯控板的一路输出端子，该输出端子与220V零线间连接有可变电阻RU2，4N25的1脚还连接二极管D10阴极，二极管D10阳极和4N25的2脚连接220V零线，4N25的5脚接电源VCC，4N25的4脚连接微处理器的数据输入端，并通过一个阻容滤波电路接地GND。
图2给出该在线仿真测试装置控制软件流程图。图2左侧为在线仿真测试装置的工作流程，右侧为PC工作站上的数据处理流程。
本发明的在线仿真测试装置启动后，首先配置参数，初始化信号灯端子和检测器端子，随后进行与安装于PC工作站上的在线仿真接口软件进行通信联机，联机成功后，接收从在线仿真软件发送过来的模拟机动车检测器数据，并将数据调理后通过调理模块输出给被仿真（测试）的信号机，被仿真信号机根据检测器数据，进行感应优化控制、协调控制或请求控制，并实时调整信号灯输出灯色，延长或缩短信号灯时间等，同时仿真装置通过信号灯灯色状态检测模块对信号机实时调整的信号灯灯色进行检测，并输出给在线仿真接口模块，接口软件将接收到的信号灯灯色数据输出到Vissim仿真软件，控制仿真信号灯的亮灭，控制Vissim仿真界面上的仿真机动车的通行。由此，通过将Vissim模拟仿真交通流输送到信号机，再将信号机的控制结果反馈给Vissim仿真软件；同时，Vissim仿真软件给出排队长度、停车次数、延误等定量的测试结果，实现信号机功能的在线仿真测试。
所述感应优化控制是指信号机根据预先设置在道路车道上的检测器，检测到是否有机动车在预设区域经过或停留状态，实时调整当前正在放行绿灯的点亮时间，如：检测到有车在检测区域内，则延长一定长度的绿灯点亮时间，否则认为对应车道没有机动车，关闭对应绿灯。所述协调控制是指相邻路口两个关联协调放行方向的绿灯保持固定的时间间隔点亮，如两个路口的直行绿灯前后间隔20秒点亮。所述请求控制是指机动车经过特别设置的检测器时，信号机直接调用一种预设好的绿灯放行状态，使机动车快速通过路口。
本设计采用实时在线仿真测试技术，能够较为真实的仿真运行过程和相同测试条件重复测试，多次测试结果具有前后改善效果的可比性。通过将专业的仿真软件的模拟交通流数据，实时的发送给被测试的信号机，信号机根据实时交通流数据，进行感应优化、请求、协调等功能控制，并实施的将控制结果反馈至仿真软件，进行效果评估和功能验证。另外，在信号灯数据获取方面，是通过对信号灯端子电压状态检测技术实现的，这种方法可以适用于在我国使用的绝大部分信号机，信号灯灯状态识别间隔小于0.5秒，适用于闪灯要求。该方法不需要对信号机进行程序和硬件的修改，即可实现仿真接入。

Claims (1)

1.道路交通信号控制机功能在线仿真测试装置，其特征是，包括：在线仿真接口模块、交通流数据调理模块和信号灯灯色状态检测模块；
所述在线仿真接口模块连接计算机工作站，实现与计算机工作站上仿真软件的接口数据调用、传输：读取仿真软件的模拟机动车检测器数据并发送至所述交通流数据调理模块，同时接收所述信号灯灯色状态检测模块检测到的灯色亮灭状态信息并发送至计算机工作站上的仿真软件；
所述交通流数据调理模块连接交通信号控制机的检测接口，实现交通流数据的数字信号到模拟信号的转换：把从在线仿真接口模块接收到的具体检测器上的“有车”、“无车”数据转化为驱动交通信号控制机检测器的模拟信号；
所述信号灯灯色状态检测模块连接交通信号控制机的信号灯控制板，实现信号灯亮灭状态的检测，即对交通信号控制机每个输出红、黄、绿灯端子上的电压状态进行检测，有交流220V为亮灯，否则为灭灯，同时将信号灯端子亮灭状态转换为数字信号发送至在线仿真接口模块；
交通信号控制机根据接收到的检测器数据，进行感应优化控制、协调控制或请求控制，并实时调整信号灯输出灯色、延长或缩短信号灯时间，所述信号灯灯色状态检测模块对交通信号控制机实时调整的信号灯灯色进行检测，并通过在线仿真接口模块输出到计算机工作站上的仿真软件，控制仿真信号灯的亮灭，控制仿真界面上的仿真机动车的通行；
所述仿真软件的检测器端子与交通信号控制机的检测器端子参数一致。
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