CN103700266A - 一种交通信号控制仿真系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种交通信号控制仿真系统，属于交通仿真技术领域。本交通信号控制仿真系统，由中心控制系统仿真设备和多个路口信号机组成，中心控制系统仿真设备用于通过以太网与交通控制专用网络相连，获取各路口信号机的实时交通流信息和信号灯控制信息，并进行区域控制的仿真；路口信号机由交通信号控制器和嵌入式在环实时仿真系统组成，嵌入式在环实时仿真系统通过以太网与交通信号控制器相连。本交通信号控制仿真系统将对单个路口实时仿真的功能集成在路口信号机内，减轻了中心控制系统仿真设备的仿真压力。并使用硬盘存储交通流数据和仿真结果，以实现对长期交通数据的统计分析，为交通控制的决策提供依据。

Description

一种交通信号控制仿真系统
技术领域
本发明涉及一种交通信号控制仿真系统，属于交通仿真技术领域。
背景技术
交通信号控制方案在应用之前一般要通过仿真评估优劣。目前，交通信号控制方案的实时仿真大部分是通过中心控制系统来实现，对网络通信的实时性要求较高，当路网规模扩大，大量的路网几何数据和交通流量数据必然导致运算量巨大，整个中心控制系统压力较大，实时性较弱。
目前硬件在环仿真系统普遍基于在计算机上运行VISSIM等仿真软件，比如名称为“一种用于交通信号控制系统的硬件在环仿真测试系统”的发明专利，公开号为CN102645930A，涉及一种硬件在环仿真系统。该系统包括交通信号控制系统、信号转换设备和交通仿真模块组成，交通仿真模块包括安装VISSIM软件的计算机，由软件生成实时交通流信息并通过虚拟的检测器，该信息通过信号转换设备发送给信号控制机，信号机据此生成对应的配时方案，再通过信号转换设备上传给计算机，从而完成配时方案的获取。该系统存在以下不足：使用的交通流量信息是从虚拟检测器获取的，不能反映实际道路的交通情况；仿真系统使用的配时方案是信号机基于虚拟交通流信息生成的，对方案的评估不能反映方案的实际应用效果。
发明内容
本发明目的是提出一种交通信号控制仿真系统，以克服现有仿真系统实时性弱、实用性差的缺点，在路口信号机内实现单个路口交通控制方案的实时仿真，同时与中心控制系统配合，实现区域协调控制方案的仿真功能。
本发明提出的交通信号控制仿真系统，由中心控制系统仿真设备和多个路口信号机组成，所述的中心控制系统仿真设备用于通过以太网与交通控制专用网络相连，获取各路口信号机的实时交通流信息和信号灯控制信息，并进行区域控制的仿真；
所述的路口信号机由交通信号控制器和嵌入式在环实时仿真系统组成，其中所述的交通信号控制器用于获取车辆检测器实时采集的交通流信息，并根据实时采集的交通流信息，从交通信号控制器内部的配时表中选择相应的信号灯控制方案，并将实时采集的交通流信息和信号灯控制方案通过以太网上传至中心控制系统仿真设备；所述的嵌入式在环实时仿真系统用于通过以太网从交通信号控制器获取实时采集的交通流信息，并根据实时采集的交通流信息和在环实时仿真系统数据库中的配时表，进行单路口控制的仿真，得到与配时表中信号灯控制方案相应的多个车辆通过路口的延误时间，将与延误时间最小值相对应的配时表中信号灯控制方案通过以太网发送到所述的中心控制系统仿真设备，并将单路口控制仿真结果中的车辆通过路口延误时间的最小值与交通信号控制器当前执行的信号灯控制方案中的车辆通过路口延误时间进行对比，若交通信号控制器当前执行的信号灯控制方案中的车辆通过路口延误时间大于单路口控制仿真结果中的车辆通过路口延误时间最小值，则在交通信号控制器运行完当前控制方案后的下一控制周期中，交通信号控制器采用与单路口控制仿真结果中的车辆通过路口延误时间最小值相对应的信号灯控制方案，若交通信号控制器当前执行的信号灯控制方案中的车辆通过路口延误时间小于或等于单路口控制仿真结果中的车辆通过路口延误时间最小值，则交通信号控制器继续执行当前信号灯控制方案，嵌入式在环实时仿真系统通过以太网与交通信号控制器相连。
本发明提出的交通信号控制仿真系统，其优点是，本系统采取分布式交通信号优化仿真技术，将对单个路口实时仿真的功能集成在路口信号机内，减轻了中心控制系统仿真设备的仿真压力。本系统中采用Cortex‐A8内核微处理器，能够满足在单个路口周期内完成多个交通信号控制方案的实时仿真和评估，具有集成度高、低功耗、运算速度快的特点，可以取代在计算机上进行仿真的传统方式。而且本系统中使用硬盘存储交通流数据和仿真结果，以实现对长期交通数据的统计分析，为交通控制的决策提供依据。
附图说明
图1为本发明提出的交通信号控制仿真系统结构示意图。
图2为本发明仿真系统中的嵌入式在环实时仿真系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明提出的交通信号控制仿真系统，其结构如图1所示，由中心控制系统仿真设备和多个路口信号机组成，所述的中心控制系统仿真设备用于通过以太网与交通控制专用网络相连，获取各路口信号机的实时交通流信息和信号灯控制信息，并进行区域控制的仿真；
所述的路口信号机由交通信号控制器和嵌入式在环实时仿真系统组成，其中所述的交通信号控制器用于获取车辆检测器实时采集的交通流信息，并根据实时采集的交通流信息，从交通信号控制器内部的配时表中选择相应的信号灯控制方案，并将实时采集的交通流信息和信号灯控制方案通过以太网上传至中心控制系统仿真设备；所述的嵌入式在环实时仿真系统用于通过以太网从交通信号控制器获取实时采集的交通流信息，并根据实时采集的交通流信息和在环实时仿真系统数据库中的配时表，进行单路口控制的仿真，得到与配时表中信号灯控制方案相应的多个车辆通过路口的延误时间，将与延误时间最小值相对应的配时表中信号灯控制方案通过以太网发送到所述的中心控制系统仿真设备，作为中心控制系统仿真设备的辅助参考，并将单路口控制仿真结果中的车辆通过路口延误时间的最小值与交通信号控制器当前执行的信号灯控制方案中的车辆通过路口延误时间进行对比，若交通信号控制器当前执行的信号灯控制方案中的车辆通过路口延误时间大于单路口控制仿真结果中的车辆通过路口延误时间最小值，则在交通信号控制器运行完当前控制方案后的下一控制周期中，交通信号控制器采用与单路口控制仿真结果中的车辆通过路口延误时间最小值相对应的信号灯控制方案，若交通信号控制器当前执行的信号灯控制方案中的车辆通过路口延误时间小于或等于单路口控制仿真结果中的车辆通过路口延误时间最小值，则交通信号控制器继续执行当前信号灯控制方案，嵌入式在环实时仿真系统通过以太网与交通信号控制器相连。
本发明提出的交通信号控制仿真系统中，所用的嵌入式在环实时仿真系统，可以采用单板形式，通过插槽安装在路口信号机内部。嵌入式在环实时仿真系统的结构如图2所示，包括核心板和底板，其中的核心板由基于Cortex‐A8内核的高级精简指令集微处理器（Advanced RISC Machine，简称ARM）、内存、电源管理芯片、以太网收发器、闪存和数码卡（Secure Digital Memory Card，简称SD卡）组成的核心板。SD卡用来存储启动引导系统、操作系统内核以及文件系统。核心板上高速信号多，采用8层板设计，通过96针的标准接插件连接到底板。信号机内部的24伏直流电通过接插件为仿真系统供电，供电电流不小于2安。
底板由电源转换模块、以太网控制收发器、电平转换模块以及控制器局域网络（Controller Area Network，简称CAN）、通用串行总线（Universal Serial Bus，简称USB）、SPI、RS485、I2C总线和视频接口（VGA）、以太网口组成。为保持较高的电源转换效率，采用3片TI公司的LM26003开关电源芯片将24伏直流电压转换成5伏和12伏直流电压，每一路电流输出能力可达3安培。其中核心板由5伏直流电压供电，串口硬盘由5伏和12伏直流电压为供电，在电源转换模块的输入和输出端都设计了瞬态抑制二极管以满足户外工作的环境要求。

Claims (1)

1.一种交通信号控制仿真系统，由中心控制系统仿真设备和多个路口信号机组成，所述的中心控制系统仿真设备用于通过以太网与交通控制专用网络相连，获取各路口信号机的实时交通流信息和信号灯控制信息，并进行区域控制的仿真；
其特征在于所述的路口信号机由交通信号控制器和嵌入式在环实时仿真系统组成，其中所述的交通信号控制器用于获取车辆检测器实时采集的交通流信息，并根据实时采集的交通流信息，从交通信号控制器内部的配时表中选择相应的信号灯控制方案，并将实时采集的交通流信息和信号灯控制方案通过以太网上传至中心控制系统仿真设备；所述的嵌入式在环实时仿真系统用于通过以太网从交通信号控制器获取实时采集的交通流信息，并根据实时采集的交通流信息和在环实时仿真系统数据库中的配时表，进行单路口控制的仿真，得到与配时表中信号灯控制方案相应的多个车辆通过路口的延误时间，将与延误时间最小值相对应的配时表中信号灯控制方案通过以太网发送到所述的中心控制系统仿真设备，并将单路口控制仿真结果中的车辆通过路口延误时间的最小值与交通信号控制器当前执行的信号灯控制方案中的车辆通过路口延误时间进行对比，若交通信号控制器当前执行的信号灯控制方案中的车辆通过路口延误时间大于单路口控制仿真结果中的车辆通过路口延误时间最小值，则在交通信号控制器运行完当前控制方案后的下一控制周期中，交通信号控制器采用与单路口控制仿真结果中的车辆通过路口延误时间最小值相对应的信号灯控制方案，若交通信号控制器当前执行的信号灯控制方案中的车辆通过路口延误时间小于或等于单路口控制仿真结果中的车辆通过路口延误时间最小值，则交通信号控制器继续执行当前信号灯控制方案，嵌入式在环实时仿真系统通过以太网与交通信号控制器相连。
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