CN105989715A - 一种城市智能交通信号控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种城市智能交通信号控制系统。该系统将现有信号机的核心复杂软件提取出来作为信号控制模块，全部安装在远程控制中心，每个信号控制模块对应一个路口本地信号机，它们之间通过光纤、2G、3G、4G、5G等有线或无线方式连接，实时检测和控制路口信号灯。本地信号机和路口若干信号灯组通过以太网、RS485、ZigBee、Wifi、433/868/915MHz射频等有线或无线方式连接，需要特别指出的是，本地信号机采用直流电源供电，信号机的直流输出直接驱动信号灯组。该系统改变了目前控制中心与信号机的连接方式，以及信号机与信号灯组连接方式，大大降低了系统成本，提高了维护、维修的高效性，美化了城市环境，极具社会效益以及经济效益。其中心控制系统如图1所示。

Description

一种城市智能交通信号控制系统

技术领域

本发明属于智能交通领域，涉及到城市智能交通信号控制系统。

背景技术

城市智能交通信号控制系统已逐步实现联网控制方式，即城市设置一个智能交通指挥中心(简称控制中心)通过有线或无线联网方式和城市路口一台台信号灯的控制器(简称信号机)互联，通过信号机控制中心可获得相关路口交通信息，同时亦可将控制中心指令下达到信号机，由信号机控制路口信号灯，从而实现交通的有序控制。

发明内容

针对目前城市智能交通信号控制系统，本发明根据联网系统“远程复杂、本地简单”的控制原理，实现了一种新型城市智能交通信号控制系统，该系统将现有信号机的核心复杂软件提取出来，包括信号机控制模型及算法、海量计算及复杂控制指令等，提取核心复杂软件后的信号机会变得相当简单，仅提供存储、开关量控制、简单计算、接口和接发信息等功能，核心复杂软件作为信号控制模块，全部安装在远程控制中心的服务器上，信号机安装在路口本地，每个信号控制模块对应一个路口本地信号机，它们之间通过有线或无线方式连接，实时检测和控制路口信号灯，实现城市交通有序和高效通行。

信号机影响交通秩序和人身安全，其可靠运行是必须的，现有联网信号机都安装在室外运行，由于室外恶劣环境影响，如温度、灰尘等，对信号机质量要求很高，因此信号机元器件选择和制造要求都很高，而且信号机的功能越强大，对处理速度、内存、存储空间的要求也越高，势必增加硬件成本和软件复杂度，故障率也随之加大。本发明将信号机的核心复杂软件放到控制中心的服务器上，其运行可靠性大大提高，没有核心复杂软件的本地信号机，极大地简化了本地信号机的功能，其元器件选择和制造都变得容易，甚至一块电路板就可以完成，运行可靠性也得到提高，同时，本地信号机由直流电源直接供电，本地信号机的直流输出直接和信号灯连接，对信号灯进行控制，在降低信号机功耗的同时，也去掉了目前信号灯交流转换为直流的环节，使信号灯的制造变得更为简单并更加节能。

该发明大大减少了原有系统的成本及城市占地，安装、布线、维护、维修更加方便高效，美化了城市。

附图说明

图1为本发明“一种城市智能交通信号控制系统”的控制中心框架示意图；

具体实施方式

该系统将现有信号机的核心复杂软件提取出来，包括信号机控制模型及算法、海量计算及复杂控制指令等，提取核心复杂软件后的信号机会变得相当简单，仅提供存储、开关量控制、简单计算、接口和接发信息等，核心复杂软件作为信号控制模块，全部安装在远程控制中心服务器上，信号机安装在路口本地，每个信号控制模块对应一个路口本地信号机，它们之间通过光纤、2G、3G、4G、5G等有线或无线方式连接，实时检测和控制路口信号灯，实现城市交通有序和高效通行。

控制中心由中心控制软件和对应于每个路口的信号控制模块组成，中心控制软件实现整个城市路网的综合管理与控制，它包含GIS地图、路口登记、干线控制、区域控制、特勤线路、交通流监控、交通流数据分析、路口状态监控、故障监控等一系列功能；一个信号控制模块对应一个路口本地信号机，通过光纤、2G、3G、4G、5G等有线或无线网络与路口本地信号机连接，向其发送控制指令，接收本地信号机的反馈信息和采集的路口交通流检测数据。

本地信号机是一个剔除复杂功能的简易版信号机，仅提供存储、开关量控制、简单计算、提供接口和接发信息等，脱离控制中心可完成本地信号灯的黄闪控制、多时段控制、手动控制等，本地信号机和路口若干信号灯组通过以太网、RS485、ZigBee、Wifi、433/868/915MHz射频等有线或无线方式连接，需要特别指出的是，本地信号机采用直流电源供电，信号机的直流输出直接驱动信号灯组。同时，本地信号机可与手机、平板电脑、笔记本电脑等设备实现有线或无线连接，由安装在这些设备上的配置软件对信号机进行简单配置，发送控制指令。

信号控制模块的控制算法单元负责根据配置和实际交通流情况选择合适的算法来计算路口各灯组的信号灯显示时间，通过本地信号机实现灯色控制，它包含了传统的多时段定时、感应、线协调等控制模式，同时也包含了中心集中协调和在线自适应控制模式，自适应控制模式又可采取模糊逻辑、神经网络、自适应动态规划等优化算法，充分发挥各种算法的优势，来达到更好的控制效果。

信号控制模块的通信单元负责与所控制路口本地信号机进行通信，通过本地信号机与所控制路口各方向的信号灯组建立通信连接。当信号灯组的状态需要改变时，信号控制模块按照预先制定的通信协议向本地信号机发送灯状态数据，本地信号机接收到该数据后将其转发给信号灯组，进而转换为实际的灯色输出显示。本地信号机按照设定的采集间隔时间，例如5分钟，发送采集到的交通流检测数据到信号控制模块。信号控制模块每隔500毫秒通过本地信号机发送信号灯状态查询消息，本地信号机向其返回当前的信号灯检测状态，信号控制模块根据本地信号机回复的信号灯检测状态来判断路口的信号灯运行情况，当出现红绿同亮、绿冲突、灯组熄灭等严重故障时，信号控制模块会向本地信号机发送降级指令，通知其进入黄闪或关灯降级运行模式。本地信号机每500毫秒向信号控制模块发送心跳包，通过心跳包的回复来判断其和信号控制模块之间的通信是否正常，当3秒未接收到心跳包回复，本地信号机认为与信号控制模块的通信断开，会降级到本地控制模式，运行缺省控制方案，一旦通信恢复正常，本地信号机会重新接收信号控制模块发送的控制指令进入正常的灯色输出显示。

信号控制模块的故障判断和处理单元除了上述通信故障判断之外，还包括信号灯状态判断，通过本地信号机每500毫秒查询各信号灯组的检测状态，以及预先设定的通道配置、冲突规则、检测配置等来对信号灯的状态进行判断，一旦出现红绿同亮、绿冲突、灯组熄灭等严重故障时，信号控制模块会向本地信号机发送降级指令，通知其进入黄闪或关灯降级运行模式。

信号控制模块的检测数据分析和处理单元对本地信号机按照采集间隔上传的交通流检测数据进行统计分析，主要有交通流量、时间占有率、空间占有率和排队长度等数据，然后按预先设定的格式写入中心数据库。

Claims (3)

1.一种城市智能交通信号控制系统，本发明根据联网系统“远程复杂、本地简单”的控制原理，实现了一种新型城市智能交通信号控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种城市智能交通信号控制系统，其特征是信号机的核心复杂软件作为信号控制模块全部集成在控制中心，通过光纤、2G、3G、4G、5G等有线或无线网络与路口本地信号机连接。

3.根据权利要求2所述路口本地信号机和路口信号灯组间电源采用直流电，通讯采用以太网、RS485、ZigBee、Wifi、433/868/915MHz射频等有线或无线方式连接。