CN108765987A - 一种道路交通信号机 - Google Patents

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Abstract

本发明的道路交通信号机，分包括主控制模块及与其通信连接的灯驱控制中心、黄闪控制模块和伺服系统控制中心，特征在于：灯驱控制中心连接有电流互感器电路和第一电压检测电路，主控制模块连接有实现通信的RJ45接口模块、RS232接口模块、RS485接口模块和无线通信模块，主控制模块的输入端连接有人行按钮、前门状态开关和后门状态开关，主控制模块经无线通信模块与无线遥控设备相通信。本发明的道路交通信号机，可实现信号灯电流与电压双检测，可实现信号灯联网协调控制；设置有伺服系统控制中心，可实现信号机设置信息备份保证系统安全；设置有黄闪单独控制的黄闪控制模块；从而保证了信号机的安全稳定运行，有益效果显著，适于应用推广。

Description

一种道路交通信号机
技术领域
本发明涉及一种道路交通信号机，更具体的说，尤其涉及一种设置有伺服系统控制中心、黄闪控制模块、可对每个信号灯的电流和电压进行检测的道路交通信号机。
背景技术
交通信号保证着路口交通的顺畅、安全运行，智慧的交通信号可缓解交通拥堵问题，一旦交通信号发生问题，会导致整个路口的交通发生瘫痪，进而发生连锁效应，影响整个道路交通的正常运行。现有道路交通信号机的型号和功能多种多样，没有相对统一的标准，如现有的交通信号机只有一套控制信号，一旦发生硬件故障或程序运行错误，将导致交通信号错误或消失，给整个路口的交通带来极大安全隐患。为了确保每个交通信号灯的正常运行，需要对流经每个信号灯的电流和施加在其两端的电压进行检测，以确保信号灯点亮时其两端有电压且有电流流过，在信号灯理应熄灭的时间段内不应时间电压和有电流流过，但目前交通信号机不具备此功能。
在车流量较小的路口，或者车流量较小的时间段内，通常不采用红、黄、绿灯交替运行的控制方式，而是4个方向均采用黄闪的控制方式，以提醒经过路口的车辆或行人首先观察路状况，确定安全后即可通过，以增加通行效率，但现有的交通信号机通常没有设置独立的黄闪控制模块，不利于实现黄闪的独立控制。再者，对于主干道上只设置非机动车和行人通过的路口来说，主干道上的信号会一直是绿色的通行状态，只有当有行人要求通过时，主干道上的信号才会切换至红色禁行的状态，但目前还没有这种形式的交通信号机。交通信号机通常位于路口的绿化带中，如果一旦发生不法分子的破坏或恶意控制，将会带来较大的安全隐患。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种道路交通信号机。
本发明的道路交通信号机，包括箱体和设置于箱体中的电路部分，箱体的两侧分别设置有前门和后门，所述电路部分包括主控制模块及与其通信连接的灯驱控制中心、黄闪控制模块和伺服系统控制中心，灯驱控制中心经机动车信号灯控制电路和人行道信号灯控制电路分别对进动车信号灯、人行道信号灯的状态进行控制；其特征在于：所述灯驱控制中心连接有分别对流经信号灯的电流和施加在其两端的电压进行检测的电流互感器电路和第一电压检测电路，所述主控制模块连接有实现通信的RJ45接口模块、RS232接口模块、RS485接口模块和无线通信模块，主控制模块的输入端连接有人行按钮、前门状态开关和后门状态开关，主控制模块经无线通信模块与无线遥控设备相通信，经前门状态开关和后门状态开关对交通信号机的前门和后门的开关状态进行检测。
本发明的道路交通信号机，所述黄闪控制模块的输出端连接有分别对机动车信号灯和人行道信号灯进行控制的机动车信号灯黄闪电路和人行道信号灯红闪电路，黄闪控制模块的输入端连接有对交通信号灯的电压进行检测的第二电压检测电路。
本发明的道路交通信号机，所述主控制模块、灯驱控制中心、伺服系统控制中心、黄闪控制模块分别采用型号为ATSAMA5D36A-CU、STM32F103VET6、STM32F103C8T6、STM32F103VET6的芯片；所述RS232接口模块和RS485接口模块分别采用型号为SP3232PEEN、SP3485的芯片。
本发明的道路交通信号机，所述人行按钮由型号为TLP521的光电耦合器组成，人行开关与限流电阻、光电耦合器的发光二极管串联后接于控制电源两端，光电耦合器的光敏三极管侧与主控制模块相连接：
所述前门状态开关和后门状态开关均由光电耦合器组成，前门或后门开关与限流电阻、光电耦合器的发光二极管串联后接于控制电源两端，耦合器的光敏三极管侧与主控制模块相连接。
本发明的道路交通信号机，所述电流互感器电路由变压器和整流模块HD06组成，变压器的一次侧串联于待检测信号灯的供电电路中，变压器的二次侧接于整流模块HD06的交流输入端，变压器的直流输出经滤波、稳压后接于灯驱控制中心上；
所述第一电压检测电路和第二电压检测二电路均由整流模块HD06和光电耦合器组成，整流模块HD06的交流输入端接于待检测的信号灯电源上，整流模块HD06的直流输出经滤波、稳压后接于光电耦合器的发光二极管两端，光电耦合器的光敏三接管的集电极接于灯驱控制中心上。
本发明的道路交通信号机，指示同一方向上的机动车信号灯控制电路由三个光电耦合器和三个晶闸管组成，灯驱控制中心的3个不同输出端分别对三个光电耦合器的发光二极管的通断状态进行控制，三个晶闸管的一端均接于信号灯电源上，另一端分别对同一方向上的机动车红灯、绿灯和黄灯供电；
所述同一方向上的人行道信号灯控制电路由两个光电耦合器和两个晶闸管组成，灯驱控制中心的2个不同输出端分别对两个光电耦合器的发光二极管的通断状态进行控制，两个晶闸管的一端均接于信号灯电源上，另一端分别对同一方向上的人行道红灯和绿灯供电。
本发明的有益效果是：本发明的道路交通信号机，不仅设置有正常状态下控制机动车和行人运行的主控制中心，而且还设置有伺服系统控制中心，当主控制中心发生故障时，由伺服系统控制中心执行交通信号的控制，确保了交通信号灯的连续、稳定运行，保证了交通安全。通过设置电流互感电路和电压检测电路，实现了对每个交通信号灯的电压和电流检测，当某个信号灯发生故障后可准备被检测，以便及对故障信号灯进行维修。通过设置黄闪控制模块，可控制信号灯在黄闪状态运行，适应多变的交通信号控制模式。通过设置人行按钮，实现了主干道常绿通行模式下，行人通过按下人行按钮来通过路口；通过设置前后门状态开关，可对交通信号机被打开状态的检测，当信号机被非法打开和操控时，可快速做出应对措施。
本发明的道路交通信号机，设置有伺服系统控制中心，通过对每个信号灯的电流和电压进行检测，实现信号灯故障检测，设置有黄闪单独控制的黄闪控制模块，通过人行按钮可人为控制交通信号状态，通过前后门状态开关可检测信号机的前门和后门状态，保证了信号机的安全稳定运行，有益效果显著，适于应用推广。
附图说明
图1为本发明的道路交通信号机的电路原理图；
图2为本发明中主控制模块的电路图；
图3为本发明中RS232接口模块的电路图；
图4为本发明中RS485接口模块的电路图；
图5为本发明中人行按钮的电路图；
图6为本发明中前门或后门状态开关的电路图；
图7为本发明中灯驱控制中心的电路图；
图8为本发明中电流互感器电路的电路图；
图9为本发明中第一电压检测电路的电路图；
图10为本发明中机动车信号灯控制电路的电路图；
图11为本发明中人行道信号灯控制电路的电路图；
图12为本发明中伺服系统控制中心的电路图；
图13为本发明中黄闪控制模块的电路图。
图中：1主控制模块，2灯驱控制中心，3黄闪控制模块，4伺服系统控制中心，5电流互感器电路，6第一电压检测电路，7机动车信号灯控制电路，8人行道信号灯控制电路，9RJ45接口模块，10 RS232接口模块，11 RS485接口模块，12人行按钮，13前门状态开关，14后门状态开关，15无线通信模块，16无线遥控设备，17机动车信号灯黄闪电路，18第二电压检测电路，19人行道信号灯红闪电路。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，给出了本发明的道路交通信号机的电路原理图，其由主控制模块1及与其通信连接的灯驱控制中心2、黄闪控制模块3和伺服系统控制中心4组成，所示主控制模块1具有信号采集、数据运算和控制输出的作用，如图2所示，给出了本发明中主控制模块的电路图，其可采用型号为DM9162IEP的芯片，主控制模块1连接有RJ45接口模块、RS232接口模块10、RS485接口模块11和无线通信模块15，主控制模块1通过无线通信模块15实现与无线遥控设备16的通信，以便交通管理人员可通过无线遥控设备16对交通信号状态或模式进行控制。如图3所示，给出了本发明中RS232接口模块的电路图，所示的RS232接口模块10由芯片SP3232EEN芯片构成。如图4所示，给出了本发明中RS485接口模块的电路图，所示的RS485接口模块11由型号为SP3485的芯片构成。RS232接口、RS485接口的数量可分别采用1个和3个。
对于主干道上设置的交通信号灯来说，有时主干道会处于一直绿灯的通行状态，只有当有行人需要通过马路时，主干道才会出现红灯，以便行人穿过主干道。如图5所示，给出了发明中人行按钮的电路图，所示人行按钮12由光电耦合器组成，所示人行开关与限流电阻、光电耦合器的发光二极管串联后接于控制电源的两端，光电耦合器的光敏三极管的两端接于信号电源的两端，光敏三极管的发射极作为信号端与主控制模块1相连接。
由于交通信号机控制着路口的通行状态，关乎着路口的交通安全，一旦有不法分子破坏信号机或恶意操控信号机，可能引发交通安全事故，应杜绝此类事件的发生。因此在信号机上设置有前门状态开关13和后门状态开关14，以实现对信号机的前门和后门状态检测；如图6所示，给出了本发明中前门或后门状态开关的电路图，所示的前门状态开关13和后门状态开关14均由型号为TLP521的光电耦合器组成，前门和后门上的状态开关与限流电阻、光电耦合器的发光二极管串联后接于控制电源的两端，光电耦合器的发光三极管端作为检测信号接于主控制模块1上，以实现对信号机前门和后门状态的检测。当检测到前门或后门处于非法开启状态后，则发出报警信号，以便相关人员进行现场查看和维护。
所示的灯驱控制中心2连接有电流互感器电路5和第一电压检测电路6，以实现对每个信号灯（包括机动车信号灯和人行道信号灯）的电流和电压进行检测，以判断信号灯是否处于正常状态。灯驱控制中心2连接有机动车信号灯控制电路7和人行道信号灯控制电路8，以分别对机动车信号灯和人行道信号灯的运行状态进行控制。如图7所示，给出了本发明中灯驱控制中心的电路图，所示的灯驱控制中心2由型号为STM32F103VET6的芯片组成，以实现信号采集、数据运算和控制输出的作用。
如图8所示，给出了发明中电流互感器电路的电路图，所示的电流互感器电路由变压器和整流模块HD06组成，变压器的一次侧串联于待检测信号灯的供电电路中，变压器的二次侧接于整流模块HD06的交流输入端，变压器的直流输出经滤波、稳压后接于灯驱控制中心2上，这样就实现了对流经信号灯中电流的检测。如图9所示，给出了本发明中第一电压检测电路的电路图，其由整流模块HD06和光电耦合器组成，整流模块HD06的交流输入端接于待检测的信号灯电源上，整流模块HD06的直流输出经滤波、稳压后接于光电耦合器的发光二极管两端，光电耦合器的光敏三接管的集电极接于灯驱控制中心上，这样就实现了对施加在信号灯两端电压大小的检测。
如图10所示，给出了本发明中机动车信号灯控制电路的电路图，所示的指示同一方向上的机动车信号灯控制电路7由三个光电耦合器和三个晶闸管组成，灯驱控制中心的3个不同输出端分别对三个光电耦合器的发光二极管的通断状态进行控制，三个晶闸管的一端均接于信号灯电源上，另一端分别对同一方向上的机动车红灯、绿灯和黄灯供电。这样，当机动车红灯信号有效时，则控制红灯对应的晶闸管导通，交流电源经晶闸管对红灯进行供电，红灯点亮。黄灯、绿灯的控制方法相同。
如图11所示，给出了本发明中人行道信号灯控制电路的电路图，通常情况下，人行道信号灯只有绿灯、红灯组成，所示同一方向上的人行道信号灯控制电路8由两个光电耦合器和两个晶闸管组成，灯驱控制中心的2个不同输出端分别对两个光电耦合器的发光二极管的通断状态进行控制，两个晶闸管的一端均接于信号灯电源上，另一端分别对同一方向上的人行道红灯和绿灯供电，以实现对人行道红灯和绿灯的状态控制。
如图12所示，给出了本发明中伺服系统控制中心的电路图，当主控制模块1发生硬件故障或软件运行错误时，导致主控制模块1无法正常控制信号灯运行时，则由伺服系统控制中心4代替主控制模块1执行控制，主控制模块1可采用型号为STM32F103C8T6的芯片。如图13所示，给出了本发明中黄闪控制模块的电路图，其可采用型号为STM32F103VET6的芯片，黄闪控制模块3连接有第二电压检测电路18，以实现每个信号灯的电压检测，进行故障判断。黄闪控制模块连接有机动车信号灯黄闪电路17和人行道信号灯红闪电路19。第二电压检测电路18可采用与第一电压检测电路6相同的电路结构；机动车信号灯黄闪电路17和人行道信号灯红闪电路19，可分别采用与机动车信号灯控制电路7和人行道信号灯控制电路8相类似的电路，只不过其只对黄灯和红灯进行闪烁控制。

Claims (6)

1.一种道路交通信号机，包括箱体和设置于箱体中的电路部分，箱体的两侧分别设置有前门和后门，所述电路部分包括主控制模块（1）及与其通信连接的灯驱控制中心（2）、黄闪控制模块（3）和伺服系统控制中心（4），灯驱控制中心经机动车信号灯控制电路（7）和人行道信号灯控制电路（8）分别对进动车信号灯、人行道信号灯的状态进行控制；其特征在于：所述灯驱控制中心连接有分别对流经信号灯的电流和施加在其两端的电压进行检测的电流互感器电路（5）和第一电压检测电路（6），所述主控制模块连接有实现通信的RJ45接口模块（9）、RS232接口模块（10）、RS485接口模块（11）和无线通信模块（15），主控制模块的输入端连接有人行按钮（12）、前门状态开关（13）和后门状态开关（14），主控制模块经无线通信模块与无线遥控设备（16）相通信，经前门状态开关和后门状态开关对交通信号机的前门和后门的开关状态进行检测。
2.根据权利要求1所述的道路交通信号机，其特征在于：所述黄闪控制模块（3）的输出端连接有分别对机动车信号灯和人行道信号灯进行控制的机动车信号灯黄闪电路（17）和人行道信号灯红闪电路（19），黄闪控制模块的输入端连接有对交通信号灯的电压进行检测的第二电压检测电路（18）。
3.根据权利要求1或2所述的道路交通信号机，其特征在于：所述主控制模块（1）、灯驱控制中心（2）、伺服系统控制中心（4）、黄闪控制模块（3）分别采用型号为ATSAMA5D36A-CU、STM32F103VET6、STM32F103C8T6、STM32F103VET6的芯片；所述RS232接口模块（10）和RS485接口模块（11）分别采用型号为SP3232PEEN、SP3485的芯片。
4.根据权利要求1或2所述的道路交通信号机，其特征在于：所述人行按钮（12）由型号为TLP521的光电耦合器组成，人行开关与限流电阻、光电耦合器的发光二极管串联后接于控制电源两端，光电耦合器的光敏三极管侧与主控制模块（1）相连接：
所述前门状态开关（13）和后门状态开关（14）均由光电耦合器组成，前门或后门开关与限流电阻、光电耦合器的发光二极管串联后接于控制电源两端，耦合器的光敏三极管侧与主控制模块（1）相连接。
5.根据权利要求2所述的道路交通信号机，其特征在于：所述电流互感器电路（5）由变压器和整流模块HD06组成，变压器的一次侧串联于待检测信号灯的供电电路中，变压器的二次侧接于整流模块HD06的交流输入端，变压器的直流输出经滤波、稳压后接于灯驱控制中心（2）上；
所述第一电压检测电路（6）和第二电压检测二电路（18）均由整流模块HD06和光电耦合器组成，整流模块HD06的交流输入端接于待检测的信号灯电源上，整流模块HD06的直流输出经滤波、稳压后接于光电耦合器的发光二极管两端，光电耦合器的光敏三接管的集电极接于灯驱控制中心上。
6.根据权利要求1或2所述的道路交通信号机，其特征在于：指示同一方向上的机动车信号灯控制电路（7）由三个光电耦合器和三个晶闸管组成，灯驱控制中心的3个不同输出端分别对三个光电耦合器的发光二极管的通断状态进行控制，三个晶闸管的一端均接于信号灯电源上，另一端分别对同一方向上的机动车红灯、绿灯和黄灯供电；
所述同一方向上的人行道信号灯控制电路（8）由两个光电耦合器和两个晶闸管组成，灯驱控制中心的2个不同输出端分别对两个光电耦合器的发光二极管的通断状态进行控制，两个晶闸管的一端均接于信号灯电源上，另一端分别对同一方向上的人行道红灯和绿灯供电。
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