CN1100828A

CN1100828A - 交通智能控制系统

Info

Publication number: CN1100828A
Application number: CN 93117853
Authority: CN
Inventors: 王京锁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-09-23
Filing date: 1993-09-23
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2013-09-23
Also published as: CN1040704C

Abstract

一种能够对各种平面交叉路口不同车道条件进行时空分流的交通控制设备，它能在现有平面交叉路面上，将各方位的特制检测器、车速指令显示器与计算机控制中心电路联接，配以平均速度表对被检测车辆实行智能控制。能实现对国宾车、火警车等特种车辆的变程控制，对自然变化造成的复杂路况实行多套软件处理。改善红绿灯控制的低效率状况。

Description

本发明涉及一种能控制平面交叉路口车辆、行人的交通智能控制系统和方法，尤其能对各种不同交叉方式交通路口的车辆、行人进行时空分流，使不同驶行方向的车辆和行人在各自的驶行时空内快速、安全通过路口和人行横道。

目前，国际国内公知的平面交叉路口均采用红绿灯控制，是堵截-放行-堵截往复循环方式，车辆遇红灯必须停下来，等到绿灯方能启动，而且绿灯通行时左行、前行、右行、机动车、非机动车混合通过互相抢道，使通行量停滞在低效率的水平上，使十字路口成为事故多发区。另外绿灯时间不能保证停止的车辆一次全部通过，在繁华路口停止的车辆需分几次、十几次才能通过，不但机械磨损大，耗油量高，而且使城市空气严重污染，抑制机动车辆性能的发挥。

本发明的目的是提供一种交通智能控制系统，它不但能使车辆分流安全通过，而且通过控制系统为车辆调制出发挥车辆性能的速度，在交叉路口行驶过程中不用停车，并以60km/h速度通过路口。

本发明的目的是提供一种交通智能控制设备，它不仅能使机动车辆在十字路口不停车，车流量增加三到六倍，而且能让车辆和行人不受不同方向的车辆和行人干扰的情况下安全通过。从而将改进红绿灯控制的低效率状况。

本发明的目的是这样实现的，在交叉路口的各条进入车道上距路口若干米处安装车辆检测器、车速指令显示器，车道出口端安有机动车、非机动车、过道行人显示屏，四个方向的检测器。车速指令显示器由四台八位微型计算机控制，出口端的机动车、非机动车显示器、过道行人控制制器，由一台八位微型计算机控制。五台微机与控制台联接，当控制台开机后，各微机在设好的时间位置上启动，南北为一个共同时位，东西为一个共同时位，中央路口为一个时位，这样能实现南北与东西时间交叉调制的功能。控制台上有两个功能键分别与微机相联，一个可在国宾车通过时启用，第二个可在雨、雾、雪天启用，达到控制非正常路况的目的。每辆机动车在驾驶员前视位置上装有一块特制的平均速度表，这块表上装有能与道路车辆检测器相联系的传感装置，当一辆机动车从某方向进入控制区的车道时，车上传感接收到道路检测器发出信号，打开平均速度表开关。车上平均速度表工作后，道路检测器的接收端接到来自车辆的传感器信号的同时，把检测到的信号送入计算机，计算机通过计算，在指令显示器上给出该车通过控制区应行驶的速度。驾驶员看到指令后，借助车上这块特制的平均速度表在控制区内调整自己的车速来实现指令速度。实现指令速度到达路口时，正是此通车方向放行时域，达到安全通过。平均速度表显示的平均速度，是通过以车轮转动相联部件上传感器所输入的信号数据，通过计算显示在表屏上的。非机动车车道上，在接近路口的若干米处，设置筛选区，在筛选区前方放置一个三方向显示屏，每个方向上的预示信号是通过计算机计算给出的，单方向的非机动车看到预示信号后开始进入筛选区，逐渐接近起驶线，这时筛选区内是同一方向的非机动车，此时机动车、非机动车通车信号同时启动，被筛选出的非机动车与同方向的机动车加速通过路口，在调制程序中给人行横道的过路行人留有30秒的无车区段，人行横道人口处设有通闭装置，在无车时区内开通30秒，将人行尾数不安全量封锁，让人安全横过马路。中央路口的机动车、非机动车和过道行人的显示屏是由一台微型计算机控制，它的时间周期与四个方向的微机相协调，这样全部完成了对机动车、非机动车、过道路行人的平面交叉时空控制，达到快速度、高流量的时空分流控制的目的。

采用上述控制方案，使机动车、非机动车、过道行人在各自的安全时域内通过路口和横道，时空分流采用微型计算机控制，速度快、流量大、安全准确。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1：总图;

图2：控制台及微型计算机、监视器、电源联线示意图;

图3：微型计算机、检测器、指令显示器与平均速度表联动示意图;

图4：平均速度表。

图5：机动车、非机动车、显示屏及人行控制器联线示意图;

图6：各种车辆、过道行人时间区域示意图;

图7：非机动车筛选区示意图;

图8：微机硬件结构示意图;

图9：软件流程图;

图9-1：主程序流程图;

图9-2：中断程序流程图;

在图中，1，控制台 A1-A4，四方位微型计算机 A5，交叉路口微型计算机 B1-B4，机动车速度指令显示器 B5-B8，检测器 C1-C4，交叉路口机动车、非机动车、行人显示控制系统 C1-1--C4-1，机动车显示器 C1-2--C4-2，非机动车显示器 C1-3--C4-3，过道行人控制器 S1-S4，监视头 D，平均速度表 Z1-Z4，非机动车筛选区 6-1--6-4，各种车辆、过道行人时间区域 Z2-1，非机动车出道口端线 Z2-2，筛选区 Z2-3，左行非机动车进入口 Z2-4，前行非机动车进入口 Z-5，右行非机动车进入口 D1，八分之一信号采集片 D2，计数传感器 D3，平均速度表电源 DF，平均速度表发射头 DJ，平均速度表接收头 BF1，检测器发射器 BJ1，检测接收器 B2-1，平均速度显示器

在图1中，控制台1与不间断电源U、备用电源K、微型计算机A1-A5、监视头S1-S4相联，微型计算机A1与探测器B5、机动车速度指令显示器B1相联，微型计算机A2与探测器B6、机动车速度指令显示器B2相联，微型计算机A3与探测器B7、机动车速度指令显示器B3相联，微型计算机A4与探测器B8、机动车速度指令显示器B4相联。微型计算机A5与十字路口机动车、非机动车、人行显示控制系统C1-1--C4-1，C1-2--C4-2，C1-3--C4-3相联。

在图2中，控制台打开电源，微型计算机A1-A5，监视S1-S4开始工作，UPS不间断电源在断电时使系统正常工作，备用发电机K在不超过十分钟内自动启动，系统用备用发电机电源继续工作。停电结束，发电机自动停止，UPS不间断电源处于蓄电状态。

在图3中，平均速度表由机动车载入检测器发射器BF1处，平均速度表上的接收头DJ接收信号，传入平均速度表D，打开电源。开机后，平均速度表发射头DF发射信号，检测器接收器BJ1接收该信号，并将信号传入微型计算机A2后，经过处理将指令速度显示在速度指令显示器B2-1的显示屏上。电源D3打开后，计数传感器头D2工作，将八分之一信号采集片的转动数据传入平均速度表D机内，经过计算把平均速度值显示在显示屏D4上，驾驶员借助平均速度表实现指令速度。

在图4中，平均速度表D与之相联的八分之一信号采集片D1，改进了本行业以轮胎周长为最低数据的计数方法，实现了平均速度表的技术要求。

在图5中，微型计算机A5内存有与A1-A4相关联的程序，当左行机动车从A2方向按指令速度行驶到机动车显示器前若干米处，显示器C2-1左行显示屏亮启，表示开始加速到60km/h通过。前行、右行相同。非机动车的左、前、右行的显示屏C2-2以机动车显示屏C2-1相同。

在图6中，南北前行6-1是0-30秒时间区域，横跨东西马路的人行道有0-30秒无车区域，南北右行、东西左行6-2是30-45秒时间区域同时通过四条机动车车流，四条非机动车车流，东西前行6-3是45-75秒时间区域，横跨南北马路的人行道，有45-75秒的无车区域，东西右行、南北左行6-4是75-90秒时间区域，机动车和非机动车共的八条车流通过。

在图7中，筛选区Z-2出口端线Z2-1一侧，设有非机动车显示屏C2-2，从入口端进入的非机动车按箭头左Z2-3，前Z2-4，右Z2-5进行初期分流，在筛选区入口端Z2-6处等候信号，若显示屏C2-2左行预示闪动，Z2-3车道非机动车进入筛选区Z-2，这时筛选区内全部是左行车辆，左行车辆接近出口端Z2-1时，左行亮启以机动车显示屏C2-1同步，机动车与非机动车以加速度状态通过路口，前行C2-2，右行C2-2相同。

图8是本系统硬件结构示意图。本系统是八位单片微型计算机，配以外部设备、驱动电路、传感器接口电路、充电隔离抗干扰电路。八位单片微型计算机主要由中央处理单元（CPU）、数据存贮器、程序存贮器组成。数据存储器用来存储CPU在计算过程中的计算结果，程序存储器主要存储系统的执行程序。输入输出接口电路是对微机输入输出功能的扩展。本系统的测量信号来自传感器接口电路，用来对车辆进行检测。传感器信号经过接口电路处理输入计算机，计算机接收到经过处理后的检测信号，运行机内程序，计算出车辆的指令速度，并将该数据送至外部显示终端，信号经过充电隔离，放大后驱动显示终端进行显示。这样确保微机抗干扰能力，适用于条件恶劣的现场。本机具有较强的人机对话能力，控制台的操作人员可用控制键调用国宾车程序，雨、雪、雾天程序，也可通过监视系统对意外事故进行车道封锁。本机有计算机网络通讯功能，每个路口由一台上位机带若干下位机，构成路口控制网络和整个城市监控网络。

图9，示出了本发明的软件流程图。本程序采用MOS-51汇编语言编制的。作为一个应用软件和特定的系统是和硬件结构密不可分的。这里只是把编程思路大体说明一下：

主程序（图9-1）：

一、初始化：

1.车辆计数器：

车辆计数器包括左、前、右三个计数器。初始化时，将这三个计数器全部清零。

2.8255芯片的初始化：

两片8255只用作输出扩展口，初始化时，将两片8255置成输入状态。

3.时间周期寄存器的初始化：

时间周期寄存器分为左、前、右三个时间计数器预置初值，在以90S为周期不同的点上：左＝74、右＝29、前＝90。

4.中断允许寄存器初始化：

①打开总中断允许开关EA;

②打开To的中断允许开关ETo;

便中断允许开关处于开启状态，CPU随时响应由To发出的中断请求信号。

5.秒计数器赋初值：

程序中涉及秒计时功能。本机的片外晶振为12MHz，定时器To采用方式工作：THo＝＃OBH、TLo＝＃OOCH，溢出时间为62.5ms，所以要取单位时间秒，则需要溢出16次。所以程序中引入秒计数器并赋初值16，在中断16次后刚好为一秒钟。

二、自检

本机对EPROM、数码管，以及传感器排上电自检，发现故障，及时反馈，进行修理及更换。

三、扫描传感器

将传感器信号接在CPU的输入端口，CPU扫描传感器信号，如果哪一路传感器输出电平有效，则确认那一路有车进入，同时相应的车辆计数器加1，并将已计算出的指令速度从数码管上显示出来。

四、显示程序

在长时间没有车辆通过时，每隔一定时间就要从显示缓冲区中取出新的速度指令对显示屏上的数据进行刷新显示，以给远距离驶来的车辆一个予示。

中断服务程序（图9-2）：

一、保护现场与恢复现场：

CPU响应中断之后，要对主程序执行过程中的状态进行保护，包括累加器（ACC）、程序状态字寄存器（PSW）、数据指针寄存器（DPTR）等压入堆栈，执行完中断程序后，将先前保护的状态从堆栈中弹出，采取先进后出，依次装入前述的寄存器中，以便在中断返回，使主程序按原来的运行状态正常运行。这也是一般中断程序中不可缺少的步骤。

二、封锁键和路口封锁程序：

如果封锁键有效（即封锁键被压下），则执行路口封锁程序，在指令显示屏上均显示“00”，同时三个40脉的灯闪烁，以达到路口封锁的目的。

封锁键是在国宾车通过或路口路段发生意外等特殊情况下启用。

三、变程键及变程处理模块：

如果变程键有效（即变程键被压下）则进行变程处理，所谓变程处理，就是天气比较恶劣。例如：雨、雪、雾或地面比较滑及能见度较低，路口路面不允许以正常速度通车时，附加一段程序进行处理。变程处理只在高速区加以限制，程序中定为30公里/小时，在低于30公里/小时同正常车速计算。

四、秒的判定、车速计算、修正、保存：

如果时间到一秒，就要计算一次车速，车速的计算是以下述公式为基础进行计算的

速度＝〔（225-15×N）/T〕×3.6 ①

速度_L＝〔（225-15×N_L）/T_L〕×3.6 ②

速度_F＝〔（225-15×N_F）/T_F〕×3.6 ③

速度_R＝〔（225-15×N_R）/T_R〕×3.6 ④

其中SPEED为计算的车速，速度_L，速度_F，速度_R分别为左、前、右的车速。

225为预示段的长度，单位米。

15为车距，单位米。

N为这个周期至此时进车的数目，左、前、右分三个计数器N_L、N_F、N_R。

T是时间，（1≤T≤90）单位秒，每过一秒递减1，倒计数90S为一个周期，分左、前、右三个计数器T_L、T_F、T_R。

目的是把进入预驶段的车排成15米间距的车流，在车速大于60公里/小时，都以60公里进行限速，同时把计算出的车速放置在显示缓冲区，以供显示。

Claims

1、一种交通智能控制系统，包括用于对微机和监视系统进行控制的控制台；用于对检测器、速度指令器、机动车、非机动车、终端显示屏以及行人控制器进行控制的微机；用于检测机动车入道数目的检测器以及用于对车辆速度进行测量和显示的平均速度表，其特征在于所述的检测器包括多个传感器(B_a，B_b…)，用于接收来自车载平均速度表所发射的信息，所述多个传感器(B_a，B_b…)的输出端连接到一个公共点上，且该公共点耦合到处理板的一个输入端上。

2、根据权利要求1所述的交通智能控制系统，其特征在于在所述传感器d2的输入端安装有信号采集片d1。

3、根据权利要求2所述的交通智有控制系统，其特征在于所述的信号采集片d1是一个在其周边均匀分布有8个信号采集孔的园形薄片。

4、一种利用交通智能控制系统对平面交叉路口实施智能控制的方法，所述的交通智能控制系统包括用于对微机和监视系统进行控制的控制台;用于对检测器、速度指令器、机动车、非机动车、终端显示屏以及行人控制器进行控制的微机，用于检测机动车人道数目的检测器以及用于对车辆速度进行测量和显示的平均速度表，所述的控制方法包括如下步骤：

①、系统初始化，用于对车辆计数器、时间周期寄存器、中断允许寄存器，秒计数器初始化，其中：车辆计数器全部清零;时间周期寄存器予置初值：在以90S为周期的不同点上左＝74S，右＝29S，前＝90S;中断允许寄存器打开总中断允许开关EA并打开To的中断允许开关ETo;秒计数器予置初值16;

②、系统自检;

③、扫描传感器，判断是否有车辆进入，若无，转入6，若有，转入4;

④、对传感器传感的信号进行处理;

⑤、对经处理的传感器信号进行处理，以计算其指令速度;

⑥、在相应显示器上显示车辆的指令速度;

⑦、返回3，其特征在于所述计算其指令速度的步骤包括;

⑧、保护现场，用于在微机在接收中断请求以后，对累加器（ACC）、程序状态字寄存器（PSW）、数据指令寄存器（DPTR）的状态加以保护。

⑨、路口封锁：用于在封锁键有效情况下，封锁路口;

⑩、判断变程键是否有效，若无效，转入11，若有效，转入10;

（11）、变程处理;

（12）、判断时间是否到达一秒，若否，转入18，若是，转入12;

（13）、计算车速，车速的计算以如下等式为基础：

速度＝〔（225-15×N）/T〕×3.6

速度L＝〔（225-15×N_L）/T_L〕×3.6

速度F＝〔（225-15×N_F）/T_F〕×3.6

速度R＝〔（225-15×N_R）/T_R〕×3.6

其中：速度L，速度F和速度R分别为左、前、右的车速;

（14）、判断指令是否高于40M，若非，则转入15，若是，则转入14;

（15)、40M处理;

(16)、判断车速是否在指定范围以内，若是，转入18，若不是，转入17;

(17)、车速修正;

(18)、保存车速;

(19)、恢复现场;

(20)、中断返回。