CN1949294A - 一种交通灯信号控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种交通灯信号控制系统及其控制方法,由安装在十字路口的环行地感线圈、车辆检测器、主控制器、交通灯、报警器、计算机组成,环行地感线圈与车辆检测器连接构成检测系统,并进行统计车辆数,然后数据信息传送给与之连接主控制器;主控制器根据接收到的车辆数进行计算,实时确定交通灯变换信号的周期,最终将控制信号输给与之连接的交通灯或报警器,实现根据车流量实时控制交通信号的功能;计算机与主控制器连接进行串口通讯,以实现远程控制。本发明采用了单片机系统,不仅提高了交通控制的实时性与适应性、而且降低了生产成本,有广阔的市场前景。

Description

一种交通灯信号控制系统及其控制方法
技术领域
本发明属于交通控制系统技术领域,具体涉一种采用单片机控制系统,根据不同的路况,可以自动检测车流量并自动地根据当前车流量改变放行时间,即交通灯信号变化的周期,以实现化的实时交通控制的交通灯信号控制系统。
技术背景
目前交通灯信号变化周期多是固定的,不能根据当前车流量实时改变的,缺乏实时性与适应性。经常出现一方没车,但仍亮绿灯的情况,这不但影响了司机的等待时间,也降低了道路的利用率。在有些城市也根据需要采用了不同的时间段设置不同交通灯信号周期的控制系统,它虽具有了一定的柔性,但实时性还不够强。在国外,特别是西方发达国家,由于经济发展较快,早在60年代,今天问题便日渐突出。我国由于经济发展相对较晚,汽车拥有量相对较少,这一问题在改革开放初期还不严重,但随着我国经济的发展,机动车辆的增多,在80年代中期,特别是进入90年代随着社会经济的发展,城市机动车量的不断增加,我国的交通情况日渐恶化,交通拥挤日益严重,许多大城市都出现了交通超负荷运行的情况,因此,这些城市纷纷修建城市高速道路,在高速道路建设完成的初期,它们也曾有效地改善了交通状况。然而,随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制,高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点,也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以,如何采用合适的控制方法,最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路,缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题与缺陷,本发明的目的是提供一种采用单片机控制系统的交通灯信号控制系统,该系统有效的解决了交通灯信号变化不能根据当前车流量实时改变、缺乏实时性与适应性的缺点。
为实现所述目的,本发明的交通灯信号控制系统:由环行地感线圈、车辆检测器、主控制器、交通灯、报警器、计算机组成,环行地感线圈安装在十字路口,其信号输出端与车辆检测器的信号输入端连接,车辆检测器的信号输出端与主控制器的信号输入端连接,主控制器的信号输出端分别与交通灯和报警器连接,控制中心计算机与主控制器连接。
所述的主控制器是由一个单片机和与连接的晶振电路和复位电路组成。
所述的晶振电路是由与单片机连接的电容C1、C2及晶振J1组成。
所述的复位电路由与单片机连接的电阻R1和极性电容C3组成。
本发明的交通灯信号控制系统工作原理:
由环行地感线圈与车辆检测器连接构成检测系统,并进行统计车辆数,然后数据信息传送给与之连接主控制器;主控制器根据接收到的车辆数进行计算,实时确定交通灯变换信号的周期,最终将控制信号输给与之连接的交通灯或报警器,实现根据车流量实时控制交通信号的功能;计算机与主控制器连接进行串口通讯,以实现远程控制。
本发明的另一目的是提供一种交通灯信号控制系统的控制方法,它是根据历史统计的车流量,设计了正常工作模块和中断模块,正常工作模块又包括定各向通行时间模块、输出信号灯信号模块、信号灯变换主模块,中断模块又包括双向红灯停止中断模块双向黄灯警告中断模块;在系统开始工作时,固定分配7种不同时间周期供不同车流量情况选择;根据工作模式确定放行时间模块,在上述工作完成后,系统即按照系统自动选择的时间周期工作。双向红灯停止中断模块的功能为,当有紧急通行任务时,各向亮红灯禁行10S,然后返回以前的工作状态继续工作;双向黄灯警告中断模块的功能为,在夜间车辆较少时,各向亮黄灯车辆慢行,在按重启键后,重新开始工作。
本发明的还一个目的是提供另外一种交通灯信号控制系统的控制方法,根据当前车流量设计了正常工作模块和中断模块,正常工作模块又包括获取各向车流量模块、确定各向绿灯时长模块、输出信号灯信号模块、信号灯变换主模块,中断模块又包括双向红灯停止中断模块、双向黄灯警告中断模块;获取各向车流量模块的功能为,根据给中断传来的信号,对相应方向的计数变量进行加1计数;根据统计的车流量,确定通行方向;根据统计的车流量,确定欲通行方向的放行时间,程序开始运行时,进入这一模块中根据以上步骤确定的参数工作。双向红灯停止中断模块的功能为,当有紧急通行任务时,各向亮红灯禁行10S,然后返回以前的工作状态继续工作;双向黄灯警告中断模块的功能为,在夜间车辆较少时,各向亮黄灯车辆慢行,在按重启键后,重新开始工作。
与现技术相比本发明的交通灯信号控制系统具有以下优点:
1.本控制系统如上述设计了两种模式,能够根据车辆流量实时改变交通灯信号周期,提高了交通控制的实时性与适应性。
2.本发明采用了采用单片机系统,在造价成本上远远低于现有产品的造价成本。
附图说明
图1是本发明的交通灯信号控制系统的结构图。
图2是本发明的交通灯信号控制系统工作模块划分图。
图3是本发明的交通灯信号控制系统固定周期控制模式的控制流程图。。
图4是本发明的交通灯信号控制系统自动控制模式的控制流程图。
图5是本发明的交通灯信号控制系统的电路图。
具体实施方式
实施例1
参照图1交通灯信号控制系统的结构图,由安装在十字路口的环行地感线圈1、车辆检测器2、主控制器3,交通灯4、报警器5、计算机6组成,环行地感线圈1与车辆检测器2连接构成检测系统检测车辆,并进行统计车辆数,然后将统计到的数据信息传送给与之连接主控制器3;主控制器3根据接收到的车辆数进行计算,最终将控制信号输给与之连接的交通灯4或报警器5,实现实时控制;控制中心计算机6与主控制器3连接进行串口通讯。
实施例2
参照图2来进一步说明本发明的交通灯信号控制系统具体工作模式:
交通灯信号控制系统7包括固定周期控制模式8和自动变化周期控制模式9,固定周期控制模式8又包括正常工作模块10和中断模块11,正常工作模块10又包括定各向通行时间模块14、输出信号灯信号模块15、信号灯变换主模块16,中断模块11又包括双向红灯停止中断模块17双向黄灯警告中断模块18;自动变化周期控制模式9包括正常工作模块12和中断模块13,正常工作模块12又包括获取各向车流量模块19、确定各向绿灯时长模块20、输出信号灯信号模块21、信号灯变换主模块22,中断模块13又包括双向红灯停止中断模块23、双向黄灯警告中断模块24。
参照图3、图4来具体说明本发交通灯信号控制系统的两种工作模式及工作流程。
1)系统包括固定周期控制和自动变化周期控制两种模式。前者是根据历史统计的车流量,设计了7种不同时间周期供不同车流量情况选择;后者可根据当前车流量自动地调整放行时间;两种模式均可通过LED数码管倒计时显示放行时间,具有紧急通行和慢行警告功能。
2)固定周期控制模式的控制流程如图3所示。
a)选择工作模式模块的功能为:在系统开始工作时,根据需要选择工作模式。默认为自动控制模式,固定分配时间的模式有7种。各模式下的放行时间如表1所示。
               表1 各模式下的放行时间表                 (单位:秒)
  模式I   1   2   3   4   5   6   7
  南北方向放行时间东西方向放行时间   3030   2030   2040   2050   5020   4020   3020
b)根据工作模式确定放行时间模块的功能为:在选择的工作模式的基础上,分配各个方向的通行时间。为满足不同的要求,可通过修改该模块的分配时间调整各个方向的通行时间。
c)在上述工作完成后,系统即按照系统自动选择的时间周期工作。
3)自动控制模式的工作过程如图4所示。
a)获取各向车流量模块的功能为,根据给中断传来的信号,对相应方向的计数变量进行加1计数。
b)根据车流量判断通行方向子模块的功能为,根据统计的车流量,确定通行方向。
c)根据车流量确定放行时间子模块的功能为,根据统计的车流量,确定欲通行方向的放行时间,其绿灯时长跟距车流量的模糊控制规则表如表2所示。
                       表2  绿灯时长模糊控制规则表
  M(i)辆(i=1~2) Mi=0 Mi<=5 5<Mi<=10 10<Mi<=15 15<Mi<=20 20<Mi<=30 Mi>30
  T(i)秒(i=1~2) 0 10 15 20 25 30 45
d)主模块为必须的模块,程序开始运行时,进入这一模块中根据以上步骤确定的参数工作。
f)中断模块
双向红灯停止中断模块的功能为,当有紧急通行任务时,如有警车通过,各向亮红灯禁行10S,然后返回以前的工作状态继续工作。
双向黄灯警告中断模块的功能为,在夜间车辆较少时,各向亮黄灯车辆慢行。在按重启键后,重新开始工作。

Claims (6)

1.一种交通灯信号控制系统,包括交通灯(5)、报警器(6),其特征在于:还包括环行地感线圈(1)、车辆检测器(2)、主控制器(3)、控制中心计算机(4);所述的环行地感线圈(1)安装在十字路口,其信号输出端与车辆检测器(2)的信号输入端连接,车辆检测器(2)的信号输出端与主控制器(3)的信号输入端连接,主控制器(3)的信号输出端分别与交通灯(5)和报警器(6)连接,控制中心计算机(4)与主控制器(3)连接。
2.根据权利要求1所述的交通灯信号控制系统,其特征在于,所述的主控制器是由一个单片机和与连接的晶振电路和复位电路组成。
3.根据权利要求2所述的交通灯信号控制系统,其特征在于,所述的晶振电路是由与单片机连接的电容C1、C2及晶振J1组成。
4.根据权利要求2所述的交通灯信号控制系统,其特征在于,所述的复位电路由与单片机连接的电阻R1和极性电容C3组成。
5.一种交通灯信号控制系统的控制方法,其特征在于,它是根据历史统计的车流量,设计了正常工作模块(10)和中断模块(11),正常工作模块(10)又包括定各向通行时间模块(14)、输出信号灯信号模块(15)、信号灯变换主模块(16),中断模块(11)又包括双向红灯停止中断模块(17)双向黄灯警告中断模块(18);在系统开始工作时,固定分配7种不同时间周期供不同车流量情况选择;根据工作模式确定放行时间模块,在上述工作完成后,系统即按照系统自动选择的时间周期工作;双向红灯停止中断模块的功能为,当有紧急通行任务时,各向亮红灯禁行10S,然后返回以前的工作状态继续工作;双向黄灯警告中断模块的功能为,在夜间车辆较少时,各向亮黄灯车辆慢行,在按重启键后,重新开始工作。
6.一种交通灯信号控制系统的控制方法,其特征在于,根据当前车流量设计了正常工作模块(12)和中断模块(13),正常工作模块(12)又包括获取各向车流量模块(19)、确定各向绿灯时长模块(20)、输出信号灯信号模块(21)、信号灯变换主模块(22),中断模块(13)又包括双向红灯停止中断模块(23)、双向黄灯警告中断模块(24);获取各向车流量模块的功能为,根据给中断传来的信号,对相应方向的计数变量进行加1计数;根据统计的车流量,确定通行方向;根据统计的车流量,确定欲通行方向的放行时间,程序开始运行时,进入这一模块中根据以上步骤确定的参数工作;双向红灯停止中断模块的功能为,当有紧急通行任务时,各向亮红灯禁行10S,然后返回以前的工作状态继续工作;双向黄灯警告中断模块的功能为,在夜间车辆较少时,各向亮黄灯车辆慢行,在按重启键后,重新开始工作。
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