CN206773931U - 基于路况的智能信号灯 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种基于路况的智能信号灯，该智能信号灯包括：车辆检测模块：用来检测道路的入口和出口处的车辆流动情况，确定各路口车流量的数据，并以电压信号的形式输出给控制器模块；亮度控制模块：采集信号灯所处环境的光照强度，并将该光照强度转换成电压信号，并将该电压信号传递给控制器模块；控制器模块：用来接收车辆检测模块和亮度控制模块的电压信号，并对该电压信号进行分析进而控制红绿灯的亮灭时间以及明亮的程度；散热模块：对信号灯进行有效的散热，延长信号灯的工作寿命；电源模块：为控制器模块和车辆检测模块和亮度控制模块以及信号灯供电。本实用新型的智能信号灯缓解了交通路口的堵塞拥挤的情况；并且节省了能源的消耗。

Description

基于路况的智能信号灯
技术领域
本实用新型涉及一种公共设施装置。更具体地，涉及一种基于路况的智能信号灯。
背景技术
在世界各地的城市中，城市人口的增加以及生活质量的提高都使得交通问题日益显著，交通拥堵、移动缓慢似乎已经成为发达城市出行高峰期的常态，如果不加以控制，势必对经济的发展和生活的质量产生严重影响。解决这一问题，最简单的方法就是扩大交通基础设施的建设，但是对如今拥挤的寸土寸金的城市来说，显然已经成为不可能，所以，我们极其需要一种新型智能的交通控制手段来解决这一问题，意在让车辆更快地通过路口，提高通行能力。
目前，交通灯控制的优化操作都采取的是离线的方式，使用历史数据分析估测出最佳信号配置时间，但是这种方案并不能更好的解决这一问题，容易出现“空等”的现象，比如南北方向车辆很多，而东西车辆很多，由于时间配置固定，所以东西方向的车会出现空等。
另一方面，目前，交通灯已经摒弃了传统灯的使用，开始投入使用亮度高、寿命高、节能性好的LED灯，但是如此数量巨大的交通灯使用，如果在节能方面做出改善，经济效果还是相当可观的。通过实时检测周围环境亮度，以改变LED灯的亮度，如此达到节能的目的。除此，信号灯使用的大功率LED只能将10％-15％的输入功率转化为光能，而将其余85％-90％的输入功率转化为热能，且单颗集成式LED芯片使单位而积的散热量急剧增加，从而导致其工作结温不断升高。因此，大功率LED芯片的散热问题尤为重要，必须引起高度重视。对灯的散热结构做出改善，如此带来的经济效益同样十分可观。
城市交通系统是城市高效运转的血脉，如何提高通行能力，减少拥堵，是交通工程领域所必须深入探究的课题。在我国的城市化快速的进程中，交通运输所带来的能源消耗以及污染排放愈见明显。道路交叉口是城市道路网络的节点所在，是各向车流交汇点，易于产生各类冲突点，也是交通运输污染最为严重的区段。因此，优化交叉路口的通行能力，实现智能控制节能环保，对于减少城市交通运输能耗及排放具有重要意义。
实用新型内容
为了解决道路通行能力不足，拥堵严重等交通工程领域的问题。本实用新型公开一种基于路况的智能信号灯，该智能信号灯包括：
车辆检测模块：用来检测道路的入口和出口处的车辆流动情况，确定各路口车流量的数据，并以电压信号的形式输出给控制器模块；
亮度控制模块：采集信号灯所处环境的光照强度，并将该光照强度转换成电压信号，并将该电压信号传递给控制器模块；
控制器模块：用来接收车辆检测模块和亮度控制模块的电压信号，并对该电压信号进行分析进而控制红绿灯的亮灭时间以及明亮的程度；
电源模块：为控制器模块和车辆检测模块和亮度控制模块以及信号灯供电。
在一个实施例中，该车辆检测模块由地感线圈和车辆检测器组成，该地感线圈放置在道路的入口和出口处，当有车辆通过该地感线圈时，该车辆检测器会输出相应的标准电压信号；
在另一个实施例中，该亮度控制模块由检测光照传感器和传感器的外围电路组成，该检测光照传感器将信号灯周围的光照强度转换成电压信号，该传感器的外围电路将该电压信号转换成标准的电压信号。
在另一个实施例中，该控制器模块由单片机、单片机外围电路组成，单片机用来采集车辆检测模块以及亮度调节模块发送的标准电压信号，并对该标准的电压信号进行分析之后控制信号灯的亮灭时间与明亮的程度。
在另一个实施例中，智能信号灯还包括散热模块：对信号灯进行有效的散热。更优选的，该散热模块包括铝基板；散热器，该散热器为锯齿状结构；以及石墨导热片，设置在铝基板和散热器之间。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型所述的基于路况的智能信号灯对于通行车辆不对称的路口具有一定调节能力，大大缓解了交通路口的堵塞拥挤的情况；并且该智能信号灯散热情况良好，延长了交通信号灯近一倍长的使用寿命，能够根据检测到的车流量合理安排红绿灯分配时间，减少了车的等待时间，有能够根据周围环境的光线的强弱自动控制信号灯的亮度，使交通信号灯在白天夜晚阴天晴天的耗能不一样，极大的节省了能源的消耗。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出基于路况的智能信号灯的整体设计方案示意图。
具体实施方式
如图1所示，控制模块：可以采用AT89C51单片机控制芯片，它是一种低功耗、高性能的微控制器，可以为众多嵌入式应用系统提供灵活、有效的解决方案，可通过其内部的定时器控制红绿灯的亮灭、接受检测信号设定时间，外部接口亦能方便的输出控制信号。散热模块：在传统LED灯的散热结构主要是“太阳花”结构以及导热主要靠铝基板的传导基础上本实用新型在铝基板与散热器之间增加石墨导热片，提高热量横向和纵向的传导速率，同时在传统“太阳花”散热器结构基础上，增加锯齿结构，增大散热面积20％，提高散热效率。电源模块：由家用220V交流电，经过全桥整流、稳压得到稳定的6V和12V直流电，为LED及单片机供电，最大电流0.8安，能够满足红绿灯的工作用电需求。亮度控制模块：每个交通灯的LED灯珠有两路串联组成，通过光敏模块检测周围亮暗情况来控制继电器开关，以改变LED灯珠的投入使用的百分比情况，保证发光均匀和视觉效果良好的情况下，在近似夜间及夜间的环境下减少LED灯珠投入使用的百分比，实现亮度的改变，达到节能目的。
车流量检测模块：将地感线圈设置在道路入口和出口处，以变量N存储该车道排队车辆数，红外探头检测车辆进出车道，单片机根据不同的N做出变化。车辆进入车道则N加一；车辆开出停车线则N减一，单片机根据N值的不同，结合不同的道路类型的通行能力不同计算出分配时间的算法来对交通灯下一周期的时间配置做出改变，从而实现实时根据车流量改变配时，优化路口通行能力，减少车辆排队、启动时间，使汽车减少了排放量，节能减排效果极佳。
对于一条直行车道的通行能力计算公式：式中：Cs：绿灯时间通过的车辆数，Φ：折减系数，tg：绿灯时间，t损：1个周期内的绿灯损失时间,包括起动、加速时间,通常人在绿灯前的黄灯时间已经做好准备,待绿灯一亮即可开动,故一般只计算加速时间损失。而加速时间损失可用计算,v是直行车辆通过交叉口的平均车速,一般取13～15km/h；a是平均起动加速度，其中小车为0.6～0.7,中型车0.5～0.6,大型车0.4～0.5，在小汽车车流占绝对比例的城市道路中平均取2.3秒。ti是指前后2车辆通过停车线的平均时间(平均车头时距)。对于一条直右车道的通行能力：式中：Cr：一条右行车道的通行能力，tr：是前后2辆右转车辆连续驶过停车线断面的间隔时间,根据观测当大车和小车各占一半时,平均值均为4.5s，单纯为小汽车时其均值为3-3.6s。但是此处的计算必须考虑过街行人与自行车对道路通行能力的影响。对于一条左转车道的通行能力当设左转车辆专用信号时1条左转专用车道的通行能力如上式。式中:C1：1条左转专用车道的通行能力，Tc：1个信号周期内左转显示的时间，t0：左转车辆连续通过交叉口的平均车头时距。
对于一条直左车道的通行能力式中：β1：该车道中左转车比例，K：为折减系数,取0.7-0.9。控制器模块中的单片机结合道路的所允许的通行能力来对该实时控制信号灯红绿灯的亮灭时间。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种基于路况的智能信号灯，其特征在于，该智能信号灯包括：
车辆检测模块：用来检测道路的入口和出口处的车辆流动情况，确定各路口车流量的数据，并以电压信号的形式输出给控制器模块；
亮度控制模块：采集信号灯所处环境的光照强度，并将该光照强度转换成电压信号，并将该电压信号传递给控制器模块；
控制器模块：用来接收车辆检测模块和亮度控制模块的电压信号，并对该电压信号进行分析进而控制红绿灯的亮灭时间以及明亮的程度；
电源模块：为控制器模块和车辆检测模块和亮度控制模块以及信号灯供电。
2.根据权利要求1所述的智能信号灯，其特征在于，该车辆检测模块由地感线圈和车辆检测器组成，该地感线圈放置在道路的入口和出口处，当有车辆通过该地感线圈时，该车辆检测器会输出相应的标准电压信号。
3.根据权利要求1所述的智能信号灯，其特征在于，该亮度控制模块由检测光照传感器和传感器的外围电路组成，该检测光照传感器将信号灯周围的光照强度转换成电压信号，该传感器的外围电路将该电压信号转换成标准的电压信号。
4.根据权利要求1所述的智能信号灯，其特征在于，该控制器模块由单片机、单片机外围电路组成，单片机用来采集车辆检测模块以及亮度调节模块发送的标准电压信号，并对该标准的电压信号进行分析之后控制信号灯的亮灭时间与明亮的程度。
5.根据权利要求1所述的智能信号灯，其特征在于，该智能信号灯还包括散热模块：对信号灯进行有效的散热。
6.根据权利要求5所述的智能信号灯，其特征在于，该散热模块包括
铝基板；
散热器，该散热器为锯齿状结构；以及
石墨导热片，设置在铝基板和散热器之间。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110009920A (zh) * 2018-11-21 2019-07-12 史竟成 一种城市交通信号智能化自主切换装置
CN111341126A (zh) * 2020-02-29 2020-06-26 华南理工大学 一种适用于信号交叉路口的路面信号指示系统
CN112735155A (zh) * 2021-01-25 2021-04-30 北京交通大学 一种路口交通信号灯的智能控制系统

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