CN214067969U

CN214067969U - 一种交通信号控制系统及设备

Info

Publication number: CN214067969U
Application number: CN202022979172.1U
Authority: CN
Inventors: 颜培州; 陈晓容; 顾德; 张永忠; 张福生
Original assignee: Beijing Dongtuzhengchuang Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Dongtuzhengchuang Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2021-08-27
Anticipated expiration: 2030-12-09

Abstract

本申请提供了一种交通信号控制系统及设备，该系统包括信号机、AUTBUS总线和位于信号灯端的若干个功能单元；所述功能单元包括相互连接的通信模块和处理模块，及与所述处理模块连接的至少一个开关模块；所述信号机具有AUTBUS通信接口，该AUTBUS通信接口与所述若干个功能单元的通信模块通过所述AUTBUS总线形成网络拓扑结构；所述处理模块用于通过所述通信模块接收所述信号机的控制逻辑信号，并据此控制所述开关模块以实现所述开关模块对应的信号灯的开启或关闭。本申请可改善信号机和信号灯的连接和驱动方式，有效地节省线材，提高系统的可维护性和扩展性。

Description

一种交通信号控制系统及设备

技术领域

本申请涉及交通信号控制技术领域，特别涉及一种交通信号控制系统及设备。

背景技术

随着城市化进程的快速发展，交通问题成为了城市发展的一个重要阻碍，为了解决日益严重的城市交通问题，如何对现有交通进行有效的管理和控制已成为我国交通运输中迫切需要解决的问题。城市交通信号控制系统是解决交通拥挤的强制性手段之一，用于城市道路交通控制与管理，实现交通信号的智能控制，通过有规律的控制和运用交通信号使车辆有秩序地驶离冲突区域，对城市道路网的交通流畅通发挥着重要的作用。

如图1所示，现有信号机提供的驱动电压为220VAC，由信号灯内部的电源适配器进行整流降压，转换为直流工作电压。如图2所示，其中机动车、非机动车、以及转向箭头等使用的三色信号灯的电源输入接口为4线(红灯、黄灯、绿灯的火线，共用一条零线)，人行横道使用的两色信号灯为3线(红灯、绿灯的火线，共用一条零线)。

如图3所示，目前的交通信号控制系统中，对信号灯的驱动控制集中在信号机端，由信号机为信号灯提供一对一的220VAC驱动电压，即：信号机内部提供多通道输出接口，每个输出通道包含驱动一套信号灯所需的红灯、黄灯、绿灯的连接器件和零线连接器件。由于一个较大的路口通常包含多组信号灯，如图4所示，在实际的应用场景中，路口所有信号灯的电缆，都要穿过灯杆、地下管线、线井等渠道，连接到信号机里，连接拓扑结构较为复杂。采用这样连接结构会耗费大量的电缆线材，其中靠近信号机的地下管线，还需要布设多组管道以穿过所有信号灯的电缆，无论将来进行道路改造还是进行地面管道中电缆的维护，成本都会很高。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的主要目的在于提供一种交通信号控制系统及设备，通过建立信号机与信号灯之间的总线通信网络，改善信号机和信号灯的连接和驱动方式，有效地节省线材，提高系统的可维护性和扩展性。

第一方面，本申请提供了一种交通信号控制系统，包括信号机、AUTBUS总线和位于信号灯端的若干个功能单元；

所述功能单元包括相互连接的通信模块和处理模块，及与所述处理模块连接的至少一个开关模块；

所述信号机具有AUTBUS通信接口，该AUTBUS通信接口与所述若干个功能单元的通信模块通过所述AUTBUS总线形成网络拓扑结构；

所述处理模块用于通过所述通信模块接收所述信号机的控制逻辑信号，并据此控制所述开关模块以实现所述开关模块对应的信号灯的开启或关闭。

由上，通过在信号机和信号灯之间建立总线通信网络，并将用于驱动控制的功能单元设置在信号灯端，使一个功能单元驱动控制一组信号灯。可以有效地节省信号机与信号灯之间的布设线材，当需要布设新的信号灯时，仅需要对应设置一功能单元，并将该功能单元连接到总线网络上即可实现扩展，并且当某个信号灯出现故障时，仅需对该信号灯处的功能单元进行排查即可，维护方式简单有效。

可选的，所述功能单元还包括电源转换模块，所述电源转换模块电连接至供电电源，用于将市电电压转换成工作电压分别提供给所述处理模块和信号灯。

由上，位于信号机端的供电电源分别电连接信号灯端的电源转换模块，该电源转换模块根据电压需求将市电电压转换成直流工作电压提供给信号灯端的用电设备。

可选的，所述功能单元还包括检测模块，与所述处理模块连接，用于对所述信号灯的状态进行检测；

所述处理模块还用于将所述检测模块的检测结果通过所述通信模块发送到所述信号机。

由上，通过在功能单元中设置检测模块，用于检测信号灯中的各灯色光源是否被点亮，以及各灯色光源运行的电参数，然后返回到处理模块进行故障判断，并在出现故障时通过总线网络即时反馈到信号机，便于及时发现故障及维护。

可选的，所述AUTBUS总线采用屏蔽双绞线，该屏蔽双绞线与所述通信模块采用具有屏蔽层的多分支压接端子连接。

由上，屏蔽双绞线中具有屏蔽层，同时还通过采用具有屏蔽层的多分支压接端子作为连接器，可有效减少信号传输过程中的衰减和噪音。

可选的，所述网络拓扑结构为总线型拓扑结构。

第二方面，本申请提供了交通信号设备，包括：

多个信号灯，

上述的交通信号控制系统，用于控制所述多个信号灯开启或关闭。

综上，本申请提供的交通信号控制系统及设备，具有如下有益效果：

最少仅需一组总线电缆和电源电缆即可完成整个路口的布线和控制，极大地降低了工程中电缆的用量，并相应地降低了对地下管线铺设的要求；

未来需要扩展信号灯或其它设备时，只需在总线上进行相应地延长，而无需重新在地下管线中穿接电缆至信号机，提高了系统的可维护性和扩展性；

可以有效地检测信号灯的故障，提高了信号灯的智能性。

附图说明

图1为现有的信号灯内部结构示意图；

图2为现有交通信号控制系统中信号灯接线端的示意图；

图3为现有交通信号控制系统中信号机输出端的示意图；

图4为现有交通信号控制系统的布线示意图；

图5为本申请实施例提供的一种基于AUTBUS总线网络的交通信号控制系统的示意图；

图6为本申请实施例提供的信号灯的功能单元的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的AUTBUS总线网络的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块A、模块B、模块C等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

在以下的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如S110、S120……等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。

说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此，表述“包括装置A和B的设备”不应局限为仅由部件A和B组成的设备。

本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，能够以任何适当的方式组合各特定特征、结构或特性，如从本公开对本领域的普通技术人员显而易见的那样。

基于现有技术，本申请提出了一种交通信号控制系统，通过建立信号机与信号灯之间的总线通信网络，可改善信号机和信号灯的连接和驱动方式，有效地节省线材，提高系统的可维护性和扩展性。

AUTBUS总线是一种采用两线非桥接媒介，具有多节点、高带宽、高实时、可远距离传输的工业现场总线。AUTBUS总线数据带宽可达到100Mbps，最大传输距离500米，最小循环周期8微秒，最大节点数256个，总线时钟抖动10ns，同时支持总线虚拟化和非对称加密。兼容ISO/IEC/IEEE 8802-3以太网、IPv6等应用，其通讯特性和连接便捷性适用于交通信号控制场景。

基于AUTBUS总线技术，本申请实施例提供的交通信号控制系统，包括信号机、AUTBUS总线和位于信号灯端的若干个功能单元；

所述功能单元包括依次连接的通信模块、处理模块和电源转换模块，及与所述处理模块连接的至少一个开关模块和至少一个检测模块；

所述处理模块用于通过所述通信模块接收所述信号机的控制逻辑信号，并据此控制所述开关模块以实现所述开关模块对应的信号灯的开启或关闭；

所述检测模块，用于对对应的信号灯的状态进行检测，并将检测结果返回到处理模块中，该处理模块将该检测结果通过所述通信模块发送到所述信号机；

所述电源转换模块电连接至供电电源，用于将市电电压转换成工作电压分别提供给所述处理模块和信号灯。

下面结合附图对本申请实施例进行详细说明。

如图5所示为本申请实施例提供的一种基于AUTBUS总线网络的交通信号控制系统的示意图，该交通信号控制系统包括信号机100、AUTBUS总线200、若干个信号灯300、电源电缆400；

所述信号机100通过AUTBUS总线200和电源电缆400与若干个信号灯300交互连接，该交互连接线路中，可以采用较为节省线材的串联方式，根据信号灯300与信号机100的距离，采用一路AUTBUS总线200和一路电源电缆400将若干个信号灯300进行串联连接，为若干个信号灯300提供控制信号和电源信号。

当需要增加信号灯时，仅需适应性的延长AUTBUS总线200和电源电缆400的距离到新增加的信号灯处，即可实现新的信号灯的扩展。

信号机100内部具有连接AUTBUS总线200的总线接口，该总线接口与上述若干个信号灯通过AUTBUS总线200形成网络拓扑结构，以便于该信号机根据控制逻辑，通过该AUTBUS总线200向若干个信号灯发送控制协议，实现对该若干个信号灯的单独控制。

本申请实施例中，信号灯300具体可以为机动车、非机动车、以及转向箭头等使用的三色信号灯，或者人行横道使用的两色信号灯。根据使用场景不同，每组信号灯包含两色光源或三色光源。每组信号灯300内部具有一个功能单元，用于在信号灯端接收AUTBUS总线200上传输的控制协议，并进行处理，实现对信号灯光源的控制。

如图6所示，该功能单元具体包括：通信模块301、处理模块302、电源转换模块303、开关304、检测模块305；其中，

通信模块301对应连接AUTBUS总线200的一个节点，用于接收信号机100通过该AUTBUS总线200发送的控制协议，处理模块302用于对接收的控制协议进行处理，生成针对不同光源对应开关304的驱动指令；开关304的数量与信号灯包含光源的数量一致，每个开关304用于控制其中一个光源的信号灯的开关，例如，当处理模块302接收的控制协议中，为红灯信号时，则生成驱动红灯光源的开关304的驱动指令，驱动其闭合。具体的，处理模块302接收的一个控制协议中包括完整的红灯、黄灯、绿灯的依次开启时间及切换顺序，处理模块302根据该控制协议生成对应的驱动指令，驱动各色光源对应的开关304依次开启或关闭。

供电电源通常设置在信号机100的一侧，该供电电源通过电源电缆400实现为各组信号灯的供电。电源转换模块303对应连接该电源电缆400的一个供电节点，用于将信号机100一侧的供电电源提供的市电电压220VAC整流转换成适合该功能单元中各模块工作所需的直流工作电压，分别提供给处理模块302和各色光源的信号灯。

检测模块305的数量与信号灯包含光源的数量一致，用于对其连接的信号灯的运行状态、运行参数进行检测，并返回到处理模块302进行故障判断，当判断某个信号灯出来运行故障或者运行参数低于设定阈值时，处理模块302可通过AUTBUS总线200将故障信息反馈到信号机100，以及时报警，便于后续的维护处理。

本申请实施例中，总线网络中传输的逻辑控制信号为差分信号，AUTBUS总线200可以采用屏蔽双绞线，该屏蔽双绞线上设置对应信号灯数量的多个电缆连接器，连接信号灯的电缆插接到该电缆连接器上，以实现与该屏蔽双绞线的连接。示例的，该电缆连接器可以采用具有屏蔽层的多分支压接端子，信号灯的电缆接头通过压接的方式连接到该压接端子上，可最大限度保障AUTBUS总线的阻抗平衡，降低信号衰减。

本申请实施例中，如图7所示，该AUTBUS总线与若干个信号灯组成的总线型拓扑结构可以支持多种连接形式，例如，该若干个信号灯可采用串联的形式依次连接在该AUTBUS总线上，又或者，该若干个信号灯可以采用部分串联、部分并联的形式连接在该AUTBUS总线上。具体的连接形式可根据实际的应用场景选择，本申请中不做具体限定。

本申请的一些实施例中，还可采用无线组网的形式实现信号机与若干个信号灯的连接，信号机通常会设置在路口附近，距离路口的信号灯距离较短，通过在信号机端设置一无线网关，并通过网线连接该无线网关和信号机，然后对该无线网关进行无线网络的节点配置，使每个信号灯的通信模块连接到该无线网关的无线网络中，实现控制协议的无线传输，布设更为方便，且更加节省线材。

其中，该无线网关可以为Zigbee网关，Zigbee技术具有低功耗、成本低、时延短、网络容量大等优点，可适用于交通控制的无线网络。

综上，本申请实施例提供的交通信号控制系统，具有如下有益效果：

可以有效地检测信号灯的故障，提高了信号灯的智能性。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请的构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本申请的保护范畴。

Claims

1.一种交通信号控制系统，其特征在于，包括信号机、AUTBUS总线和位于信号灯端的若干个功能单元；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述功能单元还包括电源转换模块，所述电源转换模块电连接至供电电源，用于将市电电压转换成工作电压分别提供给所述处理模块和信号灯。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述功能单元还包括检测模块，与所述处理模块连接，用于对所述信号灯的状态进行检测；

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述AUTBUS总线采用屏蔽双绞线，该屏蔽双绞线与所述通信模块采用具有屏蔽层的多分支压接端子连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述网络拓扑结构为总线型拓扑结构。

6.一种交通信号设备，其特征在于，包括：

多个信号灯，

权利要求1-5任意一项所述的交通信号控制系统，用于控制所述多个信号灯开启或关闭。