CN218866607U - 车路协同控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种车路协同控制装置，包括信号处理模块、运算控制模块和交通信号灯状态隔离输入模块，其特征在于，所述交通信号灯状态隔离输入模块和直流信号隔离输入模块与信号处理模块连接；信号处理模块与交流或直流信号隔离输出模块连接；通过直接采集每个交通信号灯的实时状态，也可以通过本实用新型提供各种通讯接口接收交通信号机输出的交通信号灯的配时信息，从而使交通信号灯的实时状态信息采集多样化，适用于所有路口的交通信号灯的实时状态采集。并且，本实用新型的装置采用多个LED灯的亮与灭，来实时指示路口各交通信号灯的实时状态。同时，本实用新型还提供多达8路交流输出信号，可以单独驱动8个交通信号灯运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及道路交通技术领域，具体为一种车路协同控制装置、系统及其控制方法。
背景技术
现有车路协同控制装置，一是利用信号机输出的控制信号灯的通讯信号，直接利用信号，进行车路协同控制；或是直接采集交通信号灯的实时状态，进行车路协同控制。这两种方法比较单一。比如，当路口的交通信号机不能直接输出控制信号灯的通讯信号时，或者交通信号机输出的通讯信号不能直接被解读时，也无法采集信号灯的实时状态。
如公布号CN109767630B公开了一种基于车路协同的交通信号控制系统，包括车载装置以及交通信号管控一体机，交通信号管控一体机内包括路侧装置、核心处理器以及信号灯组控制装置，交通信号管控一体机与交通信号灯组相连接。车载装置安装于车辆上，实时获取车辆当前的车速信息以及位置信息，并基于车联网无线通信技术，将车辆实时信息发送至路侧装置，路侧装置对车辆实时信息进行处理，获取路口当前的通行流量数据。核心处理器根据通行流量数据，监测路口当前的交通状况，根据路口当前的通行流量数据以及路口当前交通状况的监测结果，生成新的配时方案发送至信号灯组控制装置。最后信号灯组控制装置控制交通信号灯组执行新的配时方案。
为了克服现有的目前信号灯状态采集单一的问题,本实用新型提供一种具有采集、处理、信息交互、信号灯控制的装置。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种车路协同控制装置、系统及其控制方法，。
(二)技术方案
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：车路协同控制装置，包括信号处理模块、运算控制模块和交通信号灯状态隔离输入模块，其特征在于，所述交通信号灯状态隔离输入模块和直流信号隔离输入模块与信号处理模块连接；信号处理模块与交流或直流信号隔离输出模块连接；
信号处理模块与运算控制模块连接，运算控制模块设有多种通讯方式模块端口、整机调试端口、以太网网口、USB端口，所述运算控制模块内设有复位电路、BD+GPS双模授时定位模块、5G通信模块和硬件加密模块，所述硬件加密模块与信号处理模块连接，所述运算控制模块还连接有LED显示模块。
优先地，所述以太网网口为百兆网口与千兆网口两个、或单独百兆网口或单独千兆网口。
优先地，所述多种通讯方式模块端口包括RS232、RS485、RS422、CAN接口中的一种或多种。
基于上述装置，本实用新型还提出了一种车路协同控制系统，其特征在于，包括，
交通信号灯状态隔离输入模块，用于采集交通信号灯的实时状态信息，并将数据传输给信号处理模块；
直流信号隔离输入模块，接收外部设备发送过来的直流信号并对该信号进行隔离转换，并将数据传输给信号处理模块；
交流或直流信号隔离输出模块，用于接收信号处理模块的信息，通过接收到信息对交通信号灯进行控制；
信号处理模块，用于接收交通信号灯状态隔离输入模块和直流信号隔离输入模块的数据进行处理并向交流或直流信号隔离输出模块传输信息；所述信号处理模块与运算控制模块之间连接进行数据交换；
BD+GPS双模授时定位模块，所述BD+GPS双模授时定位模块用于向运算控制模块传送时间、位置信息；
运算控制模块，所述运算控制模块用于接收BD+GPS双模授时定位模块的信息来标定交通信号的配时方案的时间，同时标定交通路口的坐标信息，以及接收信号处理模块传输当前该路口的所有交通信号的配时方案信息；所述运算控制模块向LED显示模块传送数据；
LED显示模块，用于接收运算控制模块的数据并显示信息；
硬件加密模块，用于对信号处理模块和运算控制模块进行加密；
还包括多种通讯方式模块，所述多种通讯方式模块与运算控制模块连接，用于为运算控制模块选择一种可以直接实时接收交通信号机信号相符合的通讯方式。
优先地，还包括5G通信模块，所述5G通信模块用于通过无线通讯对运算控制模块进行远程软件升级、数据信息的拷贝、上载/下载或远程设备调试；以及
USB端口，所述USB端口与运算控制模块连接，用于对运算控制模块进行软件升级，数据信息的拷贝或上传/下载信息；以及
以太网网口，所述以太网网口与运算控制模块连接，用于运算控制模块与中心系统平台连接进行信息交互。
优先地，还包括整机调试端口，所述整机调试端口与运算控制模块连接，用于对运算控制模块进行软件调试或参数设定，所述整机调试端口采用的DB9接口或RJ45接口。
优先地，还包括复位电路，所述复位电路与运算控制模块连接，用于对车路协同控制装置进行硬件复位。
基于上述装置，车路协同控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将交通信号灯的实时状态信号经过交通信号灯状态隔离输入模块进行转换，直流信号隔离输入模块采集外部设备发来的直流信号，并对该直流信号进行隔离转换；
S2:将S1两者转换完成的数据传输至信号处理模块、信号处理模块将得到的信息进行运算处理，得出当前该路口的所有交通信号的配时方案，并将该方案传送给运算控制模块；或通过多种通讯方式模块选择一种与交通信号机相符合的通讯方式，由运算控制模块直接实时接收由交通信号机提供的当前该路口的所有交通信号的配时方案；
S3:运算控制模块实时接收通过BD+GPS双模授时定位模块传输过来的时间和位置信息，来标定交通信号的配时方案的时间，同时标定交通路口的坐标信息；
S4:运算控制模块将得到的交通信号的配时方案信息，通过以太网与交通指挥中心平台或需要使用交通信号机内的交通信号配时方案信息的设备等进行信息交互；
S5:运算控制模块将得到的数据信息发送到LED显示模块进行显示。
优先地，步骤S1中，信号处理模块(110)内的采集运算方法如下：
S11:信号处理模块(110)通过接收信号灯状态隔离输入模块(101)采集的信号灯状态；
S12:导入全局表中的相位、车道方向信息；
S12:遍历48个交流信号接入端子；
S13:找出步骤S12中的重复相位，并将该重复相位设置为0；
S14:去掉重复的相位号，计算相位个数；
S15:将有效的相位号，填入对应车道方向数；
S16:补充路口号、方案号、相位数、控制方式和时间信息；
S17:计算出信号灯的运行周期；
S18:遍历有效相位；
S19:标识出车道方向(左转、直行和右转)
S20:将各相位的灯色和倒计时填入全局表内；
S12:计算出路口信号灯的实时运行方案。
(三)有益效果
本实用新型提供了一种车路协同控制装置、系统及其控制方法。具备以下有益效果：通过直接采集每个交通信号灯的实时状态，也可以通过本实用新型提供各种通讯接口接收交通信号机输出的交通信号灯的配时信息，从而使交通信号灯的实时状态信息采集多样化，适用于所有路口的交通信号灯的实时状态采集。并且，本实用新型的装置采用多个LED灯的亮与灭，来实时指示路口各交通信号灯的实时状态。同时，本实用新型还提供多达8路交流输出信号，可以单独驱动8个交通信号灯运行。
附图说明
图1为本实用新型车路协同控制装置结构图；
图2为本实用新型车路协同控制方法；
图3为本实用新型三路交通信号灯状态采集隔离电路图；
图4为本实用新型直流信号采集隔离电路图；
图5为本实用新型交流或直流信号输出隔离电路图；
图6为本实用新型USB端口电路图；
图7为本实用新型调试端口电路图；
图8为本实用新型交通信号灯实时状态显示电路图；
图9为本实用新型交流或直流输出信号显示电路图；
图10为本实用新型信号灯配时采集逻辑图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图所示，车路协同控制装置100，包括信号处理模块110、运算控制模块108和交通信号灯状态隔离输入模块101，所述交通信号灯状态隔离输入模块101和直流信号隔离输入模块103与信号处理模块110连接；信号处理模块110与交流或直流信号隔离输出模块104连接。
交通信号灯状态隔离输入模块的电路图请参与图3，本实施例中，交通信号灯状态隔离输入模块101的数量有48个，三路交通信号灯为一组交通信号，共采集48路或16组交通信号状态，这样可以采集多达48路或16组交通信号灯的实时状态信息。
交通信号灯状态隔离输入模块电路原理如下：图3中标记为AC_L1_IN表示交通信号灯的当前状态信号；标记为AC_N表示该交通信号灯的电源零线；标记为R的是具有限流降压功能的电阻；标记为OP1的是具有隔离作用的光电耦合器；标记为R2的是具有上拉作用的电阻；VCC表示直流电源；标记为C1的是具有滤波座用的电容器；标记为U1B的是具有斯密特功能的反相器；标记为AC_L1的表示该交通信号灯的当前状态信号的交流状态转换为直流状态的直流信号。
一个交通信号灯的状态信号AC_L1_IN，由具有限流降压功能的电阻R1限流降压后，通过OP1光电耦合器的输入端口后，与AC_N形成交流回路。OP1光电耦合器的输入端口工作后，驱动OP1光电耦合器的输出端，将通过具有限流功能的电阻R2将直流电源VCC拉低，产生低电平信号。该低电平信号经C1滤波后，由U1B反相整形后构成AC_L1直流高电平信号，由本实用新型中的信号处理模块110进一步处理。
本实施例中，直流信号隔离输出模块104包括的八个数量相同的如说明书附图4所示的直流信号采集隔离电路来接收外部的直流信号，直流信号采集隔离电路的原理如下：图4中标记为DC_1_IN表示外部设备提供的直流信号，此直流信号可以为高电平也可以为低电平；标记为DC_IN_COM表示该直流信号的公共线，此公共线上可以是低电平也可以为高电平；标记为R3的是具有限流降压功能的电阻；标记为OP2的是具有隔离作用的光电耦合器；标记为R4的是具有上拉作用的电阻；VCC表示直流电源；标记为C2的是具有滤波座用的电容器；标记为U2B的是具有斯密特功能的反相器；标记为DC_1的表示该交通信号灯的当前状态信号的交流状态转换为直流状态的直流信号。
一个外部设备提供的高电平或低电平直流信号DC_1_IN，由电阻具有限流降压功能的电阻R2限流降压后，通过OP2光电耦合器的输入端口后，与低电平或高电平的DC_IN_COM公共线形成直流回路。OP2光电耦合器的输入端口工作后，驱动OP2光电耦合器的输出端，将通过具有限流功能的电阻R4将直流电源VCC拉低，产生低电平信号。该低电平信号经C2滤波后，由U2B反相整形后构成DC_1直流高电平信号，由本实用新型中的信号处理模块110进一步处理。
交流或直流信号隔离输出模块104内包含有八个相同的如图5所示的交流或直流信号输出隔离电路用来输出交流或直流信号，交流或直流信号输出隔离电路的原理如下：图5中，标记为AC/DC_OUT表示由本实用新型中的信号处理模块110提供的直流信号，此直流信号为高电平；标记为LED_OUT表示该驱动LED显示的直流信号；标记为R5的是电阻；标记为Q1的是NPN的三极管；标记为D1的是反向续流功能的二极管；标记为RL1的是具有隔离作用的继电器；VCC表示直流电源；标记为AC/DC_OUT＿L的表示进入继电器的由外部设备提供的输入电源；标记为AC/DC_OUT＿H的表示通过继电器的输出电源
由本实用新型中的信号处理模块110提供的直流信号AC/DC_OUT，通过电阻R5后，控制三极管的基极，将二极管的正极和继电器RL1的第二引脚上的电位拉低，与直流电源一起使继电器RL1的线圈工作，驱动继电器RL1吸合，使继电器RL1的输出端口第六和第八引脚短路，控制外部设备提供的输入电源AC/DC_OUT＿L，给外部设备提供电源AC/DC_OUT＿H，使外部设备工作。
当信号机不能通过通讯方式提供信号灯配时方案给装置时，本实用新型(通过图2中所标记的交通信号灯状态隔离输入模块101，实时采集路口交通信号灯的实时状态。当多达48个交通信号灯的实时状态经交通信号灯状态隔离输入模块101转换为直流信号后，提供给图2中所标记的信号处理模块110。信号处理模块110中的采集运算逻辑如图10，最后得到当前路口的交通信号灯的实时配时方案。并将该方案提供给图2中所标记的核心运算控制模块108使用。
信号处理模块110与运算控制模块108连接，运算控制模块108设有多种通讯方式模块端口、整机调试端口116、以太网网口、USB端口，所述运算控制模块108内设有复位电路112、BD+GPS双模授时定位模块102、5G通信模块107和硬件加密模块109，所述硬件加密模块109与信号处理模块110连接，所述运算控制模块108还连接有LED显示模块111。
LED显示模块111包含有16个如图8所示的交通信号灯实时状态显示电路，运算控制模块108驱动LED显示模块111内的16个交通信号灯实时状态显示电路进行运作实现了对路口的多达48个交通信号灯的实时状态进行显示，交通信号灯实时状态显示电路的原理如下：图8中，标记为R1的表示为红色交通信号灯的直流状态信号；标记为Y1的表示为黄色交通信号灯的直流状态信号；标记为G1的表示为绿色交通信号灯的直流状态信号；标记为RA1的表示为具有限流功能的8端口电阻；标记为LD1的表示为由3个LED组合在一起的LED显示器。
R1和Y1以及G1，表示一个交通信号灯组上的红、黄、绿三个信号灯的状态。
LED显示模块111中，包含有2组如图9所示的交流或直流输出信号显示电路，运算控制模块108驱动LED显示模块111中所包含的如2组如图9所示的交流或直流输出信号显示电路，对本实用新型装置所驱动的多达8个外设的实时状态进行显示；交流或直流输出信号显示电路的原理如下：图9中，标记为RA2的表示为具有限流功能的8端口电阻；标记为LD2和LD3的表示为由2个LED组合在一起的LED显示器。
LED显示模块111中，包含有8路直流信号状态显示电路。运算控制模块108驱动LED显示模块111中所包含的8路直流信号状态显示电路，对外设所提供的多达8路直流信号进行显示。
LED显示模块111中，包含有多种通讯方式模块105中所有通讯方式的状态显示电路。运算控制模块108驱动LED显示模块111中所包含的多种通讯方式模块105中所有通讯方式的状态显示电路，对各种通讯方式进行状态显示
LED显示模块111，包含有本实用新型装置的运行状态显示电路。运算控制模块108驱动LED显示模块111中所包含的本实用新型装置的运行状态显示电路，对本实用新型装置的运行状态进行显示。LED显示模块111，包含本实用新型装置内的交流/直流电源转换模块106的实时工作状态显示。
此外，本实用新型还包括交流电源输入+保护+控制三合一端口117和交流/直流电源转换模块106，交流电源输入+保护+控制三合一端口117与交流/直流电源转换模块106连接，交流/直流电源转换模块106对交流电源输入+保护+控制三合一端口117输入的交流电源进行转换，转换成直流电之后直接与车路协同控制装置100连接，为车路协同控制装置100整体提供电源，其中：交流电源输入+保护+控制三合一端口117可以用分立式端口，即输入端口、保护电路、控制端口三种单一功能的电源接入方式。交流/直流电源转换模块106也可以采用外置式适配器给装置提供电源。
本实施例中，以太网网口为百兆网口与千兆网口两个、或单独百兆网口或单独千兆网口。所述多种通讯方式模块端口包括RS232、RS485、RS422、CAN接口中的一种或多种。本装置中提供的多种通讯方式模块105，包括HDMI端口，可以连接显示器播放路口实时状态视频，本装置中提供的整机调试端口116，采用的DB9连接口，也可以采用RJ45等其他连接口。
基于上述装置，本实用新型还提出了一种车路协同控制系统，其特征在于，包括，
交通信号灯状态隔离输入模块101，用于采集交通信号灯的实时状态信息，并将数据传输给信号处理模块110；
直流信号隔离输入模块103，接收外部设备发送过来的直流信号并对该信号进行隔离转换，并将数据传输给信号处理模块110；
交流或直流信号隔离输出模块104，用于接收信号处理模块110的信息，通过接收到信息对交通信号灯进行控制；
信号处理模块110，用于接收交通信号灯状态隔离输入模块101和直流信号隔离输入模块103的数据进行处理并向交流或直流信号隔离输出模块104传输信息；所述信号处理模块110与运算控制模块108之间连接进行数据交换；
BD+GPS双模授时定位模块102，所述BD+GPS双模授时定位模块102用于向运算控制模块108传送时间、位置信息；
运算控制模块108，所述运算控制模块108用于接收BD+GPS双模授时定位模块102的信息来标定交通信号的配时方案的时间，同时标定交通路口的坐标信息，以及接收信号处理模块110传输当前该路口的所有交通信号的配时方案信息；所述运算控制模块108向LED显示模块111传送数据；
LED显示模块111，用于接收运算控制模块108的数据并显示信息；
硬件加密模块109，用于对信号处理模块110和运算控制模块108进行加密；
还包括多种通讯方式模块105，所述多种通讯方式模块105与运算控制模块108连接，用于为运算控制模块108选择一种可以直接实时接收交通信号机信号相符合的通讯方式。
优先地，还包括5G通信模块107，所述5G通信模块107用于通过无线通讯对运算控制模块108进行远程软件升级、数据信息的拷贝、上载/下载或远程设备调试；以及
USB端口113，所述USB端口113与运算控制模块108连接，用于对运算控制模块108进行软件升级，数据信息的拷贝或上传/下载信息；以及
以太网网口，所述以太网网口与运算控制模块108连接，用于运算控制模块108与中心系统平台连接进行信息交互。
优先地，还包括整机调试端口116，所述整机调试端口116与运算控制模块108连接，用于对运算控制模块108进行软件调试或参数设定，所述整机调试端口116采用的DB9接口或RJ45接口。
优先地，还包括复位电路112，所述复位电路112与运算控制模块108连接，用于对车路协同控制装置进行硬件复位。
基于上述装置，车路协同控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将交通信号灯的实时状态信号经过交通信号灯状态隔离输入模块进行转换，直流信号隔离输入模块采集外部设备发来的直流信号，并对该直流信号进行隔离转换。外部设备如：信号机、地磁检测器、雷达或路侧检测装置；
S2:将S1两者转换完成的数据传输至信号处理模块110、信号处理模块110将得到的信息进行运算处理，得出当前该路口的所有交通信号的配时方案，并将该方案传送给运算控制模块108；或通过多种通讯方式模块105选择一种与交通信号机相符合的通讯方式，由运算控制模块108直接实时接收由交通信号机提供的当前该路口的所有交通信号的配时方案；即如果信号机可以直接通过通讯方式提供配时方案的话，运算控制模块108就不需要通过信号处理模块110而是直接通过通讯方式直接得到当前该路口的所有交通信号的配时方案。
S3:运算控制模块108实时接收通过BD+GPS双模授时定位模块102传输过来的时间和位置信息，来标定交通信号的配时方案的时间，同时标定交通路口的坐标信息；
S4:运算控制模块108将得到的交通信号的配时方案信息，通过以太网与交通指挥中心平台或需要使用交通信号机内的交通信号配时方案信息的设备等进行信息交互；
S5:运算控制模块108将得到的数据信息发送到LED显示模块111进行显示。
优先地，步骤S1中，信号处理模块(110)内的采集运算方法如下：
S11:信号处理模块(110)通过接收信号灯状态隔离输入模块(101)采集的信号灯状态；
S12:导入全局表中的相位、车道方向信息；
S12:遍历48个交流信号接入端子；
S13:找出步骤S12中的重复相位，并将该重复相位设置为0；
S14:去掉重复的相位号，计算相位个数；
S15:将有效的相位号，填入对应车道方向数；
S16:补充路口号、方案号、相位数、控制方式和时间信息；
S17:计算出信号灯的运行周期；
S18:遍历有效相位；
S19:标识出车道方向(左转、直行和右转)
S20:将各相位的灯色和倒计时填入全局表内；
S12:计算出路口信号灯的实时运行方案。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.车路协同控制装置，包括信号处理模块(110)、运算控制模块(108)和交通信号灯状态隔离输入模块(101)，其特征在于，所述交通信号灯状态隔离输入模块(101)和直流信号隔离输入模块(103)与信号处理模块(110)连接；信号处理模块(110)与交流或直流信号隔离输出模块(104)连接；
信号处理模块(110)与运算控制模块(108)连接，运算控制模块(108)设有多种通讯方式模块端口、整机调试端口(116)、以太网网口、USB端口，所述运算控制模块(108)内设有复位电路(112)、BD+GPS双模授时定位模块(102)、5G通信模块(107)和硬件加密模块(109)，所述硬件加密模块(109)与信号处理模块(110)连接，所述运算控制模块(108)还连接有LED显示模块(111)。
2.根据权利要求1所述的一种车路协同控制装置，其特征在于，所述以太网网口为百兆网口与千兆网口两个、或单独百兆网口或单独千兆网口。
3.根据权利要求1所述的一种车路协同控制装置，其特征在于，所述多种通讯方式模块端口包括RS232、RS485、RS422、CAN接口中的一种或多种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Shanghai Tongxiada Artificial Intelligence Technology Co.,Ltd. Assignor: SHANGHAI INTELLIGENT TRANSPORTATION Co.,Ltd. Contract record no.: X2024310000162 Denomination of utility model: Vehicle road cooperative control device Granted publication date: 20230414 License type: Common License Record date: 20240918 |