專利名稱：：無相位約束的交叉口信號(hào)燈智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種交叉口信號(hào)燈智能控制器，尤其涉及一種無相位約束的交叉口信號(hào)燈智能控制器。
背景技術(shù)：
：交叉口信號(hào)燈控制是解決城市交通堵塞和沖突的主要手段，現(xiàn)有的受相位約束交叉口信號(hào)燈控制器不論是實(shí)現(xiàn)配時(shí)控制，還是實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)感應(yīng)智能控制均受到相位概念的約束，即在同一相位內(nèi)信號(hào)燈的綠燈開始及結(jié)束時(shí)刻必須保持一致，因此在沖突信號(hào)燈的信號(hào)轉(zhuǎn)換期間都有綠燈損失。另外，采用面向相位控制方法的信號(hào)燈綠燈長(zhǎng)度的確定是根據(jù)此信號(hào)燈所在的相位中具有最大交通量的那個(gè)信號(hào)燈所需的綠燈長(zhǎng)來確定的，這樣不少信號(hào)燈會(huì)有多余的綠燈。采用相位控制方法的相容信號(hào)燈的組合必須用相位的方式事先定義,而且相位數(shù)量受到控制器的限制,這使得這種控制方式呆板，不靈活。所以，這種受相位概念約束的控制器對(duì)交叉口的控制效果不佳。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)已有技術(shù)中問題，提供一種無相位約束的交叉口信號(hào)燈智能控制器，它用間隔綠約束代替了相位約束，使信號(hào)燈控制器在遵守間隔綠約束的原則下實(shí)現(xiàn)各信號(hào)燈的分離控制，可實(shí)現(xiàn)交叉口各信號(hào)燈綠燈時(shí)區(qū)的合理設(shè)計(jì)，提高交叉口的通行效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的解決方案如下它具有一個(gè)工業(yè)PC機(jī)，在該工業(yè)PC機(jī)中設(shè)有交叉口固定配時(shí)控制模塊和交叉口智能控制模塊，在該兩個(gè)模塊中均含有一個(gè)沖突信號(hào)燈的間隔綠檢査程序，在工業(yè)PC機(jī)上還連有數(shù)據(jù)輸入/輸出卡、通訊卡，所述的通訊卡用于完成與交通控制中心的數(shù)據(jù)交換，在工業(yè)PC機(jī)中還設(shè)有時(shí)鐘，用于為固定配時(shí)控制提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；它還具有多個(gè)感應(yīng)器，用于為工業(yè)PC機(jī)提供車輛數(shù)、相鄰車輛間的時(shí)間間距、車速、感應(yīng)器占有時(shí)間長(zhǎng)度的主要傳感信息，該多個(gè)感應(yīng)器由埋設(shè)在交叉口各方向路面下的感應(yīng)線圈或交叉口的視頻感應(yīng)器構(gòu)成，所述各感應(yīng)器輸出端與數(shù)據(jù)輸入/輸出卡相接；它還具有交叉口信號(hào)燈的驅(qū)動(dòng)卡，該驅(qū)動(dòng)卡的信號(hào)輸入端和其信號(hào)燈檢測(cè)輸出端與數(shù)據(jù)輸入/輸出卡相接，驅(qū)動(dòng)卡的信號(hào)輸出端與交叉口的各信號(hào)燈相接。本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)方案如下在工業(yè)PC機(jī)上設(shè)有GPS校時(shí)模塊，該校時(shí)模塊用于完成工業(yè)PC機(jī)時(shí)鐘的自動(dòng)校時(shí)。本實(shí)用新型在控制器中采用了面向信號(hào)燈組的控制方法，沖突信號(hào)燈的信號(hào)轉(zhuǎn)換僅受沖突信號(hào)燈間隔綠的約束，因此沒有綠燈損失。另外信號(hào)燈的綠長(zhǎng)是根據(jù)每個(gè)信號(hào)燈所具有的交通量來確定的，因此，根據(jù)這種方法所設(shè)計(jì)的信號(hào)燈配時(shí)更符合實(shí)際的交通量，沒有綠燈浪費(fèi)。本控制器相容信號(hào)燈的組合沒有相位的約束，可以自由搭配。因此，本實(shí)用新型的控制方式非常靈活，無綠燈損失，無綠燈浪費(fèi)，便于信號(hào)協(xié)調(diào)和公交優(yōu)先，可以實(shí)現(xiàn)各信號(hào)燈綠燈區(qū)間的合理設(shè)計(jì)，提高交叉口的通行效率。同時(shí)，各信號(hào)燈燈色轉(zhuǎn)換的過渡階段完全分離沖突車流，消除了不安全的隱患。圖l、本實(shí)用新型的原理方框圖。圖2、驅(qū)動(dòng)卡電路原理圖之一。圖3、驅(qū)動(dòng)卡電路原理圖之二。圖4、實(shí)例1中十字交叉口的信號(hào)燈和通行方向示意圖。圖5、實(shí)例2中丁字路口的信號(hào)燈和通行方向示意圖。具體實(shí)施方式參見圖l,本控制器具有一個(gè)工業(yè)PC機(jī)1，在工業(yè)PC機(jī)中設(shè)有交叉口固定配時(shí)控制模塊和交叉口智能控制模塊，在該兩個(gè)程序模塊中均含有一個(gè)沖突信號(hào)燈的間隔綠檢査程序，在工業(yè)PC機(jī)中還設(shè)有時(shí)鐘，為固定配時(shí)的控制提供準(zhǔn)確的時(shí)間。所述的固定配時(shí)控制模塊用于完成交叉口固定配時(shí)的控制，即控制器根據(jù)自身的時(shí)鐘及預(yù)定的交叉口各信號(hào)燈的綠燈開始及結(jié)束時(shí)間(即根據(jù)間隔綠的約束而設(shè)計(jì)的交叉口各信號(hào)燈的固定配時(shí)參數(shù))發(fā)出信號(hào)燈燈色變化指令，并且在發(fā)出燈色變化指令之前，對(duì)各信號(hào)燈的綠燈開始時(shí)間進(jìn)行沖突信號(hào)燈的間隔綠檢查，當(dāng)該信號(hào)燈的綠燈開始時(shí)間符合沖突信號(hào)燈的間隔綠時(shí)間后，方可發(fā)出信號(hào)燈燈色變化的指令；在該固定配時(shí)控制模塊中還設(shè)有多種工作模式配時(shí)模塊，如上、下班模式、白天模式、夜間模式，并可根據(jù)上級(jí)計(jì)算機(jī)的指令切換其工作模式。所述交叉口智能控制模塊用于完成根據(jù)間隔綠約束而設(shè)計(jì)的交叉口各信號(hào)燈的智能控制，即控制器根據(jù)感應(yīng)器給出的車輛檢測(cè)信息發(fā)出燈色變化指令，在發(fā)出信號(hào)燈燈色變化指令之前，先進(jìn)行沖突信號(hào)燈的間隔綠檢查，合格后，再發(fā)出燈色變化指令。在工業(yè)PC機(jī)1上還設(shè)有通訊卡2,該通訊卡2采用現(xiàn)有與工業(yè)PC機(jī)配套的通訊卡，并且它們之間連接為固定插卡連接。所述的通訊卡用于完成工業(yè)PC機(jī)與交通控制中心的數(shù)據(jù)交換，交通控制中心可以通過通訊卡接收本控制器工作信息，如信號(hào)燈狀態(tài)及感應(yīng)器狀態(tài)，由此可知信號(hào)控制器工作是否正常，交通控制中心亦可通過通訊卡向控制器發(fā)送其工作模式指令，例如上、下班模式、白天模式、夜間模式等，使本控制器按照該指令切換工作模式。在工業(yè)PC機(jī)1上還設(shè)有一個(gè)輸入/輸出卡3，它用于完成工業(yè)PC機(jī)與感應(yīng)器和驅(qū)動(dòng)卡的輸入、輸出連接。如果本控制器采用信號(hào)燈的智能控制，需設(shè)多個(gè)感應(yīng)器4,該多個(gè)感應(yīng)器4用于感應(yīng)車輛數(shù)、相鄰車輛間的時(shí)間間距，車速，感應(yīng)器占有時(shí)間長(zhǎng)度等主要感應(yīng)信息，該多個(gè)感應(yīng)器由埋設(shè)在交叉口路面下的感應(yīng)線圈或各路口的視頻感應(yīng)器構(gòu)成，所述各感應(yīng)器的輸出端與數(shù)據(jù)輸入/輸出卡3相接。感應(yīng)器4輸出的感應(yīng)信號(hào)通過輸入/輸出卡3送入工業(yè)PC機(jī)1。本控制器還設(shè)有交叉口各信號(hào)燈的驅(qū)動(dòng)卡5,所述的驅(qū)動(dòng)卡的信號(hào)輸入端及信號(hào)燈的檢測(cè)輸出端與數(shù)據(jù)輸入/輸出卡3相接，驅(qū)動(dòng)卡5的信號(hào)輸出端與交叉口各信號(hào)燈相接。工業(yè)PC機(jī)1發(fā)出的燈色變化指令通過輸入/輸出卡3送至驅(qū)動(dòng)卡5，由驅(qū)動(dòng)卡驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈變色。參見圖l、2、3,所述的驅(qū)動(dòng)卡5由各燈色信號(hào)燈的驅(qū)動(dòng)電路組成，每個(gè)燈色的信號(hào)燈對(duì)應(yīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路包括信號(hào)燈的控制回路和執(zhí)行回路，所述信號(hào)燈的控制回路由光電隔離器51、比較器52、多路驅(qū)動(dòng)器53和固態(tài)繼電器54-1按信號(hào)傳輸次序依次連接構(gòu)成，所述的執(zhí)行回路由固態(tài)繼電器開關(guān)54-2、二極管橋式整流電路55和信號(hào)燈6串聯(lián)后與220V市電相接構(gòu)成，在該執(zhí)行回路的二極管橋式整流電路55中接入一個(gè)信號(hào)燈6的檢測(cè)電路，該檢測(cè)電路由檢測(cè)回路和檢測(cè)輸出電路構(gòu)成，檢測(cè)回路主要由電阻分壓器R9、RIO、光電隔離器57的發(fā)光二極管串聯(lián)構(gòu)成;檢測(cè)輸出電路由光電隔離器57中的光敏接收管和一個(gè)三極管開關(guān)58連接構(gòu)成。當(dāng)工業(yè)PC機(jī)發(fā)出燈色變色指令時(shí)，該指令信號(hào)通過光電隔離器51進(jìn)入比較器52,比較器52將該信號(hào)與基準(zhǔn)電平比較，當(dāng)信號(hào)大于基準(zhǔn)電平時(shí)，則比較器52輸出有效信號(hào)，該有效信號(hào)送入多路驅(qū)動(dòng)器53，通過驅(qū)動(dòng)，一路使對(duì)應(yīng)的二極管指示燈59亮，另一路送給固態(tài)繼電器54-l，使其開關(guān)54-2接通，則信號(hào)燈6亮；如果信號(hào)燈6的LED發(fā)光二極管燒壞而斷開，則執(zhí)行回路斷開，這時(shí)，檢測(cè)回路的光隔57截止，則三極管開關(guān)58截止，檢測(cè)信號(hào)端輸出高電平；當(dāng)信號(hào)燈6正常接通時(shí)，檢測(cè)信號(hào)端輸出低電平。該檢測(cè)信號(hào)送回至輸入/輸出卡3，并通過輸入順出卡3送回工業(yè)PC機(jī)1，工業(yè)PC機(jī)根據(jù)要求控制各組信號(hào)燈黃閃，并可通過通訊卡2報(bào)告給交通控制中心，交通控制中心盡快派人修理。實(shí)例l參見圖4，以《城市道路交通設(shè)計(jì)指南》(楊曉光著，ISBN7-114-04689-8)中P171頁信號(hào)交叉口設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)示例為例，圖中V1V12是車輛信號(hào)燈，P13P16是人行信號(hào)燈，實(shí)線箭頭標(biāo)示車輛通行方向，虛線箭頭標(biāo)示人行通行方向。上述交叉口信號(hào)燈沖突的間隔綠時(shí)間如表1所示表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表1中"."表示兩信號(hào)燈不沖突，"數(shù)字"表示兩信號(hào)燈沖突間隔綠的最小時(shí)間，"X"為無用格。如表中信號(hào)燈VI所在的行與信號(hào)燈V5所在的列的相交值為3，該數(shù)字即是信號(hào)燈VI綠燈結(jié)束時(shí)刻與信號(hào)燈V5的綠燈開始時(shí)刻最小綠間隔的時(shí)間值(3秒)。滿足間隔綠要求信號(hào)燈的綠燈區(qū)間是保證沖突車流不發(fā)生碰撞的必要條件，本控制器在發(fā)出信號(hào)燈變色指令之前，必須通過間隔綠檢查，即必須滿足兩個(gè)沖突信號(hào)燈最小間隔綠的時(shí)間值，從而徹底消除不安全隱患。本實(shí)用新型用計(jì)算機(jī)仿真模擬實(shí)驗(yàn)，針對(duì)上述交叉口分別對(duì)已有相位約束控制器和本控制器進(jìn)行了仿真模擬實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果如下1、已有相位約束控制器在一個(gè)通行周期內(nèi)的控制結(jié)果如表2所示:表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>2、本控制器在一個(gè)通行時(shí)間內(nèi)的控制結(jié)果如表3所示:表3上述表2、3中的灰條代表在120秒的通行周期內(nèi)各信號(hào)燈的綠燈時(shí)間。將表2和表3中各信號(hào)燈的綠燈時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，顯然，表3各信號(hào)燈的綠燈時(shí)間比表2增加很多。根據(jù)表3，其同一相位信號(hào)燈的綠燈開始及結(jié)束時(shí)刻不需要保持一致，可根據(jù)每個(gè)信號(hào)燈所對(duì)應(yīng)的交通量大小，各信號(hào)燈的綠燈開始及結(jié)束時(shí)刻的綠燈區(qū)間可以合理確定，本實(shí)用新型貫穿了無相位約束的設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)了各信號(hào)綠燈區(qū)間的分離控制，故它的使用可以明顯提高交叉口的通行效率。實(shí)例2參見圖5,—個(gè)T型交叉口是由一條東西主干道和一條北側(cè)支路相交構(gòu)成的，具有6個(gè)信號(hào)燈，其智能信號(hào)設(shè)計(jì)的控制方案是北側(cè)支路僅在車輛到來時(shí)信號(hào)燈才由紅變綠。控制器根據(jù)感應(yīng)器信息確定北側(cè)支路車輛是否到來，并通過沖突的間隔綠檢查合格后，發(fā)出信號(hào)燈燈色變化指令。燈色變化指令通過輸出卡到達(dá)驅(qū)動(dòng)卡，驅(qū)動(dòng)卡根據(jù)收到的燈色變化指令開、關(guān)相應(yīng)的信號(hào)燈。本例與已有相位控制器的區(qū)別在于在北支路車輛到來時(shí)，本控制器發(fā)出信號(hào)燈燈色變化指令可以僅針對(duì)車輛到來對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈，而不是像相位控制器是針對(duì)車輛到來對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈所在相位的所有信號(hào)燈。例如北側(cè)支路上僅有右轉(zhuǎn)車輛到來時(shí)，僅發(fā)出東側(cè)直行信號(hào)燈由綠變紅的指令，西側(cè)直行、左轉(zhuǎn)及東側(cè)右轉(zhuǎn)信號(hào)燈仍是綠燈。而已有相位控制器，在北側(cè)支路右轉(zhuǎn)車輛到來時(shí)，東西主干道信號(hào)燈均由綠變紅，西側(cè)直行，左轉(zhuǎn)及東側(cè)右轉(zhuǎn)車也受到阻礙。另外，控制器時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的一致對(duì)一條道路上多個(gè)路口的信號(hào)燈協(xié)調(diào)控制是必須的，因此，為使一條道路上各路口控制器的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)一致，在本控制器的工業(yè)PC上機(jī)設(shè)有GPS校時(shí)模塊，該模塊用于完成工業(yè)PC機(jī)時(shí)鐘的自動(dòng)校時(shí)。采用上述GPS校時(shí)可以保證時(shí)間的準(zhǔn)確，當(dāng)然，也可以無線遙控校表等其它方式，但都沒有GPS校時(shí)方便和準(zhǔn)確度高。權(quán)利要求1、一種無相位約束的交叉口信號(hào)燈智能控制器，其特征是1.1、它具有一個(gè)工業(yè)PC機(jī)(1)，在該工業(yè)PC機(jī)中設(shè)有交叉口固定配時(shí)控制模塊和交叉口智能控制模塊，在該兩個(gè)模塊中均含有一個(gè)沖突信號(hào)燈的間隔綠檢查程序，在工業(yè)PC機(jī)上還連有數(shù)據(jù)輸入/輸出卡(3)、通訊卡(2)，所述的通訊卡用于完成與交通控制中心的數(shù)據(jù)交換，在工業(yè)PC機(jī)中還設(shè)有時(shí)鐘，用于為固定配時(shí)控制提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；1.2、它還具有多個(gè)感應(yīng)器(4)，用于為工業(yè)PC機(jī)提供車輛數(shù)、相鄰車輛間的時(shí)間間距、車速、感應(yīng)器占有時(shí)間長(zhǎng)度的主要傳感信息，該多個(gè)感應(yīng)器由埋設(shè)在交叉口各方向路面下的感應(yīng)線圈或交叉口的視頻感應(yīng)器構(gòu)成，所述各感應(yīng)器輸出端與數(shù)據(jù)輸入/輸出卡(3)相接；1.3、它還具有交叉口信號(hào)燈的驅(qū)動(dòng)卡(5)，該驅(qū)動(dòng)卡的信號(hào)輸入端和其信號(hào)燈檢測(cè)輸出端與數(shù)據(jù)輸入/輸出卡(3)相接，驅(qū)動(dòng)卡的信號(hào)輸出端與交叉口的各信號(hào)燈(6)相接。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無相位約束的交叉口信號(hào)燈智能控制器，其特征是在工業(yè)PC機(jī)(1)上設(shè)有GPS校時(shí)模塊，該校時(shí)模塊用于完成工業(yè)PC機(jī)時(shí)鐘的自動(dòng)校時(shí)。專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無相位約束的交叉口信號(hào)燈智能控制器。它具有一個(gè)工業(yè)PC機(jī)，在工業(yè)PC機(jī)中設(shè)有交叉口固定配時(shí)控制模塊和交叉口智能控制模塊，在該兩個(gè)模塊中均含有一個(gè)沖突信號(hào)燈的間隔綠檢查程序，它還具有與工業(yè)PC機(jī)相接的多個(gè)感應(yīng)器、交叉口信號(hào)燈的驅(qū)動(dòng)卡、通訊卡等。本實(shí)用新型在控制器中使用了沖突信號(hào)燈的間隔綠檢查，使每個(gè)信號(hào)燈的綠燈開始和結(jié)束時(shí)間只受沖突信號(hào)燈的間隔綠約束，而不受相位約束，各信號(hào)燈的綠燈控制是分離的，可實(shí)現(xiàn)交叉口各信號(hào)燈多種綠燈配時(shí)的設(shè)計(jì)方案，它為合理設(shè)計(jì)交叉口信號(hào)燈配時(shí)、信號(hào)協(xié)調(diào)、公交優(yōu)先和提高交叉口的通行效率提供了一個(gè)必要的控制設(shè)備。文檔編號(hào)H05B37/02GK201066943SQ20072003232公開日2008年5月28日申請(qǐng)日期2007年7月24日優(yōu)先權(quán)日2007年7月24日發(fā)明者譚建安,譚建礎(chǔ)申請(qǐng)人:西安智達(dá)交通科技有限公司