專利名稱：智能交通管理系統(tǒng)自適應交通信號控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及智能交通管理系統(tǒng)，特別涉及一種智能交通管理系統(tǒng)自適應交通信號控制裝置。
背景技術：
隨著現代社會經濟的發(fā)展，城市建設的不斷完善，城市交通智能化管理問題日益突出的顯現在人們面前。由于車輛、人流的迅增，目前國內各大城市的交通現狀不容樂觀，交通經常擁擠阻塞、安全事故時有發(fā)生，交通違章糾紛責任不明等，給人們的出行造成諸多不便。為緩解交通不暢所帶來的壓力，政府和有關部門不斷加大治理投資力度，在拓寬道路的同時加大交通管理設施資金的投入，注重引進自動化、智能化技術。從某種意義上說，對交通的管控能力，可直接體現出國家對整個社會的管理控制能力及科技發(fā)展的水平，因此各國都非常重視采用高科技手段來強化對交通的管控能力。交通管理紅綠燈控制是智能交通管理系統(tǒng)的一個重要組成部分，不同城市的交通問題雖然不盡相同，但共性問題均涉及控制混合交通流的問題。因此，研制出自適應交通信號控制裝置，有效控制混合交通流，是開發(fā)智能交通管理系統(tǒng)的首要前提。但目前科研人員研制開發(fā)的有關項目所形成的交通管理模式均為預測式管理或預置式管理，即經過預制通行的時間安排指揮信號的顯示或預測、傳輸，再經交管中心運行反饋信號指揮控制交通。這樣，經往返傳輸的指揮信號易造成控制滯后于實時路況、延誤指揮，如出現綠燈路口沒有車，紅燈路口有車也要等到原設定紅燈顯示的時間結束，有車路口的車輛看到紅燈轉為綠燈才能通過。不利于形成智能化交通管理系統(tǒng)的良性循環(huán)，同時還會造成人力物力資源的浪費。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，引入智能交通實時監(jiān)控科學管理的新理念，提供一種智能交通管理系統(tǒng)自適應交通信號控制裝置。
為實現上述目的本發(fā)明所采用的技術方案是一種智能交通管理系統(tǒng)自適應交通信號控制裝置，其特征由交通信號自動采集器、信號收集整理器、嵌入式計算機優(yōu)化處理器、交通標志顯示控制器及交通標志顯示燈牌組成；交通信號自動采集器包括機動車檢測器、非機動車檢測器、行人檢測器，分別連接信號收集整理器；并與嵌入式計算機優(yōu)化處理器輸入端連接，由嵌入式計算機優(yōu)化處理器運算將數字信號轉化為電信號實時提供給交通標志顯示控制器的輸出部件，通過控制電路的調壓，將實時交通控制信號輸入給交通標志顯示燈牌。
本發(fā)明的有益效果是通過對實際路況信息的實時采集、整理，經過微機按照交通規(guī)則制定的邏輯關系處理后，將信號輸入交通標志顯示控制器，使交通標志顯示燈牌隨路況變化而適應性變化。改變現有的傳輸、反饋控制的預測式或預置式交通管理模式，從而達到實時控制的科學管理，指揮交通及時反應，準確無誤，排除各種人為因素或違章糾紛及信號傳輸往返控制滯后的因素干擾，使交通疏導和指揮更加客觀和智能化，有效保證城市中人流、機動車、非機動車的混合交通流的高效有序通行，同時降低人力物力資源的浪費。該裝置設計合理、性能可靠、靈敏度高，在現有道路基礎設施和條件有限的情況下應用，投資少、見效快，適用范圍廣。


圖1為本發(fā)明構成方框圖；圖2為機動車、非機動車檢測器方框及局部電路連接圖；圖3行人檢測器電路原理圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和較佳實施例對依據本發(fā)明提供的具體實施方式
、結構、特征詳述如下參見圖1～3，一種智能交通管理系統(tǒng)自適應交通信號控制裝置，其特征由交通信號自動采集器11、信號收集整理器12、嵌入式計算機優(yōu)化處理器13、交通標志顯示控制器14及交通標志顯示燈牌15組成；交通信號自動采集器11包括機動車檢測器、非機動車檢測器、行人檢測器，分別連接信號收集整理器12；并與嵌入式計算機優(yōu)化處理器13輸入端連接，由嵌入式計算機優(yōu)化處理器13運算將數字信號轉化為電信號實時提供給交通標志顯示控制器14的輸出部件，通過控制電路的調壓，將實時交通控制信號輸入給交通標志顯示燈牌15。
所述交通信號自動采集器11采用的機動車檢測器、非機動車檢測器由正弦波發(fā)生器21、功放單元22、諧振檢測電路23、信號放大電路24、信號整形電路25、開關電路26連接組成；諧振檢測電路23中產生共振前后使電壓明顯變化作為兩種不同控制信號的輸出，圖2中的諧振檢測電路由電阻R1、電容C1～C3、電感L、雙向穩(wěn)壓管DW1連接組成；電阻R1、電容C1、電感L為諧振電路，雙向穩(wěn)壓管DW1、電容C3是起防雷擊作用，電容C2是起耦合作用。交通信號自動采集器11采用的行人檢測器可利用被動紅外探測器對移動物體的感應應用匹配檢測行人行進狀態(tài)及數量變化；同樣非機動車檢測器也可采用被動紅外探測器對移動物體的感應應用匹配檢測非機動車的行駛狀態(tài)及數量變化。其工作原理為增加對探測距離和角度的限制，采用模糊數碼邏輯分析，模糊邏輯是指CPU內含有的一套數學模型算法，它的主要功能是智能分析熱釋電紅外傳感器收集的信號，分析判斷是人體移動，還是其它物體移動，真正實現了探測器的智能化。室外防誤報信號采用的是三鑒技術解決這一問題。探測器內部應用了兩個或三個紅外感應，采用雙視窗的結構，當這些感應器均判斷為有真正的人體進入時檢測范圍才提交信號。采用這種技術不僅可以抗強光(大于等于100萬lux.)，且可以抗大風、小動物、外界噪聲及各種惡劣氣候的影響，真正達到符合露天采集信號的要求。采用的四源(射頻、電磁、火花、靜電)紅外反極性探測，熱控制模塊，菲捏爾鏡等避免信號誤報。交通信號自動采集器11的設置分別采用對機動車、行人、非機動車針對性的檢測器。機動車檢測器(埋置在相應車道上地表深3-5厘米的線圈)，非機動車檢測器(埋置在相應車道上地表深3-5厘米的線圈或采用設立在距地面一定高度的人行道邊上的探頭)，行人檢測器(設立在距地面一定高度的人行道邊上的探頭)等采集動態(tài)信號。利用設于地面表層埋在地下3-5厘米的機動車道上若干個的汽車檢測器和對移動物體的感應應用匹配檢測機動車或非機動車的行駛狀態(tài)及數量變化。其工作原理為設定檢測距離、檢測速度的電路，采用不同的形狀和頻段區(qū)分探測物體，提高了分辨率。并增加了地平衡設計，克服了由于土壤中金屬元素和金屬物含量不同造成的誤報，避免虛假信號的出現。
參見圖3，行人檢測器的電路組成包括集成電路IC1、IC2、穩(wěn)壓管DW2～DW4、三極管T、二極管D1～D5、電阻R2～R12、可變電阻RP1、RP2、電容C4～C15、開關K1、K2、繼電器J。設有電容C4和電阻R2組成降壓電路，與穩(wěn)壓管DW4決定電壓數值9V。穩(wěn)壓管DW2、DW3，二極管D2、D3為橋式整流電路，限制電壓幅值不超過12V。電容C5起濾波作用，使橋式整流電路的12V更穩(wěn)定。集成電路IC1采用型號為HT7610，電阻R8為集成電路IC1的6腳提供參考電位。二極管D5、電阻R4與9V.穩(wěn)壓管DW4、電容C6組成恒壓電路，電容C6兩端是9V，并給集成電路IC2的1腳；9V供集成電路IC1的7腳模式選擇開關三個狀態(tài)ONIC1的2腳總輸出，OFF無輸出，AUTO懸空；集成電路IC1的2腳輸出。通過電阻R5連接三極管T帶動繼電器J。三極管T的集電極直接帶動繼電器J的線圈，使開關K1閉合，有信號輸出。二極管D1對三極管T起保護作用，防止線圈斷電時有過電壓燒毀三極管T。二極管D4與電阻R3串聯(lián)并與電阻R6組成交流電過零檢測電路給集成電路IC1的5腳。12V直流電經過集成電路IC1內部的基準穩(wěn)壓源后產生精密的3.3V電壓供給集成電路IC2，集成電路IC2用來檢測人體發(fā)出的紅外線信號，當有人靠近行人檢測器時，可變電阻RP2即可在1～10m之間調整檢測距離，集成電路IC2就會把人體發(fā)出的微弱紅外信號檢測出來并直接送至集成電路IC1的12腳，在集成電路IC1內部將該信號進行整形放大后從輸出端2腳輸出一個控制信號帶動繼電器J，完成自動控制。集成電路IC1內有兩級運算放大器，集成電路IC2信號經集成電路IC1的12腳輸入至第一級運放放大后從13腳輸出，通過電阻R11、電容C15和集成電路IC1的15腳輸入到第二級運放放大，再在內部輸送至窗口比較器，電阻R11和可變電阻RP2分別設定第一級與第二級放大器增益。系統(tǒng)時鐘由集成電路IC1的4腳及外部電阻R7和電容C7設定，在電阻R7＝560k和電容C7＝100PF時，系統(tǒng)振蕩頻率foscs＝16KHz。集成電路IC1的3腳外接元件可變電阻RP1、電容C8，起輸出端延時定時作用，以便于控制目標離開后集成電路IC1輸出端的控制信號可以延遲一定的時間，一旦輸出持續(xù)時間結束，延時時間與外接阻容定時元件的參數成正比。集成電路IC1的5腳為交流電壓過零檢測輸入；集成電路IC1的7腳用于工作模式選擇，并通過單刀三位開關K2執(zhí)行。當集成電路IC1的7腳置于VDO時，集成電路IC1輸出導通；當集成電路IC1的7腳接地時，輸出關閉；當集成電路IC1的7腳懸空時，則為自動檢測模式。電容C9使集成電路IC1內部3.3V和外部的9V鎖定在一起以防干擾。電容C9、電容C12起進一步穩(wěn)定的作用。集成電路IC1各引腳作用說明如表1所示表1

所述信號收集整理器12采用分析電路將交通信號自動采集器11采集到的實時信息經收集、分類、處理，將有效電信號轉化成數字信號提供給自適應交通信號控制裝置中具有自檢功能的嵌入式計算機優(yōu)化處理器13。
所述嵌入式計算機優(yōu)化處理器13連接各路感應開關和相應信號控制開關，采用按照現行交通規(guī)則的要求編制程序的單片機、單板機或PLC，用于對有效信號的處理，然后輸出。嵌入式計算機優(yōu)化處理器13可采用集成電路芯片型號為89C51或8031。嵌入式計算機優(yōu)化處理器13動態(tài)接收信號收集整理器12輸出的數字信號，處理器配設時鐘電路，具有時鐘功能，經過按照現行交通規(guī)則制定的邏輯關系配時運算，動態(tài)輸出智能化的數據信息，并將數字信號提供給交通標志顯示控制器14。通過控制電路的調壓，將滿足交通標志顯示燈牌15的信號輸入給顯示設備，實現信號燈牌動態(tài)適應混合交通流的實際需要。
所述交通標志顯示控制器14采用控制開關，將運算后的信號提供給交通標志顯示燈牌15；無效信號剔除或與下一組信號一同進入另一級運行；發(fā)揮自檢功能，依次循環(huán)。
所述交通標志顯示燈牌15采用LED信號燈、普通信號燈或信號牌顯示。
智能交通管理系統(tǒng)自適應交通信號控制裝置的工作原理是車輛經由特殊的專用感應裝置，使動態(tài)感應到的信號經過設置的自適應嵌入式計算機優(yōu)化處理器13，通過智能運算處理后實時傳遞給路口的交通標志顯示燈牌，例如普通紅黃綠信號燈，漸變式LED顯示燈牌。
所述控制電路中還設有自身功能的檢測提示即自動檢測電路，對系統(tǒng)硬件和軟件定時循環(huán)檢測，發(fā)現非正常信號出現提交巡檢報告，硬件顯示交通標志顯示燈牌的黃燈閃爍，軟件提交通訊信號接口，可連接控制中心并提交現場數據信息報告系統(tǒng)控制中心。
自適應交通信號控制裝置是實現智能交通管理的重要組成部分，也是世界各國潛心研究和多年試驗的課題之一。本發(fā)明根據當地環(huán)境和路面行駛的車流量密度以及相關路口往來車輛情況，為隨機的自適應管理模式提供必備設置，配合完成智能交通管理聯(lián)動的實際需要，簡化了交通指揮管理工作，大大提高車輛、人流的通行效率。同時還可與交通指揮控制中心智能交通管理系統(tǒng)全面聯(lián)網，配置通訊系統(tǒng)裝置，攝錄象系統(tǒng)裝置，遙控系統(tǒng)裝置及GPS定位系統(tǒng)裝置等，全面實現城市交通管理的智能化、自動化實時監(jiān)控。
權利要求
1.一種智能交通管理系統(tǒng)自適應交通信號控制裝置，其特征由交通信號自動采集器、信號收集整理器、嵌入式計算機優(yōu)化處理器、交通標志顯示控制器及交通標志顯示燈牌組成；交通信號自動采集器包括機動車檢測器、非機動車檢測器、行人檢測器，分別連接信號收集整理器；并與嵌入式計算機優(yōu)化處理器輸入端連接，由嵌入式計算機優(yōu)化處理器運算將數字信號轉化為電信號實時提供給交通標志顯示控制器的輸出部件，通過控制電路的調壓，將實時交通控制信號輸入給交通標志顯示燈牌。
2.根據權利要求1所述的智能交通管理系統(tǒng)自適應交通信號控制裝置，其特征在于所述交通信號自動采集器采用的機動車檢測器、非機動車檢測器由正弦波發(fā)生器、功放單元、諧振檢測電路、信號放大電路、信號整形電路、開關電路連接組成；諧振檢測電路由電阻R1、電容C1～C3、電感L、雙向穩(wěn)壓管DW1連接組成；諧振檢測電路中產生共振前后使電壓明顯變化作為兩種不同控制信號的輸出；交通信號自動采集器采用的行人檢測器可利用被動紅外探測器對移動物體的感應應用匹配檢測行人行進狀態(tài)及數量變化；行人檢測器的電路組成包括集成電路IC1、IC2，穩(wěn)壓管DW2～DW4，三極管T，二極管D1～D5，電阻R2～R12，可變電阻RP1、RP2，電容C4～C15，開關K1、K2，繼電器J；穩(wěn)壓管DW2、DW3、二極管D2、D3、電容C5為橋式整流濾波電路，直流電經過集成電路IC1內部的基準穩(wěn)壓源后產生的電壓供給集成電路IC2，集成電路IC2運行檢測人體發(fā)出的紅外線信號，并送至集成電路IC1的12腳，經集成電路IC1整形放大后從輸出端2腳輸出控制信號帶動繼電器J工作，集成電路IC1的7腳用于工作模式選擇，并通過單刀三位開關K2執(zhí)行；當集成電路IC1的7腳置于VDO時，集成電路IC1輸出導通；當集成電路IC1的7腳接地時，輸出關閉；當集成電路IC1的7腳懸空時，則為自動檢測模式；同樣非機動車檢測器也可采用被動紅外探測器對移動物體的感應應用匹配檢測非機動車的行駛狀態(tài)及數量變化。
3.根據權利要求1所述的智能交通管理系統(tǒng)自適應交通信號控制裝置，其特征在于所述信號收集整理器采用分析電路將有效信號提供給交通信號控制裝置的嵌入式計算機優(yōu)化處理器。
4.根據權利要求1所述的智能交通管理系統(tǒng)自適應交通信號控制裝置，其特征在于所述嵌入式計算機優(yōu)化處理器采用集成電路芯片連接各路感應開關和相應信號控制開關，采用按照現行交通規(guī)則的要求編制程序的單片機、單板機或PLC，用于對有效信號的處理，然后輸出。
5.根據權利要求1所述的智能交通管理系統(tǒng)自適應交通信號控制裝置，其特征在于所述交通標志顯示控制器采用控制開關，將運算后的信號提供給交通標志顯示燈牌；無效信號剔除或與下一組信號一同進入另一級運行；依次循環(huán)。
6.根據權利要求1所述的智能交通管理系統(tǒng)自適應交通信號控制裝置，其特征在于所述交通標志顯示燈牌采用LED信號燈、普通信號燈或信號牌顯示。
7.根據權利要求1所述的智能交通管理系統(tǒng)自適應交通信號控制裝置，其特征在于所述控制電路中還設有自身功能的檢測提示即自動檢測電路，對系統(tǒng)硬件和軟件定時循環(huán)檢測，發(fā)現非正常信號出現提交巡檢報告，硬件顯示交通標志顯示燈牌的黃燈閃爍，軟件提交通訊信號接口，可連接控制中心并提交現場數據信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能交通管理系統(tǒng)自適應交通信號控制裝置，由交通信號自動采集器、信號收集整理器、嵌入式計算機優(yōu)化處理器、交通標志顯示控制器及交通標志顯示燈牌組成。通過對實際路況信息的實時采集、整理，經過微機按照交通規(guī)則制定的邏輯關系處理后，將信號輸入交通標志顯示控制器，使交通標志顯示燈牌隨路況變化而適應性變化。改變現有的傳輸、反饋控制的預測式或預置式交通管理模式，從而達到實時控制的科學管理，指揮交通信號及時反應，準確無誤。排除各種人為因素或違章糾紛及信號傳輸往返控制滯后的因素干擾，有效保證城市中人流、機動車、非機動車的混合交通流的高效有序通行。該裝置投資少、見效快，具有廣闊的應用前景。
文檔編號G08G1/095GK1716334SQ20051001437
公開日2006年1月4日 申請日期2005年7月5日 優(yōu)先權日2005年7月5日
發(fā)明者郭永平, 張庚懷, 郭永清 申請人:郭永平