專利名稱：：無相位約束的交叉口信號燈智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種交叉口信號燈智能控制器，尤其涉及一種無相位約束的交叉口信號燈智能控制器。
背景技術(shù)：
：交叉口信號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燈控制器不論是實現(xiàn)配時控制，還是實現(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)信號燈的綠燈開始及結(jié)束時刻必須保持一致，因此在沖突信號燈的信號轉(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燈綠燈長度的確定是根據(jù)此信號燈所在的相位中具有最大交通量的那個信號燈所需的綠燈長來確定的，這樣不少信號燈會有多余的綠燈。采用相位控制方法的相容信號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交叉口的控制效果不佳。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對已有技術(shù)中問題，提供一種無相位約束的交叉口信號燈智能控制器，它用間隔綠約束代替了相位約束，使信號燈控制器在遵守間隔綠約束的原則下實現(xiàn)各信號燈的分離控制，可實現(xiàn)交叉口各信號燈綠燈時區(qū)的合理設(shè)計，提高交叉口的通行效率。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的解決方案如下它具有一個工業(yè)PC機，在該工業(yè)PC機中設(shè)有交叉口固定配時控制模塊和交叉口智能控制模塊，在該兩個模塊中均含有一個沖突信號燈的間隔綠檢査程序，在工業(yè)PC機上還連有數(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機中還設(shè)有時鐘，用于為固定配時控制提供標準時間；它還具有多個感應(yīng)器，用于為工業(yè)PC機提供車輛數(shù)、相鄰車輛間的時間間距、車速、感應(yīng)器占有時間長度的主要傳感信息，該多個感應(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燈的驅(qū)動卡，該驅(qū)動卡的信號輸入端和其信號燈檢測輸出端與數(shù)據(jù)輸入/輸出卡相接，驅(qū)動卡的信號輸出端與交叉口的各信號燈相接。本實用新型進一步的改進方案如下在工業(yè)PC機上設(shè)有GPS校時模塊，該校時模塊用于完成工業(yè)PC機時鐘的自動校時。本實用新型在控制器中采用了面向信號燈組的控制方法，沖突信號燈的信號轉(zhuǎn)換僅受沖突信號燈間隔綠的約束，因此沒有綠燈損失。另外信號燈的綠長是根據(jù)每個信號燈所具有的交通量來確定的，因此，根據(jù)這種方法所設(shè)計的信號燈配時更符合實際的交通量，沒有綠燈浪費。本控制器相容信號燈的組合沒有相位的約束，可以自由搭配。因此，本實用新型的控制方式非常靈活，無綠燈損失，無綠燈浪費，便于信號協(xié)調(diào)和公交優(yōu)先，可以實現(xiàn)各信號燈綠燈區(qū)間的合理設(shè)計，提高交叉口的通行效率。同時，各信號燈燈色轉(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、本實用新型的原理方框圖。圖2、驅(qū)動卡電路原理圖之一。圖3、驅(qū)動卡電路原理圖之二。圖4、實例1中十字交叉口的信號燈和通行方向示意圖。圖5、實例2中丁字路口的信號燈和通行方向示意圖。具體實施方式參見圖l,本控制器具有一個工業(yè)PC機1，在工業(yè)PC機中設(shè)有交叉口固定配時控制模塊和交叉口智能控制模塊，在該兩個程序模塊中均含有一個沖突信號燈的間隔綠檢査程序，在工業(yè)PC機中還設(shè)有時鐘，為固定配時的控制提供準確的時間。所述的固定配時控制模塊用于完成交叉口固定配時的控制，即控制器根據(jù)自身的時鐘及預定的交叉口各信號燈的綠燈開始及結(jié)束時間(即根據(jù)間隔綠的約束而設(shè)計的交叉口各信號燈的固定配時參數(shù))發(fā)出信號燈燈色變化指令，并且在發(fā)出燈色變化指令之前，對各信號燈的綠燈開始時間進行沖突信號燈的間隔綠檢查，當該信號燈的綠燈開始時間符合沖突信號燈的間隔綠時間后，方可發(fā)出信號燈燈色變化的指令；在該固定配時控制模塊中還設(shè)有多種工作模式配時模塊，如上、下班模式、白天模式、夜間模式，并可根據(jù)上級計算機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)計的交叉口各信號燈的智能控制，即控制器根據(jù)感應(yīng)器給出的車輛檢測信息發(fā)出燈色變化指令，在發(fā)出信號燈燈色變化指令之前，先進行沖突信號燈的間隔綠檢查，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，如信號燈狀態(tài)及感應(yīng)器狀態(tài)，由此可知信號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1上還設(shè)有一個輸入/輸出卡3，它用于完成工業(yè)PC機與感應(yīng)器和驅(qū)動卡的輸入、輸出連接。如果本控制器采用信號燈的智能控制，需設(shè)多個感應(yīng)器4,該多個感應(yīng)器4用于感應(yīng)車輛數(shù)、相鄰車輛間的時間間距，車速，感應(yīng)器占有時間長度等主要感應(yīng)信息，該多個感應(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)信號通過輸入/輸出卡3送入工業(yè)PC機1。本控制器還設(shè)有交叉口各信號燈的驅(qū)動卡5,所述的驅(qū)動卡的信號輸入端及信號燈的檢測輸出端與數(shù)據(jù)輸入/輸出卡3相接，驅(qū)動卡5的信號輸出端與交叉口各信號燈相接。工業(yè)PC機1發(fā)出的燈色變化指令通過輸入/輸出卡3送至驅(qū)動卡5，由驅(qū)動卡驅(qū)動信號燈變色。參見圖l、2、3,所述的驅(qū)動卡5由各燈色信號燈的驅(qū)動電路組成，每個燈色的信號燈對應(yīng)一個驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路包括信號燈的控制回路和執(zhí)行回路，所述信號燈的控制回路由光電隔離器51、比較器52、多路驅(qū)動器53和固態(tài)繼電器54-1按信號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中接入一個信號燈6的檢測電路，該檢測電路由檢測回路和檢測輸出電路構(gòu)成，檢測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;檢測輸出電路由光電隔離器57中的光敏接收管和一個三極管開關(guān)58連接構(gòu)成。當工業(yè)PC機發(fā)出燈色變色指令時，該指令信號通過光電隔離器51進入比較器52,比較器52將該信號與基準電平比較，當信號大于基準電平時，則比較器52輸出有效信號，該有效信號送入多路驅(qū)動器53，通過驅(qū)動，一路使對應(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，則信號燈6亮；如果信號燈6的LED發(fā)光二極管燒壞而斷開，則執(zhí)行回路斷開，這時，檢測回路的光隔57截止，則三極管開關(guān)58截止，檢測信號端輸出高電平；當信號燈6正常接通時，檢測信號端輸出低電平。該檢測信號送回至輸入/輸出卡3，并通過輸入順出卡3送回工業(yè)PC機1，工業(yè)PC機根據(jù)要求控制各組信號燈黃閃，并可通過通訊卡2報告給交通控制中心，交通控制中心盡快派人修理。實例l參見圖4，以《城市道路交通設(shè)計指南》(楊曉光著，ISBN7-114-04689-8)中P171頁信號交叉口設(shè)計過程中的一個示例為例，圖中V1V12是車輛信號燈，P13P16是人行信號燈，實線箭頭標示車輛通行方向，虛線箭頭標示人行通行方向。上述交叉口信號燈沖突的間隔綠時間如表1所示表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表1中"."表示兩信號燈不沖突，"數(shù)字"表示兩信號燈沖突間隔綠的最小時間，"X"為無用格。如表中信號燈VI所在的行與信號燈V5所在的列的相交值為3，該數(shù)字即是信號燈VI綠燈結(jié)束時刻與信號燈V5的綠燈開始時刻最小綠間隔的時間值(3秒)。滿足間隔綠要求信號燈的綠燈區(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)出信號燈變色指令之前，必須通過間隔綠檢查，即必須滿足兩個沖突信號燈最小間隔綠的時間值，從而徹底消除不安全隱患。本實用新型用計算機仿真模擬實驗，針對上述交叉口分別對已有相位約束控制器和本控制器進行了仿真模擬實驗，其結(jié)果如下1、已有相位約束控制器在一個通行周期內(nèi)的控制結(jié)果如表2所示:表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>2、本控制器在一個通行時間內(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)各信號燈的綠燈時間。將表2和表3中各信號燈的綠燈時間進行對比，顯然，表3各信號燈的綠燈時間比表2增加很多。根據(jù)表3，其同一相位信號燈的綠燈開始及結(jié)束時刻不需要保持一致，可根據(jù)每個信號燈所對應(yīng)的交通量大小，各信號燈的綠燈開始及結(jié)束時刻的綠燈區(qū)間可以合理確定，本實用新型貫穿了無相位約束的設(shè)計理念，實現(xiàn)了各信號綠燈區(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。實例2參見圖5,—個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個信號燈，其智能信號設(shè)計的控制方案是北側(cè)支路僅在車輛到來時信號燈才由紅變綠?？刂破鞲鶕?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)出信號燈燈色變化指令。燈色變化指令通過輸出卡到達驅(qū)動卡，驅(qū)動卡根據(jù)收到的燈色變化指令開、關(guān)相應(yīng)的信號燈。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，本控制器發(fā)出信號燈燈色變化指令可以僅針對車輛到來對應(yīng)的信號燈，而不是像相位控制器是針對車輛到來對應(yīng)的信號燈所在相位的所有信號燈。例如北側(cè)支路上僅有右轉(zhuǎn)車輛到來時，僅發(fā)出東側(cè)直行信號燈由綠變紅的指令，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，東西主干道信號燈均由綠變紅，西側(cè)直行，左轉(zhuǎn)及東側(cè)右轉(zhuǎn)車也受到阻礙。另外，控制器時間標準的一致對一條道路上多個路口的信號燈協(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間標準一致，在本控制器的工業(yè)PC上機設(shè)有GPS校時模塊，該模塊用于完成工業(yè)PC機時鐘的自動校時。采用上述GPS校時可以保證時間的準確，當然，也可以無線遙控校表等其它方式，但都沒有GPS校時方便和準確度高。權(quán)利要求1、一種無相位約束的交叉口信號燈智能控制器，其特征是1.1、它具有一個工業(yè)PC機(1)，在該工業(yè)PC機中設(shè)有交叉口固定配時控制模塊和交叉口智能控制模塊，在該兩個模塊中均含有一個沖突信號燈的間隔綠檢查程序，在工業(yè)PC機上還連有數(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機中還設(shè)有時鐘，用于為固定配時控制提供標準時間；1.2、它還具有多個感應(yīng)器(4)，用于為工業(yè)PC機提供車輛數(shù)、相鄰車輛間的時間間距、車速、感應(yīng)器占有時間長度的主要傳感信息，該多個感應(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燈的驅(qū)動卡(5)，該驅(qū)動卡的信號輸入端和其信號燈檢測輸出端與數(shù)據(jù)輸入/輸出卡(3)相接，驅(qū)動卡的信號輸出端與交叉口的各信號燈(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燈智能控制器，其特征是在工業(yè)PC機(1)上設(shè)有GPS校時模塊，該校時模塊用于完成工業(yè)PC機時鐘的自動校時。專利摘要本實用新型涉及一種無相位約束的交叉口信號燈智能控制器。它具有一個工業(yè)PC機，在工業(yè)PC機中設(shè)有交叉口固定配時控制模塊和交叉口智能控制模塊，在該兩個模塊中均含有一個沖突信號燈的間隔綠檢查程序，它還具有與工業(yè)PC機相接的多個感應(yīng)器、交叉口信號燈的驅(qū)動卡、通訊卡等。本實用新型在控制器中使用了沖突信號燈的間隔綠檢查，使每個信號燈的綠燈開始和結(jié)束時間只受沖突信號燈的間隔綠約束，而不受相位約束，各信號燈的綠燈控制是分離的，可實現(xiàn)交叉口各信號燈多種綠燈配時的設(shè)計方案，它為合理設(shè)計交叉口信號燈配時、信號協(xié)調(diào)、公交優(yōu)先和提高交叉口的通行效率提供了一個必要的控制設(shè)備。文檔編號H05B37/02GK201066943SQ20072003232公開日2008年5月28日申請日期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)申請人:西安智達交通科技有限公司