專利名稱：平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于城市道路平面交叉路口紅綠燈信號配時控制裝置，具體地講是指采用了能夠統(tǒng)一規(guī)范化地實現(xiàn)路口信號配時和安裝施工的通用方法和多級模塊化結(jié)構(gòu)的交通控制信號機。
背景技術(shù)：
近年來，交通擁擠日漸成為城市交通的主要問題，信號機在功能上也形成了行人過街觸發(fā)式信號機、多時段定時式信號機、感應(yīng)式信號機和集中協(xié)調(diào)式信號機等四種。目前，信號機開始向公交優(yōu)先、特勤指揮、本地自適應(yīng)、多智能體和通信規(guī)范等功能方向發(fā)展， 但這些改進都是沿著信號機功能在縱向擴展，而在橫向上，往往忽略了城市道路平面交叉路口的多樣性和城市交通流的關(guān)聯(lián)性，沒有在信號機技術(shù)方案和結(jié)構(gòu)上提供充分地支持， 對于多種多樣的路口類型和交通流情況不具備全面統(tǒng)一的控制和實施規(guī)范，有些路口甚至無法實現(xiàn)有效控制。因此，這些信號機在系統(tǒng)的實施過程中，不同的路口需要設(shè)置不同的信號相位，有些情況甚至由于案例過于復(fù)雜而無法實現(xiàn)，信號燈和檢測線圈需要采用不同的接線方式，對用戶和工程承包商的安裝和實施技能有了很高要求，加大了培訓(xùn)、實施和維護成本。另一方面，完整的信號機包含有主控、通信、燈控、流量檢測和故障檢測等功能，目前的信號機采用了板卡不劃分模塊(采用一個整體的控制板)或一級模塊化(采用主控板、 通信板、燈控板、檢測板的組合方式)的結(jié)構(gòu)，這樣在生產(chǎn)、調(diào)試、安裝和維護過程中，會帶來很多不便，影響了生產(chǎn)和施工效率。
發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不具備能夠統(tǒng)一規(guī)范化地實現(xiàn)城市道路平面交叉路口信號配時和安裝施工的通用方法和多級模塊化結(jié)構(gòu)，從而不能有效地實現(xiàn)城市道路平面交叉路口的信號控制問題，本發(fā)明提出一種帶有通用控制方法和多級模塊化結(jié)構(gòu)的信號機。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化結(jié)構(gòu)信號機，所述信號機采用了通用控制方法，其特征在于按照路口交通流的信號控制需求，對平面交叉路口進行分類，綜合每類路口的信號控制相位設(shè)置需求，形成統(tǒng)一的相位劃分規(guī)范，并在信號機軟件算法和硬件結(jié)構(gòu)上予以支持。進一步地，本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征硬件結(jié)構(gòu)采用多級模塊化設(shè)計，一級模塊是由以高性能Cortex-M3技術(shù)的ARM 32位微控制器為核心的主控板和系統(tǒng)底板、檢測底板各一塊組成；二級模塊由相位主板和檢測主板各一塊組成；三級模塊由6塊相位驅(qū)動板和8 塊車輛檢測板組成。各級模塊電路板由串口總線連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果如下1、本發(fā)明采用了交叉路口通用控制技術(shù)，具有信號機內(nèi)部接線規(guī)范、信號燈接線規(guī)范和檢測器接線規(guī)范三條工程施工標準，構(gòu)成信號機通用接線規(guī)范，使得信號機安裝維護變得極為簡便和規(guī)范；同時，采用了按照通用控制的要求設(shè)計的多級模塊化的結(jié)構(gòu)，最終實現(xiàn)了平面交叉路口的通用控制。2、信號配時調(diào)整便利。由于采用了統(tǒng)一的相位劃分設(shè)置，使得不同路口的信號配時操作具有了統(tǒng)一的規(guī)律可循，提高了信號配時的有效性和高效性。3、本發(fā)明所涉及的畸形路口本質(zhì)上是城市路網(wǎng)中相鄰過近的路口，交通流量有著很強的相關(guān)性，存在需要嚴格保持時差的相位，現(xiàn)有技術(shù)方案通常采用3臺信號機采用時間同步或者聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)控制，但是采用時間同步的方式存在3臺信號機時間不能同步，從而導(dǎo)致相位時差波動，聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)控制也遭受網(wǎng)絡(luò)通信不可靠帶來的負面影響。本發(fā)明的信號機通過進行合理的相位劃分，采用一臺信號機內(nèi)部相位協(xié)調(diào)的方式，可以保證相位時差的可靠運行。
圖1. 1是十字(丁字、Y型)路口平面1.2是菱形路口平面1.3是畸形路口平面2.1是十字(丁字、Y型)路口相位劃分2. 2是菱形路口相位劃分2. 3是畸形路口相位劃分3是平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機的信號燈接線規(guī)范4是平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機的3級模塊化結(jié)構(gòu)框5. 1是平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機的主控板原理圖之一圖5. 2是平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機的主控板原理圖之二圖5. 3是平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機的主控板原理圖之三圖6是平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機的相位主板原理7. 1是平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機的相位驅(qū)動板原理圖之一圖7. 2是平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機的相位驅(qū)動板原理圖之二圖8是平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機的檢測主板原理9. 1是平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機的車輛檢測板原理圖之一圖9. 2是平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機的車輛檢測板原理圖之一圖10是平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機的軟件結(jié)構(gòu)框圖
具體實施例方式本發(fā)明的具體實施方式
為1、按照路口交通流量的信號控制需求，對平面交叉路口進行分類本發(fā)明的信號機按照信號控制特點把城市平面交叉路口劃分成十字(丁字、Y型)路口、菱形路口和畸形路口三種類別。其中十字(丁字、Y型)路口涵蓋所有角度交叉的十字路口、丁字路口和Y型路口，本發(fā)明的信號機以路口任一個進口車道作為正東方向，形成圖1.1所示的十字(丁字、 Y型)路口平面圖。菱形路口是兩條道路相交，一條道路下穿，形成的容易形成二次停車的交叉路口， 本發(fā)明的信號機以二次過街道路為東西向，形成圖1.2所示的菱形路口平面圖?；温房谑桥徠胀ㄊ?丁字、Y型)路口距離很近(通常在50 100多米) 存在一到兩個小路口，由于距離過近，需要協(xié)調(diào)控制的路口組合，本發(fā)明的信號機以多個路口共處的一條道路為南北向，形成圖1.3所示的畸形路口平面圖。2、對不同類別的交叉路口進行控制相位劃分本發(fā)明的信號機對十字(丁字、Y型)路口、菱形路口和畸形路口三種類別的城市平面交叉路口進行了統(tǒng)一的控制相位劃分。如圖2.1所示的是十字(丁字、Y型)路口相位劃分圖。如圖2. 2所示的是菱形路口相位劃分圖。如圖2. 3所示的是畸形路口相位劃分圖。3、采用統(tǒng)一的相位劃分規(guī)范和相位驅(qū)動板設(shè)置規(guī)范根據(jù)平面交叉路口的通用控制需求，本發(fā)明的信號機統(tǒng)一設(shè)置了 M個獨立相位輸出，實現(xiàn)各種路口的信號控制。每種路口對于M個獨立相位的使用情況和路口相位劃分情況如下表所示。相位劃分規(guī)范
權(quán)利要求
1.一種平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機，其特征在于具有通用控制方法，即按照路口交通流的信號控制需求，把平面交叉路口分成十字(丁字、Y型)路口、菱形路口、畸形路口三種類別，對每類路口綜合其信號控制相位設(shè)置需求，形成統(tǒng)一的相位劃分規(guī)范，進而形成統(tǒng)一的相位驅(qū)動板設(shè)置規(guī)范和信號燈接線規(guī)范。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號機，其特征在于具有主控板、相位主板和檢測主板、相位驅(qū)動板和車輛檢測板等3級模塊化結(jié)構(gòu)，一級模塊是由以高性能Cortex-M3技術(shù)的ARM 32位微控制器為核心的主控板和系統(tǒng)底板、檢測底板各一塊組成；二級模塊由相位主板和檢測主板各一塊組成；三級模塊由若干塊相位驅(qū)動板和若干塊車輛檢測板組成，各級模塊電路板由RS485總線連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號機，其特征在于信號機軟件有從RS485總線連接的采集設(shè)備收集的車流量數(shù)據(jù)處理軟件模塊；各級模塊間RS485通訊處理軟件模塊；有行人過街觸發(fā)模式算法、多時段定時模式算法、感應(yīng)模式算法和集中協(xié)調(diào)模式算法等配時方案處理軟件模塊；有相位主板控制模塊，相位驅(qū)動板控制模塊，檢測主板控制模塊，車輛檢測板控制模塊；有信號機計時模塊；故障檢測模塊；數(shù)據(jù)通訊模塊；還有信號機參數(shù)設(shè)置模塊； 有基于RS232的守護進程模塊；有基于以太網(wǎng)的守護進程模塊；流量數(shù)據(jù)和信號機配置參數(shù)連接配時方案處理軟件模塊；相位主板控制模塊將配時信息傳給相位驅(qū)動板控制模塊； 相位驅(qū)動板控制模塊向信號機連接的燈組實施燈色顯示控制。
全文摘要
平面交叉路口通用控制方法和多級模塊化信號機是一種城市道路平面交叉路口紅綠燈信號配時控制裝置。本信號機對于城市平面交叉路口具有統(tǒng)一的分類方法、相位劃分規(guī)范、相位驅(qū)動板設(shè)置規(guī)范和信號燈接線規(guī)范，實現(xiàn)了對平面交叉路口的通用控制。本產(chǎn)品采用主控板、相位主板和檢測主板、相位驅(qū)動板和車輛檢測板等3級模塊化結(jié)構(gòu)，主控板以高性能Cortex-M3技術(shù)的ARM 32位微控制器為核心，通過RS485總線連接相位主板和檢測主板，相位主板通過RS485總線連接相位驅(qū)動板，控制路口信號燈，檢測主板通過RS485總線連接車輛檢測板，實現(xiàn)車流量檢測，在信號機軟件算法和硬件結(jié)構(gòu)上達到了交通信號控制的目標。
文檔編號G08G1/07GK102486893SQ20101057161
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者彭煥濤, 馬道松 申請人:北京思邁特威科技有限公司