新型分布式交通信號燈控制系統(tǒng)

引言

　　要實(shí)現(xiàn)道路交通的智能化，就要引入變周期交通信號燈控制技術(shù)，實(shí)時(shí)檢測路口的交通流量以及擁塞量等數(shù)據(jù)，根據(jù)規(guī)則動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)信號燈，獲得更加滿意的通行率。

　　本文提出了一種具有分布式特征的交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，它利用RFID技術(shù)提高路況信息的收集精度， 利用電流環(huán)遠(yuǎn)距離傳輸方式，并且應(yīng)用人工智能理論使得系統(tǒng)具有更強(qiáng)的自適應(yīng)性和可擴(kuò)充性。

　　1 系統(tǒng)功能與整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　從功能特點(diǎn)來看，智能交通信號燈系統(tǒng)應(yīng)具有時(shí)間固定模式、時(shí)間設(shè)定模式、時(shí)間感應(yīng)模式、現(xiàn)場遙控模式、遠(yuǎn)程控制模式等信號控制模式;可以進(jìn)行日期、時(shí)間設(shè)定、分時(shí)段時(shí)間設(shè)定、感應(yīng)參數(shù)設(shè)定、周期時(shí)間、相位差和綠信比等參數(shù)設(shè)定;可以進(jìn)行系統(tǒng)自檢、綠沖突檢測、燈故障檢測、線路故障檢測;具有強(qiáng)大的輸入/輸出功能，可實(shí)現(xiàn)對路口的不同相位燈控輸出和檢測功能。此外，系統(tǒng)提供友好的人機(jī)界面，用戶可通過手動(dòng)開關(guān)、鍵盤或遙控器對信號機(jī)進(jìn)行設(shè)定和控制。

　　信號機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心。它由LCD屏、控制板、燈組驅(qū)動(dòng)板、開關(guān)電源、按鈕板等共5種功能模塊插件板，以及配電板、接線端子排等組成。本系統(tǒng)選擇基于ARM核的32位嵌入式RISC處理器AT91RM9200作為信號機(jī)控制板處理器，可以滿足信號機(jī)智能化的要求，使信號機(jī)在系統(tǒng)中成為收集與處理交通流量數(shù)據(jù)、通信聯(lián)網(wǎng)以及區(qū)域協(xié)調(diào)控制的平臺。

　　智能交通信號燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　圖1 交通信號燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　信號燈采用發(fā)光二極管，即LED技術(shù)，發(fā)光功率大，抗震能力強(qiáng)，省電又穩(wěn)定。系統(tǒng)內(nèi)各組件，包括信號燈都由外部供電，并配有UPS。信號燈控制器對各種信號燈不提供工作電壓，僅進(jìn)行信號傳遞，完全實(shí)現(xiàn)弱電控制。信號燈亮度的控制采用脈寬調(diào)制的原理，將電壓全波整流，經(jīng)電阻分壓，由光耦將其轉(zhuǎn)成有一定占空比的方波，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，占空比會減小，抑制LED亮度的提高，當(dāng)電源電壓降低時(shí)，占空比會增大，限制LED亮度的降低，從而實(shí)現(xiàn)了LED亮度的自動(dòng)控制。

　　信號燈遠(yuǎn)距離通信控制可以采用電流環(huán)信號傳輸方式加以實(shí)現(xiàn)。這種遠(yuǎn)距離通信控制電路簡單、成本低、抗干擾能力強(qiáng)。它是由電流環(huán)傳輸串行移位的3種信號--數(shù)據(jù)D、時(shí)鐘CLK、鎖存STR，交通燈則將控制器發(fā)來的串行信息轉(zhuǎn)換為并行輸出，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)位控制，不同的信號燈就可以在連線上采取并聯(lián)方式，這樣，一個(gè)線路輸出的負(fù)載能力足以控制十幾個(gè)信號燈，可以滿足各種交通路口的需要。

　　智能交通信號燈系統(tǒng)既是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，又是整個(gè)地區(qū)智能信號燈系統(tǒng)的一部分。通過信息共享，可以實(shí)現(xiàn)交通信號的聯(lián)動(dòng)控制，進(jìn)行有效的交通預(yù)測和疏導(dǎo)。當(dāng)路口車流相對均勻穩(wěn)定時(shí)，地區(qū)內(nèi)的信號燈協(xié)調(diào)運(yùn)作，可以實(shí)現(xiàn)“綠波帶”控制。

　　以下給出地區(qū)交通信號燈聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。

　　圖2 地區(qū)交通信號燈聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖