新型分布式交通信號燈控制系統

引言

　　要實(shí)現道路交通的智能化，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據，根據規則動(dòng)態(tài)地調節信號燈，獲得更加滿(mǎn)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設計方案，它利用RFID技術(shù)提高路況信息的收集精度， 利用電流環(huán)遠距離傳輸方式，并且應用人工智能理論使得系統具有更強的自適應性和可擴充性。

　　1 系統功能與整體結構設計

　　從功能特點(diǎn)來(lái)看，智能交通信號燈系統應具有時(shí)間固定模式、時(shí)間設定模式、時(shí)間感應模式、現場(chǎng)遙控模式、遠程控制模式等信號控制模式;可以進(jìn)行日期、時(shí)間設定、分時(shí)段時(shí)間設定、感應參數設定、周期時(shí)間、相位差和綠信比等參數設定;可以進(jìn)行系統自檢、綠沖突檢測、燈故障檢測、線(xiàn)路故障檢測;具有強大的輸入/輸出功能，可實(shí)現對路口的不同相位燈控輸出和檢測功能。此外，系統提供友好的人機界面，用戶(hù)可通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)、鍵盤(pán)或遙控器對信號機進(jìn)行設定和控制。

　　信號機是整個(gè)系統的核心。它由LCD屏、控制板、燈組驅動(dòng)板、開(kāi)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(xiàn)端子排等組成。本系統選擇基于A(yíng)RM核的32位嵌入式RISC處理器AT91RM9200作為信號機控制板處理器，可以滿(mǎn)足信號機智能化的要求，使信號機在系統中成為收集與處理交通流量數據、通信聯(lián)網(wǎng)以及區域協(xié)調控制的平臺。

　　智能交通信號燈系統結構圖如圖1所示。

　　圖1 交通信號燈系統結構圖

　　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，省電又穩定。系統內各組件，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)現弱電控制。信號燈亮度的控制采用脈寬調制的原理，將電壓全波整流，經(jīng)電阻分壓，由光耦將其轉成有一定占空比的方波，當電源電壓升高時(shí)，占空比會(huì )減小，抑制LED亮度的提高，當電源電壓降低時(shí)，占空比會(huì )增大，限制LED亮度的降低，從而實(shí)現了LED亮度的自動(dòng)控制。

　　信號燈遠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。這種遠距離通信控制電路簡(jiǎn)單、成本低、抗干擾能力強。它是由電流環(huán)傳輸串行移位的3種信號--數據D、時(shí)鐘CLK、鎖存STR，交通燈則將控制器發(fā)來(lái)的串行信息轉換為并行輸出，準確實(shí)現位控制，不同的信號燈就可以在連線(xiàn)上采取并聯(lián)方式，這樣，一個(gè)線(xiàn)路輸出的負載能力足以控制十幾個(gè)信號燈，可以滿(mǎn)足各種交通路口的需要。

　　智能交通信號燈系統既是一個(gè)獨立的系統，又是整個(gè)地區智能信號燈系統的一部分。通過(guò)信息共享，可以實(shí)現交通信號的聯(lián)動(dòng)控制，進(jìn)行有效的交通預測和疏導。當路口車(chē)流相對均勻穩定時(shí)，地區內的信號燈協(xié)調運作，可以實(shí)現“綠波帶”控制。

　　以下給出地區交通信號燈聯(lián)動(dòng)系統結構圖，如圖2所示。

　　圖2 地區交通信號燈聯(lián)動(dòng)系統結構圖