一種智能匝道交通控制機以及控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種智能匝道交通控制機以及控制系統，屬于智能交通控制領域，本實用新型智能匝道交通控制機包括微處理器模塊、故障檢測模塊、信號燈輸出模塊、接線端子、車輛檢測輸入模塊和通訊模塊，所述微處理器模塊分別與所述通訊模塊，信號燈輸出模塊，車輛檢測輸入模塊，故障檢測模塊相連接，其中故障檢測模塊還與信號燈輸出模塊相連接；所述接線端子分別與車輛檢測輸入模塊和信號燈輸出模塊相連接。本實用新型的有益效果是，控制城市快速道路匝道入口流量，調節匝道入口與快速路主干道擁堵情況，保證快速路與相鄰輔路交通流暢。
【專利說明】一種智能匝道交通控制機以及控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于智能交通控制領域，尤其是涉及一種智能匝道交通控制機以及控制系統。
【背景技術】
[0002]城市快速路是城市道路網的主動脈，其以快速、連通、大容量的交通功能來滿足城市持續發展，但是隨著我國機動車保有量的快速上升和基礎設施建設趨于飽和，城市交通壓力越來越大。其運行狀態直接影響整個城市路網的交通狀態。城市快速路匝道(指快速路的出入口)作為城市快速路與周邊路網的交匯節點，對調節路網交通流，提高快速路的利用效率具有重要作用。近年來由于機動車輛數量快速上升，而且受路網載荷的限制，快速路匝道區域已成為目前交通擁堵的高發區域。利用匝道的交通調控作用，最大限度地提高路網利用率是目如急需解決的一個問題。
[0003]為了防止快速路交通癱瘓，國內外通常采用匝道控制匝道信號燈對匝道入口車輛進行控制，即當快速路發生擁堵時，通過將匝道控制匝道信號燈變成紅燈、禁止匝道車輛繼續進入快速路的方法，來控制和減少匝道進入快速路的流量，以緩解主道壓力、保障主道的正常通行。而選擇什么樣的時機來開啟或關閉匝道車流(將匝道控制匝道信號燈切換為綠燈或紅燈)，則是實現對匝道信號燈的高效控制的關鍵。
[0004]目前國內外的匝道信號機對匝道信號燈的控制策略有多種方式，如定周期方式、流量檢測模式、速度檢測模式、占有率檢測模式等，均使用模糊控制方式，存在著匝道的開啟或關閉控制反應速度慢、不夠及時準確、效率不高等缺點，無法快速、準確、高效地在快速路發生擁堵時立即將匝道信號燈變為紅燈以限制匝道車輛進入快速路、在快速路的交通擁堵緩解后立即開啟綠燈放行匝道車輛進入快速路。
實用新型內容
[0005]本實用新型的主要目的在于解決現有技術中存在的問題，提供一種實時、精確控制、有效的緩解快速路出口匝道處的交通阻塞和效率高的智能匝道交通控制機以及控制系統。
[0006]本實用新型的技術方案是:一種智能匝道交通控制機，用于對快速路主干道和匝道交口處匝道信號燈進行控制，包括微處理器模塊、故障檢測模塊、信號燈輸出模塊、接線端子、車輛檢測輸入模塊和通訊模塊，所述微處理器模塊分別與所述通訊模塊，信號燈輸出模塊，車輛檢測輸入模塊，故障檢測模塊相連接，其中故障檢測模塊還與信號燈輸出模塊相連接；所述接線端子分別與車輛檢測輸入模塊和信號燈輸出模塊相連接。
[0007]所述通訊模塊包括ZigBee、RS-232通訊串口、RS-485通訊串口、RS-422通訊串口中的一種或幾種。
[0008]所述的智能匝道交通控制機還包括鍵盤和顯示裝置，所述鍵盤和顯示裝置分別與微處理器模塊相連接。
[0009]本實用新型還提供了一種智能匝道交通控制系統，包括上述權利要求1至3所述任意一項所述的智能匝道交通控制機，還包括車輛檢測裝置、匝道信息情報板和匝道信號燈，所述的車輛檢測裝置和匝道信號燈分別與接線端子相連接，所述匝道信息情報板與通訊模塊相連接。
[0010]所述的通訊模塊通過有線或無線的方式連接以太網，并通過以太網連入交通控制指?車中心。
[0011]所述的車輛檢測裝置包括:主線車輛檢測器，設置在快速路主干道上游路段處；交匯車輛檢測器，設置于快速路主干道下游路段；排隊車輛檢測器，設置于匝道入口處；檢入車輛檢測器，設置于匝道停車線前；檢出車輛檢測器設置于匝道停車線后。
[0012]所述車輛檢測裝置為線圈車輛檢測器、紅外檢測器或視頻檢車輛測設備的一種或幾種。
[0013]所述微處理器模塊采用MC68000微處理器。
[0014]所述的顯示裝置為IXD液晶顯示屏。
[0015]本實用新型的優點如下:
[0016](I)本實用新型所述的一種智能匝道交通控制系統，通過考慮快速路主干道上游，下游和入口匝道處的交通流量，并對快速路主干道上游，入口匝道處交通流量和入口匝道處的交通流量進行比較，實時響應交通流量的變化，自動選擇不同的控制方式，提高了快速路入口匝道的交通輸送能力。
[0017](2)本實用新型所述的一種智能匝道交通控制系統，最大限度地利用了快速路主干道通行能力，從而可以將入口匝道處堆積的車輛進行釋放，有效避免了駛入快速路的機動車輛因排隊造成快速路的相鄰輔路發生交通擁堵的現象，也防止了由于入口匝道駛入車輛與快速路主路嚴重交織而發生交通事故，提高了快速路駛入車輛的安全性。
[0018](3)本實用新型所述的通訊模塊通過有線或無線的方式連接以太網，并通過以太網連入交通控制指揮中心，接受交通管理中心下傳控制策略，并且將執行的現況及檢測器采集的交通數據上傳至中心端，同時配合控制策略與車輛檢測裝置、匝道信號燈、匝道信息情報板等集成運作達到控制的目的。
[0019](4)本實用新型所述的匝道信息情報板能夠實時顯示匝道運行情況，快速路道路發生交通事故、道路施工及天候惡劣足以影響安全，匝道信息情報顯示紅色告警語句或關閉匝道，為市民安全出行提供提醒。
[0020](5)本實用新型的智能匝道交通控制機還提供4個25針D型母連接器作為通訊串口，2 組 RS-232，I 組 RS-232 或 RS-485 或 RS-422，I 組 RS-422 或 RS-485。每一臺智能匝道控制機運轉交流電源范圍為110V/220V±20%，50Hz±2Hz或60Ηζ±3%，消耗功率約40瓦，運作溫度范圍為_20°C到70°C，相對濕度在無結露時可承受5到95%的濕度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型的智能匝道交通控制機的原理框圖；
[0022]圖2是本實用新型的智能匝道交通控制系統的原理框圖；
[0023]圖3是本實用新型的智能匝道交通控制方法的布置示意圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖1-3對本實用新型做進一步描述:
[0025]本實用新型的技術方案涉及智能匝道交通控制機和智能匝道交通控制機的控制系統以下做詳細闡述。
[0026]如圖1所示，一種智能匝道交通控制機，用于對快速路主干道和匝道交口處匝道信號燈進行控制，所述交通控制機包括微處理器模塊，故障檢測模塊，信號燈輸出模塊，接線端子，車輛檢測輸入模塊，和通訊模塊，所述微處理器模塊分別與所述通訊模塊，信號燈輸出模塊，車輛檢測輸入模塊，故障檢測模塊相連接，微處理器模塊通過接收到車輛檢測輸入模塊輸入的快速路主干道和匝道車流量和車速等進行判斷然后形成對匝道入口處匝道信號燈的控制信息和配時方案，包括信號控制相位，信號周期長度等，以及將信號控制命令傳送至信號燈輸出模塊，其中故障檢測模塊還與信號燈輸出模塊相連接；其中接線端子包括車輛檢測裝置接線端子和匝道信號燈接線端子，其中車輛檢測裝置接線端子和匝道信號燈接線端子分別與車輛檢測輸入模塊和信號燈輸出模塊相連接，更加方便工作人員再接線時進行識別和操作；所述通訊模塊包括ZigBee，RS-232通訊串口，RS-485通訊串口，RS-422通訊串口中的一種或幾種。本實用新型的智能匝道交通控制機還提供4個25針D型母連接器作為通訊串口，2 組 RS-232，I 組 RS-232 或 RS-485 或 RS-422，I 組 RS-422 或 RS-485。每一臺智能匝道控制機運轉交流電源范圍為110V/220V± 20 %，50Hz 土 2Hz或60Hz ± 3 %，消耗功率約40瓦，運作溫度范圍為-20°C到70°C，相對濕度在無結露時可承受5到95%的濕度。所述的智能匝道交通控制機還包括鍵盤和顯示裝置，所述鍵盤和顯示裝置分別與微處理器模塊相連接，所述的顯示裝置為LCD液晶顯示屏，用于輸入指令和顯示當前的控制狀態。
[0027]所述的智能匝道交通控制機還包括電源模塊，所述電源模塊分別與微處理器模塊，故障檢測模塊，信號燈輸出模塊想連接，負責提供能源。
[0028]除此之外，智能匝道交通控制機還可以包括有時鐘電路用于提供控制模塊的初始化或實時時鐘信號，看門狗電路又叫WDT，用于監測處理器程序運行狀態、led狀態指示燈用于顯示各個硬件模塊的狀態信息。
[0029]如圖2所示本實用新型還提供了一種智能匝道交通控制系統，包括如上所述的智能匝道交通控制機，還包括車輛檢測裝置、匝道信息情報板和匝道信號燈，所述的車輛檢測裝置和匝道信號燈分別與接線端子相連接，所述故障檢測模塊還包括對匝道信號燈的燈號沖突進行檢測的功能，當故障檢測模塊檢測到匝道信號燈同一燈組的紅燈和綠燈同時點亮的時候，故障檢測模塊向微處理器模塊發出故障報警信號，同時控制匝道信號燈發出硬件黃閃；故障檢測模塊通過檢測匝道信號燈中的紅燈信號的電流值來檢測是否發生紅燈不亮故障，當發生紅燈不亮的情況下，故障檢測模塊向微處理器模塊發出故障報警信號，同時控制匝道信號燈發出硬件黃閃。所述匝道信息情報板與通訊模塊相連接，所述接線端子接受外部車道車輛的狀態信息，傳遞微處理器模塊處理，微處理器模塊處理后通過信號燈輸出模塊發出指令，控制外部匝道信號燈的開閉；所述微處理器模塊采用MC68000微處理器，處理速度更快，兼容性更好，所述匝道信息情報板顯示匝道路況和告警信息還能夠實時顯示匝道運行情況，能夠快速反映快速路的交通狀況，更加利于人們了解交通現況選擇更加合理出行線路，所述的通訊模塊可以通過有線或無線的方式連接串口服務器接入以太網，通過以太網連入交通控制指揮中心，接受交通管理中心下傳控制策略，并且將執行的現況及檢測器采集的交通數據上傳至中心端，同時配合控制策略與車輛檢測裝置、匝道信號燈、匝道信息情報板等集成運作達到控制的目的。
[0030]所述的車輛檢測裝置包括分別設置于快速路主干道上游路段和下游路段的快速路主線車輛檢測器和交匯車輛檢測器，其中主線車輛檢測器設置于匝道進口匯入快速路主線上游50米處，是為解決隨機性因素產生的非重現性交通堵塞問題，交匯車輛檢測器設置于匝道進口匯入快速路主線下游100米處，設置于匝道入口處的排隊車輛檢測器，用于檢測從城市主干道進入匝道入口處的車輛飽和度和空白匝道的長度；設置于匝道停車線前檢入車輛檢測器，用于檢測是否有車輛到達停車線前等待；設置于匝道停車線后檢出車輛檢測器，用于檢測是否有車輛通過停車線。據高架道路或速公地面的不同情況，采用環形線圈式車輛檢測器，視頻車輛事件檢測器或紅外線檢測器采集交通數據，作為控制策略的依據。
[0031]所述車輛檢測裝置為線圈車輛檢測器，紅外檢測器或視頻車輛檢測設備的一種或幾種。線圈車輛檢測器，是指環形線圈埋置于預先選檢測點，當車量經過環形線圈時，線圈電感量改變信號經過車輛檢測單元放大，再將感應到車輛之信息傳給接收信號設備，線圈車輛檢測器據此計算出車輛的流量、速度、時間占有率和長度等交通參數，并上傳給微處理模塊，以滿足智能匝道交通控制系統的需要。此種方法技術成熟，易于掌握，并有成本較低的優點；視頻車輛檢測器是通過視頻攝像機作傳感器，在視頻范圍內設置虛擬線圈，即檢測區，車輛進入檢測區時使背景灰度值發生變化，從而得知車輛的存在，并以此檢測車輛的流量和速度。視頻車輛檢測器可安裝在車道的上方和側面，與傳統的交通信息采集技術相比，交通視頻檢測技術可提供現場的視頻圖像，可根據需要移動檢測線圈，有著直觀可靠，安裝調試維護方便，價格便宜等優點；紅外檢測器為面檢測設備，其是，將發設器裝置于車輛上當動作時送出一定頻率的光信號，不同用途的車輛送出不同頻率，再通過傳輸纜線將信息傳送至智能匝道交通控制機。通過在區域的范圍內檢測是否有觸發信號，安裝調試維護方便，檢測數據準確。
[0032]本實用新型還提供了一種快速公交信號控制方法，應用在如上智能匝道交通控制系統中，包括如下步驟:
[0033]a、智能阻道父通控制系統初始化啟動；
[0034]b、車輛檢測裝置進入自動運行模式，檢測相關交通信息數據；
[0035]C、微處理模塊對檢測到的交通信息數據進行實時處理，然后對快速路主干道上游路段需求量和下游路段容量進行判斷，快速路主干道上游路段的交通需求量是否大于或等于下游路段容量，是的話進入關閉匝道信號燈，否的話，進入下一步；
[0036]d、微處理模塊判斷快速路主干道上游路段需求量加上匝道需求量的和是否大于或等于下游路段容量，否的話，匝道信號燈開啟綠燈，是的話，進入下一步；
[0037]e、采用間隔綠燈放行模式，所述間隔綠燈放行模式為微處理模塊預估車流量除以車速后得到的時間值，該時間值作為綠燈開啟的時間；間隔綠燈放行模式完成后進入步驟b0
[0038]本實用新型所述的快速路主干道上游路段需求量為車輛行駛在快速路主干道上游路段具體車的數量，所述的下游路段容量為下游路段所能承載的最大車輛的數量。所述的匝道需求量為車輛行駛在匝道上具體車的數量。
[0039]本實用新型所述的一種智能匝道交通控制系統及控制方法，通過考慮快速路主干道上游，下游和入口匝道處的交通流量，并對快速路主干道上游，入口匝道處交通流量和入口匝道處的交通流量進行比較，實時響應交通流量的變化，自動選擇不同的控制方式，提高了快速路入口匝道的交通輸送能力。
[0040]進一步，在步驟c后還包括，步驟Cl:微處理器通過排隊車輛檢測器的信息判斷，當匝道處排隊車輛達到飽和狀態時，上匝道排隊足以影響市區輔路交通通行，并且快速路主干道上游路段的交通需求量小于快速路主干道下游路段容量時，微處理器模塊則指令并控制匝道信號燈變為綠燈，之后進入步驟b。
[0041]進一步，在步驟a后還包括，步驟al特殊模式:微處理模塊測到的交通數據中的車輛速度和車道流量進行判斷，當快速路主干道行車速度高于30公里/小時或每車道流量高于1500輛/小時時，此時所述入口匝道信號燈為綠燈并持續給予所述入口匝道通行權，若當快速路主干道行車速度低于30公里/小時或每車道流量達到1200至1500輛/小時時，此時微處理模塊控制匝道信號燈關閉，匝道信息情報板顯示板顯示紅色告警語句。
[0042]本實用新型提供的特殊和自動模式兩種控制模式，通過特殊和自動模式的互換最大限度地利用了快速路主干道通行能力，從而可以將入口匝道處堆積的車輛進行釋放，有效避免了駛入快速路的機動車輛因排隊造成快速路的相鄰輔路發生交通擁堵的現象，也防止了由于入口匝道駛入車輛與快速路主路嚴重交織而發生交通事故，提高了快速路駛入車輛的安全性。
[0043]以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內。
【權利要求】
1.一種智能匝道交通控制機，用于對快速路主干道和匝道交口處的匝道信號燈進行控制，其特征在于:所述交通控制機包括微處理器模塊、故障檢測模塊、信號燈輸出模塊、接線端子、車輛檢測輸入模塊和通訊模塊，所述微處理器模塊分別與所述通訊模塊，信號燈輸出模塊，車輛檢測輸入模塊，故障檢測模塊相連接，其中故障檢測模塊還與信號燈輸出模塊相連接；所述接線端子分別與車輛檢測輸入模塊和信號燈輸出模塊相連接。
2.根據權利要求1所述的智能匝道交通控制機，其特征在于:所述通訊模塊包括ZigBee、RS-232通訊串口、RS-485通訊串口、RS-422通訊串口中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的智能匝道交通控制機，其特征在于:所述的智能匝道交通控制機還包括鍵盤和顯示裝置，所述鍵盤和顯示裝置分別與微處理器模塊相連接。
4.一種智能匝道交通控制系統，包括上述權利要求1至3所述任意一項所述的智能匝道交通控制機，其特征在于:包括車輛檢測裝置、匝道信息情報板和匝道信號燈，所述的車輛檢測裝置和匝道信號燈分別與接線端子相連接，所述匝道信息情報板與通訊模塊相連接。
5.根據權利要求4所述的智能匝道交通控制系統，其特征在于:所述的通訊模塊通過有線或無線的方式連接以太網，并通過以太網連入交通控制指揮中心。
6.根據權利要求4所述的智能匝道交通控制系統，其特征在于:所述的車輛檢測裝置包括:主線車輛檢測器，設置在快速路主干道上游路段處；交匯車輛檢測器，設置于快速路主干道下游路段；排隊車輛檢測器，設置于匝道入口處；檢入車輛檢測器，設置于匝道停車線前；檢出車輛檢測器設置于匝道停車線后。
7.根據權利要求4所述的智能匝道交通控制系統，其特征在于:所述車輛檢測裝置為線圈車輛檢測器、紅外檢測器或視頻檢車輛測設備的一種或幾種。
8.根據權利要求4所述的智能匝道交通控制系統，其特征在于:所述微處理器模塊采用MC68000微處理器。
9.根據權利要求4所述的智能匝道交通控制系統，其特征在于:所述的顯示裝置為IXD液晶顯示屏。
【文檔編號】G08G1/07GK204215557SQ201420573863
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】冉學均, 趙清 申請人:天津通翔智能交通系統有限公司