专利名称：交通控制仿真测试系统中的信号交换方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及交通控制技术，尤其涉及一种交通控制仿真测试系统中的信 号交换方法及设备。
背景技术：
随着国内经济的发展，国内各地区的汽车保有量快速增长，尤其是大中 型城市私有汽车保有量的快速增长，这同时造成了城市的交通拥堵。交通部 门为了解决越来越严重的交通问题，提高交通系统的效率，不断修建新公路 和改进公共交通设施。交通控制信号机作为交通系统的重要组成部分，目前 评价其性能，需要将其安装在实际道路上进行检测，如果安装的交通控制信 号机控制效果较差，不能满足当地实际交通情况的需求，则必须进行拆卸，
浪费了资源和成本；另外，现有技术中还未能提供一种预先对交通设施的建 设和改造进行评价，进而指导交通设施规划的手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种交通控制仿真测试系统中的信号交换方法及设 备，不需要在实际道路上安装交通控制信号机，用以实现交通控制信号机性 能的测试功能。
为实现上述目的，本发明提供了一种交通控制仿真测试系统中的信号交 换设备，包括嵌入式系统、单片机、串入并出设备、并入串出设备、信号灯 信号输入接口模块和线圈信号模拟模块；其中，
用于通过网络远程接收线圈信号数据的嵌入式系统与用于将所述线圏信 号数据发送给所述串入并出设备的单片机连接；所述单片机与所述串入并出设备连接；
用于将所述线圈信号数据处理成多路线圈信号的串入并出设备与用于根 据所述多路线圈信号模拟出多路模拟线圈信号的线圈信号模拟模块连接；
用于接收根据所述多路模拟线圈信号得到的多路信号灯信号并将所述多 路信号灯信号转换为多路信号灯数字信号的信号灯信号输入接口模块与用于 将所述多路信号灯数字信号处理成信号灯数据的并入串出设备连接；
所述并入串出设备与还用于将所述信号灯数据发送给嵌入式系统的单片 机连接；
所述嵌入式系统还用于将所述信号灯数据通过网络远程发送。 本发明提供了 一种交通控制仿真测试系统中的信号交换方法，包括 通过网络远程接收线圈信号数据； 将所述线圈信号数据处理成多路线圈信号； 根据所述多路线圈信号模拟出多路模拟线圈信号； 接收根据所述多路模拟线圈信号得到的多路信号灯信号； 将所述多^各信号灯信号转换为多^各信号灯数字信号； 将所述多路信号灯数字信号处理成信号灯数据； 通过网络远程发送所述信号灯数据。
本发明通过远程接收线圈信号数据，将线圈信号数据处理多路线圏信号， 根据多路线圈信号模拟出多路模拟线圈信号；接收根据多路模拟线圏信号得 到的多路信号灯信号，并将多路信号灯信号转换为多路信号灯数字信号；将 多路信号灯数字信号处理成信号灯数据，将信号灯数据通过网络远程发送。 通过本发明提供的信号交换方法及设备，不将交通控制信号机安装在实际道 路上，也能完成对交通控制信号机性能的测试，大大减少了资源和成本的浪 费，避免了可能出现的严重损失。
图1为本发明交通控制仿真测试系统中的信号交换设备一实施例和被测
试的交通控制信号机的结构示意图2为本发明交通控制仿真测试系统中的信号交换设备一实施例中线圏 信号模拟电路的示意图3为本发明交通控制仿真测试系统中的信号交换设备一实施例中信号 灯信号输入接口电^各的示意图4为本发明交通控制仿真测试系统中的信号交换方法一实施例的流程图。
具体实施例方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 图1为本发明交通控制仿真测试系统中的信号交换设备一实施例和被测 试的交通控制信号机的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的信号交换 设备10具体包括嵌入式系统11、单片机12、串入并出设备13、并入串出设 备14、信号灯信号输入接口模块15和线圈信号模拟模块16;其中，用于通 过网络远程接收线圈信号数据的嵌入式系统11与用于将线圈信号数据发送 给串入并出设备13的单片机12连接；单片机12与串入并出设备13连接； 用于将线圏信号数据处理成多路线圈信号的串入并出设备13与用于根据多 路线圈信号模拟出多路模拟线圈信号的线圈信号模拟模块16连接；用于接收 根据多路模拟线圈信号得到的多路信号灯信号并将多路信号灯信号转换为多 路信号灯数字信号的信号灯信号输入接口模块15与用于将多路信号灯数字 信号处理成信号灯数据的并入串出设备14连接；并入串出设备14与还用于 将信号灯数据发送给嵌入式系统11的单片机12连接；嵌入式系统11还用于 将信号灯数据通过网络远程发送。
进一步的，本实施例还可以包括显示器18,该显示器18可以具体为LCD, 用于显示线圈信号数据和信号灯数据的显示器18与嵌入式系统11连接。下面通过一个具体的例子进一步说明本实施例的技术方案。
交通控制信号机17用于控制一个路口的交通情况， 一个路口分为东南西 北四个道路方向。在每个道路方向上，假设有4组信号灯， 一组信号灯包括 红灯、绿灯和黄灯； 一组信号灯由两个线圈信号来控制。因此， 一个路口的 交通控制信号机17需要32路线圏信号来控制，输出48路信号灯信号。
嵌入式系统11可以通过网络与远程终端(如PC)连接，PC用于仿真出 线圈信号数据，嵌入式系统11通过网络远程接收当前信号交换设备10需要 处理的一路线圈信号数据。嵌入式系统11将该线圈信号数据发送给单片机 12。另外，嵌入式系统11还可以将该线圈信号数据发送给显示器18，由显 示器18进行显示。
单片机12将线圈信号数据发送给串入并出设备13,并控制串入并出设 备13对线圈信号数据进行转换处理。串入并出设备13将线圈信号数据处理 成32路线圈信号。例如，线圏信号数据可以为16进制数，串入并出设备13 将16进制数转换为二进制数，将该二进制数分为32路线圈信号，每一路线 圏信号为每一位二进制数所表示的高低电平。
线圏信号模拟模块16接收32路线圈信号，根据该32路线圈信号模拟出 32路模拟线圏信号。具体地说，线圈信号模拟模块16包括32个线圈信号模 拟电路，每一个线圈信号模拟电路模拟一踏4莫拟线圏信号。图2为本发明交 通控制仿真测试系统中的信号交换设备一实施例中线圈信号模拟电路的示意 图。如图2所示，该线圏信号模拟电路包括输出模拟线圈信号(Vout)的模 拟电感L1、辅助电感L2、石兹芯20和受线圈信号(Vin)控制的继电器21， 磁芯20设置在模拟电感Ll和辅助电感L2之间，辅助电感L2与继电器21 连接，其中模拟电感L1和辅助电感L2的电感值相同。在实际应用中，当线 圏信号为高电平时，继电器21开关闭合，辅助电感L2会产生损耗，进而辅 助电感L2通过》兹芯20对才莫拟电感Ll产生影响，导致才莫拟电感Ll的电感值 降低，这样模拟出有车通过的模拟线圏信号；当线圈信号为低电平时，继电器21开关打开，辅助电感L2的电感值不变，模拟电感L1的电感值也不变， 这样模拟出无车通过的模拟线圈信号。
线圈信号模拟模块16将32路模拟线圈信号发送给被测试的交通控制信 号机17，交通控制信号机17会根据该32路模拟线圈信号以及自身设置的算 法产生48路信号灯信号( 一路信号灯信号表示一路红灯信号或绿灯信号或黄 灯信号)，交通控制信号机17将48路信号灯信号发送给信号灯信号输入接 口模块15。
信号灯信号输入接口模块15接收48路信号灯信号，将48路信号灯信号 转换为48路信号灯数字信号。具体地说，信号灯信号输入接口模块15包括 48个信号灯信号输入接口电路，每一个信号灯信号输入接口电路将一路信号 灯信号转换为一路信号灯数字信号。图3为本发明交通控制仿真测试系统中
的信号交换设备一实施例中信号灯信号输入接口电路的示意图。如图3所示， 该信号灯信号输入接口电路包括输入为信号灯信号的分压电路30和输出为 信号灯数字信号的光耦31,分压电路30和光耦31连接。在实际应用中，信 号灯信号Vin为220V灯信号，经过分压电路30和光耦31处理后，信号灯 数字信号Vout为高低电平。
单片机12控制并入串出设备14对48路信号灯数字信号进行转换处理。 并入串出设备14将48路信号灯数字信号处理成一路信号灯数据。例如，用 一位二进制数1或O表示一路信号灯数字信号的电平，用48位二进制数表示 48路信号灯数字信号的电平，并入串出设备14将48位二进制数转换为16 进制数，该16进制数即为信号灯数据。并入串出设备14将该信号灯数据发 送给单片机12。
单片机12将信号灯数据发送给嵌入式系统11,嵌入式系统11通过网络 向PC发送该信号灯数据。PC可以根据仿真的线圈信号数据，分析得到的信 号灯数据，通过测试交通控制信号机17的控制效果评估交通控制信号机17 的性能。另外，嵌入式系统11还可以将信号灯数据发送给显示器18，由显示器18进行显示。测试人员可以通过观察显示器18也能基本评估出交通控 制信号机17的性能。
综上所述，本实施例中嵌入式系统远程接收线圈信号数据，嵌入式系统 通过单片机将线圏信号数据发送给串入并出设备，串入并出设备将线圈信号 数据处理多路线圈信号并发送给线圏信号模拟模块，线圈信号模拟模块根据 多路线圈信号模拟出多路模拟线圈信号并发送给被测试的交通控制信号机； 信号灯信号输入接口模块接收根据多路模拟线圏信号得到的多路信号灯信 号，并将多路信号灯信号转换为多路信号灯数字信号，发送给并入串出设备， 并入串出设备将多路信号灯数字信号处理成信号灯数据并通过单片机发送给 嵌入式系统，嵌入式系统将信号灯数据通过网络远程发送。通过本实施例提 供的信号交换设备，不将交通控制信号机安装在实际道路上，也能完成对交 通控制信号机性能的测试，大大减少了资源和成本的浪费，避免了可能出现 的严重损失。
另外，本实施例实现了对交通控制信号机性能的预先测试，利用本实施 例提供的设备，可以预先对交通设施的建设和改造进行评价，进而指导交通 i殳施的身见划。
图4为本发明交通控制仿真测试系统中的信号交换方法一实施例的流程 图。如图4所示，本实施例具体包括如下步骤 步骤IOI、通过网络远程接收线圈信号数据；
嵌入式系统通过网络远程接收线圏信号数据，通过单片机将线圈信号数 据发送给串入并出设备。
步骤102、将线圈信号数据处理成多路线圈信号；
串入并出设备将线圏信号数据处理成多路线圈信号，并将多路线圈信号 发送给线圈信号模拟模块。
步骤103、根据多路线圏信号模拟出多路模拟线圈信号；
线圈信号模拟模块根据多路线圏信号模拟出多路模拟线圈信号。步骤104、接收根据多路模拟线圈信号得到的多路信号灯信号； 信号灯信号输入接口模块接收被测试的交通控制信号机根据多路模拟线
圈信号返回的多路信号灯信号。
步骤105、将多路信号灯信号转换为多路信号灯数字信号；
信号灯信号输入接口模块将多路信号灯信号转换为多路信号灯数字信
号，并将多路信号灯数字信号发送给并入串出设备。
步骤106、将多路信号灯数字信号处理成信号灯数据；
并入串出设备将多路信号灯数字信号处理成信号灯数据，并通过单片机
将信号灯数据发送给嵌入式系统。
步骤107、通过网络远程发送信号灯数据。 嵌入式系统通过网络远程发送信号灯数据。
进一步的，本实施例还可以包括步骤108、利用显示器显示线圈信号 数据和信号灯数据。
下面通过一个具体的例子进一步说明本实施例的技术方案。 交通控制信号机用于控制一个路口的交通情况， 一个路口分为东南西北 四个道路方向。在每个道路方向上，假设有4组信号灯， 一组信号灯包括红 灯、绿灯和黄灯； 一组信号灯由两个线圈信号来控制。因此， 一个路口的交 通控制信号机需要32路线圏信号来控制，输出48路信号灯信号。
在上述步骤101中，嵌入式系统可以通过网络与远程终端(如PC)连接， PC用于仿真出线圏信号数据，嵌入式系统通过网络远程接收当前信号交换设 备需要处理的一路线圈信号数据。嵌入式系统将该线圏信号数据发送给单片 机。
在上述步骤102中，单片机将线圈信号数据发送给串入并出设备，并控 制串入并出设备对线圈信号数据进行转换处理。串入并出设备将线圈信号数 据处理成32路线圈信号。例如，线圏信号数据可以为16进制数，串入并出 设备将16进制数转换为二进制数，将该二进制数分为32路线圈信号，每一路线圏信号为每一位二进制数所表示的高低电平。
在上述步骤103中，线圈信号模拟模块接收32路线圏信号，根据该32 路线圈信号模拟出32路模拟线圈信号。具体地说，线圈信号模拟模块包括 32个线圈信号模拟电路，每一个线圈信号模拟电路模拟一路模拟线圈信号。 线圈信号模拟电路的结构和工作过程可参见图2及其描述。
在上述步骤104中，线圈信号模拟模块将32路模拟线圏信号发送给被测 试的交通控制信号机，交通控制信号机会根据该32路模拟线圏信号以及自身 设置的算法产生48路信号灯信号( 一路信号灯信号表示一路红灯信号或绿灯 信号或黄灯信号)，交通控制信号机将48路信号灯信号发送给信号灯信号输 入接口模块。
在上述步骤105中，信号灯信号输入接口模块接收48路信号灯信号，将 48路信号灯信号转换为48路信号灯数字信号。具体地说，信号灯信号输入 接口模块包括48个信号灯信号输入接口电路，每一个信号灯信号输入接口电 路将一路信号灯信号转换为一路信号灯数字信号。信号灯信号输入接口电路 的结构和工作过程可参见图3及其描述。
在上述步骤106中，单片机控制并入串出设备对48路信号灯数字信号进 行转换处理。并入串出设备将48路信号灯数字信号处理成一路信号灯数据。 例如，用一位二进制数1或O表示一路信号灯数字信号的电平，用48位二进 制数表示48路信号灯数字信号的电平，并入串出设备将48位二进制数转换 为16进制数，该16进制数即为信号灯数据。并入串出设备将该信号灯数据 发送给单片机。
在上述步骤107中，单片机将信号灯数据发送给嵌入式系统，嵌入式系 统通过网络向PC发送该信号灯数据。PC可以4艮据仿真的线圈信号数据，分 析得到的信号灯数据，通过测试交通控制信号机17的控制效果评估交通控制 信号机17的性能。
在上述步骤108中，嵌入式系统可以将线圈信号数据发送给显示器，由显示器进行显示。嵌入式系统还可以将信号灯数据发送给显示器，由显示器 进行显示。测试人员可以通过观察显示器也能基本评估出交通控制信号机的 性能。
综上所述，本实施例中嵌入式系统远程接收线圈信号数据，嵌入式系统 通过单片机将线圈信号数据发送给串入并出设备，串入并出设备将线圈信号 数据处理多路线圏信号并发送给线圈信号模拟模块，线圈信号模拟模块根据
多路线圏信号模拟出多路模拟线圈信号并发送给被测试的交通控制信号机； 信号灯信号输入接口模块接收根据多路模拟线圈信号得到的多路信号灯信 号，并将多路信号灯信号转换为多路信号灯数字信号，发送给并入串出设备， 并入串出设备将多路信号灯数字信号处理成信号灯数据并通过单片机发送给 嵌入式系统，嵌入式系统将信号灯数据通过网络远程发送。通过本实施例提 供的信号交换设备，不将交通控制信号机安装在实际道路上，也能完成对交 通控制信号机性能的测试，大大减少了资源和成本的浪费，避免了可能出现 的严重损失。
另外，本实施例实现了对交通控制信号机性能的预先测试，利用本实施 例提供的方法，可以预先对交通设施的建设和改造进行评价，进而指导交通 设施的规划。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进 行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技 术人员应当理解其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换， 而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的 精神和范围。
权利要求
1、一种交通控制仿真测试系统中的信号交换设备，其特征在于，包括嵌入式系统、单片机、串入并出设备、并入串出设备、信号灯信号输入接口模块和线圈信号模拟模块；其中，用于通过网络远程接收线圈信号数据的嵌入式系统与用于将所述线圈信号数据发送给所述串入并出设备的单片机连接；所述单片机与所述串入并出设备连接；用于将所述线圈信号数据处理成多路线圈信号的串入并出设备与用于根据所述多路线圈信号模拟出多路模拟线圈信号的线圈信号模拟模块连接；用于接收根据所述多路模拟线圈信号得到的多路信号灯信号并将所述多路信号灯信号转换为多路信号灯数字信号的信号灯信号输入接口模块与用于将所述多路信号灯数字信号处理成信号灯数据的并入串出设备连接；所述并入串出设备与还用于将所述信号灯数据发送给嵌入式系统的单片机连接；所述嵌入式系统还用于将所述信号灯数据通过网络远程发送。
2、 根据权利要求1所述的交通控制仿真测试系统中的信号交换设备，其 特征在于还包括显示器，用于显示所述线圏信号it据和所述信号灯数据的显 示器与所述嵌入式系统连接。
3 、根据权利要求1或2所述的交通控制仿真测试系统中的信号交换设备， 其特征在于，所述线圈信号模拟模块包括多个线圈信号模拟电路；所述线圈信号模拟电路包括输出所述模拟线圏信号的模拟电感、辅助电 感、磁芯和受所述线圏信号控制的继电器，所述磁芯设置在所述模拟电感和 所述辅助电感之间，所述辅助电感与所述继电器连接。
4、根据权利要求1或2所述的交通控制仿真测试系统中的信号交换设备, 其特征在于，所述信号灯信号输入接口模块包括多个信号灯信号输入接口电 路；所述信号灯信号输入接口电路包括输入为信号灯信号的分压电路和输出 为所述信号灯数字信号的光耦，所述分压电路与所述光耦连接。
5、 一种交通控制仿真测试系统中的信号交换方法，其特征在于包括 通过网络远程接收线圈信号数据； 将所述线圏信号数据处理成多路线圈信号； 根据所述多路线圈信号模拟出多路模拟线圏信号； 接收根据所述多路模拟线圈信号得到的多路信号灯信号； 将所述多路信号灯信号转换为多路信号灯数字信号；将所述多路信号灯数字信号处理成信号灯数据； 通过网络远程发送所述信号灯数据。
6、 根据权利要求5所述的交通控制仿真测试系统中的信号交换方法，其 特征在于还包括利用显示器显示所述线圈信号数据和所述信号灯数据。
全文摘要
本发明公开了一种交通控制仿真测试系统中的信号交换方法及设备，其中设备包括嵌入式系统、单片机、串入并出设备、并入串出设备、信号灯信号输入接口模块和线圈信号模拟模块；用于通过网络远程接收线圈信号数据的嵌入式系统与单片机连接；单片机与串入并出设备连接；用于将线圈信号数据处理成多路线圈信号的串入并出设备与用于模拟出多路模拟线圈信号的线圈信号模拟模块连接；用于接收多路信号灯信号并将其转换为多路信号灯数字信号的信号灯信号输入接口模块与用于将多路信号灯数字信号处理成信号灯数据的并入串出设备连接；嵌入式系统还用于将信号灯数据通过网络远程发送。本发明实现了对信号机性能的测试，大大减少了资源和成本的浪费。
文档编号G08G1/097GK101615348SQ20091008902
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月20日 优先权日2009年7月20日
发明者涛 孔, 张新城, 张纪升, 梁乙朝, 梁玉庆, 猛 王, 袁长亮, 齐彤岩 申请人:交通部公路科学研究所