一种路口信号灯配时控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于路口信号灯配时控制【技术领域】，公开了一种路口信号灯配时控制系统。该路口信号灯配时控制系统包括：位于路口的第1组信号灯至第N组信号灯，N为大于1的自然数；还包括：秒脉冲信号发生器、减法计数器、集成计数器、用于对集成计数器的输出值进行译码的状态译码器；所述集成计数器用于在不同时段根据对应的路口信号灯配时方案，循环地输出与路口信号灯相位对应的数值；所述状态译码器的输出端分别电连接第1组信号灯至第N组信号灯以及减法计数器的置数端；所述秒脉冲信号发生器的输出端电连接所述减法计数器的触发端；所述减法计数器的脉冲信号发送端电连接所述集成计数器的控制端。
【专利说明】一种路口信号灯配时控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于路口信号灯配时控制【技术领域】，特别涉及一种路口信号灯配时控制系统。
【背景技术】
[0002]随着我国国民经济的高速发展，城市化进程的不断加快，机动车保有量迅猛增长，进而使道路交通需求急剧增加，城市交通拥堵随之加剧，这不仅造成巨额的经济损失，甚至会导致城市功能的瘫痪。
[0003]交通拥堵不仅使交通延误增大，行车速度降低，带来时间损失，而且低速行驶增加耗油量，导致燃料费用增加、能源浪费、汽车尾气排放增加，从而造成环境质量恶化。此外，城市交通拥堵导致交通事故增多，而交通事故的发生又造成交通拥堵加剧，从而形成恶性循环。交通拥堵问题是一个错综复杂的问题，仅仅依靠单纯地加强交通基础设施的建设，无法满足日益增长的交通压力。据统计资料显示，机动车在城市市区中的旅行时间约有1/3花在平面交叉口中，60%以上的交通事故发生在平面交叉口及其周围，并且随着城市机动车保有量的增长而显著提高。
[0004]一般来说，要提高平面交叉口的实际通行能力和减少交叉口时间延误，最直接的方法就是修建立体交通，但立体交通由于经济成本太高，且受周边建筑物、城市景观和环境等其他方面的影响，在空间上消除路口交通延误具有局限性。而在时间要素上提高道路通行效率尚具有可挖掘的潜力和操作的可行性，即优化信号配时策略从时间上分离通过平面交叉口的车流，来减少平面交叉口交通延误，进而提高通行效率。然而，平面交叉口都是基于固定绿信比进行信号配时的，无法适应平峰、高峰时交通量的变化。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提出一种路口信号灯配时控制系统。本实用新型根据不同时段的交通量预设多个配时方案，保证每个时段内都有对应的最佳配时方案，在所有时段能够实现最大的实际通行能力和最小的时间延误。
[0006]为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现。
[0007]—种路口信号灯配时控制系统，包括:位于路口的第I组信号灯至第N组信号灯，N为大于I的自然数；还包括:秒脉冲信号发生器、减法计数器、集成计数器、用于对集成计数器的输出值进行译码的状态译码器；所述集成计数器用于在不同时段根据对应的路口信号灯配时方案，循环地输出与路口信号灯相位对应的数值；所述集成计数器的输出端电连接状态译码器的输入端，所述状态译码器的输出端分别电连接第I组信号灯至第N组信号灯以及减法计数器的置数端；所述秒脉冲信号发生器的输出端电连接所述减法计数器的触发端；所述减法计数器的脉冲信号发送端电连接所述集成计数器的控制端。
[0008]本实用新型的特点和进一步改进在于:
[0009]所述路口信号灯配时控制系统，还包括B⑶译码器和数码管，所述减法计数器的输出端电连接BCD译码器的输入端，所述BCD译码器的输出端电连接所述数码管。
[0010]所述集成计数器用于在不同时段根据对应的路口信号灯配时方案，循环地输出与路口信号灯相位对应的数值；集成计数器一个数值与路口信号灯配时方案中一个路口信号灯相位向对应；所述状态译码器用于对集成计数器的输出值进行译码输出，用于根据译码输出的结果控制第I组信号灯至第N组信号灯；所述秒脉冲信号发生器用于生成秒脉冲信号，用于将所述秒脉冲信号发送至减法计数器中；所述减法计数器用于根据状态译码器的输出结果生成对应的减计数的初始值，用于根据所述减计数的初始值对秒脉冲信号进行减计数，用于将减计数的实时结果输出至BCD译码器，用于在减计数为零时向集成计数器发送脉冲信号，控制集成计数器输出下一个数值；所述BCD译码器将减计数的实时结果进行译码输出；所述数码管用于根据BCD译码器的译码结果显示对应的剩余时间。
[0011]所述路口信号灯配时控制系统，还包括用于提供减法计数器的减计数初始值的置数控制器，所述状态译码器的输出端通过置数控制器电连接所述减法计数器的置数端。所述置数控制器用于根据状态译码器的输出结果生成对应的减计数的初始值，并用于根据所述减计数的初始值控制减法计数器的减计数。
[0012]所述置数控制器采用74HC244芯片。
[0013]所述集成计数器采用⑶4029芯片，所述秒脉冲信号发生器采用555定时器。
[0014]本实用新型的有益效果为:本实用新型通过预设多个配时方案，保证每个时段都有对应的最佳配时方案，尽可能在所有时段实现最大的实际通行能力和最小的时间延误。本实用新型结构简单，便于安装或改装，价格低廉，运行可靠性高，稳定性好，实用性强，便于交通部门推广使用。本实用新型对于提高路口实际通行能力、降低时间延误、减少尾气排放等具有十分重要的现实意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为信号周期与车辆总延误时间的关系图；
[0016]图2为本实用新型的路口信号灯配时方案生成示意图；
[0017]图3为本实用新型的电气连接示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0019]随着我国国民经济的高速发展，城市化进程的不断加快，机动车保有量迅猛增长，进而使道路交通需求急剧增加，城市交通拥堵随之加剧，这不仅造成巨额的经济损失，甚至会导致城市功能的瘫痪。
[0020]交通拥堵不仅使交通延误增大，行车速度降低，带来时间损失，而且低速行驶增加耗油量，导致燃料费用增加、能源浪费、汽车尾气排放增加，从而造成环境质量恶化。此外，城市交通拥堵导致交通事故增多，而交通事故的发生又造成交通拥堵加剧，从而形成恶性循环。交通拥堵问题是一个错综复杂的问题，仅仅依靠单纯地加强交通基础设施的建设，无法满足日益增长的交通压力。据统计资料显示，机动车在城市市区中的旅行时间约有1/3花在平面交叉口中，60%以上的交通事故发生在平面交叉口及其周围，并且随着城市机动车保有量的增长而显著提高。[0021]一般来说，要提高平面交叉口的实际通行能力和减少交叉口时间延误，最直接的方法就是修建立体交通，但立体交通由于经济成本太高，且受周边建筑物、城市景观和环境等其他方面的影响，在空间上消除路口交通延误具有局限性。而在时间要素上提高道路通行效率尚具有可挖掘的潜力和操作的可行性，即优化信号配时策略从时间上分离通过平面交叉口的车流，来减少平面交叉口交通延误，进而提高通行效率。然而，平面交叉口都是基于固定绿信比进行信号配时的，无法适应平峰、高峰时交通量的变化。最佳办法就是在路段设置交通流量监测装置，根据交通量由计算机或智能化信号控制机实时计算信号灯配时方案，从而实现动态配置信号灯的周期长、各种色灯的响应时间，同时考虑信号灯的转换与车辆起动的损失时间，使全体车辆在所有路口的等待时间最短。动态控制(或称实时控制)方法在现有条件下改造成本较高，实现起来较困难。
[0022]下面举例说明交通延误的具体情况:假设在一个十字路口，南北方向绿灯亮的时间为a，东西方向绿灯亮的时间为b，则可能出现南北方向绿灯亮却没有车辆通过，东西方向红灯亮的时间过长导致车辆拥堵。
[0023]路口信号灯由第I组信号灯至第N组信号灯组成，N为大于I的自然数。路口信号灯相位决定每组信号灯中红灯、绿灯或黄灯的开关。例如，在某一路口信号灯相位共有4个，这4个相位构成路口信号灯的信号周期t。。则首先检测路口的交通流量，以及现有的信号灯配时方案，得到路口信号灯的信号周期t。、每个路口信号灯相位的绿信比、每个路口信号灯相位对应的进口道实际交通流量、每个路口信号灯相位对应的进口道的饱和度(每个信号灯相位对应的进口道实际交通流量与每个路口信号灯相位对应的进口道饱和交通流量之比)。然后就可以根据公式(I)计算每个路口信号灯相位对应的车辆的平均延误时间，即对于路口信号灯的任一个路口信号灯相位，可以得出:
[0024]
[0025]式(I)中，d为该路口信号灯相位对应的车辆的平均延误时间；λ为该路口信号灯相位对应的绿信比；q为该路口信号灯相位对应的进口道实际到达的交通流量；x为该路口信号灯相位对应的进口道的饱和度。
[0026]假如在一个信号周期t。，共有M个路口信号灯相位(第I路口信号灯相位至第M路口信号灯相位)，则在一个信号周期t。内车辆总延误时间D可用下式表示:
M
[0027]D=YjCltqi(2)
i=l
[0028]式(2)中:D为一个信号周期t。内车辆总延误时间吨为第i路口信号灯相位对应的车辆的平均延误时间为第i路口信号灯相位对应的车辆到达量；
[0029]参照图1，为信号周期与车辆总延误时间的关系图。信号周期t。有一个最佳值，即“最佳信号周期”，此时信号控制路口的通车效率指标最佳。最佳信号周期U的确定，是以车辆总延误时间D最小为前提的。为简便起见，将公式(I)中的最后一项去掉，带入公式
(2)，可得交叉口的总延误与信号周期t。的近似关系式。将该关系式对信号周期t。求导，并dD
令I为零，就可得到使交叉口总延误取得最小值的最佳信号周期
[0030]从图1中可以看出，信号周期t。略大于最佳信号周期U时，延误增加并不明显；但若信号周期t。小于最佳信号周期te(l，则延误增加相当明显。实践证明，信号周期t。在
~范围内，所对应的车辆总延误时间D的变化幅度不会超过15~20%。因此，经过
多次近似替代计算，可得出如下最佳信号周期的计算公式:
【权利要求】
1.一种路口信号灯配时控制系统，包括:位于路口的第I组信号灯至第N组信号灯，N为大于I的自然数；其特征在于，还包括:秒脉冲信号发生器、减法计数器、集成计数器、用于对集成计数器的输出值进行译码的状态译码器；所述集成计数器用于在不同时段根据对应的路口信号灯配时方案，循环地输出与路口信号灯相位对应的数值；所述集成计数器的输出端电连接状态译码器的输入端，所述状态译码器的输出端分别电连接第I组信号灯至第N组信号灯以及减法计数器的置数端；所述秒脉冲信号发生器的输出端电连接所述减法计数器的触发端；所述减法计数器的脉冲信号发送端电连接所述集成计数器的控制端。
2.如权利要求1所述的一种路口信号灯配时控制系统，其特征在于，还包括BCD译码器和数码管，所述减法计数器的输出端电连接BCD译码器的输入端，所述BCD译码器的输出端电连接所述数码管。
3.如权利要求1所述的一种路口信号灯配时控制系统，其特征在于，还包括用于提供减法计数器的减计数初始值的置数控制器，所述状态译码器的输出端通过置数控制器电连接所述减法计数器的置数端。
4.如权利要求3所述的一种路口信号灯配时控制系统，其特征在于，所述置数控制器采用74HC244芯片。
5.如权利要求1所述的一种路口信号灯配时控制系统，其特征在于，所述集成计数器采用⑶4029芯片，所述秒脉冲信号发生器采用555定时器。
【文档编号】G08G1/08GK203444641SQ201320448059
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2013年7月25日
【发明者】杨京帅, 罗钿, 王文亮, 孙正一 申请人:长安大学