一种交通信号机控制装置及其城市交通系统控制方法与流程

本发明涉及交通系统控制方法，尤其是涉及一种交通信号机控制装置及其城市交通系统控制方法。

背景技术：

城市交通信号机控制着信号灯的显示，它能够有效解决或缓解机动车行车的有序行驶与安全问题，避免交通混乱甚至瘫痪。随着城市机动车越来越多，因前后相邻的交通信号机控制装置的协调联动性的功能缺失，这样就会导致机动车在一个路口遇到信号灯显示红灯时自动停车，等待绿灯显示，机动车行驶到下一个路口，同样又会遇到信号灯显示红灯而停车，又得等待绿灯通行，这样如果运气不好的话。如果能够有效调整前后相邻的交通信号机控制装置的协调联动性，机动车在经过的路口都是绿灯显示，机动车就能顺畅地行驶在城市道路中，而不会造成机动车因在路口等绿灯显示而拥堵。机动车在路口遇到红灯而等待绿灯时，导致拥堵，这样城市交通信号机反而成了导致或造成交通拥挤的一大因素。目前，各路口的交通信号机控制装置是相互独立的，又没有构成相互协调联动的交通控制方法，从而限制了机动车的有效通行。目前城市交通信号机控制装置及其交通控制方法主要有以下几种：

（1）、交通信号机控制装置控制信号灯显示红灯、绿灯、黄灯的显示时间可任意设定，有的能够测量并且能够测定道路方向机动车的多少，并根据道路方向机动车的多少来自动调节交通信号机的红灯、绿灯、黄灯显示时间。但在上下班高峰期，城市道路普遍拥挤，各个方向都比较饱和，交通信号机控制装置虽能够测量并且能够测定道路各方向机动车的多少，但无法调节城市交通信号机的显示时间来解决拥堵问题，导致调节失效；

（2）、机动车遇到城市交通信号机显示红灯并等待绿灯显示时，因各路口的城市交通信号机中的信号灯显示是独立控制的，互不相干，机动车在过了这个路口来到下一个路口、遇到下一个城市交通信号机时，有可能再次遇到红灯显示而停车，等待绿灯，这主要是由于前后两个路口的交通信号机控制装置相互独立，协调联动性较差，或者显示红灯、绿灯、黄灯的时间精确度不高，导致机动车遇到交通信号机显示红灯的次数比较多，从而成为城市道路上的机动车拥堵的原因之一；

（3）、即使有前后相邻路口的城市交通信号机在控制过程中，采用了局部协调性控制的方式，但常因整个城市交通系统的协调联动性不够完善而失效。因各机动车的车况不同所以行车的速度也不同，这会导致前后相邻路口的城市交通信号机设置时间不同而失去协调联动性或变得不完善。常常会出现机动车在路口遇到红灯而等待绿灯，通过后遇到下一个路口又遇到红灯而等待绿灯的局面和状况，这种局面和状况不仅影响着各机动车的行车速度，而且还严重制约着整个城市的快速工作节奏和生活节奏，导致城市的幸福指数下降。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于提供一种交通信号机控制装置，该交通信号机控制装置可以实现由自触发信号去控制本路口的交通信号机的显示变换，并将显示变换信号作为后向触发信号控制后一个路口的交通信号机的显示变换，实现以本路口的交通信号机的显示变换为触发控制基准时间，控制后一个路口的交通信号机的绿灯、黄灯、红灯显示的转换时间，使得机动车能在城区一路绿灯，畅通无阻，从而减少城市拥堵。

本发明的第二个目的在于提供一种城市交通系统控制方法。

本发明的第一个目的是这样实现的：

一种交通信号机控制装置，特征是：包括中央处理器、自触发电路、东西向驱动输出电路、东西向显示电路、南北向驱动输出电路、南北向显示电路、键盘输入电路和电源电路，自触发电路产生的自触发信号去触发中央处理器，按照设定程序控制中央处理器运行，键盘输入电路的键盘信号输出端接中央处理器的键盘信号输入端，中央处理器的东西向触发信号输出端接东西向驱动输出电路的东西向触发信号输入端，中央处理器的南北向触发信号输出端接南北向驱动输出电路的南北向触发信号输入端，东西向驱动输出电路的东西向触发信号输出端控制东西向信号灯，南北向驱动输出电路的东西向触发信号输出端控制南北向信号灯；中央处理器的东西向显示信号输出端接东西向显示电路的东西向显示信号输入端，中央处理器的南北向显示信号输出端接南北向显示电路的南北向显示输入端，东西向显示电路的东西向显示信号输出端控制东西向显示屏，南北向显示电路的东西向显示信号输出端控制南北向显示屏；前一个路口的交通信号机发出的后向触发信号接本路口的中央处理器的前向触发信号输入端，本路口的中央处理器的后向触发信号输出端输出后向触发信号给后一个路口的交通信号机控制装置，作为后一个路口的交通信号机控制装置的前向触发信号来控制后一个路口的交通信号机控制装置；电源电路为中央处理器、自触发电路、东西向驱动输出电路、东西向显示电路、东西向显示屏、南北向驱动输出电路、南北向显示电路、南北向显示屏、键盘输入电路供电。

若干个路口的交通信号机控制装置共同构成交通控制系统，使得各个路口的交通信号机控制装置，以前一个路口的交通信号机的显示变换为基准时间，逐次控制后一个路口的交通信号机，由后一个路口的交通信号机控制装置再去控制再后一个路口的交通信号机控制装置，这样由前向后逐次控制，使得各个路口的交通信号机协调控制。

本发明的交通信号机控制装置是以中央处理器为核心，通过选择自触发电路产生的自触发信号或前向触发信号，实现自触发信号或前向触发控制信号去控制交通信号机控制装置的信号灯的红灯、绿灯、黄灯的变换，同时将红灯、绿灯、黄灯的转换时刻作为后向触发信号给后一个路口的交通信号机控制装置，作为后一个路口的交通信号机控制装置的前向触发信号来控制后一个路口的交通信号机控制装置的红灯、绿灯、黄灯的显示，通过内部程序控制交通信号机控制装置，去控制东西南北四向信号灯的显示时间，其中东西向驱动输出电路驱动东西向信号灯，南北向驱动输出电路驱动南北向信号灯。

本发明的第二个目的是这样实现的：

一种城市交通系统控制方法，特征是：

a、以东西向、南北向进入城区的主干道的各第一架交通信号机控制装置作为基准控制装置，通过两个第一架交通信号机控制装置中的键盘电路向中央处理器中输入数据，分别设定第一路口的信号灯的红灯、绿灯、黄灯显示的时间长短；通过每一路口的交通信号机控制装置中的键盘电路向本路口的中央处理器中输入延时时间；

b、两个第一架城市交通信号机控制装置的显示转换方式选择自触发信号，控制本路口信号灯的红灯、绿灯、黄灯显示的时间，东西向、南北向的主干道的两个第一架交通信号机控制装置在信号灯的红灯、绿灯、黄灯显示转换时刻，将信号灯的红灯、绿灯、黄灯显示转换时刻作为后向触发信号，输出到第二路口的第二架交通信号机控制装置中，第二路口的第二架交通信号机控制装置将接收到第一路口的第一架城市交通信号机控制装置的后向触发信号作为本路口的前向触发信号，前向触发信号输入本路口的城市交通信号机控制装置去控制信号灯显示的起始时间和结束时间，即显示时间间隔；本路口的信号灯显示的起始时间、结束时间、时间间隔、与相邻路口的信号灯的有效距离和这两个信号灯之间道路上的机动车行驶速度，时间间隔等于有效距离除以机动车行驶速度；

c、依次类推，本路口的交通信号机控制装置输出的后向触发信号作为相邻后一路口的交通信号机控制装置的前向触发信号，即：第三路口的第三架交通信号机控制装置将接收到第二路口的第二架城市交通信号机控制装置的后向触发信号作为本路口的前向触发信号…,第n路口的第n架交通信号机控制装置将接收到第n-1路口的第n-1架城市交通信号机控制装置的后向触发信号作为本路口的前向触发信号，前向触发信号输入本路口的城市交通信号机控制装置去控制信号灯显示的时刻和长短，本路口的信号灯显示起始时间、结束时间、时间间隔、与相邻路口的信号灯的有效距离和这两个信号灯之间道路上的机动车行驶速度，；

d、本路口的交通信号机控制装置在接收前一路口的前向触发信号时，本路口的中央处理器以前向触发信号为基准时间，该基准时间通过本路口的延时时间去控制后一路口的交通信号机控制装置中的信号灯的显示时间；而延时时间则是本路口的交通信号机控制装置控制的信号灯与后一个路口的相邻信号灯之间的运行时间，去控制后一路口的交通信号机控制装置，控制信号灯的显示时间；与此同时，后一路口的交通信号机控制装置的信号灯变换时，使后一路口的交通信号机控制装置控制信号灯的显示由本路口的交通信号机控制装置所控制，这样逐次控制，前向触发信号和后向触发信号传递采用有线传递；

e、因东西向、南北向的进城区主干道的两个第一架交通信号机控制装置控制，使得机动车控制在城区较远城区，较远城区交通拥堵状况；而进入城区的机动车，行驶在城区，因交通信号机控制装置的显示由前一路口的交通信号机控制装置与后一路口的交通信号机控制装置相协调联动，使得机动车行驶到某一路口时，都会因为前一路口的交通信号机控制装置输出的后向触发信号触发时间，再加上该路口的延时时间，使得本路口的交通信号机控制装置控制本路口的信号灯的显示时间，这样本路口的交通信号机控制装置遇到机动车行驶就会自动点亮信号灯的绿灯，让机动车顺利通过。

本发明具有如下特点：

1、本发明将交通信号机控制装置与机动车的行驶有机地结合起来，使得交通信号机控制装置，控制绿灯显示时，正好是机动车行驶的时间，解决了机动车在行驶过程常常遇到红灯显示、造成机动车拥挤的问题；

2、本发明交前一路口的交通信号机控制装置的信号灯变换时间作为基准时间，去控制本路口的交通信号机控制装置的信号灯显示，使得城市交通控制系统协调一致，整个交通控制系统更优化，提高机动车行驶效率；

3、本发明可通过相邻交通信号机的有效距离，和机动车行驶速度范围，准确控制逐个交通信号机控制显示时序和时间，使得机动车到达路口、遇到交通信号机时，信号灯为其显示绿灯，让机动车顺利通过路口，行驶在一个绿灯通道中。

本发明的有益效果在于：

1、本发明能使得各个路口的交通信号机控制装置采用互为一体、协调一致的交通控制方法，解决了机动车因等绿灯而造成的拥堵；

2、使用直观，操作快捷：由于本发明实现交通信号机控制装置的随前向信号交通信号机控制装置信号灯转换的触发信号控制交通信号灯显示，并将其信号灯转换时刻作为触发信号控制后向交通信号控制装置的信号灯显示和转换条件，结合机动车运行时间，去控制后一个交通信号机控制装置，在确定时间内点亮信号灯绿显示；

本发明的城市交通信号控制方法能使交通信号机控制装置控制信号灯绿灯显示，如同一个绿色通道，实现机动车行驶在城市道路上如同行驶在一个绿灯显示的通道，机动车行驶在绿灯显示通道的思维方式，改变了传统的机动车等待交通信号灯的模式，它以交通信号机控制装置为控制单元的主体，以交通信号机控制装置控制信号灯逐个点亮绿灯、黄灯、红灯的方法，实现城市交通信号机控制装置的协调联动控制，能使得城市道路中的机动车能避免因信号灯的控制而停车，有效控制城市交通拥堵状态，使得机动车一旦行驶在交通系统中，各交通信号机控制装置控制信号灯显示绿灯，机动车能够在一路绿灯下顺利通过城市路口，畅通无阻，从而减少城市拥堵。

附图说明

图1为本发明交通信号机控制装置的结构框图；

图2为本发明一种城市交通系统控制方法系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合实施图例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

一种交通信号机控制装置，包括中央处理器、自触发信号、东西向驱动输出电路、东西向显示电路、南北向驱动输出电路、南北向显示电路、键盘输入电路和电源电路，自触发电路产生的自触发信号去触发中央处理器，按照设定程序控制中央处理器运行，键盘输入电路的键盘信号输出端接中央处理器的键盘信号输入端，中央处理器的东西向触发信号输出端接东西向驱动输出电路的东西向触发信号输入端，中央处理器的南北向触发信号输出端接南北向驱动输出电路的南北向触发信号输入端，东西向驱动输出电路的东西向触发信号输出端控制东西向信号灯，南北向驱动输出电路的东西向触发信号输出端控制南北向信号灯；中央处理器的东西向显示信号输出端接东西向显示电路的东西向显示信号输入端，中央处理器的南北向显示信号输出端接南北向显示电路的南北向显示输入端，东西向显示电路的东西向显示信号输出端控制东西向显示屏，南北向显示电路的东西向显示信号输出端控制南北向显示屏；前一个路口的交通信号机发出的后向触发信号接本路口的中央处理器的前向触发信号输入端，本路口的中央处理器的后向触发信号输出端输出后向触发信号给后一个路口的交通信号机控制装置，作为后一个路口的交通信号机控制装置的前向触发信号来控制后一个路口的交通信号机控制装置；电源电路为中央处理器、自触发电路、东西向驱动输出电路、东西向显示电路、东西向显示屏、南北向驱动输出电路、南北向显示电路、南北向显示屏、键盘输入电路供电。

键盘输入电路设定信号灯的绿灯、黄灯、红灯显示时间长短和循环周期，键盘输入电路采用数字输入和位数确定采用循环按键方式键入。

若干个路口的交通信号机控制装置共同构成交通控制系统，使得各个路口的交通信号机控制装置，以前一个路口的交通信号机的显示变换为基准时间，逐次控制后一个路口的交通信号机，由后一个路口的交通信号机控制装置再去控制再后一个路口的交通信号机控制装置，这样由前向后逐次控制，使得各个路口的交通信号机协调控制。

本发明的交通信号机控制装置是以中央处理器为核心，通过选择自触发电路产生的自触发信号或前向触发信号，实现自触发信号或前向触发控制信号去控制交通信号机控制装置的信号灯的红灯、绿灯、黄灯的变换，同时将红灯、绿灯、黄灯的转换时刻作为后向触发信号给后一个路口的交通信号机控制装置，作为后一个路口的交通信号机控制装置的前向触发信号来控制后一个路口的交通信号机控制装置的红灯、绿灯、黄灯的显示，通过内部程序控制交通信号机控制装置，去控制东西南北四向信号灯的显示时间，其中东西向驱动输出电路驱动东西向信号灯，南北向驱动输出电路驱动南北向信号灯。

一种城市交通信号控制方法，具体步骤如下：

1、以东西向、南北向进入城区的主干道的各第一架交通信号机控制装置设定为自触发信号控制模式，其他信号机均选择为外触发控制模式。图2中的第（3，1）架、第（3，n）架和第（1，3）架、第（n，3）架设定为自触发信号控制模式，由这四架交通信号机控制装置控制信号灯显示变换，并去触发与这四架交通信号机控制装置相邻的各向交通信号机控制装置的变换；

2、第（3，1）架交通信号机控制装置将后向触发信号传递给第（3，2）架交通信号机控制装置、第（2，1）架交通信号机控制装置和第（4，1）架交通信号机控制装置，并把第（3，1）架交通信号机的信号灯变换时间作为基准时间，去延时控制第（3，2）架交通信号机控制装置、第（2，1）架交通信号机控制装置和第（4，1）架交通信号机控制装置；设定第（3，1）架交通信号机控制装置信号灯变换为自触发模式，而与其相邻的第（3，2）架交通信号机控制装置、第（2，1）架交通信号机控制装置和第（4，1）架交通信号机控制装置外触发控制模式，即：接收第（3，1）架交通信号机控制装置发出的后向触发信号并受后向触发信号控制；

3、第（3，2）架交通信号机控制装置接收两路外触发控制信号，一路来自于第（3，1）架交通信号机控制装置，一路来自于第（4，2）架交通信号机控制装置，两路触发控制信号需要调试到一致信号变换时刻或固定时刻，使得第（3，2）架交通信号机控制装置随第（3，1）架交通信号机控制装置和第（4，2）架交通信号机控制装置一致的协调控制，交通信号系统控制交通信号机控制装置使得相邻几架都显示绿灯，形式一个绿灯显示下的通道，实现机动车行驶在城市道路上如同行驶在一个绿灯显示的通道，自第（3，1）架交通信号机控制装置、第（3，2）架交通信号机控制装置、直到第（3，n）架交通信号机控制装置随机动车的到来逐个点亮绿灯而成为一间隔的绿灯通道，使得机动车顺利通过；依次类推…

4、机动车在城区内进入城市交通道路遇到绿灯，则顺利行驶；遇到红灯，则需要等待绿灯，但仅等待一次红灯，因为交通信号系统控制交通信号机控制装置使得相邻几架都显示绿灯，形式一个绿灯显示下的通道，实现机动车行驶在城市道路上如同行驶在一个绿灯显示的通道，随后则顺利通过。