基于gsm网络的次干道交通信号灯控制器的制造方法

文档序号:9236156阅读:344来源:国知局
基于gsm网络的次干道交通信号灯控制器的制造方法
【专利说明】
(一)技术领域:
[0001]本发明涉及基于GSM网络的次干道交通信号灯控制器,它由装于十字路口各车道流出口处的红外对射装置,测量放行通过车道流出口处的车流数据及前后车辆的距离,计算通过车道流出口处的车辆数并判断放行车辆拥堵情况,实时确定红绿灯配时方案,并利用强大的GSM网络,用互发短信方式实现各十字路口之间通信。
(二)【背景技术】:
[0002]随着我国经济的飞速发展,城市机动车保有量和交通总量持续增长,而相应的道路基础设施建设很难及时跟上,因此在城市道路网中,特别是平面交叉路口它又是道路通行能力的瓶颈。因此提高平面交叉路口的通行能力,改善路口交通信号灯控制能力是一个紧迫的问题。当前国内外主要还是采取依据道路车流量测量评估和统计学原理来优化路口交通信号灯控制,车流量测量是一种路面非接触式交通信息采集装置,主要分为波频探测和视频探测两大类。采用接收车辆反射波,通过高低电平的变化来统计通过检测区域的车流量,例如采用的微波车辆检测器它可安装在路侧的灯杆上或专门的立柱上,当车辆通过微波发生装置发射的雷达波区域时对车辆进行检测。
[0003]也有采用在路口的各个方向附近的地下埋设感应线圈,当汽车经过时就会产生涡流损耗,环状绝缘电线的电感开始减少,即可检测出汽车的通过,但感应线圈体积大约为2米X 2米,安装不方便且易被压坏难于广泛使用。
(三)
【发明内容】
:
[0004]由于交叉路口各种车流和人流交错通行相互干扰,与独立路段相比其通行能力大大降低、交通行为更加复杂,经常造成局部交通拥堵,影响整个路网的畅通。为了提高车辆的安全通过交叉路口,相互冲突的车流向车辆是不允许同时放行的。解决办法是在一个周期内将时间分成几段并分配给不同车流向的车辆放行。一般均采用交通信号灯来指挥车辆通行,其交通信号灯控制通常凭预测或经过简单的算法得出红绿灯时间。然后分别用红、黄、绿灯的不同组合来指挥两个方向的通车与禁行,用LED数码管作为倒计时指示。使得车辆在相互冲突的车流向在一个周期内的不同时段获得绿灯放行,而相互不冲突的车流向的车辆可以在同一时段获得绿灯放行,从而在一个周期内的一个连续时段达到安全疏导交通车流的目的。
[0005]但是正在使用的十字路口交通信号灯控制系统是一种定时放行系统,当车道放行或禁止车辆通行时,其设定的车辆放行和禁止车辆通行时间都是固定不变的,由于十字路口经常会出现各车道繁忙状况不同,繁忙车道车辆很多,放行时间显得太短,车流拥堵,这时冲突的车流向车道车辆有时却很少甚至没有车辆,但是繁忙车道上的车辆也要等待冲突的车流向空闲车道的固定“放行”时间结束才被允许放行,这就大大浪费有限的道路交通资源和出行人的宝贵时间。当前有的十字路口交通信号灯控制,将一天分成几个固定的时段,根据经验评估车道各时段繁忙程度,确定各时段的配时方案,但这也很难符合实际情况,不能做到实时的要求。
[0006]因此,仅凭评估或预料只能满足车流向不冲突的交通安全要求,这是不够的,需要测量各车道车辆数量以便实时合理控制信号灯的配时方案。但是,当前各种车辆测量手段由于测量仪器结构复杂造价昂贵仅适用于流动的车流量测量评估,对于量大面广的交叉路口交通信号的实时控制,其车辆测量设备需要具备结构简单、安装容易、造价低等条件。
[0007]小城市次干道十字路口道路路面较窄,一般只有两个车道,只能并排通过两辆车,即直行、左转、右转共一用个车道,信号灯路口的停止线,表示车辆等候放行的停车位置。因此,本系统采用在十字路口各车道流出口处两侧,即面向十字路口在路面中点右边的车道流出口处离路面高0.4-0.8米,在路面停止线向里0.5米-1米处安装红外对射装置,用于识别车道流出口处是否有等待放行的车辆,并测量放行通过车道流出口处的车辆数,供后方十字路口交通控制器计算放行时间,同时测量放行通过车道流出口处的前后车辆的间隔时间,用于判断放行车辆的拥堵情况。如果在冲突的车流向车道的绿灯亮时间结束时,本车道流出口处没有等待放行的车辆,则本车道的绿灯亮时间取最短时间,所述最短时间须视冲突的车流向车道的人行道宽度,取15秒-30秒,用于让行人通过。当绿灯亮时,通过车道流出口处的前后车辆的间隔时间如果超过设定值,例如5-12秒,即认为放行车辆已很少,如果此时绿灯亮时间已超过所述最短时间,则立即进入绿灯15秒倒计时,否则取最短时间。绿灯亮时间还随车辆中途停车、变道和延迟而实际未能进入本次放行时间区,通过测量放行时前后车辆的间隔时间,实时改变放行时间。具体计算放行时间是将前方十字路口交通控制器传送来的车道流出的车辆数、平均车速,计算到达本十字路口时间,得出等候放行的车辆数,同时将其每部车辆的遮挡时间和间隔时间相加,其间隔时间取相同值2-4秒,得到该流向车道车辆的放行时间,并同时将其数据传送给后方十字路口交通控制器,如果该流向车道绿灯亮时间即将结束时,根据前方十字路口交通控制器传送来的数据,仍有多于5-8辆车进入该车道绿灯放行结束时间点附近,同时冲突的车流向车道没有车辆等候,则绿灯亮时间延迟10-30秒,绿灯时间越长,通过的车辆数越多,绿灯时间占有率反映了路口的车辆通行能力,即满足一个车流向的车辆通行需求越大,分配给它的绿灯时间越长,由于本方案通行车辆数总和多于等候车辆数,因此大大缩短了车辆延误时间。
[0008]红外对射装置由红外发射机、红外接收机组成,但其红外光束需通过分别置于收、发端的光学透镜聚焦将红外光束聚焦成较细的平行光束,以使红外光的能量能够集中传送。红外发射机中红外二极管在单片机控制下发射的红外扫描脉冲信号,该信号的每一周期由两个宽脉冲和两个窄脉冲组成,每一周期结尾发一个宽的低电平脉冲,当用宽脉冲表示数字“1”,窄脉冲表示数字“0”则容易用4种不同的排列组合,例如1010、0110、0101、1100等,识别4条车道上的红外对射装置中红外二极管发出的红外扫描脉冲信号,单片机采用中断或查询方式接收红外扫描脉冲信号,红外接收机中红外传感器接收时,通过单片机对其所发送的和其所接收的红外扫描脉冲信号进行比较识别,提取该频率的可信信号,有效排除外界干扰。平时单片机不断接收各车道流出口处红外对射装置中红外二极管发出的红外扫描脉冲信号,如果某车道在绿灯亮时间红外传感器持续15-30秒接收不到红外扫描脉冲信号,即发出报警信号,系统转为交通信号灯定时控制模式工作,待信号正常再恢复变时控制模式。太阳光中的红外波段比较宽,而且特定频率的红外波段能量小,对红外接收机的影响微乎其微,为了抗干扰,红外线的功率视十字路口气候条件尽量选择较大数值。虽然主动式红外对射装置大大地降低了天气的变化的影响,但是为了安全,红外对射装置中单片机不断检查红外传感器接收的红外扫描脉冲信号,当发现15-40秒长时间不正常的红外光束干扰信号,影响红外对射装置正常工作,即它不是所述的红外扫描脉冲信号时,则转为交通信号灯定时控制模式工作,待信号正常再恢复变时控制模式。
[0009]当有车辆通过时,相关红外对射装置产生遮断信号,红外传感器接收的红外扫描脉冲信号经滤波放大整形后送单片机处理,单片机对被遮断的红外扫描脉冲信号计时获得遮断时间,同时单片机也对红外传感器接收到的红外扫描脉冲信号计数、转换获得间隔时间,其中遮断时间表达某车辆通过时间,它与车速和车辆长度有关,还表示车辆停留时间,一次遮断时间表示一辆车通过,因此可实现对通过的车辆计数,间隔时间表示车流中前后车辆距离,还与暂时有无车辆通过有关。
[0010]本系统各十字路口交通控制器之间的数据传递,利用强大的GSM网络,就可以实现各十字路口之间用互发短信方式通信。GSM的SMS本身具备数据传送功能,一个消息的传输就构成了一次通信,消息的传输总是由处于GSM外部的短消息服务中心(SMSC)进行中继,GSM的短信息业务SMS它不用拨号即可建立连接,把要发的信息加上信宿数据发送到短信息服务中心,经短信服务中心完成存储后再发送给最终的信宿。所以当GSM终端即信宿没开机时信息不会丢失。
[0011]短信的收发由手机短信收发装置完成,在各十字路口均安装有手机短信收发装置,并通过手机短信收发装置进行单向通信,每个十字路口接收前方十字路口车流量数据的短信并计算到达时间和车辆数与当前在等候的车辆数相加确定本次放行时间,使本次等候的车辆数越多绿灯时间越长。为了减少占用电话号码数,各十字路口手机短信收发装置共用两个电话号码分时通信,并按道路通行顺序排列,设两个电话号码为A和B,则分配电话号码排列为ABABAB…,并分别在各规定时间通信,不在通信时间的手机短信收发装置断开电源,仅在通信时间的手机短信收发装置接通电源。由于常规时钟电路累积计时误差很大,每天误差5分钟不算大,因此本系统采用检测电网周波的过零信号的计数值作为时间基准,以使手机短信收发装置在设定的电网周波过零的计数值开始通信,例如每次通信相隔50-250电网周波(相当于1-5秒)的一个设定值,各十字路口的手机短信收发装置按设定计数值顺序通信,第一次通信的时间由经相互校正的时钟在约定的时间点使各手机短信收发装置所述计数值同时清零,并进行一次通信时间点计数值校正,即依通信时收到信号时间点的所述设定计数值为标准进行计数值的校正,由于周波频率低易于准确识别判定和计数,因此以后每隔5-10天校正一
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