电路实现输出信号的锁存以及信号机与信号灯的功率匹配。
[0025] 主控模块热备份是为系统安全可靠运行而采用的冗余备份。当CPU出现故障不能 工作或异常时，信号出现绿冲突现象或绿不一致现象，系统出现过流或过压等现象时，主控 模块热备份就接管信号灯控制权，采用预先准备的应急方案进行信号控制，从而保证系统 安全运行。
[0026] 人机接口模块实现对单个信号机参数设定、控制方式选择以及参数和控制方式的 显示等功能。
[0027] 主控板的结构如如2所示，主控板以TMS320C6713为主处理芯片。当进行单路控 制时，通过车流量检测器获得的车流量信息直接送至主控板，主控板进行相应的信号优化 配时后，通过LonWorks网络送给驱动板以控制灯色的变化，同时利用CF卡对相关信息进行 记录，不仅包括配时信息，而且可以将在这种控制情况下路口交通量信息同时保存和传输， 以供分析、决策使用。当进行区域协调控制时，车流量信息先传送到主控板，然后通过主控 板对外预留的RS232接口、RS485接口、LTE无线网络或LonWorks网络送给上位机，上位机 进行信号优化配时后，通过通信网络将配时信息传给主控板，以控制灯色的变化。在本设计 中，针对不同的路口状况，需要对信号机进行相应的不同设置，有时由于突发事件等因素也 要对它进行相应设置的修改，故为它配接一个USB接口，以达到对DSP主控系统高速配置的 目的。
[0028] 图3为本发明的控制流程图。选择自适应控制时，主控制器向图像采集板的DPS 发出中断申请，图像采集板对CCD拍摄的图像进行处理，调用提取交通量信息子程序，得到 交通量信息，向主控制器申请中断，主控制器响应中断请求，并通过通信网络得到交通量信 息。主控制器采用交通信号动态优化算法进行参数优化。最终得到优化的周期、绿信比、相 位差等控制参数，再利用系统内部总线将其传输给检测驱动电路进行绿冲突检测，检测无 误后驱动灯色信号，信号灯即按相应的参数配时工作。
[0029] 本发明通过对系统的设计、编程和调试，实现从系统的角度协调各个模块之间的 关系。以下是本发明的仿真应用实例。
[0030] 仿真研究主要针对实际交叉路口信号控制中经常用到的两相位控制进行，其中分 别针对三种交通需求模式进行，第一种为轻度交通需求模式（路口饱和度为0.6);第二种 为中度交通需求模式（路口饱和度为0.8);第三种为饱和交通需求模式（路口饱和度为 1. 0)，两种相位下交通需求模式分别如表1、表2所示。
[0031] 表1两相位控制交通需求（辆/小时）
[0032]
[0034] 表2两相位控制初始延误车辆数（辆）
[0036] 采用本发明的动态优化控制法（遗传算法）和定时控制法同时运行10个周期后， 两相位控制仿真结果如下表3、4、5所示。
[0037] 表3轻度交通需求两种算法比较
[0038]
[0039] 表4中度交通需求两种算法比较
[0040]
[0042] 表5饱和交通需求两种算法比较
[0043]
[0044] 表3、4、5中，tl，t2表示一个周期内两个相位的配时时间（单位为秒），T为该周 期的周期时长（单位为秒），D表示优化后排队等候车辆数（单位为辆）。
[0045] 表3、4、5是单交叉口两相位控制方式下，遗传算法与传统定时控制方案在不同交 通需求模式下的详细计算结果。从中可以看出，在不同的交通需求模式下，由于本发明所采 用的方法在计算最优的信号控制参数时，不仅考虑了车辆的到达情况，而且考虑了车辆的 延误排队情况，即考虑了相邻信号周期间的车流耦合，所以该控制方法能使控制周期内路 口的总延误排队车辆数明显减少，在一定程度上对排队长度进行了有效的疏散。且随着交 通需求的增加，该方法更表现出了优越性。另一方面，由于优化算法是在CCS中实现的，可 以直接移植到DSP中，以实现单路口交通信号自适应优化控制。
【主权项】
1. 一种单交叉口交通信号优化控制方法，其特征在于： (1) 建立一交通信号控制系统，包括主控板、车流量检测处理模块、输出驱动及绿冲突 检测模块； (2) 由车流量检测处理模块实时采集交叉路口各方向的车流量、排队长度信息，传送给 主控板； (3) 主控板根据实时计算出合适的配时方案，路口各方向的车流量、排队长度信息，实 时计算出合适的配时方案，发送到输出驱动及绿冲突检测模块； (4) 输出驱动及绿冲突检测模块根据配时方案控制信号灯的灯色变化。2. 根据权利要求1所述的单交叉口交通信号优化控制方法，其特征在于：所述车流量 检测与处理模块采用感应线圈或图像检测技术采集路口各方向的车流量、排队长度信息。3. 根据权利要求1所述的单交叉口交通信号优化控制方法，其特征在于：主控板通过 通信模块将交叉路口各个方向的车流量信息实时传送到区域上位机，由上位机根据区域内 各路口车流量信息进行区域信号优化，并将各交叉路口的配时方案通过通信网络下送到主 控板，由主控板发送到输出驱动及绿冲突检测模块，实现区域内多个交叉路口交通信号的 实时协调优化控制。4. 根据权利要求1所述的单交叉口交通信号优化控制方法，其特征在于：所述输出驱 动及绿冲突检测模块包括CPU异常检测电路，过流过压保护电路，绿异常检测电路和功率 驱动锁存电路；功率驱动锁存电路实现输出信号的锁存以及信号控制系统与信号灯的功率 匹配。5. 根据权利要求1所述的单交叉口交通信号优化控制方法，其特征在于：所述信号控 制系统还包括一主控板模块热备份，主控板模块热备份预存信号灯控制应急方案，当CPU 出现故障不能工作或异常时，信号出现绿冲突现象或绿不一致现象，系统出现过流或过压 等现象时，主控板模块热备份就接管信号灯控制权，采用预先准备的应急方案进行信号控 制，从而保证系统安全运行。6. 根据权利要求1所述的单交叉口交通信号优化控制方法，其特征在于：所述信号控 制系统还包括一人机接口模块，实现对信号控制系统参数设定、控制方式选择以及参数和 控制方式的显示功能。
【专利摘要】一种单交叉口交通信号优化控制方法，建立一交通信号控制系统，包括主控板、车流量检测处理模块、输出驱动及绿冲突检测模块；由车流量检测处理模块实时采集交叉路口各方向的车流量、排队长度信息，传送给主控板；主控板根据实时计算出合适的配时方案，路口各方向的车流量、排队长度信息，实时计算出合适的配时方案，发送到输出驱动及绿冲突检测模块；输出驱动及绿冲突检测模块根据配时方案控制信号灯的灯色变化。
【IPC分类】G08G1/08, G08G1/081
【公开号】CN104933872
【申请号】CN201410104142
【发明人】林华, 范亚琼, 鞠金玲, 鲍海涛, 孙震宇
【申请人】北京航天长峰科技工业集团有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2014年3月19日