新型分布式交通信號燈控制系統(tǒng)

引言

　　要實現(xiàn)道路交通的智能化，就要引入變周期交通信號燈控制技術(shù)，實時檢測路口的交通流量以及擁塞量等數(shù)據(jù)，根據(jù)規(guī)則動態(tài)地調(diào)節(jié)信號燈，獲得更加滿意的通行率。

　　本文提出了一種具有分布式特征的交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計方案，它利用RFID技術(shù)提高路況信息的收集精度， 利用電流環(huán)遠距離傳輸方式，并且應(yīng)用人工智能理論使得系統(tǒng)具有更強的自適應(yīng)性和可擴充性。

　　1 系統(tǒng)功能與整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　從功能特點來看，智能交通信號燈系統(tǒng)應(yīng)具有時間固定模式、時間設(shè)定模式、時間感應(yīng)模式、現(xiàn)場遙控模式、遠程控制模式等信號控制模式;可以進行日期、時間設(shè)定、分時段時間設(shè)定、感應(yīng)參數(shù)設(shè)定、周期時間、相位差和綠信比等參數(shù)設(shè)定;可以進行系統(tǒng)自檢、綠沖突檢測、燈故障檢測、線路故障檢測;具有強大的輸入/輸出功能，可實現(xiàn)對路口的不同相位燈控輸出和檢測功能。此外，系統(tǒng)提供友好的人機界面，用戶可通過手動開關(guān)、鍵盤或遙控器對信號機進行設(shè)定和控制。

　　信號機是整個系統(tǒng)的核心。它由LCD屏、控制板、燈組驅(qū)動板、開關(guān)電源、按鈕板等共5種功能模塊插件板，以及配電板、接線端子排等組成。本系統(tǒng)選擇基于ARM核的32位嵌入式RISC處理器AT91RM9200作為信號機控制板處理器，可以滿足信號機智能化的要求，使信號機在系統(tǒng)中成為收集與處理交通流量數(shù)據(jù)、通信聯(lián)網(wǎng)以及區(qū)域協(xié)調(diào)控制的平臺。

　　智能交通信號燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　圖1 交通信號燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　信號燈采用發(fā)光二極管，即LED技術(shù)，發(fā)光功率大，抗震能力強，省電又穩(wěn)定。系統(tǒng)內(nèi)各組件，包括信號燈都由外部供電，并配有UPS。信號燈控制器對各種信號燈不提供工作電壓，僅進行信號傳遞，完全實現(xiàn)弱電控制。信號燈亮度的控制采用脈寬調(diào)制的原理，將電壓全波整流，經(jīng)電阻分壓，由光耦將其轉(zhuǎn)成有一定占空比的方波，當(dāng)電源電壓升高時，占空比會減小，抑制LED亮度的提高，當(dāng)電源電壓降低時，占空比會增大，限制LED亮度的降低，從而實現(xiàn)了LED亮度的自動控制。

　　信號燈遠距離通信控制可以采用電流環(huán)信號傳輸方式加以實現(xiàn)。這種遠距離通信控制電路簡單、成本低、抗干擾能力強。它是由電流環(huán)傳輸串行移位的3種信號--數(shù)據(jù)D、時鐘CLK、鎖存STR，交通燈則將控制器發(fā)來的串行信息轉(zhuǎn)換為并行輸出，準確實現(xiàn)位控制，不同的信號燈就可以在連線上采取并聯(lián)方式，這樣，一個線路輸出的負載能力足以控制十幾個信號燈，可以滿足各種交通路口的需要。

　　智能交通信號燈系統(tǒng)既是一個獨立的系統(tǒng)，又是整個地區(qū)智能信號燈系統(tǒng)的一部分。通過信息共享，可以實現(xiàn)交通信號的聯(lián)動控制，進行有效的交通預(yù)測和疏導(dǎo)。當(dāng)路口車流相對均勻穩(wěn)定時，地區(qū)內(nèi)的信號燈協(xié)調(diào)運作，可以實現(xiàn)“綠波帶”控制。

　　以下給出地區(qū)交通信號燈聯(lián)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。

　　圖2 地區(qū)交通信號燈聯(lián)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖