一种交通信号控制电子实验教学装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及交通信号控制技术和实验教学领域，具体涉及一种交通信号控制电子实验教学装置。本实用新型专利技术提出了一种交通信号控制电子实验教学装置，由人机交互单元、主控单元、流量模拟单元、灯控单元、实验连接单元、实验展示单元、电源单元等功能单元组成，目的在于使学生通过对交通信号控制电子实验教学装置的实践操作，了解交通信号控制的运行原理、系统结构、工作流程、基本功能和操作方法等，培养学生的实践操作能力和实践创新能力。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及交通信号控制技术和实验教学领域，具体涉及一种交通信号控制电子实验教学装置。技术背景随着城市道路交通建设的重心从交通基础设施建设向道路功能效率提升转变，交通信号控制作为城市交通智能化管控的重要组成部分，对于规范交叉口秩序、保障交通安全、减少交通排放、缓解交通拥挤、提升路网运行效率等具有重要的作用，成为未来城市交通投资建设与应用推广的重点。在这种背景下，社会对交通信号控制相关技术人才的需求日趋迫切、对交通信号控制专业技术人才的培养模式和培养方法也提出了新的要求，迫切要求培养出具有实践操作能力、实践创新能力和技术创新能力的交通信号控制专业技术人才。然而，在交通信号控制专业技术人才培养方面，现有的教学过多重视理论学习而忽视实际操作，教学成果更多停留在让学生会“算”而不会“用”的阶段，不符合“互联网+”时代对大学生创新创业能力训练和人才培养模式改革的要求。另外，现有交通信号控制教学设备只注重交通信号控制设备的展示性，忽视操作性，学生不能深刻了解交通信号控制设备的工作原理、运行过程、操作方法和工作流程。
技术实现思路
针对现有交通信号控制教学设备存在实践操作性、交互性差、学生难以深入了解交通信号控制设备运行机理等问题，本技术提出了一种交通信号控制电子实验教学装置，使学生通过对交通信号控制电子实验教学装置的实践操作，了解交通信号控制的运行原理、系统结构、工作流程、基本功能和操作方法等，培养学生的实践操作能力和实践创新能力。本技术的技术解决方案主要由人机交互单元、主控单元、流量模拟单元、灯控单元、实验连接单元、实验展示单元、电源单元等功能单元组成，如图1所示。其中，人机交互单元由嵌入式TFT-LCD液晶显示屏、操作键盘、步进按钮、鼠标组成，通过PCB背板与主控单元连接；主控单元由嵌入式PC104主板和PCB背板组成；流量模拟单元由PLC控制器组成，通过PCB背板与主控单元、实验展示单元连接；灯控单元由集成双向可控硅驱动电路、信号灯电流电压电路、信号灯切换电路、灯控编码电路的灯控板组成，通过PCB背板与主控单元、实验连接单元连接；实验连接单元由插孔式信号连接电路箱组成，通过PCB背板与主控单元、实验展示单元连接；实验展示单元由绘制交叉口几何特征的亚克力板、信号相位显示电路板、信号倒计时显示电路板、流量状态显示电路板组成，通过PCB背板与主控单元连接；电源单元由嵌有微型变压器和微型电压调整器的电源板组成，通过PCB背板与主控单元连接，从而实现对交通信号控制过程的可视化展示和交通信号控制效果的在线评价。本技术通过人机交互单元实现对交通信号控制实验项目、控制参数、信号参数等交通信号控制实验说明、实验参数、实验内容、实验过程的设计、输入和输出；通过主控单元实现对交通信号控制电子实验教学装置的实验项目功能驱动、实验内容存储、实验效果评估、运行状态监测等；通过流量模拟单元实现对实验交叉口各进口道交通流组成、到达率、到达图式、排队消散的模拟；通过灯控单元实现对实验交叉口交通信号灯显示状态、信号切换、信号倒计时等的显示控制；通过实验连接单元实现对交叉口信号灯组、信号相位、信号相序的手动设计和连接操作；通过实验展示单元实现对交通信号控制实验项目的执行过程和执行效果进行演示；通过电源单元提供稳压直流电源。本技术提出的一种交通信号控制电子实验教学装置，其主要特征主要包括：1)人机交互单元人机交互单元由嵌入式TFT-LCD液晶显示屏、操作键盘、步进按钮、鼠标组成，用于加载和显示交通信号控制实验内容、设计交通信号控制参数、调整和优化交通信号控制配时方案以及实验评估结果和成绩的显示。2)主控单元主控单元由嵌入式PC104主板和PCB背板组成，用于实现对交通信号控制电子实验教学装置各功能单元之间的信息通信以及对交通信号控制电子实验教学装置各功能单元进行信息采集、运作状态监测、故障检测、功能驱动、实验项目及内容存储、实验效果评估以及实验成绩评定等。3)流量模拟单元流量模拟单元由PLC控制器组成，用于模拟不同类型交通检测器的信息采集方式，并生成实验交叉口各进口道交通流组成、车辆到达率、交通流到达图式以及车辆在交叉口的消散情况等。4)灯控单元灯控单元由集成双向可控硅驱动电路、信号灯电流电压电路、信号灯切换电路、灯控编码电路的灯控板组成，用于对实验交叉口各信号相位的信号灯显示状态、信号切换时间、信号显示时间倒计时等进行动态控制。根据实验交叉口的类型、数量，可以在灯控单元动态增加或减少灯控板的数量。5)实验连接单元实验连接单元由插孔式信号连接电路箱组成，用于实现对实验交叉口的信号灯组、信号相位、相位相序进行手动连接操作。6)实验展示单元实验展示单元由绘制交叉口几何特征的亚克力板、信号相位显示电路板、信号倒计时显示电路板、流量状态显示电路板组成，如图2所示，用于展示交通信号控制实验项目的交叉口交通信号显示状态、倒计时信号显示状态、交叉口流量的动态变化过程。7)电源单元电源单元由嵌有微型变压器和微型电压调整器的电源板组成，主要用于为交通信号控制电子实验教学装置各功能单元提供稳压直流电源，保障交通信号控制电子实验教学装置各功能单元内部线路的可靠性。附图说明图1：交通信号控制电子实验教学装置功能单元组成图；图2：实验展示单元示意图。具体实施方式本技术提出的一种交通信号控制电子实验教学装置主要由人机交互单元、主控单元、流量模拟单元、灯控单元、实验连接单元、实验展示单元、电源单元等组成，如图1所示，主要用于学生进行交通信号控制实践操作，了解交通信号控制设备的硬件结构、工作流程、运行原理和操作方法，提升学生对交通信号控制相关理论与方法的感性认识和实际动手能力。本技术提出的一种交通信号控制电子实验教学装置，其工作的具体流程为：1)人机交互单元人机交互单元通过主控单元的PCB背板加载存储在主控单元的交通信号控制实验项目列表，并通过TFT-LCD液晶显示屏将实验项目信息显示给进行实验操作的学生，学生通过鼠标、键盘选择所要操作的交通信号控制实验项目后，主控单元向人机交互单元传送实验项目的具体实验内容、操作说明、实验注意事项等具体信息、操作界面等，学生通过操作界面进行交通信号控制实验项目的交通信号控制方案设计(包括交叉口渠化设计、信号灯组、相位、相序等)、交通信号配时参数优化计算等。2)主控单元主控单元通过PCB背板与交通信号控制电子实验教学装置各功能单元进行信息交互和信息采集；通过嵌有CPU、内存、看门狗、实时钟、串行接口、中断控制器等的PC104主板实现交通信号控制电子实验教学装置运行状态各功能单元的功能驱动、运行状态监测、故障检测与诊断、实验项目存储、实验效果评估以及实验成绩评定等。具体工作步骤如下：Step1：当电源接通后，电源单元为主控单元提供低压直流电源，主控单元通过外围总线驱动交通信号控制电子实验教学装置的各功能部件处于就绪状态；Step2：当接收到人机交互单元的实验项目列表请求后，主控单元向人机交互单元传送实验项目所需的信息；Step4：当接收到人机交互单元的实验项目完成信息后，主控单元对学生设计的交通信号控制方案中的组织渠化方案(车道宽度、通行权、标志标线等)是否符合交通标志标线相关标准和规范进行评估，对于不符本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交通信号控制电子实验教学装置，其特征在于：由人机交互单元、主控单元、流量模拟单元、灯控单元、实验连接单元、实验展示单元、电源单元组成，其中(1)人机交互单元由嵌入式TFT‑LCD液晶显示屏、操作键盘、步进按钮、鼠标组成，通过PCB背板与主控单元连接；(2)主控单元由嵌入式PC104主板和PCB背板组成；(3)流量模拟单元由PLC控制器组成，通过PCB背板与主控单元、实验展示单元连接；(4)灯控单元由集成双向可控硅驱动电路、信号灯电流电压电路、信号灯切换电路、灯控编码电路的灯控板组成，通过PCB背板与主控单元、实验连接单元连接；(5)实验连接单元由插孔式信号连接电路箱组成，通过PCB背板与主控单元、实验展示单元连接；(6)实验展示单元由绘制交叉口几何特征的亚克力板、信号相位显示电路板、信号倒计时显示电路板、流量状态显示电路板组成，通过PCB背板与主控单元连接；(7)电源单元由嵌有微型变压器和微型电压调整器的电源板组成，通过PCB背板与主控单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种交通信号控制电子实验教学装置，其特征在于：由人机交互单元、主控单元、流量模拟单元、灯控单元、实验连接单元、实验展示单元、电源单元组成，其中(1)人机交互单元由嵌入式TFT-LCD液晶显示屏、操作键盘、步进按钮、鼠标组成，通过PCB背板与主控单元连接；(2)主控单元由嵌入式PC104主板和PCB背板组成；(3)流量模拟单元由PLC控制器组成，通过PCB背板与主控单元、实验展示单元连接；(4)灯控单元由集成双向可控硅驱动电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：林赐云，龚勃文，曲鑫，
申请(专利权)人：吉林大学，林赐云，
类型：新型
国别省市：吉林;22