基于通用通讯标准的交通信号控制系统技术方案

一种基于通用通讯标准的交通信号控制系统，由车辆行人感应器、信号控制机、路口信号灯以及中央控制服务器组成。信号控制机由引擎板、主机板、底板、路口输入输出模块、异步通讯模块、显示与操作模块和电源模块构成，引擎板由微处理器、快闪存储器、静态读写存储器、动态读写存储器、两个通讯电流接口、时钟以及微处理器的内务管理电路构成，快闪存储器中设置有操作系统和控制程序，信号控制机的相位控制参数遵循国际标准ＮＴＣＩ　Ｐ，信号控制机与外界之间的数据交换遵循简单网络管理协议和简单交通管理协议，控制机实现了软件和硬件的分离，既能执行相位控制又能执行区间控制，在流量不稳路况下能够实现最优配时。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子
，尤其涉及通信领域，特别是一种基于通用通讯标准的 交通信号控制系统。
技术介绍
现有技术中，交通信号控制系统由车辆和行人感应器、信号控制机、路口信号灯以 及中央控制管理软件四部分组成。其中信号控制机是最关键的组成部分。车辆和行人感应 器安装在路面或路边，用于感应到达车辆或行人，并将感应信息传递到安装在路边的信号 控制机。信号控制机则根据其内部的信号时段分配逻辑，加上感应到的实时的车辆和行人 信息，优化信号时段分配，并将信号送到路口的信号灯来控制路上的车辆和行人。中央控制 管理软件一般安装在城市交通控制中心，该软件和路边的控制机经由通讯网络实现数据交 换。中心控制和管理软件用于观测信号控制机的运行状况，设置控制机的操作参数，协调各 路口的相位差，并可直接对路口信号的进行中央控制。交通信号的控制方法基本上可分为区间控制(Interval Control)和相位控制 (Phase Control)两种。如按路口间的协调性分类，各自都有点控，线控和面控等类型。相 位控制还有固定时段的相位控制，激发性控制以及与流量相关的自适应控制。这些不同类 型的控制方法分别适用于不同的交通形态。但是目前控制机和控制软件之间没有一个通用 的通讯协议标准。这使得各个交通系统的整合工作难度很高，造成了很高的经济成本和社 会成本。此外，控制机只能实现单环控制，达不到多环多相位控制。而且控制机里的各相位 最大绿灯时间是固定的，难以在交通流波动很大的环境下实现最优控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型的交通信号控制系统，所述的这种交通信号控制 系统要解决现有技术中控制机和控制软件之间没有通用通讯协议标准、控制机因没有自身 操作系统造成的软件对硬件的依赖性、控制机达不到多环多相位控制、以及在相位控制中 不能达到根据流量密度来优化配时等的技术问题。本专利技术的这种交通信号控制系统，由车辆行人感应器、信号控制机、路口信号灯以 及中央控制服务器组成。其特征在于车辆行人感应器通过信号线与信号控制机连接，信 号控制机通过控制线与路口信号灯连接，中央控制器通过通讯网络与信号控制机连接；信 号控制机由引擎板、主机板、底板、路口输入输出模块、异步通讯模块、显示与操作模块和电 源模块构成；引擎板与主机板连接，主机板、路口输入输出模块和异步通讯模块与底板连 接，显示与操作模块与底板连接，电源模块与底板连接；引擎板由微处理器、快闪存储器、静 态读写存储器、动态读写存储器、两个通讯电流接口、时钟以及微处理器的内务管理电路构 成；快闪存储器中设置有操作系统和控制程序；快闪存储器中设置有车辆感应器参数表、 相位表、相序表、相位分割表、相位控制模式表、相位组控制表、时间调度表、当日配时计划 表、区间控制计划表、区间分割表和区间控制模式表；控制机通过执行一个特定的相位控制模式O^ttern)或区间控制模式antervall^ttern)实现信号控制，控制机既能执行相位 控制也能执行区间控制；所述的中央控制服务器中设置有中央控制管理程序，中央控制管 理软件通过改变控信号制机的“系统控制模式”参数实现中央控制；中央控制管理软件通过 向信号控制机发送系统周期的时间基点信息实现协调控制，接受协调控制的信号控制机根 据相位差和系统周期的时间基点对其信号周期进行协调化，控制机的周期协调化是通过调 整其中的协调相位的绿灯时间来实现；各相位的初始绿灯时间和最大绿灯时间可随流量和 密度调整；信号控制机与外界之间的数据交换遵循“简单网络管理协议”和“简单交通管理 协议”。进一步的，所述的主机板中设置有通用串行总线接口、数据锁接口、以太网接口和 RS485串行通信接口。具体的，所述的控制程序由C++语言汇编，安装在快闪存储器中，在Linux操作系 统上运行，是信号控制机的固件。按照美国联邦交通部和全美电子产品制造业协会NTCIP 1201和NTCIP 1202标 准的规定，在信号控制机的快闪存储器建立车辆感应器表(Vehicle Detector)，相位表 (Phase)，相序表(kquence)，相位分割表(Split)，控制模式表(I^ttern)，相位组控制表 (Phase GroupControl)，时间调度表(Time-Based Schedule)，当日配时计划表(DayPlan) 等表格。各表格以文件形式储存在记忆体中。各表格中的各个参数都分配有一个物件标识 号(OID)，用以作为与中心管理软件之间进行通讯之用。为了支持区间控制，信号控制机里另外储存了区间控制计划表(Interval Plan), 区间分割表(Interval Split)，和区间控制模式表(Interval Pattern)。区间控制模式是 区间控制的基本概念。一个区间控制模式对应于一个区间控制计划和一个区间分割的组 合。每个区间控制模式都包含一个区间时间差(Interval Offset)参数，用于上下游路口 的协调控制。由于这些表格所定义参数不包括在NTCIP里，本技术产品参照NTCIP1202里 有关相位控制协议的格式，自行定义了区间控制的一系列协议(MIB)。信号控制机应用了 SNMP/STMP通讯技术。信号控制机定义了协议数据单位(PDU) 类程，并且定义了协议数据单位的解析与构建操作。信号控制机应用了 UDP网络通讯技术。通讯端口号(Port Number)储存于一个文 件中，必要时可以进行修改。信号控制机建立了 UDP的服务器，当信号控制机开始运行时， UDP的服务器自动启动。信号控制机可以实现固定时段的相位控制。如果相位表里的某相位的最小绿灯时 间等于最大绿灯时间，则该相位控制执行固定时段的相位控制。在固定时段相位控制下，信 号控制机忽略车辆感应信息的影响。信号控制机可以连接多达32个感应器。感应器表格里含有感应器的类别参数，即 它为通过型感应器(Passage Detector)，还是存在型感应器(Presence Detector)。当有 车辆经过通过型感应器时，如果感应器所在的相位刚好是绿灯时间，则可按激发型控制的 逻辑调整绿灯时间，如果其他相位是绿灯时间，则对绿灯相位发出服务回叫命令。如果车 辆到达存在型感应器，那么该感应器的状态参数值由0变为1，如果这时其他相位是绿灯时 间，则对绿灯相位发出服务回叫命令，直到该感应器的状态参数值由1变为0。当车辆离开 存在型感应器，该感应器的状态参数值变为0。信号控制机收集每个相位在红灯或黄灯时间段里到达车辆的数量，这些车辆停在 路口等待绿灯。相位初始绿灯时间的设定和该相位等待车辆数相关联，等待车辆数越多，初 始绿灯时间越长，但不能超过预先设置的阀值。在非协调性控制中，最长绿灯时间也可随着 流量而上下浮动，如果在连续的两个周期里，一个相位的的绿灯时间因为车辆时隔过大而 终止，那么最长绿灯时间要减少一个事先设定的时间(如2秒，在相位表里有设定)。同样， 如果在连续两个周期里，一个相位的的绿灯时间都因达到了最大绿灯时间而终止，那么最 长绿灯时间要增加一个事先设定的时间。最长绿灯时间的调整不能超过事先设定的阀值。信号控制机可以执行协调控制功能，每个路口的周期长度由相位分割表决定。不 同路口的相位差由控制模式表中的相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于通用通讯标准的交通信号控制系统，由车辆行人感应器、信号控制机、路口信号灯以及中央控制服务器组成，其特征在于：车辆行人感应器通过信号线与信号控制机连接，信号控制机通过控制线与路口信号灯连接，中央控制器通过通讯网络与信号控制机连接，信号控制机由引擎板、主机板、底板、路口输入输出模块、异步通讯模块、显示与操作模块和电源模块构成，引擎板与主机板连接，主机板、路口输入输出模块和异步通讯模块与底板连接，显示与操作模块与底板连接，电源模块与底板连接，引擎板由微处理器、快闪存储器、静态读写存储器、动态读写存储器、两个通讯电流接口、时钟以及微处理器的内务管理电路构成，快闪存储器中设置有操作系统和控制程序，快闪存储器中设置有车辆感应器参数表、相位表、相序表、相位分割表、相位控制模式表、相位组控制表、时间调度表、当日配时计划表、区间控制计划表、区间分割表和区间控制模式表，信号控制机通过执行一个相位控制模式或区间控制模式实现信号控制，中央控制服务器中设置有中央控制管理程序，中央控制管理软件通过改变信号控制机的系统控制模式的参数实现中央控制，中央控制管理软件通过向信号控制机发送系统周期的时间基点信息实现协调控制，接受协调控制的信号控制机根据相位差和系统周期的时间基点对其信号周期进行协调化，信号控制机的周期协调化通过调整其中的协调相位的绿灯时间来实现，各相位的初始绿灯时间和最大绿灯时间随流量和密度调整，信号控制机与外界之间的数据交换遵循简单网络管理协议和简单交通管理协议。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶现定，
申请(专利权)人：上海麦士格瑞交通智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]