交通信號機功能、結(jié)構(gòu)及簡單原理分解.ppt

信號機功能 結(jié)構(gòu)及簡單原理 內(nèi)容 一 單點信號機 1 簡介 2 功能特點 3 技術(shù)參數(shù) 4 面板介紹 前面板 后面板 5 信號機電路組成 主板 面板 輸出板 故障檢測板 二 聯(lián)網(wǎng)信號機 1 單點信號機與聯(lián)網(wǎng)信號機的功能差異 2 信號機相關(guān)基本概念 內(nèi)容 3 信號機交通方案的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 4 JK C3 JK C4 5 JK D 6 JK E JK C3 JK C4升級改造策略及主導(dǎo)思路 JK C3 JK C4面板介紹 JK C3 JK C4的功能 JK C3 JK C4的區(qū)別 一 簡介 單點信號機 我司開發(fā)研制的JK A JK B JK C JK C1 JK C2型多時段定時式智能多相位單點式定周期信號機 符合GA47 2002標準 該系列產(chǎn)品針對各種繁忙路口和復(fù)雜的交通流量下的車輛及行人進行通行控制 運用單片機及I2C總線技術(shù)進行控制 采用工業(yè)級CPU 軟硬件看門狗技術(shù)使控制儀能在各種惡劣條件下正常工作 硬件設(shè)計將信號機電源與輸出負載電源分離 當負載回路發(fā)生短路故障時 能自動斷開輸出回路 并有指示燈指示 使用先進的軟件設(shè)計思路 簡便易行的操作方法 能方便實現(xiàn)對10路 JK A 28路 JK B 44路 JK C JK C1 JK C2 輸出控制 JK B型信號機一般多用于機動四燈 五燈的控制上 JK C JK C1 JK C2型信號機較適用于多車道箭頭燈控制上 下圖為信號機輸出信號線路明細表 二 功能特點 單點信號機 保護功能 當外界電網(wǎng)波動引起電壓 電流過大或信號輸出嚴重短路故障 超出信號機承受能力時 本機自動斷開強電 使本身得到保護 而控制線路繼續(xù)工作 同時 面板上保護指示燈亮 通知用戶查明故障原因 運行模式 具有平日 雙休 假日 臨時四種運行模式 每種模式下最多可設(shè)置十個時段 每個時段內(nèi)最多可設(shè)置八個相位 信號機停電后繼續(xù)自動走時 并可保持設(shè)定好的數(shù)據(jù)在十年以內(nèi)的時間不丟失 如遇緊急情況 可以手動強制通行 內(nèi)設(shè)硬件 軟件看門狗技術(shù) 可設(shè)置夜間黃閃和信號燈全部關(guān)閉功能 在信號燈轉(zhuǎn)換時 可設(shè)置綠閃 紅閃 紅黃同亮三種轉(zhuǎn)換模式 面板模擬路口運行 車道及人行道顯示 六位LED數(shù)碼管構(gòu)成友好人機對話界面 十六個工作指示燈 顯示控制器運行狀態(tài) 十一個按鍵采用先進設(shè)計思想 操作靈活簡便 功能強大 具有故障檢測功能 可以檢測紅綠燈故障 是否有綠沖突 JK C2型 內(nèi)置36個不同相位 其中31個固定相位 5個自定義相位 帶有外接手控操作面板接口 方便手控操作 JK C1型 單點信號機 帶有實時倒計時通訊接口 提高倒計時顯示的準確性 及時性 JK C1型 全金屬外殼 防塵 防電磁干擾 耐用 可靠性好 抗沖擊 震動 可經(jīng)受路面工作環(huán)境的沖擊 震動 可經(jīng)受各種交通工具正常運輸時所產(chǎn)生的沖擊及震動而不影響機器性能 具有硬件黃閃功能 上電或單片機停止工作時自動啟動硬件黃閃 交叉黃閃 信號機啟動后進入軟件黃閃 四面同時黃閃 接著四面全紅后運行設(shè)置方案 具有無線纜協(xié)調(diào)控制 綠波帶 功能 JK C1型 具有雙電源接口 提供單獨的備用電源和主電源接入端子 三 技術(shù)參數(shù) 電壓范圍 AC 176 264 V 50 2Hz 整機功率 空載 10W 信號輸出 44路 JK A為10路 JK B為28路 信號獨立輸出 單路帶負載能力 800W 絕緣強度 20M 工作環(huán)境溫度 25 60 外形尺寸 mm 360 355 125 四 面板介紹 JK B型信號機前面板 JK A型信號機前面板 JK C JK C1 JK C2型信號機前面板 說明 模擬路口顯示區(qū) 人機對話顯示窗口 工作狀態(tài)指示燈 按鍵區(qū) 單點信號機 1 前面板 2 后面板 說明 電源開關(guān) 主機電源保險絲 信號燈輸出航空插頭接頭 電源插頭 輸出信號燈保險絲 倒計時實時通訊接口 JK C1型 手控面板接口 JK C1型 硬件黃閃控制接口 五 電路組成 單點信號機電路分為面板 主板 輸出板 JK A主板和輸出板合并 和故障檢測板等 面板由數(shù)碼管顯示電路 模擬路口顯示電路和按鍵及指示燈電路組成 主板由單片機 存儲器 看門狗 數(shù)碼管顯示 總線驅(qū)動 RS232和485接口及電源等電路組成 輸出板為信號輸出驅(qū)動電路 故障檢測板為信號燈故障檢測電路 單點信號機 JK A JK B JK C JK C1 JK C2型信號機由于功能的不同 各部分電路略有不同 下面以JK C型信號機電路為例對各部分電路進行介紹 1 主板 2 面板 3 輸出板 4 故障檢測板 單點信號機 主板是信號機的核心部分 主要完成交通控制方案的實現(xiàn) 由單片機 存儲器 看門狗 數(shù)碼管顯示及驅(qū)動 模擬路口顯示驅(qū)動 RS232和485接口及電源等電路組成 面板是信號機的人機對話部分 主要完成信號機各種參數(shù)的設(shè)置及信號機運行狀態(tài)顯示 由數(shù)碼管顯示及按鍵和指示燈 模擬路口顯示等電路組成 輸出板為信號輸出驅(qū)動電路 主要完成信號機對信號燈的控制信號的輸出來驅(qū)動信號燈的亮滅 由44個信號燈開關(guān)驅(qū)動控制電路和1個關(guān)燈 上電后單片機未復(fù)位時或軟件操作時 及過流保護電路電路組成 故障檢測板為信號燈故障檢測電路 主要完成信號燈故障的檢測 出于交通安全考慮 當信號機控制某個 路紅燈亮?xí)r 該紅燈一定要亮起來于阻止其控制的交通流 當信號機控制某個 路綠燈熄滅時 該綠燈一定要熄滅于停止其控制的交通流 即 紅燈信號輸出時紅燈一定要亮 綠燈信號截止時綠燈一定要熄滅 為保證紅燈信號輸出時紅燈一定要亮 需要采用電流檢測的方式 因為當紅燈信號輸出時該個 路紅燈有電流時一定是亮的 線路開路時沒有電流 線路短路時負載電流過流 單片機會切斷所有信號輸出 單點信號機 為保證綠燈信號截止時綠燈一定要熄滅 需要采用電壓檢測的方式 因為當綠燈信號截止時該個 路綠燈沒有電壓一定是熄滅的 當線路搭線 引入其他線路的電壓 時 該個 路綠燈信號截止時綠燈還會點亮 故障檢測板由三部分電路組成 12個電流檢測電路用于檢測4個方向 每個方向左直右3車道總共12個 路紅燈 12個電壓檢測電路用于檢測4個方向 每個方向左直右3車道總共12個 路綠燈 檢測信號與單片機接口電路用于將并行 同時產(chǎn)生 的24路檢測信號轉(zhuǎn)換成串行信號與單片機串行接口連接 一 單點信號機與聯(lián)網(wǎng)信號機的功能差異 信號機模塊圖 聯(lián)網(wǎng)信號機 單點信號機與聯(lián)網(wǎng)信號機的功能模塊不同 如上圖 功能差異很大 聯(lián)網(wǎng)信號機 單點定周期信號機包括 工控 單片機 存儲器 時鐘 模塊 人機對話 顯示 按鍵 指示 模塊 擴展 RS232接口 RS485接口 模塊 硬件黃閃模塊 電子開關(guān)組 信號燈輸出驅(qū)動 和電源模塊 他僅能將存儲在存儲器內(nèi)的定周期交通方案轉(zhuǎn)化為信號燈的控制信號 聯(lián)網(wǎng) 區(qū)域可變周期 信號機在單點定周期信號機的基礎(chǔ)上 增加了 有線網(wǎng)絡(luò)接口模塊 無線網(wǎng)絡(luò)接口模塊和檢測器接口模塊 聯(lián)網(wǎng) 區(qū)域可變周期 信號機也能夠?qū)⒋鎯υ诖鎯ζ鲀?nèi)的定周期交通方案轉(zhuǎn)化為信號燈的控制信號 實現(xiàn)定周期控制功能 聯(lián)網(wǎng) 區(qū)域可變周期 信號機能夠通過外接檢測器 線圈 微波雷達 紅外感應(yīng)器等 來接收其管控路口的實時交通狀況數(shù)據(jù)來優(yōu)化正在運行的定周期交通方案 調(diào)節(jié)方案的相位時間或調(diào)用更適宜的方案運行 實現(xiàn)自適應(yīng)控制功能 聯(lián)網(wǎng) 區(qū)域可變周期 信號機還能通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)共享自身的交通控制數(shù)據(jù) 接收其他信號機的交通控制數(shù)據(jù)來實現(xiàn)區(qū)域協(xié)調(diào)控制功能 交管中心可以通過有線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建由聯(lián)網(wǎng) 區(qū)域可變周期 信號機 中心服務(wù)器和工作站組成的局域網(wǎng) 實時地集中控制區(qū)域內(nèi)的交通 管理區(qū)域內(nèi)的信號機 實現(xiàn)集中控制功能 二 信號機相關(guān)基本概念 聯(lián)網(wǎng)信號機 1 道路交通信號控制機roadtrafficsignalcontroller 能夠改變道路交通信號順序 調(diào)節(jié)配時并能控制道路交通信號燈運行的裝置 2 周期cycletime 信號燈色按設(shè)定的相位順序顯示一周所需的時間 3 信號燈組signallightgroup 一個完整的車輛紅 黃 綠三頭燈或行人紅 綠二頭燈的組合 4 相位phase 在一個信號周期內(nèi) 同時獲得通行權(quán)的一個或多個交通流的信號顯示狀態(tài) 5 相位差offset 協(xié)調(diào)控制中 指定的參照交叉路口與協(xié)調(diào)交叉路口相位的起始時間或結(jié)束時間之差 6 控制方案controlplan 路口關(guān)于相位設(shè)置 相位序列設(shè)置 信號配時的有序集合 7 最小綠燈時間minimumgreentime 相位綠燈信號必須開啟的最短安全時間 聯(lián)網(wǎng)信號機 8 最大綠燈時間maximumgreentime 相位綠燈信號允許開啟的最長時間 9 綠沖突greenconflict 規(guī)定不允許同時放行的綠色信號燈與允許放行的綠色信號燈同時點亮 10 黃閃控制flashingyellowcontrol 所有信號燈組的黃燈信號均以固定頻率閃爍的控制方式 11 多時段定時控制multipleintervalsfixed timecontrol 根據(jù)交通需求變化情況 把一天的時間分成若干個控制時段 隨時間的推移 按預(yù)置的方案自動運行 12 感應(yīng)控制vehicleactuatedcontrol 交叉路口信號機根據(jù)車輛檢測器測得的交通流數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)信號顯示時間的控制方式 13 協(xié)調(diào)控制coordinatedcontrol 通過調(diào)整起始和放行時間 把二個或二個以上路口的交通信號燈協(xié)調(diào)起來加以控制的方式 14 線協(xié)調(diào)控制mainstreetcoordinatecontrol 在一條道路上實施協(xié)調(diào)控制的控制方式 聯(lián)網(wǎng)信號機 15 區(qū)域協(xié)調(diào)控制areacoordinatecontrol 在一個區(qū)域內(nèi)多個交叉路口實施協(xié)調(diào)控制的控制方式 16 無電纜協(xié)調(diào)控制cablelesslinkingcontrol 信號機之間沒有通信鏈路 根據(jù)時鐘同步 通過設(shè)定相位差來實現(xiàn)交叉路口交通信號協(xié)調(diào)的控制方式 17 信號組signalgroup 具有同一燈色序列的所有信號燈組的集合 18 全紅狀態(tài)allred 所有信號燈組燈色均顯示為紅色的信號狀態(tài) 19 上位機controlcenter 在交通信號控制系統(tǒng)中 能和多臺信號機通信并對其進行控制和監(jiān)視的上端設(shè)備 三 信號機交通方案的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 聯(lián)網(wǎng)信號機 聯(lián)網(wǎng)信號機 聯(lián)網(wǎng)信號機 我司正在開發(fā)研制的JK C3 JK C4型聯(lián)網(wǎng)信號機是在JK C型多時段智能多相位單點式定周期信號機的基礎(chǔ)上升級改造的 四 JK C3 JK C4 JK C型信號機 因其功能穩(wěn)定 性價比高 倍受市場歡迎 經(jīng)過多年推廣銷售 客戶群體龐大 用戶認可度很高 但因市場對信號機功能要求的增加 JK C出現(xiàn)如下不太適合市場需求問題 A 信號機設(shè)置非常麻煩 不易學(xué)也不易用 客戶意見很大 JK C3 JK C4升級改造策略及主導(dǎo)思路 B 不具備聯(lián)網(wǎng)功能 C 應(yīng)急控制過程容易出錯 D 信號燈狀態(tài)變化 在有些情況下會不符合國標要求 A 信號機設(shè)置采用軟件和面板按鍵兩種方式 增加液晶顯示功能 使信號機設(shè)置易學(xué)易用 B 成本控制 成本盡量不變或者少增加 C 改善生產(chǎn)流程 方便售后服務(wù) D 進一步增加穩(wěn)定性 使用基于ARM7微處理器的STM32微控制器 JK C3 JK C4面板介紹 2 后面板 單點信號機 1 前面板 聯(lián)網(wǎng)信號機 具有JK C的所有功能 JK C3 JK C4的功能 配備工業(yè)級128x64點陣單色液晶屏 具有更真確人機對話界面 增加聯(lián)網(wǎng)功能 支持前臺筆記本或后臺用網(wǎng)絡(luò)連接進行方案配置 信號機實時狀態(tài)獲取 步進 應(yīng)急任務(wù)時的單獨某方向放行等功能 選配功能 客戶需要聯(lián)網(wǎng)控制功能時可直接安裝模塊 每個相位表由8步增加到36步 方便設(shè)置更復(fù)雜的放行相位方案 每張相位表的相位周期最大時間為255秒 支持GPS校時 具有無線協(xié)調(diào) 綠波帶 功能 選配功能 客戶需求該功能可時直接安裝模塊 支持通訊式倒計時功能 選配功能 客戶需求該功能時可直接安裝芯片 支持64張相位表 每張均可自行配置及與時段隨意調(diào)用 JK C相位表與時段綁定不能隨意調(diào)用 支持時段滅燈控制模式 支持30張日運行計劃表 JK C只支持3張日運行計劃表 平日 雙休日 節(jié)假日各一張 每張日運行計劃表可設(shè)置的時段由10個增加到20個 方便設(shè)置更復(fù)雜的時段方案 聯(lián)網(wǎng)信號機 機動車燈綠閃時間由0 9秒可調(diào)改為0 6秒可調(diào) 人行燈綠閃固有3秒 實際綠閃時間為機動車燈綠閃時間 過渡黃燈時間 3 人行燈 過渡黃閃改為過渡黃燈 時間右0 9秒可調(diào)改為3 9秒可調(diào) 路口清空由紅黃同亮改為路口全紅 時間由0 9秒可調(diào)改為0 10秒可調(diào) 無線纜協(xié)調(diào)控制 綠波帶 功能中設(shè)置的相位差時間最大支持65535秒 超過該時間可以用減去若干個周期時間后的值設(shè)置 特殊假期設(shè)置由固定的3個 元旦 國慶 五一 增加到16個并可任意設(shè)置日期段為假期 JK C3 JK C4的區(qū)別 JK C3采用與JK C一樣的外殼 而JK C4是JK C3信號機加上信號機柜 該信號機柜類似JK D機柜 具有雙電源接口 GPS天線 硬件黃閃板及外接手控 JK C4是JK C3對信號機國標GB25280 2010的完善 符合國標的各項強制要求 需要特別說明的是 我司聯(lián)網(wǎng)信號機的外接手控有兩種模式 應(yīng)急控制 模式和國標要求的 手動 自動 步進 模式 國標要求的 手動 自動 步進 模式無法實現(xiàn)應(yīng)急控制功能 應(yīng)急控制 模式是按客戶 銅陵交管部門 要求定制的 聯(lián)網(wǎng)信號機 五 JK D 1 概述 JK D型交通信號控制機屬于室外型集中協(xié)調(diào)式道路交通信號控制機 是我公司充分吸收和綜合了國內(nèi)外先進的交通信號控制技術(shù) 在開發(fā)和推廣JK C系列信號機的基礎(chǔ)上 緊密結(jié)合國情推出的新一代交通信號控制裝置 由該機型可以靈活構(gòu)造多種控制模式 具有功能先進 可靠性高 用途多樣化 維護管理方便 可擴容性等優(yōu)點 是現(xiàn)在及將來實現(xiàn)智能交通系統(tǒng)的理想信號控制設(shè)備 JK D型交通信號控制機采用當代最新技術(shù)研制而成 融合了現(xiàn)代嵌入式技術(shù) 可編程門陣列技術(shù) 現(xiàn)代交通工程學(xué)等多學(xué)科技術(shù) 具有如下特點 符合 道路交通信號控制機 國家標準GB25280 2010 采用基于ARM7微處理器的STM32微控制器 工作可靠穩(wěn)定 并采用標準6U插卡式結(jié)構(gòu) 模塊式的設(shè)計方式 便以升級 擴展 2 特點及功能 軟件系統(tǒng) 前臺調(diào)試軟件和后臺平臺軟件均提供圖形操作界面 方便直觀 便于使用 參數(shù)配置可通過前臺計算機或后臺遠程操作 采用大規(guī)?？删幊踢壿嬮T陣列器件 顯著地簡化電路 減少故障點 聯(lián)網(wǎng)信號機 具有感應(yīng)功能 通過埋設(shè)地感線圈 經(jīng)車輛檢測器檢測車輛 信號機本身能根據(jù)路口車流量情況 自動調(diào)節(jié)配時時長即綠信比 做到某方向車流量多就多給放行時間 車流量少就少給放行時間 充分利用了時間和空間 提高了路口放行效率 有車流量統(tǒng)計功能 存儲不少于7天的路口各方向的車流量數(shù)據(jù) 為交通規(guī)劃 設(shè)計及交通管理部門提供交通流量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料 以便更好地對城市道路進行合理規(guī)劃與設(shè)計 更加合理地進行道路交通組織 交通控制和管理 配備GPS接收模塊 可以實現(xiàn)干道無電纜綠波帶控制 主要是根據(jù)干道上各路口車流量 路口間距離 平均車速 分別設(shè)定好各路口信號機相位差 來達到車輛通過干道時一路綠燈的目的 充分地提高車輛通行效率 減少停車次數(shù) 減少了能耗 降低了城市污染 具有TCP IP協(xié)議組成局域網(wǎng)進行聯(lián)網(wǎng)控制功能 只要交通控制中心同路口能組建局域網(wǎng)絡(luò) 就能夠在控制中心通過電腦來對路口信號機進行一些操作 如 各種參數(shù)設(shè)置 狀態(tài)查詢等等 具有獨立黃閃功能 在信號控制機主機出現(xiàn)故障的情況下 仍然有黃閃輸出 這大大增加了路口各種車輛行駛的安全程度 聯(lián)網(wǎng)信號機 說明 C1 環(huán)形線圈接線端子 3 體系結(jié)構(gòu) C2 手控開關(guān) 按鈕 RS485 RS232 5V GND的接線端子 C4 C5 48路信號燈信號輸出接線端子 C6 車輛檢測器接口接線端子 C7 行人按鈕或公交檢測器接口接線端子 C8 AC220V電源輸入 輸出接線端子 地線接線端子 R繼電器組 滅燈 綠沖突 黃閃繼電器 聯(lián)網(wǎng)信號機 3 整機系統(tǒng)框圖 聯(lián)網(wǎng)信號機 4 主控制箱結(jié)構(gòu) 信號機外形圖 聯(lián)網(wǎng)信號機 主控制箱正面面板視圖 如上圖所示 主控制箱由3種板構(gòu)成 分別為電源板 4塊燈驅(qū)板 檢測板 聯(lián)網(wǎng)信號機 主控制箱背面視圖 聯(lián)網(wǎng)信號機 電源分配開關(guān)組視圖 手控面板視圖 需要特別說明的是 我司聯(lián)網(wǎng)信號機的外接手控有兩種模式 應(yīng)急控制 模式和國標要求的 手動 自動 步進 模式 上圖所示 國標要求的 手動 自動 步進 模式無法實現(xiàn)應(yīng)急控制功能 應(yīng)急控制 模式是按客戶 銅陵交管部門 要求定制的 聯(lián)網(wǎng)信號機 5 主控制箱各板卡功能 電源板 電源板包括電源和主控制兩個部分 電源部分為一個一體式電源模塊 為整機提供 5V及 12V直流電源 主控制部分的主要功能如下 精簡串行總線接口與檢測板及燈驅(qū)板交互信息 手控開關(guān) 手控按鈕的接口電路 檢測行人按鈕狀態(tài) 產(chǎn)生繼電器 如綠沖突 黃閃 滅燈繼電器 的控制信號 基于ARM7微處理器的STM32微控制器 內(nèi)嵌交通信號控制軟件 實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備的主控功能 設(shè)備外部接口轉(zhuǎn)換 串口1 COM1 串口2 COM2 RS485 以太網(wǎng)口 RJ45 等 控制LED指示燈顯示各種工作狀態(tài) 燈驅(qū)動板 精簡串行總線接口與電源板的主控部分交互信息 每塊燈驅(qū)板支持12路獨立控制的信號輸出通道 每個通道輸出的執(zhí)行結(jié)果反饋回來完成信號線路故障檢測功能 設(shè)有地址撥碼開關(guān)設(shè)定燈驅(qū)板的控制方向 設(shè)置靈活 具備線路通道擴展功能 聯(lián)網(wǎng)信號機 檢測板 每塊檢測板提供16通道環(huán)形線圈檢測器或16通道車輛檢測器輸入 允許直接連接環(huán)形線圈或車輛檢測器 為防止相鄰線圈頻率干擾 檢測板上設(shè)置有線圈振蕩頻率微調(diào)開關(guān) 能夠通過調(diào)節(jié)線圈振蕩頻率來避免干擾 檢測車輛的靈敏度提供6級調(diào)撥碼開關(guān)設(shè)置 設(shè)有地址設(shè)定撥碼開 具備更多檢測器的擴展接入功能 6 其他功能器件 黃閃器 硬件黃閃板 精簡串行總線接口與電源板的主控部分交互信息 硬件黃閃板的主要功能產(chǎn)生黃燈閃爍信號和繼電器驅(qū)動信號 綠沖突 黃閃 滅燈 在特殊情況下輸出特殊信號 如主控部分停止工作或信號機剛上電是輸出黃閃信號 時段關(guān)燈控制時關(guān)閉所有信號燈信號輸出 滅燈 控制繼電器 控制繼電器有綠沖突 黃閃 滅燈繼電器