基于gsm網(wǎng)絡(luò)的道路交通信號(hào)燈控制器的制造方法
【專利說明】
(一)技術(shù)領(lǐng)域:
[0001]本發(fā)明涉及基于GSM網(wǎng)絡(luò)的道路交通信號(hào)燈控制器，它由裝于十字路口各車道流出口處的紅外對(duì)射裝置，測(cè)量放行通過車道流出口處的車輛數(shù)，供后方十字路口交通控制器計(jì)算放行時(shí)間，同時(shí)測(cè)量放行通過車道流出口處的前后車輛的間隔時(shí)間，判斷放行車輛擁堵情況，并利用強(qiáng)大的GSM網(wǎng)絡(luò)，用互發(fā)短信方式實(shí)現(xiàn)各十字路口之間通信。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市機(jī)動(dòng)車保有量和交通總量持續(xù)增長(zhǎng)，在城市道路網(wǎng)中，平面交叉路口它是道路通行能力的瓶頸。車輛通過交叉路口相當(dāng)費(fèi)時(shí)，因此提高平面交叉路口的通行能力，改善路口交通信號(hào)燈控制能力是一個(gè)緊迫的問題。
[0003]智能交通控制主要運(yùn)用GPS全球定位系統(tǒng)等高新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行改造而形成的一種信息化、智能化、社會(huì)化的復(fù)雜的新型運(yùn)輸系統(tǒng)。但是，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外主要還是采取依據(jù)道路車流量測(cè)量評(píng)估和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理來優(yōu)化路口交通信號(hào)燈控制，車流量測(cè)量是一種路面非接觸式交通信息采集裝置，采用接收車輛反射波，通過高低電平的變化來統(tǒng)計(jì)通過檢測(cè)區(qū)域的車流量。
[0004]也有采用在路口的各個(gè)方向附近的地下埋設(shè)感應(yīng)線圈，當(dāng)汽車經(jīng)過時(shí)就會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的電感開始減少，即可檢測(cè)出汽車的通過，但感應(yīng)線圈體積大約為2米X 2米，安裝不方便且易被壓壞難于廣泛使用。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0005]與獨(dú)立路段相比由于交叉路口各種車流和人流交錯(cuò)通行相互干擾，其通行能力大大降低、經(jīng)常造成局部交通擁堵，影響整個(gè)路網(wǎng)的暢通。為了提高車輛的安全通過交叉路口，相互沖突的車流向車輛是不允許同時(shí)放行的。解決辦法是在一個(gè)周期內(nèi)將時(shí)間分成幾段并分配給不同車流向的車輛放行。一般均采用交通信號(hào)燈來指揮車輛通行，其交通信號(hào)燈控制通常憑人為預(yù)測(cè)或經(jīng)過復(fù)雜的算法得出紅綠燈時(shí)間。然后分別用紅、黃、綠燈的不同組合來指揮兩個(gè)方向的通車與禁行，用LED數(shù)碼管作為倒計(jì)時(shí)指示。使得車輛在相互沖突的車流向在一個(gè)周期內(nèi)的不同時(shí)段獲得綠燈放行，而相互不沖突的車流向的車輛可以在同一時(shí)段獲得綠燈放行，從而在一個(gè)周期內(nèi)的一個(gè)連續(xù)時(shí)段達(dá)到安全疏導(dǎo)交通車流的目的。
[0006]但是當(dāng)前使用的十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)是一種定時(shí)放行系統(tǒng)，其設(shè)定的車輛放行和禁止車輛通行時(shí)間都是固定不變的，由于十字路口經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各車道繁忙狀況不同，繁忙車道車輛很多，放行時(shí)間顯得太短，車流擁堵，這時(shí)沖突的車流向車道車輛有時(shí)卻很少甚至沒有車輛，但是繁忙車道上的車輛也要等待沖突的車流向空閑車道的固定“放行”時(shí)間結(jié)束才被允許放行，這就大大浪費(fèi)有限的道路交通資源和出行人的寶貴時(shí)間。
[0007]因此，僅憑評(píng)估或預(yù)料只能滿足車流向不沖突的交通安全要求，需要測(cè)量各車道車輛數(shù)量以便實(shí)時(shí)合理控制信號(hào)燈的配時(shí)方案。但是，當(dāng)前各種車輛測(cè)量手段由于測(cè)量?jī)x器結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)昂貴僅適用于流動(dòng)測(cè)量方式的車流量測(cè)量評(píng)估。
[0008]本系統(tǒng)采用在十字路口各車道流出口處各安裝一付紅外對(duì)射裝置，用于識(shí)別在車道流出口處是否有等待放行的車輛，并測(cè)量放行通過車道流出口處的車輛數(shù)，供后方十字路口交通控制器計(jì)算放行時(shí)間，同時(shí)測(cè)量放行通過車道流出口處的前后車輛的間隔時(shí)間，用于判斷需要放行的車輛擁堵情況。如果在沖突的車流向車道的綠燈亮?xí)r間結(jié)束時(shí)，本車道流出口處沒有等待放行的車輛，則本車道的綠燈亮?xí)r間取最短時(shí)間，所述最短時(shí)間須視沖突的車流向車道的人行道寬度，取為15秒-30秒，用于讓行人通過。當(dāng)綠燈亮?xí)r，測(cè)量放行通過車道流出口處的前后車輛的間隔時(shí)間如果超過設(shè)定值，例如5-12秒，即認(rèn)為放行車輛已很少，如果此時(shí)綠燈亮?xí)r間已超過所述最短時(shí)間，則立即進(jìn)入綠燈15秒倒計(jì)時(shí)，否則取最短時(shí)間。所述測(cè)量放行通過車道流出口處的車輛數(shù)，是用作后方十字路口交通控制器計(jì)算放行時(shí)間。即其綠燈亮?xí)r間先由接收前方十字路口車道放行的車輛數(shù)據(jù)，計(jì)算到達(dá)的車輛數(shù)來確定放行時(shí)間，但該放行時(shí)間還隨車輛中途停車、變道和延遲而實(shí)際未能進(jìn)入本次放行時(shí)間區(qū)等情況，通過測(cè)量放行時(shí)前后車輛的間隔時(shí)間而實(shí)時(shí)改變放行時(shí)間。具體計(jì)算放行時(shí)間是將前方十字路口交通控制器傳送來的車道流出的車輛數(shù)、平均車速計(jì)算到達(dá)本十字路口時(shí)間，得出等候放行的車輛數(shù)，同時(shí)將其每部車輛的遮擋時(shí)間和間隙時(shí)間相加，其間隙時(shí)間取相同值2-4秒，得到該流向車道車輛的放行時(shí)間，并同時(shí)將其數(shù)據(jù)傳送給后方十字路口交通控制器，如果該流向車道綠燈亮?xí)r間即將結(jié)束時(shí)，根據(jù)前方十字路口交通控制器傳送來的數(shù)據(jù)，仍有多于5-8輛車進(jìn)入該車道綠燈放行結(jié)束時(shí)間點(diǎn)附近，同時(shí)沖突的車流向車道沒有車輛等候，則綠燈亮?xí)r間延遲10-30秒，綠燈時(shí)間越長(zhǎng)，通過的車輛數(shù)越多，綠燈時(shí)間占有率反映了路口的車輛通行能力，即應(yīng)滿足一個(gè)車流向的車輛通行需求越大，分配給它的綠燈時(shí)間越長(zhǎng)，由于本方案通行車輛數(shù)總和多于等候車輛數(shù)，因此大大縮短了車輛延誤時(shí)間。
[0009]紅外對(duì)射裝置由紅外發(fā)射機(jī)、紅外接收機(jī)組成，但其紅外光束需通過分別置于收、發(fā)端的光學(xué)透鏡聚焦將紅外光束聚焦成較細(xì)的平行光束，以使紅外光的能量能夠集中傳送。紅外二極管在單片機(jī)控制下發(fā)射的紅外光束掃描脈沖信號(hào)，該信號(hào)的每一周期由兩個(gè)寬脈沖和兩個(gè)窄脈沖組成，每一周期結(jié)尾發(fā)一個(gè)寬的低電平脈沖，當(dāng)用寬脈沖表示數(shù)字“1”，窄脈沖表示數(shù)字“O”則容易用4種不同的排列組合，例如1010、0110、0101、1100等，識(shí)別4條車道上的紅外光束掃描脈沖信號(hào)，單片機(jī)采用中斷或查詢方式接收紅外光束掃描脈沖信號(hào)，紅外接收機(jī)中紅外傳感器接收時(shí)，通過單片機(jī)對(duì)其所發(fā)送和其所接收的紅外光束掃描脈沖信號(hào)進(jìn)行比較識(shí)別，提取該頻率的可信脈沖信號(hào)，有效排除外界干擾。平時(shí)單片機(jī)不斷接收各車道流出口處紅外對(duì)射裝置中紅外二極管發(fā)出的紅外光束掃描脈沖信號(hào)，如果某車道在綠燈亮?xí)r間紅外傳感器持續(xù)15-30秒接收不到紅外光束掃描脈沖信號(hào)，即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為交通信號(hào)燈定時(shí)控制模式工作，待信號(hào)正常再恢復(fù)變時(shí)控制模式。太陽光中的紅外波段比較寬，而且特定頻率的紅外波段能量小，對(duì)紅外接收機(jī)的影響微乎其微，為了抗干擾，紅外線的功率視十字路口氣候條件盡量選擇較大數(shù)值。雖然主動(dòng)式紅外對(duì)射裝置大大地降低了天氣的變化的影響，但是為了安全，紅外對(duì)射裝置中單片機(jī)不斷檢查紅外傳感器接收的紅外光束掃描脈沖信號(hào)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)15-40秒長(zhǎng)時(shí)間不正常的紅外光束干擾信號(hào)，影響紅外對(duì)射裝置正常工作，即它不是所述的紅外光束掃描脈沖信號(hào)時(shí)，則轉(zhuǎn)為交通信號(hào)燈定時(shí)控制模式工作，待信號(hào)正常再恢復(fù)變時(shí)控制模式。
[0010]為了使各沿線十字路口交通控制器之間的車流量數(shù)據(jù)的傳遞，實(shí)現(xiàn)十字路口交通實(shí)時(shí)控制，沿線的十字路口交通控制器之間的通信是最基本要求。
[0011]本系統(tǒng)利用強(qiáng)大的GSM網(wǎng)絡(luò)，就可以實(shí)現(xiàn)各十字路口之間用互發(fā)短信方式通信。GSM的SMS本身具備數(shù)據(jù)傳送功能，一個(gè)消息的傳輸就構(gòu)成了一次通信，消息的傳輸總是由處于GSM外部的短消息服務(wù)中心(SMSC)進(jìn)行中繼，GSM的短信息業(yè)務(wù)SMS它不用撥號(hào)即可建立連接，把要發(fā)的信息加上信宿數(shù)據(jù)發(fā)送到短信息服務(wù)中心，經(jīng)短信服務(wù)中心完成存儲(chǔ)后再發(fā)送給最終的信宿。所以當(dāng)GSM終端即信宿沒開機(jī)時(shí)信息不會(huì)丟失。
[0012]本系統(tǒng)各十字路口均安裝有手機(jī)短信收發(fā)裝置，并通過手機(jī)短信收發(fā)裝置進(jìn)