交通信号机功能、结构及简单原理

信号机功能、结构及简单原理内容一、单点信号机1、简介2、功能特点3、技术参数4、面板介绍⑴、前面板⑵、后面板5、信号机电路组成⑴、主板⑵、面板⑶、输出板⑷、故障检测板二、联网信号机1、单点信号机与联网信号机的功能差异2、信号机相关基本概念内容3、信号机交通方案的数据结构4、JK-C3、JK-C45、JK-D6、JK-EJK-C3、JK-C4升级改造策略及主导思路：JK-C3、JK-C4面板介绍：JK-C3、JK-C4的功能：JK-C3、JK-C4的区别：一、简介单点信号机我司开发研制的JK-A、JK-B、JK-C、JK-C1、JK-C2型多时段定时式智能多相位单点式定周期信号机，符合GA47-2002标准，该系列产品针对各种繁忙路口和复杂的交通流量下的车辆及行人进行通行控制，运用单片机及I2C总线技术进行控制，采用工业级CPU，软硬件看门狗技术使控制仪能在各种恶劣条件下正常工作。硬件设计将信号机电源与输出负载电源分离，当负载回路发生短路故障时，能自动断开输出回路，并有指示灯指示。使用先进的软件设计思路，简便易行的操作方法，能方便实现对10路（JK-A）、28路（JK-B）、44路（JK-C、JK-C1、JK-C2）输出控制。JK-B型信号机一般多用于机动四灯、五灯的控制上，JK-C、JK-C1、JK-C2型信号机较适用于多车道箭头灯控制上。下图为信号机输出信号线路明细表：二、功能特点单点信号机●保护功能：当外界电网波动引起电压、电流过大或信号输出严重短路故障，超出信号机承受能力时，本机自动断开强电，使本身得到保护，而控制线路继续工作，同时，面板上保护指示灯亮，通知用户查明故障原因；●运行模式：具有平日、双休、假日、临时四种运行模式，每种模式下最多可设置十个时段，每个时段内最多可设置八个相位；●信号机停电后继续自动走时，并可保持设定好的数据在十年以内的时间不丢失；●如遇紧急情况，可以手动强制通行；●内设硬件、软件看门狗技术；●可设置夜间黄闪和信号灯全部关闭功能；●在信号灯转换时，可设置绿闪、红闪、红黄同亮三种转换模式；●面板模拟路口运行，车道及人行道显示，六位LED数码管构成友好人机对话界面；●十六个工作指示灯，显示控制器运行状态，十一个按键采用先进设计思想，操作灵活简便，功能强大；●具有故障检测功能，可以检测红绿灯故障、是否有绿冲突。（JK-C2型）；●内置36个不同相位，其中31个固定相位，5个自定义相位；●带有外接手控操作面板接口，方便手控操作。（JK-C1型）；单点信号机●带有实时倒计时通讯接口，提高倒计时显示的准确性、及时性。（JK-C1型）；●全金属外壳，防尘、防电磁干扰、耐用、可靠性好；●抗冲击、震动，可经受路面工作环境的冲击、震动。可经受各种交通工具正常运输时所产生的冲击及震动而不影响机器性能；●具有硬件黄闪功能：上电或单片机停止工作时自动启动硬件黄闪（交叉黄闪），信号机启动后进入软件黄闪（四面同时黄闪），接着四面全红后运行设置方案；●具有无线缆协调控制（绿波带）功能（JK-C1型）；●具有双电源接口，提供单独的备用电源和主电源接入端子。三、技术参数●电压范围：AC（176～264）V/50±2Hz；●整机功率（空载）：≤10W；●信号输出：44路（JK-A为10路、JK-B为28路）信号独立输出；●单路带负载能力：800W；●绝缘强度：20MΩ；●工作环境温度：-25℃～+60℃；●外形尺寸（mm）：360×355×125。四、面板介绍JK-B型信号机前面板JK-A型信号机前面板JK-C、JK-C1、JK-C2型信号机前面板说明：①、模拟路口显示区；②、人机对话显示窗口；③、工作状态指示灯；④、按键区。单点信号机1、前面板:2、后面板:说明：①、电源开关；②、主机电源保险丝；③、信号灯输出航空插头接头；④、电源插头；⑤、输出信号灯保险丝；⑥、倒计时实时通讯接口（JK-C1型）；⑦、手控面板接口（JK-C1型）；⑧、硬件黄闪控制接口。五、电路组成单点信号机电路分为面板、主板、输出板（JK-A主板和输出板合并）和故障检测板等。面板由数码管显示电路、模拟路口显示电路和按键及指示灯电路组成；主板由单片机、存储器、看门狗、数码管显示、总线驱动、RS232和485接口及电源等电路组成；输出板为信号输出驱动电路；故障检测板为信号灯故障检测电路。单点信号机JK-A、JK-B、JK-C、JK-C1、JK-C2型信号机由于功能的不同，各部分电路略有不同，下面以JK-C型信号机电路为例对各部分电路进行介绍：1、主板：2、面板：3、输出板：4、故障检测板：单点信号机主板是信号机的核心部分，主要完成交通控制方案的实现，由单片机、存储器、看门狗、数码管显示及驱动、模拟路口显示驱动、RS232和485接口及电源等电路组成。面板是信号机的人机对话部分，主要完成信号机各种参数的设置及信号机运行状态显示，由数码管显示及按键和指示灯、模拟路口显示等电路组成。输出板为信号输出驱动电路，主要完成信号机对信号灯的控制信号的输出来驱动信号灯的亮灭，由44个信号灯开关驱动控制电路和1个关灯（上电后单片机未复位时或软件操作时）及过流保护电路电路组成。故障检测板为信号灯故障检测电路，主要完成信号灯故障的检测。出于交通安全考虑，当信号机控制某个/路红灯亮时，该红灯一定要亮起来于阻止其控制的交通流，当信号机控制某个/路绿灯熄灭时，该绿灯一定要熄灭于停止其控制的交通流；即：红灯信号输出时红灯一定要亮，绿灯信号截止时绿灯一定要熄灭。为保证红灯信号输出时红灯一定要亮，需要采用电流检测的方式，因为当红灯信号输出时该个/路红灯有电流时一定是亮的，线路开路时没有电流，线路短路时负载电流过流，单片机会切断所有信号输出；单点信号机为保证绿灯信号截止时绿灯一定要熄灭，需要采用电压检测的方式，因为当绿灯信号截止时该个/路绿灯没有电压一定是熄灭的，当线路搭线（引入其他线路的电压）时，该个/路绿灯信号截止时绿灯还会点亮。故障检测板由三部分电路组成：12个电流检测电路用于检测4个方向、每个方向左直右3车道总共12个/路红灯，12个电压检测电路用于检测4个方向、每个方向左直右3车道总共12个/路绿灯，检测信号与单片机接口电路用于将并行（同时产生）的24路检测信号转换成串行信号与单片机串行接口连接。一、单点信号机与联网信号机的功能差异：信号机模块图联网信号机单点信号机与联网信号机的功能模块不同（如上图），功能差异很大。联网信号机单点定周期信号机包括：工控（单片机、存储器、时钟）模块、人机对话（显示、按键、指示）模块、扩展（RS232接口、RS485接口）模块、硬件黄闪模块、电子开关组（信号灯输出驱动）和电源模块，他仅能将存储在存储器内的定周期交通方案转化为信号灯的控制信号。联网（区域可变周期）信号机在单点定周期信号机的基础上，增加了：有线网络接口模块、无线网络接口模块和检测器接口模块。联网（区域可变周期）信号机也能够将存储在存储器内的定周期交通方案转化为信号灯的控制信号，实现定周期控制功能。联网（区域可变周期）信号机能够通过外接检测器（线圈、微波雷达、红外感应器等）来接收其管控路口的实时交通状况数据来优化正在运行的定周期交通方案，调节方案的相位时间或调用更适宜的方案运行，实现自适应控制功能。联网（区域可变周期）信号机还能通过有线或无线网络共享自身的交通控制数据、接收其他信号机的交通控制数据来实现区域协调控制功能；交管中心可以通过有线网络构建由联网（区域可变周期）信号机、中心服务器和工作站组成的局域网，实时地集中控制区域内的交通、管理区域内的信号机，实现集中控制功能。二、信号机相关基本概念：联网信号机1、道路交通信号控制机roadtrafficsignalcontroller：能够改变道路交通信号顺序、调节配时并能控制道路交通信号灯运行的装置。2、周期cycletime：信号灯色按设定的相位顺序显示一周所需的时间。3、信号灯组signallightgroup：一个完整的车辆红、黄、绿三头灯或行人红、绿二头灯的组合。4、相位phase：在一个信号周期内，同时获得通行权的一个或多个交通流的信号显示状态。5、相位差offset：协调控制中，指定的参照交叉路口与协调交叉路口相位的起始时间或结束时间之差。6、控制方案controlplan：路口关于相位设置、相位序列设置、信号配时的有序集合。7、最小绿灯时间minimumgreentime：相位绿灯信号必须开启的最短安全时间。联网信号机8、最大绿灯时间maximumgreentime：相位绿灯信号允许开启的最长时间。9、绿冲突greenconflict：规定不允许同时放行的绿色信号灯与允许放行的绿色信号灯同时点亮。10、黄闪控制flashingyellowcontrol：所有信号灯组的黄灯信号均以固定频率闪烁的控制方式。11、多时段定时控制multipleintervalsfixed-timecontrol：根据交通需求变化情况，把一天的时间分成若干个控制时段，随时间的推移，按预置的方案自动运行。12、感应控制vehicleactuatedcontrol：交叉路口信号机根据车辆检测器测得的交通流数据来调节信号显示时间的控制方式。13、协调控制coordinatedcontrol：通过调整起始和放行时间，把二个或二个以上路口的交通信号灯协调起来加以控制的方式。14、线协调控制mainstreetcoordinatecontrol：在一条道路上实施协调控制的控制方式。联网信号机15、区域协调控制areacoordinatecontrol：在一个区域内多个交叉路口实施协调控制的控制方式。16、无电缆协调控制cablelesslinkingcontrol：信号机之间没有通信链路，根据时钟同步，通过设定相位差来实现交叉路口交通信号协调的控制方式。17、信号组signalgroup：具有同一灯色序列的所有信号灯组的集合。18、全红状态allred：所有信号灯组灯色均显示为红色的信号状态。19、上位机controlcenter：在交通信号控制系统中，能和多台信号机通信并对其进行控制和监视的上端设备。三、信号机交通方案的数据结构：联网信号机联网信号机联网信号机我司正在开发研制的JK-C3、JK-C4型联网信号机是在JK-C型多时段智能多相位单点式定周期信号机的基础上升级改造的；四、JK-C3、JK-C4：JK-C型信号机，因其功能稳定、性价比高，倍受市场欢迎，经过多年推广销售，客户群体庞大，用户认可度很高，但因市场对信号机功能要求的增加，JK-C出现如下不太适合市场需求问题：A、信号机设置非常麻烦，不易学也不易用，客户意见很大；JK-C3、JK-C4升级改造策略及主导思路：B、不具备联网功能；C、应急控制过程容易出错；D、信号灯状态变化，在有些情况下会不符合国标要求。A、信号机设置采用软件和面板按键两种方式，增加液晶显示功能，使信号机设置易学易用；B、成本控制，成本尽量不变或者少增加；C、改善生产流程、方便售后服务；；D、进一步增加稳定性（使用基于ARM7微处理器的STM32微控制器）。JK-C3、JK-C4面板介绍：2、后面板：单点信号机1、前面板:联网信号机具有JK-C的所有功能；JK-C3、JK-C4的功能：配备工业级128x64点阵单色液晶屏，具有更真确人机对话界面；增加联网功能，支持前台笔记本或后台用网络连接进行方案配置、信号机实时状态获取、步进、应急任务时的单独某方向放行等功能，---选配功能，客户需要联网控制功能时可直接安装模块；每个相位表由8步增加到36步，方便设置更复杂的放行相位方案，每张相位表的相位周期最大时间为255秒；支持GPS校时，具有无线协调（绿波带）功能---选配功能，客户需求该功能可时直接安装模块；支持通讯式倒计时功能---选配功能，客户需求该功能时可直接安装芯片；支持64张相位表，每张均可自行配置及与时段随意调用，JK-C相位表与时段绑定不能随意调用；支持时段灭灯控制模式；支持30张日运行计划表，JK-C只支持3张日运行计