一种交通信号灯的同步时序控制方法与流程

本发明适用于交通信号灯控制技术领域提供了一种新的红绿灯电气控制方法。

背景技术：

城市路口信号灯的电气控制系统常用的控制方法为：一个主控源（控制箱）通过线路连接到路口各端点的信号灯（红绿黄灯），主控源发出控制信号，控制各端点的信号灯（红绿黄灯）的亮灭，完成路口不同方向的分时通行。这种控制方法的弊端主要有两点，一是主控源与各个端点信号灯需要连接线路，地下通道是必经路由，整个系统安装时需破开和修复路面，增加了施工成本；二是同一区域的交通网中不同路口信号灯的通行信号不能保证同步，导致车辆从一个路口绿灯通行后，行驶到下一个路口时可能会遇到红灯。本发明采用新的控制方法控制路口各端点的信号灯，其特点：一是路口各端点不需要任何信号连线，安装时无需破路和修路，降低了施工成本；二是同一区域交通网中各个路口信号灯通行信号具有同步性，只要车辆按城市交通部门规定的速度行驶，行驶过程中不会出现等红灯的现象，提高了道路的运输能力，降低了红灯等待时车辆的能源消耗。

技术实现要素：

先从由红绿黄灯组合的信号灯为例对本发明作一阐述

通常使用的由红绿黄灯组合的交通信号灯的亮灭顺序绿灯亮（通行）----黄灯亮（警告）----红灯亮（停止）----黄灯亮（警告）----绿灯亮（通行）----如此反复。为了便于描述方便我们定义：绿灯开始点亮的时刻定义为触发点；红绿黄灯完成一个周期显示需要的时间定义为触发周期；一个信号灯触发点与另一个信号灯触发点相差的时间定义为触发时差；假定某个信号灯在00时00分00秒时刻绿灯开始触发，这个信号灯定义为零触发点信号灯。某一信号灯与零触发点信号灯的触发时差，定义为这个信号灯的触发差值，触发差值是信号灯运行需要设定的一个重要参数。

本发明采用的技术方案是，每个信号灯的电气控制系统都有一个独立的信号控制源，信号源控制程序控制信号灯的红绿黄灯的依次亮灭，各信号灯之间不需要电气连接。控制源的运行时间被同步，通过设定不同的触发差值来实现各个信号灯之间的同步运行。

具体的实施方案每个信号灯的电气控制系统都带有时间运行电路、授时电路和定位电路。授时电路通过授时电波、或bds（北斗）信号、或gps信号或其他授时设备发出的电波信号等完成对时间运行电路的授时，使同一区域的所有信号灯电气控制系统的时钟同步运行。定位电路通过定位信号（bds、gps）确定信号灯坐标位置。

同一区域的所有交通信号灯触发周期必须相同。

通过各个信号灯的位置坐标参数值，按道路路径计算出所有相邻信号灯之间的距离。根据城市道路运行速度要求，计算出各个信号灯的触发差值，触发差值输入到该信号灯的电气控制系统中，即完成参数设定。

下面通过简单举例，具体说明信号灯的触发差值计算方法

同一路口信号灯触发差值算法假定一条南北走向的马路与一条东西走向的马路形成一个十字路口。这个路口需要设置四个信号灯，位置位于路口的东北角（控制北向通行）、西北（控制西向通行）角、西南角（控制南向通行）和东南角（控制东向通行）。设定每个信号灯的红绿黄灯的通电时序为：绿灯亮27秒，黄灯亮3秒，红灯亮27秒，黄灯亮3秒，如此循环下去。这个时序值输入到路口四个信号灯的控制程序里。由于西南角信号灯和东北角的信号灯控制南北方向的车辆，所以西南角信号灯和东北角信号灯触发点相同。东南角信号灯和西北角信号灯控制东西方向的车辆，所以东南角信号灯和西北角信号灯的触发点相同。比如从子夜零时开始运行，若西南角和东北角信号灯通电时序为：00时00分00秒绿灯亮；00时00分27秒绿灯灭黄灯亮；00时00分30秒黄灯灭红灯亮；00时00分57秒红灯灭黄灯亮；00时01分00秒黄灯灭绿灯亮；.........，反复循环。为了使各路口的车辆安全通行，则要求东南角信号灯和西北角信号灯的通电时序为：00时00分00秒红灯亮；00时00分27秒红灯灭黄灯亮；00时00分30秒黄灯灭绿灯亮；00时00分57秒绿灯灭黄灯亮；00时01分00秒黄灯灭红灯亮；.........，反复循环。由此得出十字路口两个方向上的信号灯，触发时差为触发周期的一半（此例触发周期为60秒，两个方向的触发时差为30秒）。如果设定南北方向的信号灯为零触发点信号灯，则东西方向的信号灯的触发差值为30秒，按此值输入对应设备，该路口信号灯便可同步正常运行。

不同路口信号灯触发控制设定假定一条南北道路上有三个十字路口，每个路口设置四个信号灯，设定每个信号灯的红绿黄灯的通电时序都为：绿灯亮27秒，黄灯亮3秒，红灯亮27秒，黄灯亮3秒，这个时序值输入到这条道路上的所有信号灯的控制程序里。假设北端十字路口到中间十字路口路程为1000米，中间十字路口到南端十字路口路程1500米，假设规定道路车辆行驶速度为36公里每小时（10米每秒）。设一辆车以36公里每小时的速度从北向南行驶，则从北路口到中间路口需要100秒运行时间，中间路口到南路口需要150秒运行时间。先计算南北方向的信号灯触发差值：设定北路口南北方向两个信号灯为零触发点信号灯，由于北路口南北方向信号灯到中间路口南北方向信号灯运行时间为100秒，这个值看做是这两个路口信号灯的触发时差，由此得出中间路口南北方向信号灯的触发差值为100秒，由于信号灯触发周期为60秒，等效变换为40秒，输入相应设备。同理南路口南北方向信号灯触发差值为100 150=250秒，等效变换为10秒，输入相应设备。东西方向信号灯触发差值：北路口0 30=30（秒）；中间路口40 30=70（秒）等效变换为10秒；南路口10 30=40（秒），输入对应设备，三个路口的信号灯便可同步正常运行了。当车辆以36公里每小时从北向南行驶，通过第一绿灯后，后面的路口都是绿灯。反方向同理。

对于路口需要左拐（右拐）与直行分时通过的只需增加绿的数量，把绿灯通行时间再分解，分别触发。同一路口不同的信号灯，根据实际情况，红绿黄灯的触发点不一定相同，但所有的灯的触发周期必须相同。

为了保证机在动车道上车辆能恒速行驶，机动车道上要画出恒速行驶通道。

据有关部门统计，全球红绿色盲人口占比，男性人口约8%，女性人口约0.5%。在我国大约2500多万人对红绿色不能很好辨认，根据交通法规，这些人不能取得驾照。随着我国人民生活水平的不断提高，家庭轿车的不断普及，剥夺这些人的驾车权利很不合理。对此提出解决方案：信号灯通过显示文字或符号来表达通行信息和停止信息。用绿色“行”字表示通行、红色“停”字表示停止、黄色带闪烁的“停”字表示警告；或用绿色“↑”图案表示通行、绿色“←”图案表示左行、绿色“→”图案表示右行、红色“×”图案表示停止、黄色闪烁“×”图案表示警告。让色盲的人通过文字或图案判别通行和停止。

根据现实调查，现有大部分的红绿黄的显示顺序为①绿灯亮、②黄灯亮、③红灯亮、④绿灯亮。这个顺序存在问题：红灯亮后直接绿灯亮，车辆开始起步，造成起步时间段的道路浪费。改进方案显示时序为①绿灯亮、②黄灯亮（闪烁）、③红灯亮、④黄灯亮（闪烁）、⑤绿灯亮；规定：红灯灭后黄灯闪烁亮时便可启动车辆通行。

综上所述，本发明信号灯系统的所有控制时序和触发点全部由自己的控制系统发出，不需要与其他设备进行信号传输，提高了运行的可靠性；具有设置简单，抗干扰能强，设备施工安装便捷，堆叠能力强，对旧设备升级改造容易。特别是不同路口的信号灯同步功能，提高了道路的运输能力，减少了车辆等红灯时间。