Система управления светофорами на перекрестке

 

Изобретение относится к системам управления движением транспорта. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств. Система управления светофорами на перекрестке содержит светофоры, ведущую станцию управления, ведомые станции управления и моноканал связи, выполненный в виде моноканала радиосвязи, а каждая ведомая станция управления включает в себя антенну, приемник, передатчик, логическое устройство управления и устройство сбора информации о состоянии светофора. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к автоматике и может использоваться в системах управления движением транспорта.

В настоящее время известно много различных систем управления светофорами на перекрестке.

Так, в заявке Франции N 2676850 (МПК G 08 G 1/095, 1992) описана система управления светофорами на перекрестке, в которой общий блок управления "следит" за перекрестком и управляет работой всех светофоров, посылая сигналы к ним по информационному кабелю, по которому в общий блок управления поступают сигналы о состоянии светофоров. В этой системе требуется прокладка по меньшей мере информационного кабеля к каждому светофору.

В заявке Великобритании N 2296121 (МПК G 08 G 1/095, 1996) описана светофорная система, в которой все светофоры на перекрестке, как для водителей, так и для пешеходов, связаны оптическим кабелем и управляются от общего контроллера.

В патенте Великобритании N 1538288 (МПК G 08 G 1/07, 1979) описана система управления светофорами на перекрестке, содержащая ведущую станцию управления, соединенную моноканалом радиосвязи с ведомыми станциями управления, установленными на каждом светофоре перекрестка, при этом каждая ведомая станция управления включает в себя приемник и передатчик, вход приемника и выход передатчика подключены к антенне моноканала радиосвязи.

Наиболее близкой к заявленной является система управления светофорами на перекрестке, содержащая ведущую станцию управления, соединенную моноканалом радиосвязи с ведомыми станциями управления, установленными на каждом светофоре перекрестка, при этом каждая ведомая станция управления включает в себя приемник, передатчик и логическое устройство управления, вход приемника и выход передатчика подключены к антенне моноканала радиосвязи (Система дистанционного управления светофорными объектами "Блик". Техническое описание. - Владивосток, 1997. - С. 5-6, 12, 15).

Задача настоящего изобретения состоит в расширении арсенала технических средств.

Данная задача решается в системе управления светофорами на перекрестке, содержащей ведущую станцию управления, соединенную моноканалом радиосвязи с ведомыми станциями управления, установленными на каждом светофоре перекрестка, при этом каждая ведомая станция управления включает в себя приемник, передатчик и логическое устройство управления, вход приемника и выход передатчика подключены к антенне моноканала радиосвязи, согласно настоящему изобретению в каждую ведомую станцию управления введено устройство сбора информации о состоянии светофора, выход приемника и вход передатчика соединены с первыми соответственно входом и выходом логического устройства управления, второй выход которого подключен к светофору, выходы которого соединены со входами устройства сбора информации о состоянии светофора, выход которого подключен ко второму входу логического устройства управления.

При этом логическое устройство управления содержит блок логической обработки информации, блок объединения данных, блок вывода данных, блок ввода данных и адресуемый селектор, вход которого является первым входом логического устройства управления, выход адресуемого селектора соединен с первым входом блока логической обработки информации, первый - третий выходы которого подключены соответственно ко входу блока вывода данных, к управляющему входу блока ввода данных и к первому входу блока объединения данных, второй вход которого соединен с первым выходом блока ввода данных, второй выход которого подключен ко второму входу блока логической обработки информации, выходы блока объединения данных и блока вывода данных являются соответственно первым и вторым выходами логического устройства управления, информационный вход блока ввода данных является вторым входом логического устройства управления.

Блок логической обработки информации может быть выполнен, например, в виде микропроцессора, запрограммированного для управления вводом и выводом данных логического устройства управления, либо в виде логической переключающей схемы, предназначенной для управления вводом и выводом данных логического устройства управления.

Кроме того, каждый светофор может быть выполнен с автономным питанием либо с запиткой от линии уличного освещения.

Из существующего уровня техники неизвестны объекты того же назначения, содержащие как всю указанную совокупность признаков, так и совокупность лишь отличительных признаков изобретения, что позволяет считать его новым и имеющим изобретательский уровень.

Изобретение поясняется чертежами, на которых одинаковые функциональные блоки обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

Фиг.1 показывает общий вид перекрестка со светофорами.

Фиг. 2 изображает общую блок-схему системы управления светофорами на перекрестке согласно настоящему изобретению.

Фиг.3 дает блок-схему выполнения ведомой станции управления.

Фиг.4 представляет блок-схему логического устройства управления.

На фиг. 1 изображена условная картина перекрестка с четырьмя светофорами 1А, 1Б, 1В и 1Г. Один из них снабжен ведущей станцией 2 управления, которая на фиг. 1 изображена в виде отдельного шкафа, присоединенного к светофору 1А. Такое расположение ведущей станции 2 управления приведено лишь для иллюстрации. В действительности ведущая станция 2 управления может размещаться внутри одного из светофоров, или рядом с ним, или в стороне от перекрестка. Конкретное расположение ведущей станции 2 управления не имеет значения при условии, что такое расположение не нарушает моноканала 4 радиосвязи между этой ведущей станцией 2 управления и ведомыми станциями 3 управления, показанного на фиг. 1 для иллюстрации в разных возможных местах относительно соответствующих светофоров 1. Ведомая станция 3Г управления на фиг. 1 не показана, чтобы подчеркнуть ее расположение внутри светофора 1Г. Радиосвязь по моноканалу 4 обеспечивается с помощью антенн 5, установленных на каждом светофоре 1. В выполнении, представленном на фиг.1, антенна 5А служит антенной как ведущей станции 2 управления, так и ведомой станции 3А управления светофора 1А. В случае же ее удаленного от перекрестка размещения ведущая станция 2 управления будет иметь собственную антенну.

На фиг.2 показана общая блок-схема системы управления светофорами на перекрестке согласно настоящему изобретению. Как видно из фиг.2, ведущая станция 2 управления соединена моноканалом 4 радиосвязи с каждой из ведомых станций 3 управления, которые связаны с самими светофорами 1 для обеспечения управления ими и получения информации об их состоянии. В качестве ведущей станции 2 управления может использоваться соответственно запрограммированный контроллер, либо это может быть устройство на базе персонального компьютера, либо она может иметь какое-то иное выполнение. Конкретное воплощение ведущей станции 2 управления не имеет значения, важно лишь, чтобы она обеспечивала выполнение всех тех функций, о которых еще будет сказано.

Выполнение же ведомой станции 3 управления представлено на фиг.3. Ведомая станция 3 управления состоит из приемника 6, передатчика 7, логического устройства 8 управления и устройства 9 сбора информации о состоянии светофора. Вход приемника 6 и выход передатчика 7 подключены к антенне 5 моноканала радиосвязи. Первый вход и первый выход логического устройства 8 управления соединены соответственно с выходом приемника 6 и входом передатчика 7. Второй выход логического устройства 8 управления подключен к светофору 1. В светофоре установлены датчики состояний, выходы которых (выходы светофора 1) соединены со входом устройства 9 сбора информации о состоянии светофора, выход которого подключен ко второму входу логического устройства 8 управления.

Упомянутые выше датчики состояний светофора могут быть, например, датчиками, показывающими, горит ли нужный свет на данном светофоре 1. Это могут быть фотодатчики, сигналы на которые передаются от ламп светофора по оптоволокну. Кроме того, датчиками светофора 1 могут быть датчики пешехода, подобные описанным в патенте США N 5406276 (МПК G 08 G 1/095, 1995), либо датчики слежения за обстановкой на перекрестке, описанные в выложенной заявке Японии N 03-182998 (МПК G 08 G 1/095, 1991).

Соответственно, устройство 9 сбора информации о состоянии светофора представляет собой средство для приема этих сигналов от датчиков состояний светофора 1 и подачи их в логическое устройство 8 управления. Конкретное выполнение устройства 9 сбора информации о состоянии светофора в данном случае не имеет значения, - важно лишь, чтобы это устройство 9 обеспечивало передачу полученных от датчиков сигналов на логическое устройство 8 управления в заранее заданном порядке.

Выполнение логического устройства 8 управления показано на фиг.4. Логическое устройство 8 управления содержит адресуемый селектор 10, блок 11 логической обработки информации, блок 12 объединения данных, блок 13 вывода данных и блок 14 ввода данных. Вход адресуемого селектора 10 является первым входом логического устройства 8 управления. Выход адресуемого селектора 10 соединен с первым входом блока 11 логической обработки информации, первый - третий выходы которого подключены соответственно ко входу блока 13 вывода данных, к управляющему входу блока 14 ввода данных и к первому входу блока 12 объединения данных. Первый выход блока 14 ввода данных соединен со вторым входом блока 12 объединения данных, выход которого является первым выходом логического устройства 8 управления. Второй выход блока 14 ввода данных соединен со вторым входом блока 11 логической обработки информации. Информационный вход блока 14 ввода данных и выход блока 13 вывода данных являются соответственно вторым входом и вторым выходом логического устройства 8 управления.

Адресуемый селектор 10 состоит из дешифратора заданной комбинации и управляемого им коммутатора. Он может быть выполнен аппаратно либо программно.

Блок 11 логической обработки информации представляет собой, к примеру, запрограммированный должным образом микропроцессор. В его программу может входить последовательность команд по переключению огней конкретного светофора 1 в зависимости от поступающих из приемника 6 сигналов. В более сложном случае эта последовательность команд может включать в себя и такие команды, которые отдаются блоком 11 логической обработки информации только при получении сигналов от датчиков состояний светофора, показывающих, что в светофоре 1 имеется неисправность. В простейшем случае блок 11 логической обработки информации может быть выполнен в виде логической переключающей схемы, которая по управляющим сигналам, поступающим на нее с адресуемого селектора 10 или блока 14 ввода данных осуществляет управление вводом и выводом данных в логическом устройстве 8 управления.

Блок 12 объединения данных служит для дополнения сигналов от датчиков состояний светофора идентификатором данной ведомой станции 3 и может быть выполнен, например, в виде буферного регистра, куда поступают сигналы данных от упомянутых датчиков, при этом идентификатор данной ведомой станции может постоянно храниться в этом буферном регистре. По разрешающему сигналу с блока 11 логической обработки информации содержимое этого буферного регистра поступает на передатчик 7 для отправки по моноканалу 4 радиосвязи на ведущую станцию 2.

Блок 13 вывода данных и блок 14 ввода данных представляют собой обычные согласующие блоки, предназначенные для обеспечения подачи сигналов из логического устройства 8 управления на светофор 1 для управления его работой и от устройства 9 сбора информации о состоянии светофора на логическое устройство 8 управления для отправки в моноканал 4 радиосвязи. Конкретное выполнение блоков 13 и 14 может быть любым и не входит в объем патентных притязаний данного изобретения.

Моноканал 4 радиосвязи предназначен обеспечивать связь ведущей станции 2 управления с каждой из ведомых станций 3 управления. Это, как правило, дуплексный канал, в котором во время работы какого-либо из подключенных к нему передатчиков 7 все остальные передатчики системы находятся в пассивном состоянии. Подключенные же к моноканалу 4 радиосвязи приемники 6 постоянно включены на прием, но поступающая на все приемники 6 информация селектируется адресуемыми селекторами 10 в логических устройствах 8 управления каждой ведомой станции 3, т.к. каждое сообщение ведущей станции 2 управления снабжено идентификатором той ведомой станции 3 управления, которой данное сообщение предназначено. В сообщениях же ведомых станций 3 управления идентификатор ведущей станции 2 управления может и не указываться, что само по себе будет идентифицировать эти сообщения как сообщения от ведомых станций 3 управления. Однако на каждой ведомой станции 3 управления передаваемое сообщение помечается идентификатором данной ведомой станции 3, который может, к примеру, размещаться в ином месте этого сообщения, нежели идентификатор этой ведомой станции 3 в сообщении, отправляемом к ней с ведущей станции 2 управления, что и будет свидетельствовать о предназначенности сообщения от этой ведомой станции 3 для ведущей станции 2.

Дальность действия и частотный диапазон моноканала 4 радиосвязи можно выбрать так, чтобы его работа не мешала работе остальных служб, а также работе радиовещания и телевидения в данном районе.

Каждый светофор 1 системы может иметь собственный автономный источник питания (не показан на чертежах). Этот источник может быть выполнен на аккумуляторах иметь возможность подзаряда, например, от солнечной энергии (от соответствующих фотоэлементов). С другой стороны, каждый светофор 1 системы может запитываться от линии уличного освещения, проходящей рядом с данным светофором. И в том, и в другом случае прокладки общего кабеля питания к отдельным светофорам не потребуется. В последнем случае каждый светофор тем не менее может быть снабжен автономным источником питания на случай аварии в линии уличного освещения. Однако рассматриваемая система может использоваться и в случае традиционной запитки всех светофоров на перекрестке от единого источника с прокладкой силовых кабелей, но управление каждым светофором при этом будет осуществляться по моноканалу 4 радиосвязи.

Система управления светофорами на перекрестке по данному изобретению работает следующим образом.

На ведущей станции 2 управления задают режим переключения светофоров 1 данного перекрестка (или нескольких перекрестков). Это может быть выполнено с помощью заранее заданного графика переключения в зависимости от дня недели и времени суток. Однако возможен и вариант, когда переключение светофоров осуществляется по сигналам с размещенных на них датчиков, например датчиков приоритетного транспорта или датчиков пешеходов. Разумеется, оба варианта могут и объединяться.

Независимо от выбранного варианта управления переключением светофоров, на ведущей станции 2 управления вырабатываются управляющие сигналы для всех светофоров 1 перекрестка(-ов). Эти сигналы передаются с помощью моноканала 4 радиосвязи на ведомые станции 3 управления, связанные с соответствующими светофорами 1. Сигналы для каждой ведомой станции 3 управления "помечаются" идентификатором этой ведомой станции 3.

Моноканал 4 радиосвязи может работать, например, в режиме многостанционного доступа с разделением по времени.

Приемники 6 всех ведомых станций 3 управления постоянно работают на прием. Все принятые сигналы с конкретного приемника 6 (пусть для определенности это будет приемник 6В ведомой станции 3В управления третьего светофора 1В) поступают в логическое устройство 8 управления, где прежде всего попадают в адресуемый селектор 10. Если в принятом сигнале имеется идентификатор данной ведомой станции 3 управления, ее адресуемый селектор 10 пропускает это сообщение на логический блок 11 обработки информации, откуда оно передается в блок 13 вывода данных. С выхода блока 13 вывода данных принятое сообщение, преобразованное в соответствующие команды, поступает на исполнительные устройства данного светофора 1В (переключатели ламп накаливания, коммутаторы оптоволоконных заслонок и т.п.).

Имеющиеся в каждом светофоре 1 датчики функционируют следующим образом. Если в данном светофоре 1В возникла какая-то неисправность (к примеру, перегорела одна из ламп накаливания), либо на данный светофор 1В поступил сигнал приближающейся приоритетной машины (например, пожарной команды), либо этот светофор 1В принял сигнал о том, что к перекрестку подошел пешеход, либо случилось еще что-то, регистрируемое соответствующими датчиками данного светофора 1В, соответствующие сигналы с его датчиков поступают в устройство 9 сбора информации о состоянии светофора, где они могут накапливаться в течение некоторого времени (к примеру, времени, пока осуществляется прием сигналов для данной ведомой станции 3В приемником 6). С выхода этого устройства 9 сигналы поступают в блок 14 ввода данных, который сообщает об этом логическому блоку 11 обработки информации (сигналом со своего второго выхода) и записывает сигналы с датчиков в блок 12 объединения данных. Логический блок 11 обработки информации выдает управляющий сигнал на блок 12 объединения данных, где к записанным сигналам с датчиков светофора 1В добавляется идентификатор ведомой станции 3В управления. После этого объединенный сигнал с блока 12 объединения данных поступает в передатчик 7 при условии, что в данный момент отсутствует передача с ведущей станции 2 или с какой-либо ведомой станции 3. Это условие определяется, например, с помощью того же адресуемого селектора 10, который может фиксировать факт приема приемником 6 любого поступающего сигнала (не обязательно предназначенного для данной ведомой станции 3В управления). Передатчик 7 передает поступающие на него с логического устройства 8 управления сигналы в моноканал 4 радиосвязи. Эти сигналы принимаются ведущей станцией 2 управления и учитываются для корректировки графика переключения светофоров 1 данного перекрестка или нескольких смежных перекрестков, либо служат сигналом для ремонтной службы.

Таким образом, данное изобретение обеспечивает расширение арсенала технических средств в системах управления дорожным движением.

Формула изобретения

1. Система управления светофорами на перекрестке, содержащая ведущую станцию управления, соединенную моноканалом радиосвязи с ведомыми станциями управления, установленными на каждом светофоре перекрестка, при этом каждая ведомая станция управления включает в себя приемник, передатчик и логическое устройство управления, вход приемника и выход передатчика подключены к антенне моноканала радиосвязи, отличающаяся тем, что в каждую ведомую станцию управления введено устройство сбора информации о состоянии светофора, выход приемника и вход передатчика соединены с первыми соответственно входом и выходом логического устройства управления, второй выход которого подключен к светофору, выходы которого соединены со входами устройства сбора информации о состоянии светофора, выход которого подключен ко второму входу логического устройства управления.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что логическое устройство управления содержит блок логической обработки информации, блок объединения данных, блок вывода данных, блок ввода данных и адресуемый селектор, вход которого является первым входом логического устройства управления, выход адресуемого селектора соединен с первым входом блока логической обработки информации, первый - третий выходы которого подключены соответственно ко входу блока вывода данных, к управляющему входу блока ввода данных и к первому входу блока объединения данных, второй вход которого соединен с первым выходом блока ввода данных, второй выход которого подключен ко второму входу блока логической обработки информации, выходы блока объединения данных и блока вывода данных являются соответственно первым и вторым выходами логического устройства управления, информационный вход блока ввода данных является вторым входом логического устройства управления.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что блок логической обработки информации выполнен в виде микропроцессора, запрограммированного для управления вводом и выводом данных логического устройства управления.

4. Система по п.2, отличающаяся тем, что блок логической обработки информации выполнен в виде логической переключающей схемы, предназначенной для управления вводом и выводом данных логического устройства управления.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый светофор выполнен с автономным питанием.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый светофор выполнен с запиткой от линии уличного освещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4