本發明專利技術涉及一種交通信號控制硬件在環仿真測試系統的信號轉換設備，用于連接交通信號控制機和計算機，實時進行車輛檢測信息和信號配時信息的轉換和傳輸。信號轉換設備由電源模塊、系統核心模塊、接口擴展模塊、車檢數據轉換模塊、信號狀態轉換模塊、計算機通信模塊、虛擬仿真模塊和鍵盤顯示模塊組成。車檢數據轉換模塊將接收到的車輛檢測信息轉換為模擬線圈信號或基于通信協議的數字信號；信號狀態轉換模塊將信號機的信號控制狀態或配時方案通過光耦隔離電路或基于通信協議的數字通信，轉換為數字信號；計算機通信模塊與計算機之間根據自定義的通信協議進行實時、雙向的數字通信；虛擬仿真模塊可以實現脫離微觀仿真軟件的“硬件在環”仿真測試。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于交通信號控制、交通仿真技術 和通信
，更具體的說，本專利技術涉及一種用于交通信號控制的硬件在環仿真測試系統的信號轉換設備。
技術介紹
交通信號控制系統的主要功能是自動協調和控制整個控制區域內各個路口信號控制機的配時方案，均衡路網內交通流運行，使停車次數、延誤時間及環境污染減至最小，充分發揮道路系統的交通效益。交通控制“硬件在環”仿真系統是將實際的交通信號控制系統有機地融合到虛擬的交通仿真系統中，構建一個可重復運行的閉環仿真測試評價系統，實現對實際交通信號控制系統的性能測試和精確評價。交通控制“硬件在環”仿真系統是由交通信號控制系統、信號轉換設備和交通仿真模塊三部分組成，通過信號轉換設備的橋梁作用實現交通仿真模塊與交通信號控制系統的信號機之間的數據轉換和通信。交通仿真模塊是處理微觀交通仿真的模塊，一般由微觀仿真軟件及通信程序組成，其中的仿真軟件有VISSM、CORSM、Paramics等國外成熟的商業軟件。現有技術必須依賴這些微觀仿真軟件才能實現“硬件在環”仿真。信號轉換設備是“硬件在環”系統的關鍵組成部分，經過對現有技術的文獻檢索發現，中國專利公開號CN101615347A的專利技術，公開了一種交通控制數據處理方法及裝置，實現了接收實體信號機的信號控制狀態，轉換生成仿真系統能夠識別的數據，并對信號燈的配時變化進行檢測。但是，該專利技術只實現了信號控制狀態的轉換及檢測，無法處理車輛檢測數據。中國專利公開號CNlO 1615348A的專利技術，公開了一種交通控制仿真測試系統中的信號交換方法及設備，該設備由嵌入式系統、單片機、串入并出設備、并入串出設備、信號燈信號輸入接口模塊和線圈信號模擬模塊組成，該方法可以同時實現信號燈信號和線圈信號數據的轉換、傳輸，并通過網絡進行遠程通信。但是，該設備與信號機接口的通信都是通過模擬信號實現的，因此無法處理基于通信協議的數字信號的通信。國外信號機的通信通常是基于公開的、通用的通信協議，比如美國國家運輸ITS通信協議(National Transportation Communications for ITS Protocol,NTCIP),此類通信協議中規定了通用的通信接口，信號機與上位機、檢測器以及其他設備之間的通信具有很好的兼容性。國內信號機的通信協議也有統一的標準，如現行行業標準《GA/T 920-2010道路交通信號控制機與車輛檢測器間的通信協議》、現行國家標準《GB/T 20999-2007交通信號控制機與上位機間的數據通信協議》等。但是，國內交通信號控制系統中實際使用的各種信號機通常集成的是非公開的、專用的通信協議，因此不同廠家的信號機之間的兼容性不好
技術實現思路
本專利技術針對現有技術存在的上述不足，提出一種新的交通控制“硬件在環”仿真系統的信號轉換設備，可以同時實現信號配時信息和車輛檢測信息的轉換和傳輸，并且提供基于模擬電路的模擬信號或基于通信協議的數字信號兩種不同的通信方式，實現更加可靠和高效的信號轉換和通信，并且可以實現脫離微觀仿真軟件的“硬件在環”仿真。為實現上述目的，本專利技術提出了一種新的交通控制“硬件在環”仿真系統的信號轉換設備，由電源模塊21、系統核心模塊22、接口擴展模塊23、車檢數據轉換模塊24、信號狀態轉換模塊25、計算機通信模塊26、虛擬仿真模塊27和鍵盤顯示模塊28組成，用于連接交通信號控制系統的信號機11和運行交通仿真模塊的計算機20，實現車輛檢測信息和信號配時信息的實時轉換和傳輸，其中 電源模塊21輸入端連接220V交流輸入，輸出5V直流電壓，為系統核心模塊22、接口擴展模塊23、車檢數據轉換模塊24、信號狀態轉換模塊25和鍵盤顯示模塊28提供直流電源； 系統核心模塊22實現系統軟硬件的集成和資源管理、鍵盤顯示模塊的控制、外圍設備的驅動和控制、出錯信息處理等功能； 接口擴展模塊23連接車檢數據轉換模塊24、信號狀態轉換模塊25、計算機通信模塊26和鍵盤顯示模塊28，用以擴展系統核心模塊22所需的標準外圍接口芯片或專用的通信接Π ； 車檢數據轉換模塊24的輸入端通過接口擴展模塊23連接系統核心模塊22，輸出端連接信號機11，將從計算機通信模塊26接收到的車輛檢測信息進行模式或數據格式的轉換，得到信號機能夠識別的車輛檢測信息，并實時發送給信號機11 ; 信號狀態轉換模塊25的輸入端連接信號機11，輸出端通過接口擴展模塊23連接系統核心模塊22，將從信號機11接收到的信號控制狀態或配時方案進行模式或數據格式的轉換，得到信號機11的信號配時信息，并實時發送給計算機通信模塊26 ； 計算機通信模塊26與計算機20上的交通仿真模塊13連接，計算機通信模塊26通過接口擴展模塊23與系統核心模塊22連接負責信號轉換設備與運行交通仿真模塊的計算機之間實時、雙向通信，一方面從計算機20實時接收車輛檢測信息，另一方面將信號配時信息實時發送給計算機20 ； 虛擬仿真模塊27受系統核心模塊22的控制，用于產生虛擬的車輛到達數據，同時接收和記錄信號控制狀態學習，估算和評價交叉口延誤，實現脫離微觀仿真軟件的“硬件在環”仿真； 鍵盤顯示模塊28通過接口擴展模塊23連接系統核心模塊22 :系統運行前，進行輸入、輸出接口的選擇和通信參數的設置；系統運行時，顯示系統運行狀態，并實時更新車輛檢測信息和信號控制狀態。本專利技術中，所述車檢數據轉換模塊24將從計算機通信模塊26接收到的車輛檢測信息轉換為信號機能夠識別的車輛檢測信息，數據的轉換和傳輸的實現方式為電磁模擬電路或基于通信協議中任一種，其中 (I)基于電磁模擬電路的實現方式接收到的車輛檢測數字信號作為輸入，經電磁模擬電路的繼電器、磁芯和電感電路等的模擬和轉換，得到模擬的環形線圈車檢信號作為輸出，經由信號機的環形線圈車檢接口實現車輛檢測信息的實時傳輸；(2)基于通信協議的實現方式通過專用通信協議或通用通信協議將車輛檢測信息進行數據格式的轉換，得到符合通信協議的數據格式，再按通信協議規定的通信方式進行實時的數據傳輸，其中專用通信協議是指不同廠家的信號機中已經集成了的用于傳輸各種車輛檢測信息的專用通信協議，通過視頻檢測器接口、紅外檢測器接口、微波檢測器接口等實現數據傳輸；通用通信協議是指現行行業標準《GA/T 920-2010道路交通信號控制機與車輛檢測器間的通信協議》、或者美國國家運輸ITS通信協議NTCIP，集成該類通信協議的信號機可以選擇RS-232C數據終端設備接口或以太網接口進行車輛檢測信息的數據傳輸。本專利技術中，所述信號狀態轉換模塊25將信號機11的信號控制狀態或配時方案轉換為交通仿真模塊可識別的數字信號，數據的轉換和傳輸的實現方式采用基于光耦隔離電路或基于通信協議中任一種，其中 (1)基于光耦隔離電路的實現方式信號機的信號燈接口220V驅動電壓作為輸入，接入光耦隔離電路的負載電路，負載上的電壓經過整流、濾波和分壓后，經光耦隔離和轉換得到信號控制狀態的數字信號作為輸出，并實時發送給計算機通信模塊； (2)基于通信協議的實現方式基于專用通信協議或通用通信協議編寫通信程序，實現信號控制狀態或配時方案的數據格式轉換，得到交通仿真模塊可識別的控制狀態信息，其中 專用通信協議是指不同廠家自行開發的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種交通信號控制硬件在環仿真系統的信號轉換設備，其特征在于由電源模塊(21)、系統核心模塊(22)、接口擴展模塊(23)、車檢數據轉換模塊(24)、信號狀態轉換模塊(25)、計算機通信模塊(26)、虛擬仿真模塊(27)和鍵盤顯示模塊(28)組成，用于連接交通信號控制系統的信號機(11)和運行交通仿真模塊的計算機(20)，實現車輛檢測信息和信號配時信息的實時轉換和傳輸，其中：電源模塊(21)輸入端連接220V交流輸入，輸出5V直流電壓，為系統核心模塊(22)、接口擴展模塊(23)、車檢數據轉換模塊(24)、信號狀態轉換模塊(25)和鍵盤顯示模塊(28)提供直流電源；系統核心模塊(22)實現系統軟硬件的集成和資源管理、鍵盤顯示模塊的控制、外圍設備的驅動和控制、出錯信息處理功能；接口擴展模塊(23)連接車檢數據轉換模塊(24)、信號狀態轉換模塊(25)、計算機通信模塊(26)和鍵盤顯示模塊(28)，用以擴展系統核心模塊(22)所需的標準外圍接口芯片或專用的通信接口；車檢數據轉換模塊(24)的輸入端通過接口擴展模塊(23)連接系統核心模塊(22)，輸出端連接信號機(11)，將從計算機通信模塊(26)接收到的車輛檢測信息進行模式或數據格式的轉換，得到信號機能夠識別的車輛檢測信息，并實時發送給信號機(11)；信號狀態轉換模塊(25)的輸入端連接信號機(11)，輸出端通過接口擴展模塊(23)連接系統核心模塊(22)，將從信號機(11)接收到的信號控制狀態或配時方案進行模式或數據格式的轉換，得到信號機(11)的信號配時信息，并實時發送給計算機通信模塊(26)；計算機通信模塊(26)與計算機(20)上的交通仿真模塊(13)連接，計算機通信模塊(26)通過接口擴展模塊(23)與系統核心模塊(22)連接：負責信號轉換設備與運行交通仿真模塊的計算機之間實時、雙向通信:一方面從計算機(20)實時接收車輛檢測信息，另一方面將信號配時信息實時發送給計算機(20)；虛擬仿真模塊(27)受系統核心模塊(22)的控制，用于產生虛擬的車輛到達數據，同時接收和記錄信號控制狀態學習，估算和評價交叉口延誤，實現脫離微觀仿真軟件的硬件在環仿真；鍵盤顯示模塊(28)通過接口擴展模塊(23)連接系統核心模塊(22)：系統運行前，進行輸入、輸出接口的選擇和通信參數的設置；系統運行時，顯示系統運行狀態，并實時更新車輛檢測信息和信號控制狀態。...
【技術特征摘要】
1.一種交通信號控制硬件在環仿真系統的信號轉換設備，其特征在于由電源模塊(21)、系統核心模塊(22)、接口擴展模塊(23)、車檢數據轉換模塊(24)、信號狀態轉換模塊(25)、計算機通信模塊(26)、虛擬仿真模塊(27)和鍵盤顯示模塊(28)組成，用于連接交通信號控制系統的信號機(11)和運行交通仿真模塊的計算機(20)，實現車輛檢測信息和信號配時信息的實時轉換和傳輸，其中 電源模塊(21)輸入端連接220V交流輸入，輸出5V直流電壓，為系統核心模塊(22)、接口擴展模塊(23)、車檢數據轉換模塊(24)、信號狀態轉換模塊(25)和鍵盤顯示模塊(28)提供直流電源； 系統核心模塊(22)實現系統軟硬件的集成和資源管理、鍵盤顯示模塊的控制、外圍設備的驅動和控制、出錯信息處理功能； 接口擴展模塊(23)連接車檢數據轉換模塊(24)、信號狀態轉換模塊(25)、計算機通信模塊(26)和鍵盤顯示模塊(28)，用以擴展系統核心模塊(22)所需的標準外圍接口芯片或專用的通信接口； 車檢數據轉換模塊(24)的輸入端通過接口擴展模塊(23)連接系統核心模塊(22)，輸出端連接信號機(11)，將從計算機通信模塊(26)接收到的車輛檢測信息進行模式或數據格式的轉換，得到信號機能夠識別的車輛檢測信息，并實時發送給信號機(11); 信號狀態轉換模塊(25)的輸入端連接信號機(11)，輸出端通過接口擴展模塊(23)連接系統核心模塊(22)，將從信號機(11)接收到的信號控制狀態或配時方案進行模式或數據格式的轉換，得到信號機(11)的信號配時信息，并實時發送給計算機通信模塊(26)； 計算機通信模塊(26)與計算機(20)上的交通仿真模塊(13)連接，計算機通信模塊(26)通過接口擴展模塊(23)與系統核心模塊(22)連接負責信號轉換設備與運行交通仿真模塊的計算機之間實時、雙向通信一方面從計算機(20)實時接收車輛檢測信息，另一方面將信號配時信息實時發送給計算機(20)； 虛擬仿真模塊(27)受系統核心模塊(22)的控制，用于產生虛擬的車輛到達數據，同時接收和記錄信號控制狀態學習，估算和評價交叉口延誤，實現脫離微觀仿真軟件的硬件在環仿真； 鍵盤顯示模塊(28)通過接口擴展模塊(23)連接系統核心模塊(22):系統運行前，進行輸入、輸出接口的選擇和通信參數的設置；系統運行時，顯示系統運行狀態，并實時更新車輛檢測信息和信號控制狀態。2.根據權利要求I所述的交通信號控制硬件在環仿真系統的信號轉換設備，其特征在于所述車檢數據轉換模塊(24)將從計算機通信模塊(26)接收到的車輛檢測信息轉換為信號機能夠識別的車輛檢測信息，數據的轉換和傳輸的實現方式為電磁模擬電路或基于通信協議中任一種，其中 (1)基于電磁模擬電路的實現方式接收到的車輛檢測數字信號作為輸入，經電磁模擬電路的繼電器、磁芯和電感電路的模擬和轉換，得到模擬的環形線圈車檢信號作為輸出，經由信號機的環形線圈車檢接口實現車輛檢測信息的實時傳輸； (2)基于通信協議的實現方式通過專用通信協議或通用通信協議將車輛檢測信息進行數據格式的轉換，得到符合通信協議的數據格式，再按通信協議規定的通信方式進行實時的數據傳輸，其中專用通信協議是指不同廠家的信號機中已經集成了的用于傳輸各種車輛檢測信息的專用通信協議，通過視頻檢測器接口、紅外檢測器接口、微波檢測器接口等實現數據傳輸； 通用通信協議是指現行行業標準《GA/T 920-2010道路交通信號控制機與車輛檢測器間的通信協議》、或者美國國家運輸ITS通信協議NTCIP，集成該類通信協議的信號機可以選擇RS-232C數據終端設備接口或以太網接口進行車輛檢測信息的數據傳輸。3.根據權利要求I所述的交通信號控制硬件在環仿真系統的信號轉換設備，其特征在于所述信號狀態轉換模塊(25)將信號機(11)的信號控制狀態或配...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫劍，柳祖鵬，李克平，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：
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