一种交通信号灯异常状态处理及回传方法及交通信号灯

摘要

本发明公开了一种交通信号灯异常状态处理及回传方法及交通信号灯，包括主控器获取信号灯的各灯线的电压值和各灯头的电流值，然后根据信号灯的各灯线的电压值或各灯头的电流值，在确定信号灯处于异常状态时，对异常状态进行处理，并向继电器控制端发送与异常状态对应的脉冲信号。根据信号灯的各灯线的电压值和各灯线的电流值来判断是否出现红绿灯同亮、信号灯不亮等的异常状态，能够避免大部分因交通信号机输出通道或灯控线上发生漏电，导致信号灯出现红绿同亮的异常情况，极大的提高信号灯灯色输出的可靠性和可维护性。

说明书

技术领域

本发明实施例涉及交通信号控制技术领域，尤其涉及一种交通信号灯异常状态处理及回传方法及交通信号灯。

背景技术

交通信号控制系统中，信号灯工作的稳定性、可靠性至关重要，一旦发生冲突方向绿灯同时点亮(绿冲突)，或同一盏信号灯的红灯、绿灯同时点亮等情况，很容易导致发生交通事故。因此交通行业内对信号灯的异常检测非常重视，有较多种类的检测手段。

目前的信号控制系统中的信号灯，大都为强电控制信号灯，该类信号灯存在着容易因漏电、信号机输出异常等情况，导致信号灯异常点亮，最终使得路口出现红绿冲突、红绿同亮等问题。

发明内容

本发明实施例提供一种交通信号灯，能够避免大部分因交通信号机输出通道或灯控线上发生漏电，导致信号灯出现红绿同亮的异常情况，极大的提高信号灯灯色输出的可靠性及可维护性。

本发明实施例提供的一种交通信号灯异常状态处理及回传方法，包括：

主控器获取信号灯的各灯线的电压值和各灯头的电流值；

所述主控器根据所述信号灯的各灯线的电压值或各灯头的电流值，在确定所述信号灯处于异常状态时，对所述异常状态进行处理，并向继电器控制端发送与所述异常状态对应的脉冲信号。

可选的，所述主控器根据所述信号灯的各灯线的电压值或各灯头的电流值，在确定所述信号灯处于异常状态时，对所述异常状态进行处理，并向继电器控制端发送与所述异常状态对应的脉冲信号，包括：

所述主控器在确定存在至少两条灯线的电压值大于第一电压阈值时，所述主控器判断所述至少两条灯线的电压值之差是否大于第二电压阈值，若是，则所述主控器控制电压值最高的灯线所对应的信号灯灯头点亮，否则，所述主控器控制所述信号灯的黄色灯头点亮并处于闪烁状态，同时向所述继电器控制端发送频率为第一频率的脉冲信号；

可选的，所述主控器根据所述信号灯的各灯线的电压值或各灯头的电流值，在确定所述信号灯处于异常状态时，对所述异常状态进行处理，并向继电器控制端发送与所述异常状态对应的脉冲信号，包括：

所述主控器在确定所述信号灯的各灯头的电流值与其对应的控制方式不符合时，所述主控器向所述继电器控制端发送频率为第二频率的脉冲信号。

可选的，所述主控器根据所述信号灯的各灯线的电压值或各灯头的电流值，在确定所述信号灯处于异常状态时，对所述异常状态进行处理，并向继电器控制端发送与所述异常状态对应的脉冲信号，包括：

所述主控器在确定点亮的信号灯灯头的电流值小于第一电流阈值时，所述主控器向所述继电器控制端发送频率为第三频率的脉冲信号。

可选的，所述主控器根据所述信号灯的各灯线的电压值或各灯头的电流值，在确定所述信号灯处于异常状态时，对所述异常状态进行处理，并向继电器控制端发送与所述异常状态对应的脉冲信号，包括：

所述主控器在确定各灯线的电压值小于第一电压阈值时，控制所述信号灯的所有灯头关闭，并向所述继电器控制端发送频率为第四频率的脉冲信号。

相应的，本发明实施例还提供了一种交通信号灯，包括：主控器、电压检测模块、整流与储能电路、电源模块、信号灯灯头及驱动检测电路和继电器与电阻负载；

所述主控器用于控制所示信号灯灯头的点亮或熄灭，控制是否接入电阻负载以及获取各信号灯灯线上的电压值和电流值；

所述电压检测模块用于采集所述各信号灯灯线上的电压值，并发送给所述主控器；

所述整流与储能电路用于将所述各信号灯灯线上的电流值进行整流，并输出至电容器进行储能；

所述电源模块用于将所述整流与储能电路输出的电压转换为直流电压为所述信号灯的各个组成部分供电；

所述信号灯灯头及驱动检测电路用于在所述主控器的控制下点亮或熄灭所述信号灯灯头，并将所述信号灯灯头的电流检测值发送给所述主控器；

所述继电器与电阻负载用于接受所述主控器的控制连接负载，消耗所述信号灯的电流。

可选的，所述电压检测模块包括电压采集电路；

所述电压采集电路采集各信号灯灯线上的电压值，将所述电压值等比缩小至预设电压范围内，发送给所述主控器。

可选的，所述整流与储能电路包括二极管整流电路、二极管和高压电容器；

所述二极管整流电路输出的一部分电流经过二极管后输出至高压电容器进行储能，另一部分电流输出至继电器和电阻负载上，在所述继电器被主控器控制导通时，通过负载电阻消耗所述二极管整流电路输出的部分电流。

可选的，所述信号灯灯头及驱动检测电路包括：MOS开关电路、LED灯驱动电源、采样电阻、信号灯灯头以及放大电路；

所述电源模块输出的电压经过所述MOS开关电路流入所述LED灯驱动电源，将所述LED灯驱动电源将所述电压转换为所述信号灯灯头使用的电压信号，转换后的电压信号经采用电阻输出至所述信号灯灯头；

所述采样电阻与所述信号灯灯头串联，将经过的电流值转换为电压值，所述放大电路将所述采用电阻两端的电压转换为电压信号发送给所述主控器。

本发明实施例表明，主控器获取信号灯的各灯线的电压值和各灯头的电流值，然后根据信号灯的各灯线的电压值或各灯头的电流值，在确定信号灯处于异常状态时，对异常状态进行处理，并向继电器控制端发送与异常状态对应的脉冲信号。根据信号灯的各灯线的电压值和各灯线的电流值来判断是否出现红绿灯同亮、信号灯不亮等的异常状态，能够避免大部分因交通信号机输出通道或灯控线上发生漏电，导致信号灯出现红绿同亮的异常情况，极大的提高信号灯灯色输出的可靠性和可维护性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种交通信号灯的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电压检测电路和整流与储能电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种信号灯灯头与驱动检测电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种交通信号灯异常状态处理及回传方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种交通信号灯运行的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示例性的示出了本发明实施例提供的一种交通信号灯的结构，该交通信号灯可以包括：主控器、电压检测模块、整流与储能电路、电源模块、信号灯灯头及驱动检测电路和继电器与电阻负载。

其中，主控器用于控制所示信号灯灯头的点亮或熄灭，控制是否接入电阻负载以及获取各信号灯灯线上的电压值和电流值。该部分为信号灯各项功能实现的核心。它能够控制三个LED灯头点亮或熄灭，能够控制是否在接入电阻负载；同时它能够获取到信号灯灯线上的交流强电电压值，以及每个信号灯灯头的电流值。

电压检测模块用于采集各信号灯灯线上的电压值，并发送给主控器。该模块采集信号灯的红灯、黄灯、绿灯灯线上的电压，处理后送给主控器，主控器可获得红灯、黄灯、绿灯灯线上的电压信号值。

整流与储能电路用于将各信号灯灯线上的电流值进行整流，并输出至电容器进行储能。该模块将红灯、黄灯、绿灯灯线的交流强电信号经过整流后，通往具有较大容量的电容器后输出。由于电容器能够进行储能，即使灯线之间发生电信号切换，或灯线上的电信号短时间中断，模块都能够保证有较稳定的电量输出。

电源模块用于将整流与储能电路输出的电压转换为直流电压为信号灯的各个组成部分供电。该部分为一个DC/DC电源模块。将整流与储能电路输出的电压转换为直流电压，为主控器及LED灯驱动等部分供电。

信号灯灯头及驱动检测电路用于在主控器的控制下点亮或熄灭信号灯灯头，并将信号灯灯头的电流检测值发送给主控器。该部分每组由三个模块构成，1、信号灯灯头，即是安装有LED发光管的灯盘，用于实现红/黄/绿的灯光输出；2、驱动电路；该部分在主控器的控制下，驱动LED灯头点亮或熄灭；3、电流检测电路，该部分用于检测信号灯灯头的电流输出，并将检测值送给主控器。

继电器与电阻负载用于接受主控器的控制连接负载，消耗信号灯的电流。该部分由继电器和电阻负载构成，当主控器控制继电器导通后，电阻负载会直接连接到整流与储能电路的输出网络上，消耗大量的电流。

可选的，如图2所示，上述电压检测模块可以电压采集电路，电压采集电路采集各信号灯灯线上的电压值，将电压值等比缩小至预设电压范围内，发送给主控器。整流与储能电路包括二极管整流电路、二极管和高压电容器，二极管整流电路输出的一部分电流经过二极管后输出至高压电容器进行储能，另一部分电流输出至继电器和电阻负载上，在继电器被主控器控制导通时，通过负载电阻消耗二极管整流电路输出的部分电流。

进入到信号灯的三组灯控信号(红灯、黄灯、绿灯信号)，回流到二极管整流电路，将正弦波型的负半轴翻转。在该部分电压信号进行整流之前，电压采集电路会获到红灯信号、黄灯信号、绿灯信号上的电压值，并将该电压值等比缩小到主控器可以接受都电压范围内，送给主控器处理。

从整流电路流出的电流，经过二极管最后汇总流入到一组高压大容量电容器中，经过电容器组的处理后，流到电源模块中，转换为电压值合适的直流供电电压，为信号灯内各模块供电使用。

其中电容器组有两个功能：滤波，储能。其中储能功能，是当信号灯的灯线之间信号进行切换，或处于黄灯闪烁、绿灯闪烁状态等短时间电压中断的情况时，该部分能够持续的向电源模块进行电压输出。

整流电路流出的电流另有部分流入到继电器和负载电阻上，当继电器被主控器控制导通后，负载电阻消耗整流电路流出的部分电流值。

其中二极管功能为防止电容器流出电流反向通过负载电阻放电。

可选的，如图3所示，信号灯灯头及驱动检测电路包括：MOS开关电路、LED灯驱动电源、采样电阻、信号灯灯头以及放大电路。其中，电源模块输出的电压经过MOS开关电路流入LED灯驱动电源，将LED灯驱动电源将电压转换为信号灯灯头使用的电压信号，转换后的电压信号经采用电阻输出至信号灯灯头。采样电阻与信号灯灯头串联，将经过的电流值转换为电压值，放大电路将采用电阻两端的电压转换为电压信号发送给主控器。

由电源模块，将带有较大纹波的电压信号转换成直流电压信号，该直流电压信号先通入大功率MOS开关电路，该MOS开关电路由主控器控制，当主控器控制该MOS开关电路导通后，直流电压信号就会流入LED灯驱动电源，将供电电压转换为适合LED使用的电压信号。转换完成后流过串联采样电阻，最终流向信号灯灯头，在主控器的控制下点亮信号灯。

其中采样电阻，与信号灯头的供电接口串联在一起，会将流过的电流值转换为电压值，放大电路将串联电阻两端的电压转换为合适的信号，最终送给具有A/D功能的主控器，最终实现主控器对信号灯灯头上的电流值的检测，该电流值与信号灯灯头的发光状态有关。

上述交通信号灯在正常情况下的工作模式如下：

主控器能够检测到三条灯控线上的电压值(红灯、绿灯、黄灯)，当检测到某条灯控线上电压值较高(超过90V)时，且其他两条灯控上的电压值约为0V时，则将相应的信号灯灯头点亮，其他信号灯灯头处于关闭状态。

同时主控器会实时获取红色、黄色、绿色灯头上的驱动电流值。被主控控制点亮的灯头应有较大的驱动电流值(大于阈值It)，同时其他两个信号灯灯头电流值很低或为零。

例如，当主控器检测到红灯灯控线上有220V的电压，而黄灯和绿灯灯控线上电压值为0V，则主控器将红灯灯头(红色LED灯灯盘)点亮，并将黄灯和绿灯灯头关闭，此时主控器也会检测到，红灯灯头上有较大的驱动电流值，而黄灯和绿灯驱动电流值基本为零。

信号控制系统发生红绿冲突故障时，绝大多数原因，是从交通信号控制机的输出部分，到信号灯的灯线连接之间发生漏电导致。例如当信号灯红灯灯线与信号灯的绿灯灯线，由于年久老化、或腐蚀损坏导致灯线绝缘性不好，同时两根灯线之间又发生了间接的接触，当信号机向该信号灯的红灯灯线上输出交流强电电压时，红灯灯线会向绿灯灯线上漏电，导致率灯灯线上也有一定的电压值，最终的结果就会表现为：该信号灯红灯和绿灯同时点亮，进而发生绿冲突。

当信号机不同输出通道之间发生漏电、以及信号灯内部驱动电路发生漏电，也都会导致红绿冲突的异常，原理与上述内容相同。

图4示例性的示出了本发明实施例提供的一种交通信号灯异常状态处理及回传方法的流程，该流程可以由交通信号灯执行。

如图4所示，该流程可以包括：

步骤401，主控器获取信号灯的各灯线的电压值和各灯头的电流值。

主控器可以通过上述电压采集模块获取信号灯的各灯线的电压值，通过信号灯灯头与驱动检测电路获取各灯头的电流值。

步骤402，主控器根据信号灯的各灯线的电压值或各灯头的电流值，在确定信号灯处于异常状态时，对异常状态进行处理，并向继电器控制端发送与异常状态对应的脉冲信号。

在具体实施时可以包括一下几种方式：

1、主控器在确定存在至少两条灯线的电压值大于第一电压阈值时，主控器判断至少两条灯线的电压值之差是否大于第二电压阈值，若是，则主控器控制电压值最高的灯线所对应的信号灯灯头点亮，否则，主控器控制信号灯的黄色灯头点亮并处于闪烁状态，同时向继电器控制端发送频率为第一频率的脉冲信号。

2、主控器在确定信号灯的各灯头的电流值与其对应的控制方式不符合时，主控器向继电器控制端发送频率为第二频率的脉冲信号。

3、主控器在确定点亮的信号灯灯头的电流值小于第一电流阈值时，主控器向继电器控制端发送频率为第三频率的脉冲信号。

4、主控器在确定各灯线的电压值小于第一电压阈值时，控制信号灯的所有灯头关闭，并向继电器控制端发送频率为第四频率的脉冲信号。

举例来说，正常状态下，同一时刻，同一个信号灯的红灯、黄灯、绿灯中不应该有两盏灯或三盏灯，同时点亮的情况，即同一时刻不能有两条或三条灯控线上同时存在较大电压值；当检测到两条灯控线上同时出现较高电压时，一定是在信号机的输出端，或灯线上发生了漏电。

由于当漏电情况发生时，两条互相漏电的灯线之间一般不会有特别理想的电气接触，因此漏电的过程中一定会有较大的压降。在信号灯端，会检测到一条灯控线上的电压值较高、另一条灯控线上的电压值较低。

主控器会实时获取每条灯控线上的电压值，当出现两条灯控线上同时存在较大电压值时，主控器会判断哪一条灯控线上的电压值更高，两条灯控线上的电压值差值是否大于某个阈值。若大于某个阈值，主控器会控制相应信号灯灯头点亮。例如：当检测到红灯等控线上电压值为220V，同时检测到绿灯等控线上电压值为160V，两者差值大于某阈值Vt，主控器会将红灯灯头(红色LED灯灯盘)点亮。

当主控器检测到某两个灯控线上均有较大的电压值，且电压值的差值没有超过阈值Vt，此时主控器应该控制信号灯的黄色灯头以一定周期控制其处于闪烁状态，同时向继电器与电阻负载部分中的继电器控制端发送脉冲信号，脉冲的频率为f₀，最终表现为信号灯消耗的电流有较大幅值的周期变化，变化的频率为f₀。

主控器分别控制信号灯灯头点亮时，也会对信号灯灯头的驱动电流进行实时检测。当检测到某个信号灯灯头的电流值与控制的方式不符合，例如控制红灯亮，但检测到红灯灯头的驱动电流很小，或是黄灯、绿灯同时有较大电流值，此时主控器应该将信号灯灯头全部关闭。主控器向继电器与电阻负载部分中的继电器控制端发送脉冲信号，脉冲的频率为f₁。最终表现为信号灯消耗的电流有较大幅值的周期变化，变化的频率为f₁。

主控器分别控制信号灯灯头点亮时，当检测到相应的信号灯驱动电流值较低(低于阈值It)，则此时信号灯灯头没有完全点亮(即暗亮)。主控器将向继电器与电阻负载部分中的继电器控制端发送脉冲信号，脉冲的频率为f₂。最终表现为信号灯消耗的电流有较大幅值的周期变化，变化的频率为f₂。

当不存在以上情况的异常时，主控器检测到灯线上的灯线电压为低于90V，则主控器将全部灯头都关闭，同时向继电器发送频率为f3的脉冲控制信号。

在本发明实施例中上述信号灯的功能的具体实现流程可以如图5所示，包括：

步骤501，获取各灯线上的电压值。

步骤502，判断是否有超过两条灯线上的电压值都大于90V，若是，则转入步骤506，若否，则转入步骤503。

步骤503，判断是否有一条灯线上的电压大于90V，若是，则转入步骤504，若否，则转入步骤505。

步骤504，控制点亮电压值大于90V的灯线对应的灯头。

步骤505，关闭所有灯头，并向继电器发送频率为f3的脉冲控制信号。

步骤506，判断各灯线上的电压值的差值是否大于Vt，若是，则转入步骤507，若否，则转入步骤508。

步骤507，控制点亮电压值最大的灯线对应的灯头。

步骤508，控制黄灯灯头处于闪烁状态，并向继电器发送频率为f0的脉冲控制信号。

步骤509，检测各灯头上的驱动电流值。

步骤510，判断被控制的灯头的电流值是否过小，若是，则转入步骤514，若否，则转入步骤511。

步骤511，判断未被控制点亮的灯头上是否电流值为零，若是，则转入步骤514，若否，则转入步骤512。

步骤512，判断点亮的灯头是否电流值大于It，若是，则重新开始，若否，则转入步骤513。

步骤513，向继电器发送频率为f2的脉冲控制信号。

步骤514，控制黄灯灯头处于闪烁状态，并向继电器发送频率为f1的脉冲控制信号。

在本发明实施例中，信号机端可以通过如下方式获取信号灯的异常状态：

交通信号控制机通过如下方式获取到信号灯的异常状态。

1、交通信号控制机需要由信号灯各灯控线上的电流值检测装置上报异常状态。

2、交通信号控制机在正常灯色输出时(未输出闪光)，检测到电流出现脉冲式变化，即代表所属方向的信号灯处于异常输出状态。

3、当检测到电流值(有效值)变化频率为f0，代表该信号灯的某两路灯控线之间发生严重漏电问题，信号灯已经处于黄闪状态。

4、当检测到电流值(有效值)变化频率为f1，代表该信号灯灯头或驱动电路损坏，不能正常输出。

5、当检测到电流值(有效值)变化频率为f2，代表该信号灯处于暗亮状态。

6、当检测到电流值(有效值)变化频率为f3，则代表信号灯获得灯控线电压值过低(低于90V)，所属方向信号灯已经停止灯色输出。

本发明实施例在实施过程中具体如下有益效果：

1、能够避免大部分因交通信号机输出通道或灯控线上发生漏电，导致信号灯出现红绿同亮的异常情况，极大的提高信号灯灯色输出的可靠性。

2、能够提高信号灯灯头输出异常状态的检测几率，包括准确检测灯头暗亮等情况；

3、当信号灯输出存在严重异常情况时，能够控制信号灯黄灯闪烁，或直接熄灯，避免因输出异常状态影响行人和车辆驾驶人员判断进而引发事故。

4、信号灯可与满足国标要求的绝大多数信号机配套使用，不需要改变硬件系统，即可实现信号灯的各项功能。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。