1、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,、前面板,、后面板,5、信号机电路组成,、主板,、面板,、输出板,、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-C4,5、JK-D,6、JK-E,JK-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
2、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
3、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
4、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
5、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（176264）V/502Hz ；,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：20M；,工作环境温度：-25+60 ；,外形尺寸（mm）： 360355125。,四、面板介绍,JK-B型信号机前面板,JK-A
6、型信号机前面板,JK-C、 JK-C1、 JK-C2型信号机前面板,说明：、模拟路口显示区；、人机对话显示窗口；、工作状态指示灯；、按键区。,单点信号机,1、前面板:,2、后面板:,说明：、电源开关；、主机电源保险丝；、信号灯输出航空插头接头；、电源插头；、输出信号灯保险丝；、倒计时实时通讯接口（JK-C1型）；、手控面板接口（JK-C1型）；、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
7、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
8、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
9、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
10、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、
11、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road traffic signal controller ：,能够改变道路交通信号顺序、调节配时并
12、能控制道路交通信号灯运行的装置。,2、周期 cycle time ：,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 signal light group：,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 control plan ：,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 minimum green time：,相位绿灯信号必须
13、开启的最短安全时间。,联网信号机,8、最大绿灯时间 maximum green time：,相位绿灯信号允许开启的最长时间。,9、绿冲突 green conflict：,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 flashing yellow control：,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 multiple intervals fixed-time control：,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 vehicle actuated con
14、trol：,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 coordinated control：,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 main street coordinate control：,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 area coordinate control：,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 cableless linking control：,信号机之间没有通信链路，根据时钟同步，通过设
15、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 signal group：,具有同一灯色序列的所有信号灯组的集合。,18、全红状态 all red：,所有信号灯组灯色均显示为红色的信号状态。,19、上位机 control center：,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
16、，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
17、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6
18、4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张日运行计划表（平日、双休日、节假日各一张）；,每张日运行计划表可设置的时段由10个增加到20个，方便设置更复杂的时段方案；,联网信号机,机动车灯绿闪时间由09秒可调改为06秒可调，人行灯绿闪固有3秒，实际绿闪时间为机动车灯绿闪时间+过渡黄灯时间+3（人行灯）；,过渡黄闪改为过渡黄灯，时间右09秒可调改为39秒可调；,路口清空由红黄同亮改为路口全红，时间由09秒可调改为010秒可调；,无线缆协调控制（绿波带）功能中设置的相位差时间最大支持65535
19、秒（超过该时间可以用减去若干个周期时间后的值设置）；,特殊假期设置由固定的3个（元旦、国庆、五一）增加到16个并可任意设置日期段为假期；,JK-C3、JK-C4的区别：,JK-C3采用与JK-C一样的外壳，而JK-C4是JK-C3信号机加上信号机柜，该信号机柜类似JK-D机柜，具有双电源接口、GPS天线、硬件黄闪板及外接手控；JK-C4是JK-C3对信号机国标GB25280-2010的完善，符合国标的各项强制要求。,需要特别说明的是：我司联网信号机的外接手控有两种模式-“应急控制”模式和国标要求的“手动/自动，步进”模式，国标要求的“手动/自动，步进”模式无法实现应急控制功能，“应急控制”模式
20、是按客户（铜陵交管部门）要求定制的。,联网信号机,五、JK-D：,1、概述：,JK-D 型交通信号控制机属于室外型集中协调式道路交通信号控制机。是我公司充分吸收和综合了国内外先进的交通信号控制技术，在开发和推广JK-C 系列信号机的基础上，紧密结合国情推出的新一代交通信号控制装置。由该机型可以灵活构造多种控制模式，具有功能先进、可靠性高、用途多样化、维护管理方便、可扩容性等优点，是现在及将来实现智能交通系统的理想信号控制设备。,JK-D型交通信号控制机采用当代最新技术研制而成，融合了现代嵌入式技术、可编程门阵列技术、现代交通工程学等多学科技术。具有如下特点：,、符合道路交通信号控制机国家标准G
21、B25280-2010；,、采用基于ARM7微处理器的STM32微控制器，工作可靠稳定，并采用标准6U插卡式结构、模块式的设计方式，便以升级、扩展；,2、特点及功能：, 、软件系统：前台调试软件和后台平台软件均提供图形操作界面，方便直观、便于使用，参数配置可通过前台计算机或后台远程操作；, 、采用大规模可编程逻辑门阵列器件，显著地简化电路，减少故障点。,联网信号机, 、具有感应功能.通过埋设地感线圈,经车辆检测器检测车辆,信号机本身能根据路口车流量情况,自动调节配时时长即绿信比,做到某方向车流量多就多给放行时间,车流量少就少给放行时间.充分利用了时间和空间,提高了路口放行效率；, 、有车流量统
22、计功能,存储不少于7天的路口各方向的车流量数据,为交通规划、设计及交通管理部门提供交通流量基础数据资料,以便更好地对城市道路进行合理规划与设计,更加合理地进行道路交通组织、交通控制和管理；, 、 配备GPS接收模块,可以实现干道无电缆绿波带控制.主要是根据干道上各路口车流量、路口间距离、平均车速,分别设定好各路口信号机相位差,来达到车辆通过干道时一路绿灯的目的.充分地提高车辆通行效率,减少停车次数,减少了能耗,降低了城市污染；, 、 具有TCP/IP协议组成局域网进行联网控制功能，只要交通控制中心同路口能组建局域网络,就能够在控制中心通过电脑来对路口信号机进行一些操作,如:各种参数设置,状态查
23、询等等；, 、具有独立黄闪功能.在信号控制机主机出现故障的情况下,仍然有黄闪输出,这大大增加了路口各种车辆行驶的安全程度。,联网信号机,说明：,C1：环形线圈接线端子；,3、体系结构：,C2：手控开关、按钮，RS485，RS232，+5V，GND 的接线端子；,C4、C5：48 路信号灯信号输出接线端子；,C6：车辆检测器接口接线端子；,C7：行人按钮或公交检测器接口接线端子；,C8：AC220V 电源输入、输出接线端子、地线接线端子；,R继电器组：灭灯、绿冲突、黄闪继电器。,联网信号机,3、整机系统框图：,联网信号机,4、主控制箱结构：,、信号机外形图：,联网信号机,、主控制箱正面面板视图：
24、,如上图所示，主控制箱由3种板构成，分别为电源板、4 块灯驱板、检测板。,联网信号机,、主控制箱背面视图：,联网信号机,、电源分配开关组视图：,、手控面板视图：,需要特别说明的是：我司联网信号机的外接手控有两种模式-“应急控制”模式和国标要求的“手动/自动，步进”模式（上图所示），国标要求的“手动/自动，步进”模式无法实现应急控制功能，“应急控制”模式是按客户（铜陵交管部门）要求定制的。,联网信号机,5、主控制箱各板卡功能：,、电源板：,电源板包括电源和主控制两个部分；电源部分为一个一体式电源模块，为整机提供5V 及+12V直流电源；主控制部分的主要功能如下：,、精简串行总线接口与检测板及灯驱
25、板交互信息；, 、手控开关、手控按钮的接口电路，检测行人按钮状态；, 、产生继电器（如绿冲突、黄闪、灭灯继电器）的控制信号；, 、基于ARM7微处理器的STM32微控制器，内嵌交通信号控制软件，实现系统设备的主控功能；, 、设备外部接口转换：串口1（COM1）、串口2（COM2/RS485）、以太网口（RJ45）等；, 、控制 LED 指示灯显示各种工作状态。, 、灯驱动板：,、精简串行总线接口与电源板的主控部分交互信息；, 、每块灯驱板支持12 路独立控制的信号输出通道；, 、每个通道输出的执行结果反馈回来完成信号线路故障检测功能；, 、设有地址拨码开关设定灯驱板的控制方向，设置灵活，具备线
26、路通道扩展功能；,联网信号机,、检测板：, 、每块检测板提供16 通道环形线圈检测器或16 通道车辆检测器输入，允许直接连接环形线圈或车辆检测器；, 、为防止相邻线圈频率干扰，检测板上设置有线圈振荡频率微调开关，能够通过调节线圈振荡频率来避免干扰；, 、检测车辆的灵敏度提供 6 级调拨码开关设置 ；, 、设有地址设定拨码开，具备更多检测器的扩展接入功能；,6、其他功能器件：, 、黄闪器（硬件黄闪板）：,、精简串行总线接口与电源板的主控部分交互信息；,硬件黄闪板的主要功能产生黄灯闪烁信号和继电器驱动信号（绿冲突、黄闪、灭灯），在特殊情况下输出特殊信号（如主控部分停止工作或信号机刚上电是输出黄闪信
27、号、时段关灯控制时关闭所有信号灯信号输出-灭灯）。, 、控制继电器：,控制继电器有绿冲突、黄闪、灭灯继电器，一般只用绿冲突、黄闪、灭灯继电器。,当出现绿冲突、某信号组红灯熄灭等严重故障时，绿冲突、黄闪、灭灯继电器同时起作用，信号机进入黄闪状态，黄闪信号由黄闪器产生,联网信号机,、每张相位表容纳的相位（步）数：16相位（步）；,、支持相位表数量：32张；,、支持日运行计划表数：20张；,、每张日运行计划表可设置的时段数：10个；,7、技术参数：, 、输出端子：48路，支持扩展；, 、检测器输入端子：24个线圈48个端子；,、具有特殊假期设置表，支持任意设置16个日期段为假期；,、机动车灯绿闪时间
28、：06秒可调；,、人行灯绿闪时间：固有3秒，实际绿闪时间为机动车灯绿闪时间+过渡黄灯时间+3（人行灯）；,、过渡黄灯时间：39秒可调；,、黄闪： 1次/秒 1：1占空比；,、路口清空（全红）时间：010秒可调；,、方案:任意拟制，自动绿冲突检测提示；,、串、并口标准及数量：RS-232-C 4个，RS485 1个；,、相位周期最大时间：255秒；,、网口通信协议：TCP/IP；,、负载能力：每路480VA；,联网信号机,、整机功耗：30W（不包括信号灯及外围设备功耗）；,、绝缘电阻大于10M ；,(21)、耐压：大于1500VAC、50Hz ；,（22）、工作环境温度：-40 - +70 ；,
29、、工作电源范围：176-264VAC 50/60Hz2Hz ；,（23）、环境相对湿度：40-95% 。,联网信号机,六、JK-E：,JK-E型交通信号控制机是JK-D的升级版本，主要硬件及全部控制功能与JK-D完全相同，不同之处有以下两点：,、增加7英寸24位千万色级触摸显示屏，信号机所有参数设置及控制监视均可通过该触摸显示屏完成；,、采用3U插卡便携式全铝主控机箱结构，美观高雅，主控机箱面板如下图：,联网信号机,7、技术参数：, 、输出端子：48路，支持扩展；, 、检测器输入端子：24个线圈48个端子；,控制继电器有绿冲突、黄闪、灭灯继电器，一般只用绿冲突、黄闪、灭灯继电器。,当出现绿冲突、某信号组红灯熄灭等严重故障时，绿冲突、黄闪、灭灯继电器同时起作用，信号机进入黄闪状态，黄闪信号由黄闪器产生,谢谢！2014年6月,
