[发明专利]一种城市交通信号控制运行诊断系统

摘要

本发明涉及一种城市交通信号控制运行诊断系统，涉及交通信号控制和交通仿真技术领域，旨在对现有的信号控制系统做出全面、客观、定量化的诊断评价。该诊断系统主要由下位机和上位机两大部分构成，下位机即诊断仪，通过与路侧信号机、其他交通流检测设备或计算机的连接可实时读取现实或硬件在环仿真环境下的交通流检测数据和信号配时数据，并可以进行本地存储、上传服务器等操作；上位机主要包括服务器端和客户端两部分，服务器端可以存储由诊断仪发送来的数据，客户端既可以从服务器端也可以从本地存储卡中加载相应的数据，便可计算诊断指标在一定时间段内的变化趋势，并可给出改善建议报告，给管理者提供直观可视化的诊断结果。

主权项

一种城市交通信号控制运行诊断系统，包括下位机（01）和上位机（02），其特征在于：下位机（01）为诊断仪（03），所述诊断仪(03)由电源模块(30)、诊断接口模块(31)、仿真接口模块(32)、信号转换模块(33)、显示模块(34)、按键模块(35)、微控制器模块(36)、信息传输模块(37)和本地存储模块(04)组成，其中微控制器模块(36)为核心，其输入端分别连接电源模块(30)、诊断接口模块(31)、仿真接口模块(32)以及按键模块(35)，其输出端分别连接仿真接口模块(32)、信号转换模块(33)、显示模块(34)、信息传输模块(37)以及本地存储模块(04)；通过按键模块(35)可将诊断仪(03)切换至两种不同的工作模式，分别为实际交叉口模式和硬件在环仿真模式，其中：实际交叉口模式下，将诊断接口模块(31)与信号机或其他交通流检测设备连接，可以实现对现实的交通信号控制运行进行诊断；在硬件在环仿真模式下，将诊断接口模块(31)、信号转换模块(33)与信号机连接，仿真接口模块(32)与计算机连接，从而配合信号机或上位机客户端（06）完成对交通流检测数据和信号配时数据的实时读取与传递，进而实现对基于硬件在环的仿真环境下的交通信号控制运行进行诊断；显示模块(34)可实时显示交通流检测和信号配时数据；本地存储模块(04)可完成对交通流检测数据和信号配时数据的本地存储；信息传输模块(37)可实现对交通流检测数据和信号配时数据的实时发送；上位机（02）包括服务器端（05）和客户端（06），服务器端（05）由数据接收模块(50)和数据存储模块(51)组成，数据接收模块(50)的输入端连接诊断仪(03)，数据接收模块(50)的输出端连接数据存储模块(51)，数据存储模块(51)的输出端连接客户端（06）；服务器端完成接收并存储诊断仪(03)发来的交通流检测数据和配时数据，数据的存储按照区域号、路口号、日期方式保存，为客户端（06）的诊断分析做准备；客户端（06）有两种不同的工作模式，分别为硬件在环仿真模式和诊断分析模式，其中：硬件在环仿真模式下，客户端（06）由通信模块(65)和数据交换模块(66)组成，通信模块(65)的信号配时数据输入口与诊断仪(03)进行连接，通信模块(65)的信号配时数据输出口与数据交换模块(66)的输入口连接，数据交换模块(66)的信号配时数据的输出口与交通仿真平台进行连接；通信模块(65)的交通流检测数据输入口与数据交换模块(66)的输出口连接，通信模块(65)的交通流检测数据输出口与诊断仪连接，数据交换模块(66)的交通流检测数据输入口与交通仿真平台连接；所述客户端完成交通流检测数据和信号配时数据在交通仿真平台与诊断仪之间的传递；在诊断分析模式下，客户端（06）由交叉口基本信息设置模块(60)、诊断指标确定模块(61)、数据加载模块(62)、诊断指标计算模块(63)和分析改善模块(64)组成，交叉口基本信息设置模块(60)的输出端连接诊断指标确定模块(61)的输入端，诊断指标确定模块(61)的输出端分别连接数据加载模块和诊断指标计算模块(63)的输入端，诊断指标计算模块(63)的输出端连接分析改善模块(64)，数据加载模块(62)的输入端分别连接服务器端(05)和本地存储模块(04)；所述客户端首先要完成对所要诊断的仿真或现实交叉口的基本信息进行设置，进而确定可诊断的指标，相关设置完毕后既可以从服务器加载对应区域号、路口号的交通流检测和信号配时数据，或可通过读取已保存到本地存储模块(04)中的数据，从而完成相关诊断指标的计算并可给出改善建议报告；具体步骤如下：（1）根据实际需要，通过诊断仪(03)的按键模块将诊断仪切换至实际交叉口模式和硬件在环仿真模式中的任一种；（2）将诊断仪(03)的诊断接口模块与信号机或其他交通流检测设备连接，诊断仪(03)工作在实际交叉口模式下，按照信号机所提供的通信协议，实时读取现实交叉口的交通流检测数据和信号配时数据，可根据需要保存在本地存储模块(04)或经信息传输模块上传到服务器端（05）；（3）将诊断仪(03)的诊断接口模块、信号转换模块与信号机连接，仿真接口模块与计算机连接，上位机客户端（06）与诊断仪(03)均工作在硬件在环仿真模式下，诊断仪(03)的微控制器模块分别与信号机、上位机客户端（06）进行通信，从上位机客户端（06）获取交通流虚拟检测数据并经过信号转换模块送达信号机外部输入端，从信号机外部通信端读取交通流检测数据和信号配时数据，并保存在本地存储模块(04)或经信息传输模块上传到服务器端（05）的同时，将信号配时数据经仿真接口模块送达上位机客户端（06），进而控制交叉口仿真的运行；（4）上位机的服务器端（05）完成接收并存储诊断仪(03)发来的交通流检测数据和信号配时数据，数据的存储按照区域号、路口号和日期方式保存；（5）当客户端（06）工作在硬件在环仿真模式下，首先要完成对所要运行的交通仿真平台的一些基本参数进行设置，所述基本参数为仿真周期、仿真速度或仿真精度中任一种，进而实现将仿真平台下的交通流虚拟检测数据传递给诊断仪 (03)，同时接收诊断仪 (03)发来的信号配时数据，并由此更新交通仿真平台中的信号灯状态；（6）当客户端（06）工作在诊断分析模式下，首先要完成对所要诊断的交叉口的一些基本信息进行设置，所述基本信息为进口道放行方向或线圈布局，进而确定可评价的指标有哪些，其诊断指标主要包括信号控制基本参数、信号控制配时参数以及信号控制效果参数，相关设置完毕后既可从服务器端加载对应区域号、路口号的交通流检测数据和信号配时数据，或可通过读取已保存到本地存储模块中的数据，指标和数据确定完毕后，即可诊断分析指标在一定时间段内的变化趋势，并可给出改善建议报告，给管理者提供直观可视化的诊断结果;根据实际需要通过步骤（1）将诊断仪 (03)切换至不同的工作模式，若为实际交叉口模式，则执行步骤（2）和（4）；若为硬件在环仿真模式，则执行步骤（3）、（4）和（5），均是当服务器端（05）或本地存储模块(04)对某个交通信号控制运行积累了交通流检测数据和信号配时数据后，便运行步骤（6）。