应急条件下城市交通控制保障系统方案

针对城市交通路口交通流量不确定性和随机性特点，研究交通控制系统对十字路口的交通拥挤现象和突发事件进行合理的监控和调节，并考虑网络传输的可靠性问题，在并网条件下，系统能按照预定程序正常工作，离、断网后，交通路口的双模交通信号控制器独立运行，实现交通的正常运行越发重要。

一、雷电、强电磁、雾霾等极端情况下系统可靠性保障机制

1、信号灯的抗雷电设计

信号机在工作时面临的干扰源，针对各种干扰源，信号机EMS测试的试验项目应选择静电放电抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌抗扰度、电压跌落、中断抗扰度、射频磁场辐射抗扰度、射频感应传导抗扰度、振荡波抗扰度等试验项目。各项目试验等级在新的信号机标准中均选择较为严酷的等级。对试验结果评定的规定，允许信号机在试验后满足B级要求，即功能暂时降低或失效，但应能自动恢复。由于交通信号关系到交通安全，还应特别规定:信号机在满足B级要求的同时，其控制功能降低或失效时，应遵循降级原则，即系统协调控制方式→感应控制→多时段定周期控制→闪光控制，最低要求信号机应进人闪光控制方式工作后再自动恢复原设置，在干扰时段信号机不允许出现绿冲突、死机等严重威胁交通安全的故障，否则应判定为不合格。

2、电磁兼容设计

在设计信号机内部集成电路，在印刷电路板的布线、不同功能逻辑电路的分布、数字电路和模拟电路的布局都能抑制干扰、提高抗扰性的角度出发，精心设计，如尽量减少导线长度，减少导线辐射，在实现功能的前提下，适当降低时钟频率等，在软件设计上，也要采取措施，防止信号机在受到干扰后，程序跑飞、紊乱，提高运行稳定性在与上位机通讯时，通讯线最好使用光纤，增强抗扰能力，实现抗击雷电、电磁兼容。

 3、雾霾条件下的交通控制系统设计   

交通安全正成为当今一个新的社会问题。其中，雾霾天气条件下的道路安全是一项十分重要的研究内容。雾天高速公路的事故发生率是正常情况下的近十倍。而且，近期空气质量的恶化导致阴霾天气现象增多，雾霾天气造成诸如多车相撞等交通事故多发，已成为道路安全行车的重大隐患，给国家和人民群众生命财产造成重大损失。因此，研究不良天气条件下道路安全控制系统，可以有效提高道路在雾霾天气下的交通控制和管理水平。

二、系统软硬件防灾害技术信号灯架的防灾害设计

软件、硬件加密防破坏、结构部件特殊材料结构，防止自然灾害冲击影响。

软件加密可以实现：即使他人对自己产品的硬件电路进行了复制，并且获得了程序代码的HEX 文件，程序代码依然不能在复制的电路中运行。

要实现基于芯片身份识别的加密方法，单片机系统需要一把唯一且不可被复制的“锁”和一把保密的“钥匙”。这把“锁”在单片机硬件系统中是一个身份识别模块，该模块拥有唯一的序列号SN（Serial Number） 。该序列号被记录在不可读取的存储空间中，只能由加密人员配置一次，不可重复写入。而“钥匙”则是唯一的序列号，被嵌入到单片机的程序代码中。为了避免这串序列号在通信过程中被他人获取并复制，还需要对其进行加密处理。当加密时，一串随机码将加入加密运算过程中，以确保每次加密运算的结果都是不同的，单片机和身份识别模块执行相同的加密算法。如果二者的运算结果一致，则“解锁”成功，单片机继续正常运行任务程序；否则，解锁失败，单片机进入死循环或者直接擦除程序存储区内的数据，破坏单片机系统的正常运行。

三、LED交通显示单元实现关键技术   

模拟雨雪雾大风等恶劣自然条件下，交通显示单元的仿真应用，可以表现为中度雾霾条件下的安全可增视距交通显示单元的工作技术路线（从电子方面阐述led如何进行自动调节发光强度，用哪些方法自动调节波长，在LED壳外侧加上光学透镜，来增大led发光的定向性，使其易于识别，红黄绿三色交通信号灯中的led，其颜色掺黄色led，由于黄色led破雾性强，能有效冲破中度雾霾）。

设计出规定角度内光强均匀无明显颗粒感的LED交通信号灯，设计通过利用菲涅耳透镜进行准直、枕型透镜阵列来控制光线的偏折角度的方法对LED交通信号灯进行二次光学设计。利用ZEMAX软件对设计结果进行模拟，验证了设计方法的有效性，实现了最大限度地利用LED光能，消除了明显的颗粒感，对LED交通信号灯的实际应用具有一定的指导意义。设计实现低能耗太阳能交通信号灯，技术方案如下：

低能耗太阳能交通信号灯，构成中包括发光二极管、蓄电池和太阳能电池板，改进后，增设矩形波发生器和功率驱动三极管，所述功率驱动三极管的集电极负载为发光二极管，矩形波发生器的信号输出端控制功率驱动三极管的基极。

上述低能耗太阳能交通信号灯，所述矩形波发生器是一个由运算放大器构成的以RC积分电路为反馈网络的滞回比较器，在RC积分电路与滞回比较器输出端之间设置电位器，RC积分电路经两个方向相反的二极管接电位器的两端，电位器的滑动端接滞回比较器的输出端。

设计利用矩形波发生器产生一定频率的矩形波信号，由此信号控制功率驱动三极管使太阳能交通信号灯内的发光二极管按一定频率发光，电位器和两个方向相反的二极管用于调节RC反馈网络的正、反向充电时间常数，改变矩形波信号的占空比，调整发光二极管的亮度。本实用新型能使太阳能交通信号灯的LED按一定频率闪亮，并且亮度可调，可大大降低信号灯的耗电量。