双层面板结构交通信号机

技术领域

本发明涉及交通指挥设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种双层面板结构交通信号机。

背景技术

交通信号机是智慧城市中智能交通系统的重要组成部分，主要用于控制城市路口信号灯态。

交通信号机通过与多种检测技术的结合，能够实现路口的智能化管理，同时，通过与云中心通信，还可以实施区域交通管控与优化，对车路协同体系的构建和人-车-路环境的和谐共生起着至关重要的作用。因此，合理的交通信号机设计方式能够让交警在管理交叉口的交通状况时，起到事半功倍的作用。

但是，现有技术中所使用的交通信号机由于功能越来越多，其结构构成也越来越复杂。交通信号机所配置的通信系统、电气系统、人机交互系统等虽然是独立安装与工作，但是都需要集成到交通信号机的外壳内，由于线路敷设复杂、繁琐，不仅增加了交通信号机的装配难度，也增加了交通信号机检修、零配件更换的难度。

尤其地，信号机对外数据交互接口通常与信号机板卡集成在一起，连接线时增加操作复杂度。另外，信号机人机交互系统需单独在路侧电气机柜中安装，如通常放置在信号机的上方或下方的独立空间中，占用了电气柜的空间资源，而对没有路侧电气柜的场景则无法安装人机交互系统，导致信号机使用不便。

发明内容

(一)技术问题

综上所述，如何优化交通信号机的结构组成，使其更便于通信与维护，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种双层面板结构交通信号机，在本发明中，该双层面板结构交通信号机包括：

用于为双层面板结构交通信号机提供稳定电流的电源系统；

能够运行底层控制逻辑程序、具有控制功能的主控系统；

具有运行监测、相位输出以及交通检测功能的辅助系统；

用于对双层面板结构交通信号机运行状态信息显示以及控制信息输入的交互系统；

信号机壳体，所述信号机壳体具有安装室，所述安装室的前侧面开设有安装窗口，于所述安装室内形成有多个独立且平行的安装空间；

第一层面板，所述交互系统集成于所述第一层面板上，所述第一层面板可开合地设置于所述安装窗口上，用于封闭所述安装室；

第二层面板，所述第二层面板设置有多个安装架，所述电源系统、所述主控系统以及所述辅助系统独立安装于与各系统对应的所述安装架上并形成有电源模块、主控模块以及辅助模块，所述电源模块、所述主控模块以及所述辅助模块独立安装于与各模块对应的所述安装空间内。

优选地，在本发明所提供的双层面板结构交通信号机中，所述辅助系统包括用于监测信号机运行状态的运行监测板卡、对应各个信号灯所设置的多个相位输出控制板卡以及用于对接各道路交通检测器的交通检测板卡；其中，所述相位输出控制板卡设置有至少五个；各个板卡均独立安装于与各板卡对应的所述安装架上。

优选地，在本发明所提供的双层面板结构交通信号机中，所述交互系统包括有显示屏，所述显示屏通过显示屏支架安装于所述第一层面板上。

优选地，在本发明所提供的双层面板结构交通信号机中，所述交互系统还包括有接口面板，于所述接口面板上集成有用于控制信号机开关状态的电源开关以及用于展示信号机是否接通电源的电源指示灯；所述接口面板装配于所述第一层面板的背面。

优选地，在本发明所提供的双层面板结构交通信号机中，所述交互系统还包括有通信组件；所述通信组件包括有用于外部设备与信号机通信进行调试及配置的网口组件以及用于采集信号机位置信息的GPS天线；所述网口组件以及GPS天线集成于所述接口面板上。

优选地，在本发明所提供的双层面板结构交通信号机中，还包括有用于对信号机实施监控的摄像头，所述摄像头设置于所述第一层面板。

优选地，在本发明所提供的双层面板结构交通信号机中，于所述安装室内设置有轨道组件；所述轨道组件包括有上滑轨以及下滑轨，所述上滑轨以及所述下滑轨上下对应设置，所述轨道组件设置有多组，并与安装空间一一对应设置；所述安装架与所述轨道组件滑动配合。

优选地，在本发明所提供的双层面板结构交通信号机中，所述第一层面板铰接于所述信号机壳体的安装窗口上；所述第一层面板与所述信号机壳体之间通过多级防盗系统锁闭。

优选地，在本发明所提供的双层面板结构交通信号机中，所述多级防盗系统锁闭包括有侧壁锁头以及第一层面板打开驱动装置；所述侧壁锁头用于所述第一层面板在所述信号机壳体上的锁闭；所述驱动装置用于实现所述第一层面板的自动化机械式启闭。

优选地，在本发明所提供的双层面板结构交通信号机中，还包括有散热系统；所述散热系统包括有散热风扇；于所述信号机壳体上开设有散热通风口以及风机口，所述散热通风口与所述散热通风口相对设置并形成贯穿所述安装室的散热风道；所述散热通风口上设置有散热百叶窗，所述风机口上设置有所述散热风扇。

优选地，在本发明所提供的双层面板结构交通信号机中，所述散热风扇设置有两个。

优选地，在本发明所提供的双层面板结构交通信号机中，所述散热通风口设置于所述信号机壳体的顶部，所述风机口设置于所述信号机壳体的底部。

(三)有益效果

本发明提供了一种双层面板结构交通信号机，该双层面板结构交通信号机包括：用于为双层面板结构交通信号机提供稳定电流的电源系统；能够运行底层控制逻辑程序、具有控制功能的主控系统；具有运行监测、相位输出以及交通检测功能的辅助系统；用于对双层面板结构交通信号机运行状态信息显示以及控制信息输入的交互系统；信号机壳体，信号机壳体具有安装室，安装室的前侧面开设有安装窗口，于安装室内形成有多个独立且平行的安装空间；第一层面板，交互系统集成于第一层面板上，第一层面板可开合地设置于安装窗口上，用于封闭安装室；第二层面板，第二层面板设置有多个安装架，电源系统、主控系统以及辅助系统独立安装于与各系统对应的安装架上并形成有电源模块、主控模块以及辅助模块，电源模块、主控模块以及辅助模块独立安装于与各模块对应的安装空间内。本发明基于现有交通信号机的各个电气系统，对交通信号机的结构框架进行优化改进，从而将上述的各个电气系统分类并重新整合，将原本线路凌乱的结构模块化，从而使得本发明所提供的双层面板结构交通信号机以一种新的结构形式出现，并具有内部结构清晰、拆装维修简单等优点。

通过上述结构设计，本发明所提供的具有新型结构的交通信号机至少包括如下有益效果：

1、双层面板结构的设计理念将信号机壳体分割为操作区(第一层面板)和板卡功能区(第二层面板)，将各个系统模块化，同时在操作区设计的接口面板增加了定位及监控功能，提高了对信号机壳体的保护，除此之外本发明更加注重人机交互体验，设计的触控显示屏可以让用户更加便捷的操作信号机。

2、本发明基于空气动力学设计理念，在信号机壳体底部安装两个散热风扇、顶部设置散热通风口，将信号机外壳内各个系统所产生的热量由底部风力从顶部散出，能够充分保障散热效果。

附图说明

图1为本发明实施例中双层面板结构交通信号机的结构示意图；

图2为本发明实施例中双层面板结构交通信号机上第一层面板拆解后的结构示意图；

图3为本发明实施例中双层面板结构交通信号机上第二层面板拆解后的结构示意图。

在图1至图3中，部件名称与附图编号的对应关系为：

接口面板1、摄像头101、电源开关102、电源指示灯103、主控板状态灯104、网口105、GPS天线106、显示屏支架2、显示屏3、电源板卡4、主控制板卡5、运行监测板卡6、相位输出控制板卡7-11、交通检测板卡12、铰接螺栓13、卡扣14、滑动轨道15、散热风扇16-17、散热通风口18、机箱背板19、固定螺栓20。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参考图1至图3，其中，图1为本发明实施例中双层面板结构交通信号机的结构示意图；图2为本发明实施例中双层面板结构交通信号机上第一层面板拆解后的结构示意图；图3为本发明实施例中双层面板结构交通信号机上第二层面板拆解后的结构示意图。

本发明提供了一种双层面板结构的交通信号机，通过其结构设计，本发明所提供的交通信号机采用模块化结构设计，并采用双层面板结构化设计，在增强人机交互体验的同时，还能够兼顾信号机尺寸(尽量小)、减少制造成本以及利于安装和后期维护。

本发明的大体构思为：包括有第一层面板以及第二层面板，其中第一层面板为操作区，包括显示屏3和接口面板1，第二层面板为板卡功能区，由模块化设计的板卡组成，包括电源板卡4、主控制板卡5、相位输出控制板卡(7-11)、交通检测板卡12、运行监测板卡6。信号机壳体的底部安装有两个风扇，顶部设计通风口，用于保障信号机壳体内部的电气元件能够得到充分散热。

其中相位输出控制板卡(7-11)包括有多个，在图1中分别标记了标号7、8、9、10、11。

传统的交通信号机，其内部连接线路过多，接线复杂且布局分散导致安装及维护及其不便，因此本发明采用了模块结构设计，从而简化信号机内部构成，使得线路布局简洁。在本发明中，其核心创新点位：对交通信号机进行结构优化，从而形成双层结构，即第一层为外部数据接口和人机交互系统，第二层为控制系统。尤其在第一层，将信号机的接口和人机交互系统，充分利用信号机的前方空间，其优势为：1、避免传统接口安装在控制板上时，存在的连接线复杂问题；2、将人机交互系统放置在控制系统前方，避免了将人机交互系统单独安装，占用电气柜额外空间资源的问题；3、将控制系统和交互系统进行有机集成，减少了设备安装实施和使用过程中的操作复杂度。

具体地，本发明所提供的双层面板结构交通信号机，是一种应用于交叉路口上，能够对交叉路口所设置的交通信号灯进行控制的交通指挥装置。

以十字路口为例，在十字路口会设置至少四组信号灯，分别设置在十字路口的四个路口上，信号灯包括有机动车指示灯(包括红灯、黄灯以及绿灯)、行人通行指示灯以及读秒灯，有些复杂的路口还会设置可变车道指示灯以及其他信息提示灯。因此，对应每一组信号灯都应当设置一个响应的相位输出控制器，本发明将相位输出控制器命名为：相位输出控制板卡(7-11)，相位输出控制板卡(7-11)能够根据其自身设置的时钟电路控制信号灯的运行，在本发明中，相位输出控制板卡(7-11)通过有线连接的方式与信号灯连接，从而控制与其连接的信号灯的运行。关于相位输出控制板卡(7-11)的具体结构以及与信号灯的连接方式与对信号灯的控制方法，在本发明中不进行赘述，请具体参考现有技术。

交通信号机是以市电为电源，因此，在交通信号机内设置有电源系统，电源系统与市电电网连接后，能够将220V市电电压转换成交通信号机所需的电压，通过电源系统能够输出稳定的电流，并且，该电流满足交通信号机的使用要求。

主控系统是交通信号机的控制核心，其可以采用工业级控制器，也可以为工业级的PLC单片机。主控系统具有逻辑运算功能，其能够运行底层控制逻辑程序，并具有控制功能，主控系统与相位输出控制板卡(7-11)通过有线连接实现控制连接，通过主控系统能够更改相位输出控制板卡(7-11)的控制参数，从而改变信号灯的运行方式，例如红黄绿灯的闪亮与熄灭时间、可变车道的指示、读秒时间等。

主控系统为交通信号机的控制核心，当需要更改信号灯的运行方式时，则需要操作人员(例如现场执勤的交警，或者云服务器的伺服人员)输入新的运行参数，因此，本发明还通过了交互系统，交互系统用于对双层面板结构交通信号机运行状态信息显示以及控制信息的输入，从而改变信号灯的运行状态。

本发明还设置了通信组件，通信组件属于交互系统的组成部分。通信组件包括有用于外部设备与信号机通信进行调试及配置的网口105组件以及用于采集信号机位置信息的GPS天线106，网口105组件以及GPS天线106集成于接口面板1上。通过网口105组件，能够使得操作人员在现场将外部设备与信号机连接，通过外部设备读取信号机的备份数据(主要通过读取数据流来确认信号机运行错误类型)、输入新的运行参数(改变信号灯的运行状态)等，网口105组件可以为常用的RJ-45接口，RJ-11接口，SC光纤接口，FDDI接口，AUI接口，BNC接口，Console接口等，其也可以为蓝牙或者红外发射器。

在本发明中，信号机壳体包括有矩形筒式结构的主体，在主体的前侧面通过铰接螺栓13安装有第一层面板，在主体的后侧面设置有机箱背板19，机箱背板19可以采用螺栓固定的方式安装在主体上，可以采用插装的方式安装在主体上。在主体的左右两侧设置有翼板结构，翼板结构通过固定螺栓20安装到其他结构上实现信号机的固定安装。

通过上述内容可知，本发明所提供的双层面板结构交通信号机包括：用于为双层面板结构交通信号机提供稳定电流的电源系统；能够运行底层控制逻辑程序、具有控制功能的主控系统；具有运行监测、相位输出以及交通检测功能的辅助系统；用于对双层面板结构交通信号机运行状态信息显示以及控制信息输入的交互系统。其中，辅助系统包括用于监测信号机运行状态的运行监测板卡6、对应各个信号灯所设置的多个相位输出控制板卡(7-11)以及用于对接各道路交通检测器的交通检测板卡12。进一步地，相位输出控制板卡(7-11)设置有至少五个，其中四个相位输出控制板卡(7-11)对应十字路口的四个路口上的信号灯设置，还有一个备用。当然，如果对应异形路口，例如五道口或者六道口，则可以将相位输出控制板卡(7-11)相应地增加。

本发明所提供的双层面板结构交通信号机，其核心构思并不是要对上述的各个电气系统进行结构优化改进，而是基于现有的各个电气系统，对交通信号机的结构框架进行优化改进，从而将上述的各个电气系统分类并重新整合，将原本线路凌乱的结构模块化，从而使得本发明所提供的双层面板结构交通信号机以一种新的结构形式出现，并具有内部结构清晰、拆装维修简单等优点。

具体地，本发明包括有信号机壳体，信号机壳体整体近似于一个长方形壳体结构，信号机壳体由金属板材制成，信号机壳体具有安装室(近似于一个长方形的腔体结构)，安装室的前侧面(信号机壳体水平放置，沿信号机壳体的长度方向，信号机壳体的两端为端面，信号机壳体包括有前、后侧面以及顶面和底面)开设有安装窗口(安装窗口开设在信号机壳体上)，于安装室内形成有多个独立且平行的安装空间，安装空间并非由实际的板材进行分割，而是为了便于结构描述，将一个原本大的空间结构(安装室)分割成多个小的空间结构(安装空间)。

信号机壳体为本发明的基础结构框架，其他的各个组成部分以及电气系统都需要安装到信号机壳体上。为了将各个电气系统(具体包括上述的电源系统、主控系统、辅助系统以及交互系统等)模块化，本发明还提供了第一层面板以及第二层面板，其中，交互系统集成于第一层面板上，第一层面板可开合地设置于安装窗口上，用于封闭安装室，第二层面板设置有多个安装架，电源系统、主控系统以及辅助系统独立安装于与各系统对应的安装架上并形成有电源模块、主控模块以及辅助模块，电源模块、主控模块以及辅助模块独立安装于与各模块对应的安装空间内。

第一层面板安装到信号机壳体上，具体是采用铰接方式安装，在第一层面板与信号机壳体之间设置铰链，这样方便第一层面板的开闭。在本发明中，第一层面板采用金属板材切割而成的平板式框架结构，其外轮廓依据安装窗口形状进行设计，以使得第一层面板关闭后，第一层面板的外侧边能够正好封盖住安装窗口。当然，本发明还可以在第一层面板的内侧面并靠近外缘的部位设置密封条，既能够对第一层面板的关闭进行缓冲，又能够提高第一层面板关闭后的密封性。

本发明在第一层面板上安装了显示屏3，显示屏3属于交互系统的组成部分，显示屏3安装到第一层面板(在第一层面板上设置了用于安装显示屏3的第一层面板安装口)上，其外侧面还设置有一块透明的硬质塑料保护板，用于对显示屏3进行保护。为了提高显示屏3在第一层面板上安装的牢固程度，本发明还提供了一种金属制成的显示屏3支架2，显示屏3由显示屏3支架2进行加固安装到第一层面板上。

交互系统是本发明中信号机与操作人员信息交互的部分，因此，交互系统安装在第一层面板上，从而方便信息显示以及信息输入。

电源系统、主控系统以及辅助系统是实现本发明信号机正常运行的重要组成，因此，本发明将电源系统、主控系统以及辅助系统安装到第二层面板上。第二层面板设置有多个安装架，各个板卡(各个系统的组成部分)均独立安装于与各板卡对应的安装架上。

本发明还设置了用于对信号机实施监控的摄像头101，摄像头101设置于第一层面板，由摄像头101获取其(摄像头101)正前方的图像信息，在信号机遭到破坏，或者由其他需求时，可以调取摄像头101录制的信息。

具体地，本发明在安装室内设置有轨道组件，用于实现各个安装架的滑动装配。其中，轨道组件包括有滑动轨道15，滑动轨道15又具体包括有上滑轨以及下滑轨，上滑轨以及下滑轨上下对应设置，轨道组件设置有多组，并与安装空间一一对应设置，安装架与轨道组件滑动配合。本发明在安装室内，并位于安装室靠近其顶部的位置以及靠近其底部的位置设置了安装条，安装条由金属型材制成，这样能够保证安装条具有较高的结构强度。安装条以两个为一组，分别设置在靠近安装室顶部前后的位置以及靠近安装室底部前后的位置上。安装条通过螺栓固定在信号机壳体上，沿着安装条的长度方向，在安装条上等间隔设置有多个螺孔，这样上滑轨以及下滑轨就能够通过螺栓安装到安装条上，并且，上滑轨以及下滑轨的安装位置可调，可以根据各个安装架的宽度以及相邻两个安装架之间的间隔要求对上滑轨以及下滑轨进行位置调整。在本发明中，上滑轨以及下滑轨采用常规的能够对矩形框架结构进行夹持并能够使得矩形框架结构滑动的滑轨结构，最简单的就是在上滑轨以及下滑轨上设置滑槽，安装架能够插入到滑槽中与上滑轨以及下滑轨滑动配合。当然，本发明还可以采用其他结构形式的上滑轨以及下滑轨，在此就不过多赘述，任何能够实现安装架以滑动方式安装到安装室内的结构均可应用于本发明中。另外，本发明在滑动轨道15的起始端口上设置了卡扣14，由卡扣14对装入到滑动轨道15上的卡板进行固定。

具体地，第一层面板铰接于信号机壳体的安装窗口上，第一层面板与信号机壳体之间通过多级防盗系统锁闭。其中，多级防盗系统锁闭包括有侧壁锁头以及第一层面板打开驱动装置；侧壁锁头用于第一层面板在信号机壳体上的锁闭；驱动装置用于实现第一层面板的自动化机械式启闭。侧壁锁头为安装到第一层面板侧壁上的锁头，侧壁锁头可以机械锁、指纹锁或者是数字密码锁，由侧壁锁头形成第一层面板开启的第一道防盗结构。然后，本发明设置了电机，由电机作为驱动装置，用于驱动第一层面板的自动打开与关闭，驱动装置只有在侧壁锁头开启后才能够通电运行，因此，由驱动装置能够形成第一层面板开启的第二道防盗结构。当然，本发明还可以设置其他防盗结构，用于构成第一层面板开启的多级防盗结构。

另外本发明还提供了散热系统，散热系统包括有散热风扇(16-17)，于信号机壳体上开设有散热通风口18以及风机口，散热通风口18与散热通风口18相对设置并形成贯穿安装室的散热风道，散热通风口18上设置有散热百叶窗，风机口上设置有散热风扇(16-17)。

进一步地，散热风扇(16-17)设置有两个，能够提高散热系统的散热效率。

再进一步地，散热通风口18设置于信号机壳体的顶部，风机口设置于信号机壳体的底部。

本发明所提供的双层面板结构交通信号机的主体整体设计如下：

1、第一层面板与第二层面板之间通过铰接方式连接，这样其能够以侧边开门的方式打开，各系统需要连接的部分均采用软排线进行数据和电源连接；

2、信号机壳体的顶部设置散热通风口18，为充分保障散热效果，在信号机壳体的底部设置风机口，用于安装散热风扇(16-17)，以空气动力学原理自下往上吹出主体内部热量，实现本发明的风冷；

3、信号机壳体的两侧设置了翼板结构，通过翼板结构并采用四个螺栓与信号机的外保护壳固定连接。

本发明的保护点在于：双层面板结构的设计理念，各系统的模块化设计理念，以及信号机的散热设计理念。

通过上述结构设计，本发明所提供的具有新型结构的交通信号机至少包括如下有益效果：

1、双层面板结构的设计理念将信号机壳体分割为操作区(第一层面板)和板卡功能区(第二层面板)，将各个系统模块化，同时在操作区设计的接口面板1增加了定位及监控功能，提高了对信号机壳体的保护，除此之外本发明更加注重人机交互体验，设计的触控显示屏3可以让用户更加便捷的操作信号机。

2、本发明基于空气动力学设计理念，在信号机壳体底部安装两个散热风扇(16-17)、顶部设置散热通风口18，将信号机外壳内各个系统所产生的热量由底部风力从顶部散出，能够充分保障散热效果。

本发明提出了一种双层面板结构的交通信号机，该交通信号机采用了模块化的设计理念，交通信号机由两层面板结构组成，第一层是操作区包括显示屏3和接口面板1，显示屏3用于展示人机交互界面，可以显著提升用户操作体验。接口面板1用于显示信号机运行状态。与外部设备的通信及远程监控，包括电源开关102、摄像头101、电源指示灯103、主控板状态灯104、网口105和GPS天线106。第二层是板卡功能区，由电源板卡4、主控制板卡5、相位输出控制板卡(7-11)、交通检测板卡12、运行监测板卡6组成。两层面板之间通过排线进行数据和电源连接，各板卡之间通过背板插拔式设计进行电源与通信连接，方便板卡安装与后期维护。同时，将箱体底部放置两个风扇同时顶部设计通风口以保障信号机壳体的散热效果。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。