Лекция 13 «Структурная схема контроллера»

Назначение и классификация дорожных контроллеров

Основное назначение котроллеров:

1) Переключать сигналы светофоров.

2) Переключать символы управляемых дорожных знаков.

Дополнительно дорожные контроллеры.

1) Могут сигнализировать о выполнении команд, которые поступили из центра управления.

2) По исправности самого контроллера.

3) Могут выступать в роли командного устройства для группы других контроллеров, при объединении нескольких перекрёстков в одну систему.

Дорожные контроллеры могут быть локальные и системные.

К локальным относятся:

1) Контроллеры жёсткого управления, с фиксированной длительностью фаз или разрешающих сигналов по отдельным направлениям перекрёстка.

2) Вызывные устройства, которые обеспечивают переключение светофорных сигналов, по вызову пешеходов или ТС.

3) Контроллеры адаптивного управления, которые обеспечивают непостоянную длину фазы или разрешающих сигналов.

Системные контроллеры, которыми переключают сигналы светофоров, по команде управляемого пункта, или какого-либо контроллера, включённого в систему и выполняющего роль координатора.

К ним относятся:

1) Программные контроллеры жёсткого управления, которые управляют движением по одной из нескольких заранее заданных временных программ, записанных в контроллер.

2) Контроллеры непосредственного подчинения: жёсткое адаптивное управление, каждый из них имеет отдельный канал связи.

3) Это контроллеры для переключения символов управляемых дорожных знаков и указателей рекомендуемой скорости.

Дорожные контроллеры:

1) На базе электронно-релейных схем.

2) Полностью электронные схемы.

3) Релейные схемы.

В настоящее время в нашей стране применяют контроллеры с использованием микроЭВМ.

«Структурная схема контроллера»

ВПУ – выносной пункт управления

ТВП – табло вызова пешеходам

ДТ – детектор транспорта.

Основными устройствами дорожного контроллера являются:

1) Блок управления.

2) Силовая часть.

С помощью блока управления формируется длительность основного и промежуточного тактов регулирования. Силовая часть служит для переключения сигналов светофоров, она работает по командам блока управления. Управление светофорным объектом происходит автоматически. Однако нередко возникает необходимость в ручном управлении, для этого существует пульт управления (блок 4), который может быть внутренним или выносным.

Выносной пульт управления предусмотрен для удобства работы оператора-инспектора ГАИ, который управляет движением непосредственно на перекрестке.

Современный локальный контроллер содержит все блоки, показанные на рисунке кроме блока 1, который используют, если контроллер подключён к системе управления. В этом блоке:

1) Расшифровка данных поступающих с пункта управления.

2) Формирование ответных данных, для передачи их в линию связи.

Блок опорных импульсов формирует импульсы необходимые как для работы самого контроллера, так и его управления.

В блоке управления формируются временные программы управления перекрёстком, с помощью задатчика времени, позволяющего заранее устанавливать длительность сигналов в разных фазах регулирования.

Переключение сигналов блока 3 может быть произведено по запросу пешехода, с помощью ТВП. С помощью этого же блока 3 перекрёсток может быть переведён в режим жёлтого мигающего сигнала.

Блок управления может реализовывать различные режимы управления:

1) По требованию задатчика времени.

2) С помощью запросов управляющего пункта.

3) С помощью внешних устройств.

Блок контроля следит за правильностью обработки тактов светофорной сигнализации, следит за исправностью цепей контроллера.

Сигнал о неисправности контролера служит основой для принятия решения по управлению в критических ситуациях.

Силовая часть имеет узел силовых переключателей, которые позволяют контролировать цепи включения светофорных ламп. Каждый контроллер имеет защиту от коротких замыканий и заземление.

Программно-логические и исполнительные
устройства контроллеров

Блок управления формирует длительность основных и промежуточных тактов, после окончания отсчёта этих тактов поступает команда в исполнительное устройство контроллера о переключении сигналов светофора. Для отсчёта длительности и числа тактов необходим генератор импульсов. Частота генератора подбирается в зависимости от заданной точности отсчёта времени. Если этой точностью считается 1 секунда, то частоту генератора выбирают равную 1 Гц, что соответствует одному импульсу в 1 секунду.

Необходимая частота импульсов формируется в блоке опорных импульсов, а в качестве генераторов импульсов используется схема формирующая сигналы из частоты промышленной сети переменного тока 50 Гц.

Генератор секундных импульсов

Напряжение сети выпрямляется однополупериодным выпрямителем, на выходе из него действует пульсирующее напряжение с той же частотой 50 Гц.

Это напряжение поступает на вход схемы формирователя, а она каждую половину напряжения синусоидальной формы превращает в прямоугольный импульс напряжения. Поэтому на его выходе постоянная система последовательных прямоугольных импульсов с частотой 50 Гц.

Если точность отсчета времени 1 с, то с выхода формирователя импульсы поступают на вход счетчика импульсов, который имеет предельное число счета равное в 50.

При достижении этого числа счётчик импульсов выдаёт импульс в счётчик времени, частота этих импульсов равна 1 Гц.

Основной схемой для построения программно-логического устройства является счётно-переключающая схема.

Одну из схем представим на чертеже.

Структурная схема программно-логического устройства.

С выхода генератора импульса они поступают с необходимой частотой на вход счётчиков импульса блока управления. Число, до которого в данном такте счётчик должен увеличить задаётся заранее датчиком времени. Как только счётчик досчитает до заданного числа схема формирует сигнал переключения, этот сигнал поступает в счётчик тактов. Текущее число, записанное в этот счетчик, означает номер действующего в данный момент на перекрестке такта.

С каждым новым импульсом, поступающим на вход счётчиков тактов, его показатель увеличивается на единицу, следом изменяется и такт. Изменение происходит в тот момент, когда счётчик времени заканчивает отсчёт длительности очередного такта. Задатчик времени поочерёдно задаёт счётчику времени в зависимости от текущего номера такта, по числу импульсов до которого он должен досчитать.

Для определения текущего состояния счетчика тактов используется специальная схема – дешифратор. Эта схема выдает сигналы соответствующие каждому состоянию в исполнительные устройства и задатчик времени.

Задатчик времени может быть выведен на лицевую панель контроллера в виде переключателя, задающего длительность тактов в каждой фазе регулирования.

Для контроллеров адаптивного управления, работающих по алгоритму поиска разрывов в потоке, характерно наличие двух цепей отсчета длительности такта.

Одна цепь предназначена для отсчета и и вторая цепь для отсчета времени . Каждая цепь имеет свой задатчик времени.

Лампы светофоров включает и выключает силовая часть контроллера с использованием полупроводниковых приборов (тиристоров). Он представляет собой электронный включатель ламп данного такта. В силовой части контроллера для защиты от коротких замыканий устанавливается автоматические выключатели и предохранители. Они рассчитаны на пропуск тока не выше заданной силы.