《交通信号控制机的故障诊断与防护技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交通信号控制机的故障诊断与防护技术（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、交通信 号 控 制 机 !以 下 简 称 信 号 机 是 用 来 操 纵 路口信号灯使之按照一定规律变化的一种控制装置 #是对城 市交 叉路 口车辆 进行 指挥和 疏导 的控 制系 统 的 重 要组成部分 #对城市道路 的畅 通 $城 市交通 的安 全以及 城市交通的管理都起着至关重要的作用 %但由于信号机安装在城市路口 # 工作环境恶劣 #因而在实际工作运行中会受到各种各样的外界干扰 #很容易出现机器故障 #如信号灯故障 $双向晶闸管故障 $程序存储器故障以及绿信号冲突故障等 % 如果这些外界干扰和机器故障没有事先防范并得到诊断处理 #信号机不但不能发挥其应有的控制作用 # 反而会诱发交通事
2、故 #引起交通堵塞 #造成严重的后果 % 因此采取一些有效的措施 #增强信号机的自诊断功能 $抗干扰能力和防护能力 #保证其可靠 $稳定 地运行 #是提 高交 通信号 控制 机实用性所必须解决的问题 %经调查发现 #我国大部分信号机生产企业在设计生产过程中 #只注重信 号机功 能的 实现 #而对信 号机 的故障 诊断 技术 $ 抗干扰 技术 以及其 它防 护技 术 考 虑 得 较少 #不能很好地满 足信号 机实 际工 作环境 的要 求 #而且国内在如何提高信号机的稳定性 $可靠性以及抗干扰性等方面的研究!#$甚少 % 因此 #无论 是从理论上还是从实际上来讲 #对信号机故障诊断与防护技术进行深
3、入细致的研究都很有必要 %! 故障诊断 技术! 驱动部分 的故障检测与诊断由于信号机驱动部分是功率放大电路 # 容易损坏 #从而引起信号机执行故障 #因此需要设计与之匹配的检测电路 #将驱动电路的工作状态及时地反馈到信号控制器 #实现故障检测与故障处理的自诊断功能 % 信号机驱动部分的主要故障分为信号灯开路 $双向晶闸管开路和双向晶闸管短路三种 % 由于排除信号灯故障所需的工作量较大 #因此进行故障诊断时有必要将信号灯故障与双向晶闸管故障区分开来 % 采用电流检测技术检测信号灯回路电 流 #可 以检测 到双 向晶 闸管短 路故 障 #但不 能区分信号灯开路故障和双向晶闸管开路故障 &采用电压检
4、测技术检测信号灯两端电压 #不能检测到信号灯开路故障 &采 用电 压检测 技术 检测 双向晶 闸管 两端电 压 #可 以检测到双向晶闸管开路故障 #但不能区分信号灯开路故交通信号 控制机的故障诊断与防护技术卢 凯 % 徐建闽!华南 理工大学 交通学院 广东 广州 &()*(#摘 要 ! 针对交 通信号控制机的恶劣工作环境 ! 介绍了信号控制机所采用的一些有效的异常情况处理技术 !并将信号检测 故障诊断 软硬件抗干扰 防雷等技术灵活运用到了交通信号控制机中 !试验结果表明这些诊断与防护技术大大提高了信号控制机的可靠性 可维护性 稳定性 抗干扰性 智能性 #自诊断功能 $和安全性 %关键词 ! 交
5、通信号控制机 故障诊断 抗干扰技术+,-./0驱动电路!1234*5!6*524/!6/#/!65!67!8 #!9:;769:;7/*&2+,246!9 的陶瓷电容 $为 减小电 磁感应 干扰 大功 率显示 驱动 芯片 与数码显示器之间的信号线距离应尽量短 !%,&光电隔离由 于 光 电 耦 合 器 的 输 入 输 出 信 号 借 助 于 光 信 号 传递 切断了输入 电路 与输出 电路 之间 电的联 系 因 此光电耦合器具有较高的电气隔离和干扰抑制能力 能实现自动化与 仪器仪表/,图 ! 使用延时 避开时间冗余技术的信号输出程序流程图控制信号是 否改变!是否通断大功率负载 #关闭所有中断开
6、定时器中 断!设置延时时间 控制信号输出使 #$ 进入睡眠状 态开其它中断%&输入信号 与输出信号的有效隔离 $ 在信号机所有强电信号与弱电信号之间都采用光电隔离技术 %可以达到有效抑制共模干扰和保护单片机系统的目的 $! 软件抗干 扰技术窜入系统的干扰的频谱往往很宽 %采用硬件抗干扰技术通常只能抑制某个频段的干扰信号 %因此除采用硬件抗干扰技术外 %还需要进一步借助软件抗干扰技术()来提高系 统的可靠性 $ 信号机采用的软件抗干扰技术主要有 &!*软件冗余 技术软 件 冗 余 技 术 是 一 种 通 过 消 耗 一 定 系 统 资 源 达 到一定纠错目的的软件抗干扰技术 $ 其中 %重复输出
7、法 (和 )延时避开法 (在提高 信号 机的抗 干扰 能力 方面起 到了至关重要的作用 $利用 )重复输出法 (对信号机控制信号输出锁存器和显示接口芯片进行实时刷新 %能够非常有效地抑制外部干扰 $ 在允许的情况下 %信号机控制信号输出锁存器的输出重复周期应尽可能地短 %使得输出端口受到某种干扰而输出错误控制信号时 %外部执行设备还来不及作出有效反应 %正确的控制信号就又输出到了输出端口 %从 而及 时地避 免错 误动作 的发 生 %极 大地提高了信号机的抗干扰能力和安全可靠性 $ 由于信号机显示可 编程 接口芯 片容 易受 到外部 干扰 而 产 生 错 误 的显示信息 %影响 信息的 正常
8、交换 %因此可 以将 其工作 方式控制字与输出状态字每次一并设置 %从而有效抑制了外部干扰对显示接口芯片的影响 %确保了显示信息的准确可靠 $利用 )延 时 避 开 法 (可 在 信 号 机 即 将 接 通 或 断 开 大功率负载 !信号灯 时 %使 #$ 进入睡眠 状态暂停工作 %待干扰过去以后再恢复工作 %这样即有效地避开了信号灯通断电时所产生的强干扰 $ 使用延时避开时间冗余技术的程序流程图如图 ! 所示 $!软件陷阱 技术软 件 陷 阱 技 术 就 是 通 过 跳 转 指 令 强 行 将 捕 获 到 的乱飞程序引向复位入口地址 +,% 使程序纳 入正轨 $在各控制程序模块之间和未使用的
9、 -#./0 空间设置 软件陷阱 可以 有效 地抑制 程序 乱飞 % 使 程 序 运 行 更 加 可靠 $ 在中断服务程序区通过判定中断断点地址是否在程序存储区间 % 利用软件陷阱可以将乱飞入非 -#./0 空间的程序 返回到复位入口地址 +,$ 在未使用 的中断区使用 软件 陷阱可 以及 时捕 捉到因 干扰 而 开 放 的 错 误中断 %迅速将 程序返 回到 复位 入口 %通 过初 始化设 置关闭因干扰而开放的错误中断 $ 在写外部数据存储器之前加入条件陷阱 %可以屏蔽非法写操作 %防止 #$ 因干扰而非 法修改外部数据存储器中的内容 $!1看门狗技 术看 门 狗 技 术 是 一 种 通 过
10、 不 断 监 视 程 序 循 环 运 行 时间使程序脱离死循环困境的软件抗干扰技术 $ 其中 %硬件 看门 狗技 术可以 通过 选用具 有看 门 狗 电 路 的 集 成 芯片实现 %能 有效 监视程 序陷 入死 循环故 障 %但 它对中 断关闭故障无能为力 *软件看门狗技术可以通过监视程序运行状态观测单元编程实现 %对高级中断服务程序陷入死循环故障无能为力 %但能监视全部中断关闭故障 + 信号机 将硬件 看门 狗技术 和软 件看 门 狗 技 术 有 机 结 合 起来 %获得了良好的抗干扰效果 $! 防雷技术通 常雷击有三种形式 %直击雷 ,感应雷和球形雷 %其中感应雷是造成路口信号机损坏最主要
11、的因素 + 感应雷又分为静电感应雷和电磁感应雷两种 %其中对静电感应雷的防范是路口信号机需要特别重视的 + 由于感应雷是造成路口信号机损坏最主要的因素 %而感应雷又是通过供电线路破坏电器设备的 %因此对路口信号机既需要合理地加装电源避雷器 %又需要在每一条通信线路和信号灯驱动 2检测线路 内加装适当的避雷装置 + 总之 %对每一条可能 将浪 涌电压 引入 信号 机的输 入 输 出 线 路 都 应 当采取必要的保护措施 +本文针对交通信号控制机的实际工作环境和自身运行特点 % 将一些有效的诊断与防护技术灵活运用到了信号控制机中 + 运行测试结果表明 %这些诊断与防护技术增强了系统的可维护性 % 大大提高了信号控制机的可靠性和稳定性 %具有很好的实用价值和广阔的应用前景 +参考文献* 包勇强 3 道路交通 信号控制机的电磁兼容 3 安全与电 磁兼容 4 5+!6178 (9!(:! 尹征琦 4朱 劲 3 绿冲突的 智能保护及其实现 3 公路交通 科技 4 *;?ABCDAEF %EDG 9RRS SGPABEFKTDEH EP?CFI4 5+ .GUAJAEF!收稿日期 &5+=V*+V*+自动化与 仪器仪表(9
