交通信号机供电故障报警电路设计

摘 要：随着城市各类交通流的不断增加，交通信号控制系统在交叉口的应用也日益广泛。交通信号机是交通信号控制系统的核心设备，交通信号机一旦发生供电故障，易导致交叉口发生交通混乱、交通拥堵和交通事故，而常用交通信号机基本不具备供电故障自动诊断和报警功能。该文对交通信号机常见供电故障进行了分析和分类，设计了一套交通信号机供电故障自动诊断和报警电路，经过实验验证，能够对常规交通信号灯实现供电故障自动诊断和报警功能。

关键词：交通信号机 供电故障 诊断 报警 电路设计

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（c）-0030-02

交通信号控制系统是控制城市道路交叉口车辆行人有序行驶的重要设施，交通信号机是交通信号控制系统的核心设备。由于常用交通信号机无供电故障自诊断和报警功能，从发现故障至维修完毕用时过长，易导致交叉口交通混乱、交通拥堵和交通事故的发生。交通信号控制系统在我国各地区分布和应用比较广泛，研制交通信号机供电故障自动診断与报警装置日现急需。该文对交通信号机常见供电故障进行分析，提出了一套交通信号机供电故障自诊断与报警电路设计方案。

1 常见交通信号机供电故障分析

交通信号机供电故障往往是由城市配电系统或交通信号机供配电设施发生故障所致，表现为对交通信号机断电或供电不足。断电的原因主要有：（1）架空线遭到外力破坏使导线驰度过紧，或遭受极端天气而拉断导线造成断线；（2）供电电气设备由于老化等原因出现故障造成断电；（3）配电网计划性检修、技改和业扩工程造成局部断电。供电不足主要发生在用电高峰期，由于变压器容量不够及低压网络线路的部分老化导致部分区域供电不足，无论断电还是供电不足均会导致交通信号机无法正常工作。

2 电路总体设计

应对交通信号机断电和供电不足的供电故障，该研究设计了一套交通信号机供电故障自诊断与报警电路方案。交通信号机供电故障报警电路主要由主控模块、电压检测模块和本地报警板等部分组成，如图1所示。电路采用单独供电，可保证在发生供电故障时该报警电路能够正常工作。

电路以STC12CA5A60S2型单片机为主控模块；电压检测模块负责采集交通信号机的供电电压，并将电压信号转换为能够识别的、具有高低电平特性的数字信号；该地报警板负责通过LED灯控制电路报警信息的显示。主控模块接收电压检测模块发出的数字信号，经设定程序分析判断，判别是否发生供电故障，并驱动故障报警板的LED灯控制电路点亮LED灯，实现故障报警。

3 主要硬件电路设计

（1）主控电路设计。根据资源需求以及成本选用STC12C5A60S2单片机，其内嵌60 kB Flash存储器和1280 B的RAM，具有丰富的I/O端口资源，且具有超强抗干扰能力，功耗低，速度快等特点。60 kB的Flash用于存放源程序，1280 B的RAM用于电压信号的暂存。

（2）电压检测电路设计。由于供电故障最终都会表现为电压值不在正常范围内或电平的状态不对，因而该电路可对其进行检测来判断是否出现供电故障。故障检测电路如图3所示。该检测电路采用PCF8591进行电压模拟量的采集，此芯片为一个单独供电、单片集成、功耗低、8位CMOS数据获取器件，每片PCF8591可输入4个模拟量，可输出一个模拟量和1个串行总线接口，需要传输的所有的数据、地址等信息都是通过双向总线双向传输，当采集到的模拟量电压不在正常范围内时，则表明出现供电故障。

4 系统检测软件流程

系统完成初始化后，开始采集供电电路电压信息，待采集完成后分析所采集变量的数值。当变量表现为低电平，则表明发生供电故障，并发出控制信号点亮故障指示灯进行报警，检测及报警软件流程如图4所示。

5 结语

该文针对交通信号机常见的供电故障提出了一套交通信号机供电故障自动诊断与报警电路设计方案。通过实验验证，表明该电路可以快速准确地检测到交通信号机的供电故障，并通过报警指示灯显示故障信息。

参考文献

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[2]邹细勇，鲍军民，胡琪，等.交通信号灯系统中的一种故障监控设计[J].计算机测量与控制，2012，20（8）：2024-2027.

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