CN101571719B - 用于降低交通信号灯中的故障的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于对LED交通信号灯中的独立监控电路进行测试的设备和方法。该设备包括：嵌入在交通信号灯之内的验证测试电路；以及嵌入在交通信号灯之内的验证测试装置。该方法包括：经由验证测试电路，来模拟故障交通信号灯状态；激活独立监控电路而不将交通信号灯切换到高阻抗状态；向验证测试装置施加电压；以及经由验证测试装置，来将独立监控电路的当前状态传达到外部。
Description
技术领域
本文公开的示例性实施例大体涉及交通信号灯(traffic signal)，更具体地，这些实施例涉及发光二极管交通信号灯。
背景技术
涉及发光二极管(LED)交通信号灯的基础技术已很好地建立起来并且这种交通信号灯被广泛使用。LED交通信号灯呈现超越了普通白炽灯交通信号灯的许多优点。与普通白炽光源相比较，LED的使用提供了功耗节约和极长寿命。较长寿命产生了改善的可靠性和明显降低的维护成本。
LED信号具有极长的使用寿命，使用寿命随着每个新一代LED而提高。白炽灯尽管具有短得多的使用寿命，但具有相对恒定的光输出，直到发生彻底故障(total failure)(即，灯丝烧毁)。LED信号，经过了延长的时期，具有逐渐变小的光输出。此外，LED光输出受到温度的负面影响。在极端气候中或在不正常的变暖时期，LED光输出在白天时间段变小，然后在夜晚的较冷时间段返回到正常水平。
因此，尽管LED交通信号灯技术提供了高可靠性和低功耗，但是它将复杂性引入了整体的道路交通控制***。需要解决的两个最重要的问题是接口连接(interfacing)和监控。
因此，在目前的标准下，要防止“单个故障”引起的危及交通的信号状态。如果该第一“单个故障”不明显，则要考虑额外的独立的“单个故障”出现。要防止两种故障的组合所引起的危及交通的信号状态。如果通过手动验证测试或在线测试检测到第一故障，则要在制造商所指定的验证测试间隔内进行该检测，并且在该间隔内可能导致不安全状况的第二故障的几率要小于每年10-5。
“单个故障”指的是任意单独的部件故障。例如，“不安全状况”指的是当交通信号灯被施加电压时不生成光并且交通控制器没有检测到该故障的情况。
目前，交通控制器一般对交通信号灯输入电流进行监控来检测故障。假设测量到的输入电流始终代表输出光。该交通信号灯配备有独立的监控电路，该监控电路检查光输出并在故障的情况下将交通信号灯设置在高阻抗状态。然而，如果交通信号灯独立监控电路由于有故障的部件而变得有缺陷，则交通信号灯会继续工作并且监控电路中的故障对于交通控制器而言不明显从而未被检测到。在那种情况下，现在有可能发生可能危及公众的随后的交通信号灯故障，这是因为独立的监控电路有缺陷或失效。
本发明关注于一种解决以上所涉及的困难等的新的且改进的设备和方法。
发明内容
在本发明的一个方面中，提供了一种用于对LED交通信号灯中的独立监控电路进行测试的设备。该设备包括：嵌入在交通信号灯之内的验证测试电路；以及嵌入在交通信号灯之内的验证测试装置。
在本发明的另一个方面中，提供了一种对LED交通信号灯中的独立监控电路进行测试的方法。该方法包括：经由嵌入在交通信号灯之内的验证测试电路，来模拟故障交通信号灯状态；激活独立监控电路而不将交通信号灯切换到高阻抗状态；向验证测试装置施加电压；以及经由验证测试装置，来将独立监控电路的当前状态传达到外部。
本发明的适用性的进一步范围将通过以下提供的详细描述而变得显而易见。然而，由于对于本领域技术人员来说，处于本发明的精神和范围之内的各种改变和变化将变得显而易见，所以应当理解的是，尽管表明了本发明的优选实施例，但是详细描述和特定实例仅是以举例说明的方式给出。
附图说明
本发明存在于设备的多个部分和方法的多个步骤的结构、配置、及结合中，从而如下文中更全面给出的、权利要求中具体指出的、以及在附图中示出的，达到了所关注的这些目的，在附图中：
图1是一个***的框图，可以将示例性实施例结合到该***中；以及
图2是LED验证测试电路的一个实施例的电路图。
具体实施方式
现在，参照附图，其中，所示出的只是为了举例说明这些示例性实施例而不是为了限制所要求的主题，图1提供了本发明一个实施例的框图。通常如所示的，图1包括独立监控电路10(该电路接收LED信息12)、验证测试电路(PTC)14、验证测试装置(PTD)16、以及切断电路18。
LED信息12代表流到LED的电流的测量结果(measurement)。例如，这可以通过使至少一个电阻器与LED串联并测量该电阻器上的电压降(voltage drop)来完成。假设该电流正在生成光。因此，独立监控电路10注意LED交通信号灯的状态。如果独立监控电路10检测到不存在光(即，电流为零或低于某个阈值)，则其切断与主电路串联的保险丝。交通控制器检测到灯关闭以及将需要维修或更换交通信号灯。
PTC 14和PTD 16一般被嵌入到交通信号灯中。PTC 14可以包括多个实施例之一，这些实施例包括(但不限于)：(a)按钮，该按钮包括具有作为发光装置而被嵌入的PTC 16的两个触点和作为一个选择的限流电阻器；(b)与电子电路相关联的任意类型机械按钮；或(c)以指定间隔自生成用于独立监控电路10的测试命令的电子电路，并且该测试命令持续限定的时间段。
同样地，PTD 16可以包括多个实施例之一，这些实施例包括(但不限于)：(a)任意类型的发光装置，例如，当电流流过时生成光的发光二极管(PTD 16可以使用光导管装置以使光点处于所期望位置)；(b)建立无线通信通路的无线传输信号发射器或红外线信号发射器，用来传输独立监控电路状态信息；或(c)使用交通信号灯电力电缆来传输独立监控电路状态信息的电子电路。
切断电路18一般包括功率晶体管(MOSFET)。因此，可以驱动功率晶体管来产生高短路电流并且烧断与主电路串联的保险丝。然而，在验证测试中，切断电路18失效。
在操作中，有时候，PTC 14模拟故障交通信号灯状态(即，电流等于零或低于某个阈值)以激活独立监控电路10而不将交通信号灯切换到高阻抗状态。即，独立监控电路10不切断与主电路串联的保险丝。如果独立监控电路10正确地工作，则PTD 16被施加电压，并将独立监控电路10的当前状态传达给外部。所传达的故障应被视为交通信号灯故障，并且因此通知了交通控制器或维护技师，因而交通信号灯应该被立即更换。
模拟测试不会妨碍交通信号灯的整体功能性。为了对独立监控电路10进行诊断，无需打开交通信号灯。该测试可以通过周期性的手动验证测试或在线测试来完成。应确定多次手动验证测试(或多次在线测试)之间的时间间隔以使第二故障的几率小于每年10-5。
示出了灯外壳20内的电子电路的图2代表本发明的一个可行实施例。当然，可以理解的是，也可以尝试其他实施例。
如图2所示，输入级22连接至主线。电阻器R1限制短路电流来保护晶体管Q。为了启动验证测试，触点C1和C2(例如，晶体管)断开。因为触点C1断开，所以独立监控电路10检测丢失的LED信号并向晶体管Q施加电压。由于触点C2断开，所以电流被强制流过串联的电阻器R2和LED LD。(注意，在该实例中，与电阻器R1相比较，电阻器R2具有高阻抗，很简单这是为了限制短路电流来保护晶体管Q)。因此，电流流过LED LD并且发光。现在，在交通信号灯外部可以看见LED LD并从而对LED LD进行分析。
LED光信号解释如下：
1.如果没有呈现光，则独立监控电路10或PTC 14有缺陷。在这种情况下，更换交通灯并维修有缺陷的那个灯。
2.如果仅在测试期间有光，则一切正常。在这种情况下，不做动作。
3.如果有持久的光，则PTC 14有缺陷。类似于第一种情况，更换交通灯并维修有缺陷的那个灯。
为了结束测试，闭合触点C1和C2。要理解的是，测试持续时间和重复率(工作循环)可变并依赖于交通信号灯应用。
所撰写的说明书利用了实例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使得本领域技术人员能够实现和利用本发明。本发明的可专利范围由权利要求所限定，并且可以包括本领域技术人员能想到的其他实例。如果这样的其他实例具有不背离权利要求字面意义的结构元件，或者它们包括不与权利要求字面意义有实质性差异的等价结构元件，则它们也被包括在权利要求的范围之内。
Claims (15)
1.一种用于对LED交通信号灯中的独立监控电路进行测试的设备，其中，所述独立监控电路注意所述LED交通信号灯的状态，并且如果所述独立监控电路检测到不存在光则所述独立监控电路切断与主电路串联的保险丝，所述设备包括：
嵌入在所述交通信号灯之内的验证测试电路，其中，所述验证测试电路模拟故障的所述LED交通信号灯的状态以激活所述独立监控电路而不将所述LED交通信号灯切换到高阻抗状态；以及
嵌入在所述交通信号灯之内的验证测试装置，其中，如果所述独立监控电路正确地工作则所述验证测试装置被施加电压并将所述独立监控电路的当前状态传达给外部。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述验证测试电路包括按钮，所述按钮具有限流电阻器和两个触点。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述验证测试电路包括与电子电路相关联的机械按钮。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述验证测试电路包括以指定间隔自生成用于所述独立监控电路的测试命令的电子电路，所述测试命令持续限定的时间段。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述验证测试装置包括发光装置。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述发光装置包括发光二极管和光导管装置，其中，在电流流过所述发光二极管时所述发光二极管生成光，以及所述光导管装置将所述光引导到所期望的位置。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述验证测试装置包括无线传输信号发射器，所述无线传输信号发射器用于建立无线通信通路以传输独立监控电路状态信息。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述验证测试装置包括红外线信号发射器，所述红外线信号发射器用来传输独立监控电路状态信息。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述验证测试装置包括使用交通信号灯电力电缆来传送独立监控电路状态信息的电子电路。
10.一种对LED交通信号灯中的独立监控电路进行测试的方法，其中，所述独立监控电路注意所述LED交通信号灯的状态，并且如果所述独立监控电路检测到不存在光则所述独立监控电路切断与主电路串联的保险丝，所述方法包括以下步骤：
经由嵌入在所述交通信号灯之内的验证测试电路，来模拟故障交通信号灯状态；
激活所述独立监控电路而不将所述交通信号灯切换到高阻抗状态；
向验证测试装置施加电压；以及
经由所述验证测试装置，来将所述独立监控电路的当前状态传达到外部。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，当电流等于零或低于某个阈值时，发生所述故障交通信号灯状态。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述验证测试电路包括与电子电路相关联的机械按钮。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述验证测试电路包括以指定间隔自生成用于所述独立监控电路的测试命令的电子电路，所述测试命令持续限定的时间段。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述验证测试装置包括发光装置。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述验证测试装置包括以下多项之一：无线传输信号发射器，用于建立无线通信通路以传输独立监控电路状态信息；红外线信号发射器，以传输独立监控电路状态信息；或电子电路，使用交通信号灯电力电缆来传送独立监控电路状态信息。
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