EP0296426B1 - Datenübertragungssystem für Strassenverkehrssignalanlagen - Google Patents

Datenübertragungssystem für Strassenverkehrssignalanlagen Download PDF

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EP0296426B1
EP0296426B1 EP88109284A EP88109284A EP0296426B1 EP 0296426 B1 EP0296426 B1 EP 0296426B1 EP 88109284 A EP88109284 A EP 88109284A EP 88109284 A EP88109284 A EP 88109284A EP 0296426 B1 EP0296426 B1 EP 0296426B1
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EP
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data
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control
transmitted
traffic
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EP0296426A2 (de
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Kurt Dipl.-Ing. Berger
Horst Dipl.-Ing. Maisel
Gerald Bartelt
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/07—Controlling traffic signals
    • G08G1/081—Plural intersections under common control

Definitions

  • the invention relates to a data transmission system for road traffic signal systems with a central traffic computer according to the preamble of claim 1.
  • microprocessor-controlled intersection devices are provided at a road intersection or a traffic node, which either carry out the traffic signal control autonomously with their own control programs or in connection with a central traffic computer with which they are connected to a two-wire telecommunication line for data transmission. Since the data transmission speed has so far been relatively low with reasonable circuit complexity (e.g. 75 Bd), only control command data from the central traffic computer to the respective node devices and feedback signals from the individual intersection devices to the central traffic computer were transmitted. In order to process various signaling programs, the individual programs had to be entered into the respective programs before installation or loaded into the microcomputer of the control unit on site using specially provided devices. This is cumbersome and time consuming. Furthermore, it is disadvantageous that measured values and signaling states recorded in the intersection area could not be transmitted from the control devices to the computer with the required reliability and with a sufficient transmission speed.
  • circuit complexity e.g. 75 Bd
  • the two modems in the control device and the two modems in the traffic computer form an interface for only one operating mode for data transmission between the traffic computer and the control device.
  • the control apparatus is a simple, unintelligent intersection device, which is controlled by the associated traffic computer.
  • a common traffic control computer is superordinate to the traffic computer, in which all technical information can flow together and be processed. This traffic control concept is very complex.
  • the object of the invention is to provide a data transmission system for traffic control with a traffic computer and microprocessor-controlled intersection devices, which allows a large number of data to be transmitted in a short time and with high security between the traffic computer and the respective intersection devices.
  • the data transmission system serves for the control and remote supply of intersection devices for road traffic signal systems from a central computer.
  • feedback and measurement data are transmitted from the intersection devices to the traffic computer.
  • two different operating modes are provided for data transmission, in a first operating mode the control data are transmitted to the intersection device and feedback from the control device to the computer.
  • supply and measurement data are additionally transmitted, for which purpose a second interface has a serial data interface. This makes it possible to transmit a large amount of data from the central computer to the individual intersection devices in a relatively short time, for example with a transmission speed of 2400 Bd.
  • a complete signal program can advantageously be loaded into the intersection device from the traffic computer.
  • detector measurement values and signaling states can be transmitted from the crossing device to the computer. So far, the detector measured values and signaling states could only be processed in the corresponding intersection device; only special occurrences, malfunctions or feedback were transmitted from the intersection device to the traffic computer. This eliminates the annoying start-up of the intersection devices by the maintenance service in order to have DUMP output printed out by the microcomputer or to load new signal plans or program sequence control plans into the computer.
  • operating modes 1 and 2 one device can be connected to the computer connection point per line, with up to 16 lines, ie 16 crossing devices, being connectable to an input / output unit via the respective central modems. Up to 320 devices can be connected to the computer connection point.
  • FIGS. 2 and 3 each have telegram structures for the first and the second operating mode.
  • a traffic computer VSR is shown in FIG. 1, which has an interface module ABG for input / output units EAE. Only one of these is shown in the drawing, but several can be connected, so that max. Up to 320 crossing devices can be connected.
  • Each input / output unit EAE has a microcomputer MC which controls the input / output of the data, ie the data exchange between the traffic computer and the respective intersection devices.
  • an input / output memory EASP is provided in the input / output device EAE, which is connected directly to the computer via the ABG interface module.
  • the central modems ZMO1-ZMO16 are connected to the input / output memory EASP. These are each connected to the crossing devices via a two-wire communication line FL1-FL16.
  • a crossing device KG which has a device modem GEMO to which the telecommunication line leads.
  • the crossing device KG also has a microprocessor MP for controlling and monitoring the traffic signal system.
  • This microprocessor MP is connected to the device modem GEMO for data exchange via a control interface STIF and via a data interface SDIF.
  • the control interface STIF the first interface, is used in the first operating mode for the transmission of control data and feedback.
  • the control data coming from the traffic computer VSR arrive from the device module GEMO via the digital input DIE of the first interface to the microprocessor MP.
  • the microprocessor MP sends feedback data via the digital output DIA of the first interface (control interface STIF) to the device modem GEMO and from there to the traffic computer VSR.
  • the character format for the control characters is made up of 8 freely assignable bits.
  • the first operating mode for the control data transmission is shown in FIG. 2. In this operating mode, command data B1 are transmitted to the crossing device 1, and reporting data M1 are transmitted back from the crossing device 1. Then command data to the intersection device 2 and reporting data from the intersection device are transmitted back up to max. 10 crossing devices.
  • a time grid of one second is provided for command or feedback B1 or M1.
  • the telegram structure has a synchronization symbol SYZ, followed by a telegram identifier TEK, which also contains the address of the device modem.
  • the control or message characters then follow, each with freely assignable bits, one byte having 8 bits.
  • a check character PRZ follows the last byte.
  • the second operating mode which has a telegram structure as shown in FIG. 3, is used for the transmission of the supply and measurement data in addition to the control data.
  • the control command B is followed by a feedback M.
  • This is followed by the supply and measurement characters VMZ, the max. Can have 200 characters.
  • This telegram structure is transmitted within a 1-second time frame.
  • the telegram structure of the supply and measurement characters VMZ is shown schematically. These also start with a synchronization symbol SYZ and a subsequent identifier TEK for telegram identifier and GEMO address.
  • SYZ a synchronization symbol
  • TEK subsequent identifier
  • the telegram structure ends with a test character PRZ.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Datenübertragungssystem für Straßenverkehrssignalanlagen mit einem zentralen Verkehrsrechner gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Zur Steuerung der Straßenverkehrssignalanlagen sind an einer Straßenkreuzung oder einem Verkehrsknoten mikroprozessorgesteuerte Kreuzungsgeräte vorgesehen, die entweder autonom mit eigenen Steuerprogrammen die Verkehrsignalsteuerung durchführen oder in Verbindung mit einem zentralen Verkehrsrechner, mit dem sie mit einer zweiadrigen Fernmeldeleitung für die Datenübertragung verbunden sind. Da die Datenübertragungsgeschwindigkeit mit vertretbarem Schaltungsaufwand bisher verhältnismäßig niedrig war, (z.B. 75 Bd) wurden nur Steuerbefehlsdaten von dem zentralen Verkehrsrechner zu den jeweiligen Knotengeräten und Rückmeldesignale von den einzelnen Kreuzungsgeräten zum zentralen Verkehrsrechner übertragen. Für die Abarbeitung von verschiedenen Signalisierungsprogrammen mußten den einzelnen Steuergeräten die jeweiligen Programme vor Installation eingegeben werden oder an Ort und Stelle mit besonders vorgesehenen Geräten in den Mikrorechner des Steuergeräts geladen werden. Dies ist umständlich und zeitaufwendig. Des weiteren ist es von Nachteil, daß im Kreuzungsbereich erfaßte Meßwerte und Signalisierungszustände bei einer erforderlichen Zuverlässigkeit und mit einer hinreichenden Übertragungsgeschwindigkeit von den Steuergeräten zum Rechner nicht übertragen werden konnten.
  • In der "Technischen Rundschau", Band 74, Nr. 33, 17 August 1982, Seite 3, ist ein Verkehrslenkungskonzept der Stadt Zürich erläutert, bei dem für eine zentrale Steuerung eine zentrale Leitcomputeranlage mit Zwei parallel arbeitenden Rechnern vorgesehen ist, an die mehrere, z.B. 15, Verkehrscomputer über eine 16kanalige Vollduplex-Übertragungsleitung angeschlossen sind. Von der Leitcomputeranlage können umfangreiche Daten (z.B. Planschaltungen) in die einzelnen Verkehrscomputer (Verkehrs-Rechner) eingegeben werden. An den einzelnen Verkehrscomputern sind jeweils mehrere Kreuzungs-Steuerapparate angeschlossen. Dabei werden nicht aufbereitete Detektordaten vom Steuer-Apparat über jeweils ein Modem an den Verkehrscomputer übertragen und umgekehrt werden vom Verkehrscomputer über jeweils ein Modem an den Steuer-Apparat Steuerbefehle für die zugehörigen Ampeln übertragen. Die beiden Modems im Steuerapparat und die beiden Modems im Verkehrsrechner bilden eine Schnittstelle für lediglich eine Betriebsart für die Datenübertragung zwischen dem Verkehrscomputer und dem Steuerapparat. Dabei ist der Steuerapparat ein einfaches, unintelligentes Kreuzungsgerät, welches vom zugehörigen Verkehrscomputer gesteuert wird. Dem Verkehrscomputer ist ein gemeinsamer Verkehrsleitrechner übergeordnet, in dem sämtliche technische Informationen zusammenfließen und verarbeitet werden können. Dieses Verkehrslenkungskonzept ist sehr aufwendig.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, für die Verkehrslenkung mit einem Verkehrsrechner und mikroprozessorgesteuerten Kreuzungsgeräten ein Datenübertragungssystem anzugeben, welches erlaubt, eine Vielzahl von Daten in kurzer Zeit und mit hoher Sicherheit zwischen dem Verkehrsrechner und den jeweiligen Kreuzungsgeräten zu übertragen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Datenübertragungssystem gelöst, wie es durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet ist.
  • Das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem dient zur Steuerung und Fernversorgung von Kreuzungsgeräten der Straßenverkehrssignalanlagen von einem zentralen Rechner aus. Umgekehrt werden von den Kreuzungsgeräten zum Verkehrsrechner Rückmeldungen und Meßdaten übertragen. Dazu sind zwei verschiedene Betriebsarten für die Datenübertragung vorgesehen, in einer ersten Betriebsart werden die Steuerdaten zum Kreuzungsgerät übertragen und Rückmeldungen vom Steuergerät zum Rechner. In einer zweiten Betriebsart werden zusätzlich Versorgungs- und Meßdaten übertragen, wofür eine zweite Schnittstelle ein serielles Dateninterface aufweist. Dadurch ist es möglich, in verhältnismäßig kurzer Zeit, beispielsweise mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 2400 Bd eine große Datenmenge vom Zentralrechner zu den einzelnen Kreuzungsgeräten zu übertragen. In vorteilhafter Weise läßt sich beispielsweise ein komplettes Signalprogramm vom Verkehrsrechner aus in das Kreuzungsgerät laden. Umgekehrt können Detektormeßwerte und Signalisierungszustände vom Kreuzungsgerät zum Rechner übertragen werden. Bisher konnten die Detektormeßwerte und Signalisierungszustände jeweils nur im entsprechenden Kreuzungsgerät verarbeitet werden, lediglich besondere Vorkommnisse, Störungen oder Rückmeldungen wurden vom Kreuzungsgerät zum Verkehrsrechner übertragen. Hierdurch entfällt das lästige Anfahren der Kreuzungsgeräte durch den Wartungsdienst um DUMP-Ausgaben vom Mikrorechner ausdrucken zu lassen oder neue Signalpläne oder Programmablaufsteuerungspläne in den Rechner zu laden. Mit den Betriebsarten 1 und 2 können an der Rechneranschlußstelle pro Leitung ein Gerät angeschlossen werden, wobei an eine Ein-/Ausgabe-Einheit über die jeweiligen Zentralmodems bis zu 16 Leitungen, also 16 Kreuzungsgeräte anschließbar sind. An die Rechneranschlußstelle sind bis zu 320 Geräte anschließbar.
  • Wird für manche Kreuzungsgeräte keine Datenübertragung für versorgungs- und Meßdaten benötigt, so kann in vorteilhafter Weise die Datenübertragung in der ersten Betriebsart erfolgen, wobei an einer Leitung bis max. 10 Kreuzungsgeräte anschließbar sind. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Erläuterung an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung. Dabei zeigt die Figur 1 eine schematische Blockschaltung, die Figuren 2 und 3 jeweils Telegrammstrukturen für die erste und die zweite Betriebsart.
  • In Figur 1 ist ein Verkehrsrechner VSR gezeigt, der eine Anschaltbaugruppe ABG für Ein-/Ausgabe-Einheiten EAE aufweist. Davon ist in der Zeichnung nur eine dargestellt, es können jedoch mehrere angeschlossen sein, so daß max. bis zu 320 Kreuzungsgeräte angeschlossen werden können. Jede Ein-/Ausgabe-Einheit EAE besitzt einen Mikrocomputer MC, der die Ein-/Ausgabe der Daten, d.h. den Datenaustausch zwischen dem Verkehrsrechner und den jeweiligen Kreuzungsgeräten steuert. Dazu ist im Ein-/Ausgabegerät EAE ein Ein-/Ausgabespeicher EASP vorgesehen, der direkt über die Anschaltbaugruppe ABG mit dem Rechner verbunden ist. An dem Ein-/Ausgabespeicher EASP sind die Zentralen-Modems ZMO1-ZMO16 angeschlossen. Diese sind jeweils über eine zweiadrige Fernmeldeleitung FL1-FL16 mit den Kreuzungsgeräten verbunden. In der Figur 1 ist lediglich ein Kreuzungsgerät KG dargestellt, welches ein Gerätemodem GEMO aufweist, an das die Fernmeldeleitung führt. Das Kreuzungsgerät KG weist ebenfalls einen Mikroprozessor MP zur Steuerung und Überwachung der Verkehrssignalanlage auf. Dieser Mikroprozessor MP ist für den Datenaustausch über ein Steuerinterface STIF und über ein Dateninterface SDIF mit dem Gerätemodem GEMO verbunden. Das Steuerinterface STIF, die erste Schnittstelle, dient der ersten Betriebsart für die Übertragung von Steuerdaten und Rückmeldungen. Die von dem Verkehrsrechner VSR kommenden Steuerdaten gelangen vom Gerätemodul GEMO über den digitalen Eingang DIE der ersten Schnittstelle an den Mikroprozessor MP. Umgekehrt werden vom Mikroprozessor MP Rückmeldedaten über den digitalen Ausgang DIA der ersten Schnittstelle (Steuerinterface STIF) an das Gerätemodem GEMO und von dort zum Verkehrsrechner VSR geleitet.
  • Für die Steuer- Daten-Übertragung ist das Zeichenformat für die Steuerzeichen von jeweils 8 frei belegbaren Bits gebildet. Die erste Betriebsart für die Steuerdatenübertragung ist in Figur 2 gezeigt. In dieser Betriebsart werden Befehlsdaten B1 an das Kreuzungsgerät 1 übertragen, Meldedaten M1 vom Kreuzungsgerät 1 zurückübertragen. Dann werden wieder Befehlsdaten zum Kreuzungsgerät 2 und Meldedaten vom Kreuzungsgerät rückübertragen bis max. 10 Kreuzungsgeräte. Für eine Befehls- oder Rückmeldung B1 bzw. M1 ist ein Zeitraster von einer Sekunde vorgesehen. Dabei weist die Telegrammstruktur ein Synchronisationszeichen SYZ, dem folgend eine Telegrammkennung TEK, die auch die Adresse des Gerätemodems beinhaltet auf. Dann folgen die Steuer- bzw. Meldungszeichen mit jeweils frei belegbaren Bits, wobei ein Byte 8 Bits aufweist. Nach dem letzten Byte folgt noch ein Prüfzeichen PRZ.
  • Für die Übertragung der Versorgungs- und Meßdaten zusätzlich zu den Steuerdaten dient die zweite Betriebsart, die eine Telegrammstruktur aufweist, wie sie in Figur 3 dargestellt ist. Dem Steuerbefehl B folgt eine Rückmeldung M. Daran schließen sich die Versorgungs- und Meßzeichen VMZ an, die max. 200 Zeichen aufweisen können. Diese Telegrammstruktur wird innerhalb eines 1-sekündigen Zeitrasters übertragen. In Figur 3 ist der Telegrammaufbau der Versorgungs- und Meßzeichen VMZ schematisch dargestellt. Diese beginnen ebenfalls mit einem Synchronisierungszeichen SYZ und einer daran anschließenden Kennung TEK für Telegrammkennung und GEMO-Adresse. Dann schließt sich das erste Versorgungs- und Meßzeichen an, welches von 7 Bit und einem Parity-Bit gebildet ist, bis zum Schlußzeichen EVMZ. Die Telegrammstruktur endet mit einem Prüfzeichen PRZ.

Claims (5)

  1. Datenübertragungssystem für Straßenverkehrssignalanlagen mit einem zentralen Verkehrsrechner (VSR) mit einer Anschaltbaugruppe (ABG) für Ein-/Ausgabe-Einheiten (EAE), die jeweils mehrere Zentralen-Modems (ZMO 1,2,3,...) aufweisen, und mit mehreren mikroprozessorgesteuerten (MP) Kreuzungsgeräten (KG 1,2,3,...), mit jeweils einem Geräte-Modem (GEMO), welches über eine 2-adrige Fernmeldeleitung (FL 1,2,...) am Zentralen-Modem (ZMO 1,2,...) angeschlossen ist, wobei die Datenübertragung zwischen dem Verkehrsrechner (VSR) und den Kreuzungsgeräten (KG 1,2,3,..) in einem vorgebbaren Zeitraster (ZR) mit Fast-Frequency-Shift-Keying (FFSK) erfolgt,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralen-Modems (ZMO 1,2,...) von einem Mikrocomputer (MC) in der Ein-/Ausgabe-Einheit (EAE) gesteuert über einen Ein-/Ausgabe-Speicher (EASP) an der Anschaltbaugruppe (ABG) angeschlossen sind, daß das Gerätemodem (GEMO) über zwei getrennte Schnittstellen (DIE, DIA; SDIF) mit dem Mikroprozessor (MP) des Kreuzungsgeräts (KG) verbunden ist, daß in einer ersten Betriebsart nur Steuer-Daten übertragen werden, wofür die erste Schnittstelle ein Steuerinterface (STIF) aufweist, und daß in einer zweiten Betriebsart zusätzlich Versorgungs- und Meß-Daten übertragen werden, wofür die zweite Schnittstelle ein serielles Dateninterface (SDIF) aufweist.
  2. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei der Steuer-Daten-Übertragung das Zeichenformat für die Steuerzeichen von jeweils 8 frei belegbaren Bits gebildet ist und daß bei der Versorgungs- und Meß-Daten-Übertragung das Zeichenformat für die Versorgungs- und Meß-Zeichen von einem Norm-Code gebildet ist.
  3. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in der ersten Betriebsart vom Verkehrsrechner (VSR) zum Kreuzungsgerät (KG) Steuerbefehle und vom Kreuzungsgerät (KG) zum Verkehrsrechner (VSR) Rückmeldungen übertragen werden und daß in der zweiten Betriebsart vom Verkehrsrechner (VSR) zum Kreuzungsgerät (KG) Signalisierungs- und Rechnerprogramme (Signalpläne und DUMP-Versorgungen) und Prozessoranweisungen und vom Kreuzungsgerät zum Verkehrsrechner Detektor-Meßwerte, Signalisierungszustände und Rechnerinhalte (DUMP-Ausgaben) übertragen werden.
  4. Datenübertragungssystem nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Norm-Code vom ASCII-Code gebildet ist.
  5. Datenübertragung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Steuerinterface (STIF) einen digitalen Eingang (DIE) und einen digitalen Ausgang (DIA) aufweist, welche einerseits mit dem Geräte-Modem (GEMO) und andererseits mit dem Mikroprozessor (MP) verbunden sind.
EP88109284A 1987-06-26 1988-06-10 Datenübertragungssystem für Strassenverkehrssignalanlagen Expired - Lifetime EP0296426B1 (de)

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EP0296426A2 EP0296426A2 (de) 1988-12-28
EP0296426A3 EP0296426A3 (en) 1990-07-04
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