交通信號控制機(jī)的故障診斷與防護(hù)技術(shù) [日期：2005-7-28] 來源：電子技術(shù)應(yīng)用 作者：盧 凱 徐建閩 [字體：晶閘管故障、程序存儲器故障以及綠信號沖突故障等。如果這些外界干擾和機(jī)器故障沒有事先防范并得到診斷處理，信號機(jī)不但不能發(fā)揮其應(yīng)有的控制作用，反而會誘發(fā)交通事故，引起交通堵塞，造成嚴(yán)重的后果。因此采取一些有效的借施，增強(qiáng)信號機(jī)的自診斷功能、抗干擾能力和防護(hù)能力，保證其可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行，是提高交通信號控制機(jī)實用性所必須解決的問題。

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國大部分信號機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)計生產(chǎn)過程中，只注重信號機(jī)功能的實現(xiàn)，而對信號機(jī)的故障診斷技術(shù)、抗干擾技術(shù)以及其它防護(hù)技術(shù)考慮得較少，不能很好地滿足信號機(jī)實際工作環(huán)境的要求，而且國內(nèi)在如何提高信號機(jī)的穩(wěn)定性、可靠性以及抗干擾性等方面的研究[1-2]甚少。因此，無論是從理論上還是從實際上來說，對信號機(jī)故障診斷與防護(hù)技術(shù)進(jìn)行深入細(xì)致的研究都很有必要。

1 故障診斷技術(shù)

1.1 驅(qū)動部分的故障檢測與診斷

由于信號機(jī)驅(qū)動部分是功率放大電路，容易損壞，從而引起信號機(jī)執(zhí)行故障，因此需要設(shè)計與之匹配的檢測電路，將驅(qū)動電路的工作狀態(tài)及時反饋到信號控制器，實現(xiàn)故障檢測與故障處理的自診斷功能。信號機(jī)驅(qū)動部分的主要故障為信號燈開路、雙向晶閘管開路和雙向晶閘管短路三種。由于排除信號燈故障所需的工作量較大，因此進(jìn)行故障診斷蛙有必需品要將信號機(jī)燈故障與雙向晶閘故障區(qū)分開來。采用電流檢測技術(shù)檢測信號燈回路電流，可以檢測到雙向晶閘閘管短路故障，但不能區(qū)分信號燈開路故障和雙向晶閘管開路故障；采用電壓檢測技術(shù)檢測信號燈兩端電壓，不能檢測到信號燈開路故障；采用電壓檢測技術(shù)檢測雙向晶管兩端電壓，可以檢測到雙向晶閘管開路故障，但不能區(qū)分信號燈開路故障和雙向晶閘管短路故障。因此要實現(xiàn)故障的有效精確診斷，必須結(jié)合使用電流檢測技術(shù)與電壓檢測技術(shù)。實際采用的檢測電路如圖1所示。

電源控制端插入綠沖突保護(hù)，通過切斷綠信號燈驅(qū)動器的電源可以實現(xiàn)熔絲綠沖突保護(hù)。

2 防護(hù)技術(shù)

當(dāng)信號機(jī)受到外界干擾時可能出現(xiàn)死機(jī)、程序亂飛、破壞系統(tǒng)參數(shù)甚至損壞機(jī)器的現(xiàn)象，如果信號機(jī)未采取行之有效的防護(hù)措施，將嚴(yán)重威脅到交叉路口的交通安全。

2.1 硬件抗干擾技術(shù)

采用硬件抗干擾技術(shù)[3]是主動抑制和切斷噪聲干擾的有效措施，主要采用的方法有：

（1） 接入電源濾波器

由于信號機(jī)的供電電源源于安裝場所的用電網(wǎng)，這里通常存在著電壓波動、高次諧波和脈沖干擾，因此必須在信號機(jī)電源輸入端接入電源濾波器，以凈化電源。電源濾波器濾波電容的大小與可能存在的干擾信號頻率有關(guān)，電源濾波器的電流值由信號機(jī)的驅(qū)動負(fù)載功率決定。

（2） 合理設(shè)計印刷電路板

在信號機(jī)的印刷電路板設(shè)計過程中，除遵循印刷電路板設(shè)計的基本原則外，還有一些需要特別注意的地方。由于信號機(jī)采用多時段控制方式時，信號機(jī)選用的實時配時方案取決于系統(tǒng)時間，因此系統(tǒng)時鐘的準(zhǔn)確性對配時方案的合理性起著至關(guān)重要的作用。實際上，系統(tǒng)時鐘的準(zhǔn)備確不但與晶振的選取和時鐘脈沖振蕩電路息息相關(guān)，而且實時時鐘芯片外接晶振在pcb板上的布置[4]也起著十分關(guān)鍵的作用。由于實時時鐘芯片的振蕩器輸入端容易引入高頻干擾，因此在PCB板上布置晶振時需要注意以下幾點：晶振盡量靠近實時時鐘芯片的振蕩器輸入端；減小晶振的焊盤大�。挥铆h(huán)繞地線實現(xiàn)晶振與鄰近干擾信號的隔離；實時時鐘芯片遠(yuǎn)離任何產(chǎn)生電磁輻射的器件。因此還應(yīng)盡量減少引線的長度，增加引線之間的距離，以減少寄生電容所帶來的影響。

（3） 去耦電容器配置

對于抗干擾能力弱、關(guān)斷時電流變化大的器件和ROM、RAM等存儲器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入去耦電容；為減少大功率顯示驅(qū)動芯片對電源波動的影響，應(yīng)在盡量靠近大功率顯示驅(qū)動芯片的電源端與公共場之間并聯(lián)10μF的電解電容和0.1μF的陶瓷電容；為減少電磁感應(yīng)干擾，大功率顯示驅(qū)動芯片與數(shù)碼顯示器之間的信號線距離應(yīng)盡量短。

（4） 光電隔離

由于光電耦合器的輸出輸入信號借助于光信號的傳遞，切斷了輸入電路與輸出電路之間線的聯(lián)系，因此光電耦合器具有較高的電氣隔離和干擾抑制能力，能實現(xiàn)輸入信號與輸出信號的有效隔離。在信號機(jī)所有強(qiáng)電信號與弱電信號之間都采用光電隔離技術(shù)，可以達(dá)到有效抑制共模干擾和保