对现在行业内具有的几种信号灯故障检测的相关技术路线进行介绍和分析

本文将对现在行业内具有的几种信号灯故障检测的相关技术路线进行介绍和分析：

信号机故障检测方式：

信号机对于信号灯的故障检测基本是通过检测信号机输出端子电流的是否符合阈值来实现的，大多数信号机通过霍尔检测器进行每个输出端子的输出检测（如图1），检测电流阈值通过信号机维护工具进行设置，由于阈值人为设置，因此设置的准确度直接影响到检测的准确度。

图1：某信号机厂家信号灯机漏电检测互感线圈

信号机对于信号灯故障检测这类方式存在两个问题，第一个问题是信号机实施工程师需要对于信号灯厂家相关参数非常清晰，由于国内信号灯厂家较多，信号灯功率各有差异，同时信号灯厂家的技术路线不同，采用的电源模块不同，灯柱连接方案的不同，对于信号灯的工作电压及电流差异也是比较大的。因此，信号灯故障检测如果需要信号机能够起到比较好的作用，需要工程师对于信号灯相关参数非常清晰并设置准确。

第二个问题是需要对信号机接线情况非常清晰并能够根据不同情况进行设置。对于现有的信号控制路口来说，在实际施工和运维过程中，信号控制线缆的接线规则和接线标准不同，各类跳线、共线的情况普遍存在，因此对于信号灯的状态监测来说，由于接线情况不同，信号灯故障导致的线缆电流的变化也是不同的，对于信号机输出检测来说就可能存在多种情况无法准确判断。

第一种情况是多个信号灯接入同一个信号机输出端子的情况，在此情况下一旦其中一个或者多个信号灯故障，对于信号机来说没办法准确检测信号灯故障。第二种情况是多个信号灯共线或者跳线的情况，此类情况下信号灯的故障检测也需要根据共线和跳线的情况进行设置，否则信号机故障检测也是失效的状态。

因此，在现有的标准下信号机故障检测的模式对于信号机相关设置要求比较高，在如此高的要求下，国内现有的信号实施和运维团队能够真正达到要求的并不多。

另外，现有的信号灯故障检测模式下，信号机检测的逻辑是将信号灯和信号线缆作为一个部件来进行检测，没有办法区分，因此一旦上报故障还需要运维人员到现场进行详细故障定位，定位清晰以后再进行维修，运维效率相对较低。

视频检测方式：

正如上文写到的，信号机检测逻辑是信号灯和信号线缆作为一个部件来进行检测，有时虽然信号机上报信号灯故障，但是现场并没有出现问题，很多地方运维人员开始使用视频复检的方式，一旦信号机上报故障，就通过交警指挥中心的视频资源进行远程确认或者远程巡检。

随着视频识别算法的迭代和进步，现在越来越多的厂家开始使用视频识别的算法，采用电子警察、视频监控或专用视频检测器的方式进行信号灯故障检测，对于信号灯的非正常亮灭、同亮等情况可以通过视频检测算法进行识别并报警（如图2）。

图2：某视频检测厂家信号灯故障检测界面

但是此类方案也存在两种问题，第一类问题是该技术方案对于环境适应性较差，尤其是雨雪雾等恶劣天气，在恶劣天气下经常出现无法检测信号灯相关状态的问题，因此也无法准确识别其运行状态；

第二类问题是视频角度问题，由于现有的方案基本都是复用电子警察或者监控的视频资源，因此对于路口所有的信号灯都需要具有视频资源可以覆盖到，但是实际上电子警察和监控本身的安装条件和安装位置并不能对全部信号灯做到全覆盖，因此对于同一个路口的信号灯状态监测需要人工或增设专门监控设备来补位，这种方案的性价比就相对比较差了。

外置信号灯故障检测单元模式：

随着信号灯运维工作要求的提高，早期信号机有一些型号没有信号灯运行状态监测相关功能，因此一些厂家开始提出了外置信号灯故障检测单元模式（如图3），通过在信号机输出端子侧增加霍尔检测器的方案对信号灯运行状态进行监测，此类方案跟信号机检测的模式比较类似，是对没有故障检测功能的信号机的一种补充，另外此类方案一般采用云平台的方式进行运维工作的派单管理，发现信号灯故障之后通过设备发送给云平台，通过云平台进行直接派单，减少了内外网之间的数据连接，提高了整体运维效率。

图3：某信号灯故障检测单元厂家设备接线背板及霍尔检测器检测电路

信号灯内置故障检测模式：

由于信号机故障检测只能检测到信号机输出侧故障，因此一些信号灯厂家开始在信号灯侧增加内置故障检测单元模式（如图4），除了信号机的故障检测以外，检测单元也能够对信号灯的物理状态，运行状态进行自检，并通过4G方式回传中心。另外部分信号灯厂家对信号灯PCB板进行优化，增加专用检测链路，可以实现笔画缺失、灯珠缺亮等情况进行精准检测并报警，对于设备状态的检测更加的精准化了。

图4：某信号灯内置故障检测模块厂家产品

该技术能够对信号灯故障实现更精准的定位，能够明确信号灯本身故障和信号机故障的区分，但是对于线路故障没有办法进行定位，相对于传统方案来说，每个灯增加一个检测模块的费用也比较高，另外增加设备之后对于信号机故障检测来说需要重新配置相关参数，否则信号机该功能完全失效。

E-IoT（电力物联网）信号灯故障检测模式：

E-IoT（电力物联网）信号灯故障检测模式集成了信号机及信号灯内置故障检测模块的一些优势并加以优化，E-IoT（电力物联网）交通信号系统通过改变原有的信号系统接线架构，通过两芯电源总线的方式替换原有一灯一线的方式进行连接，并能够对每个灯组实现单独控制（如图5）。

借此链接方式的改变，E-IoT系统在信号机侧增加交通物联网关主机，通过对信号机输出端子状态采集进行信号机状态的识别，在信号灯侧增加信号灯驱动与检测从机，通过检测器对信号灯运行状态进行监测，对每个信号灯状态进行单独的运行检测，对于信号灯不亮、同亮、缺亮等运行不正常情况进行相应报警，并通过电力总线将数据发送回E-IoT物联网关主机，主机对从机状态进行上报。

图5：E-IoT架构接线对比图（左侧传统方式，右侧E-IoT方式）

与此同时，由于信号系统接线状态的改变，信号灯线缆也由原来的星状分布式方式改变为网络总线方式，通过对主从机设备上下游逻辑关系的设置明确两两设备之间的线缆编号，并通过主机与从机的握手机制进行线缆状态监测，一旦某一设备下游均出现握手不成功情况，即可判断出哪两个设备之间的线缆出现故障并可以通过平台通知相关故障维修人员，对于信号控制系统真正能够做到信号灯、信号机、信号线路故障的全面感知。

但是该技术也存在一点弊端，即接入该架构之后信号机自带的信号灯故障检测功能无法使用，因为原有的检测方式需要信号机输出端子接入信号线缆和信号灯，接入此架构之后信号机接入了E-IoT交通物联网关主机，因此检测逻辑没办法继续使用，但是该架构下信号灯检测更加精准，也算是对此功能的一种完善。

本文通过对现有几种信号灯故障检测方式的分析，粗浅的讲解了几种故障检测方式的区别以及相关优劣势，希望对交通行业从业者及管理部门有一定帮助和参考。