协调式交通信号机设计

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1、目 录1 系统概述41.1 本项目设计依据41.2 系统设计原则41.3 系统总体目标42 系统结构52.1 系统基本结构52.2 系统扩充结构62.2.1 中心控制级62.2.2 区域控制级62.2.3 路口控制级63 系统功能73.1 交通信号控制参数的优化控制功能73.1.1 实时自适应优化控制73.1.2 固定配时控制73.1.3 线控73.2 特殊控制功能83.2.1 指定相位控制83.2.2 绿波控制83.2.3 闪光控制83.2.4 单点控制93.2.5 模拟手动93.3 交通数据自动采集与处理93.4 系统监测功能93.5 系统远程监控与维护功能103.6 遥设信号机参数113

2、.7 交通信息接口123.8 与电视监视系统的集成123.9 自动捕捉交通违章133.10 交通疏导133.11 系统配置与维护功能143.12 通信143.13 系统监控功能153.14 系统参数配置153.15 特征参数配置153.16 流量查询与统计153.17 日志管理功能154 系统应用软件154.1 系统应用软件特点154.2 系统交通信号优化164.2.1 信号优化特点164.3 交通信号统计处理174.3.1 目的和功能174.3.2 模块划分174.3.3 统计内容174.3.4 统计时段175 系统集成平台185.1 主要技术指标186 系统设备186.1 交通信号机186

3、.1.1 工作方式186.1.2 技术指标196.1.3 功能特点196.1.4 图形化设置参数206.1.5 电气性能指标207 交通诱导系统7.1 概述7.2 系统组成（框图）7.3 主要功能7.4 主要技术参数7.5 结构与安装1 系统概述1.1 本项目设计依据公安部关于公安交通指挥中心建设与发展的若干意见公安部公安计算机信息系统“九五”规划公安部交通管理信息系统建设框架公安部、建设部决定2000年在全国实施以提高城市交通管理水平为中心的“畅通工程”的要求城市公安指挥中心技术系统设备配置建议（GA009-1996）民用闭路监视电视系统工程技术规范国家技术监督局测量、控制和实验室用电器设备

4、的安全要求国家技术监督局信息技术设备的安全有关交通信号控制生产企业标准、电子警察生产企业标准等1.2 系统设计原则本系统设计遵循以下原则：系统设计在技术指标、功能设置、应用条件等各方面充分满足客户要求。系统设计中将先进性、可靠性、实用性、安全性、合理性等综合考虑。总体设计兼顾技术先进性和技术合理性、整体性能价格比优良。根据业主技术文件要求，充分考虑近期目标和远期目标的统一，分期实施、功能和设备的扩展能力较强。采用数据冗余设计和数据安全性防护，保证数据完整、不丢失数据。系统软件采用模块化设计以适应任务的多变性。系统操作简便、直观、所有操作采用中文菜单提示，适合非专业人员使用。全部设备采用定型产品

5、并符合有关的国家标准和行业标准。同类设备具有良好的互换性。系统软件采用密码操作，多级防护。系统硬件充分考虑对粉尘、水汽、震动、冲击、忽然断电、电网波动、电网尖峰、电网浪涌、火花干扰、电磁干扰，以及雨、雪、风、霜、雾、和高温、低温、雷电、强光等方面的工程防护，对全部整机、整件、部件和连接器进行了符合GB9089.2-88，GB8702-88要求的全面工程设计特种工艺处理。对于所有电缆布线和防护设计充分考虑到防鼠、防拆、防腐、防潮和抗干扰、抗静电、强弱电压分离、高低频率隔离、以及安全接地等工程实施内容。1.3 系统总体目标系统以合理组织规划绍兴县主城区交通流、完善道路交通管理设施、提高交通参与者的

6、现代化交通意识为基础，通过先进的信号控制系统，对路口有效进行管理，以缓解交通拥堵、改善交通环境，最大限度减少污染，提高车程车速，规范管理，改变传统的“经验式”信号控制方法，实现交通流量检测，数据采集累计，交通流仿真，交通诱导、数据优化的交通控制策略，自动、连续、动态管理分析的交通信号控制方案，一科学的交通工程方法，提高交用工程和信号控制的准确性和实用性。系统指标： 行车延误减少：15%以上； 行车速度提高：10%以上； 停车次数减少：15%以上。2 系统结构2.1 系统基本结构PSTN、DDN、ISDN电视监视系统交通诱导系统地理信息系统车辆定位系统违章捕捉系统区域计算机数据通信控制机MEDE

7、MS（光端机）区域监控台室内信息板远程工作站MEDEM（光端机）路口信号机交通信号灯车辆检测器MEDEM（光端机）路口信号机交通信号灯车辆检测器MEDEM（光端机）路口信号机交通信号灯车辆检测器光纤其中：区域控制计算机监视、控制、协调整个系统的运行，可同时控制64个外部设备，如果外部设备超过64路，可采用多台区域控制计算机。区域监控台用作交通工程师工作台，实时显示被控区域内的交通状态和信息，下达人机会话命令。电视监视接口以电视图象形式实时显示路口交通情况；数据通信控制机为区域控制计算机与户外设备提供通信通道；路口信号机采集、处理、传送交通信息，控制路口信号灯色。2.2 系统扩充结构在有多台区域

8、计算机或多台区域计算机不在同一地点的情况下，系统可采用三级控制结构：中心控制级、区域控制级、路口控制级。构成三级分布式递阶控制结构。其逻辑结构如下图所示：中心控制级区域控制级区域控制级区域控制级路口控制级路口控制级路口控制级路口控制级路口控制级路口控制级三级分布式递阶控制结构各控制级功能分配如下：2.2.1 中心控制级监控整个系统的运行，具体功能如下： 协调区域控制级的运行； 对区域控制级、路口控制级进行监视和控制； 通过人机会话对整个系统新兴人工干预； 监视和控制中心级外部设备的运行； 进行交通流量统计处理。2.2.2 区域控制级监控受控区域的运行，具体功能如下： 对路口交通信号进行协调控制

9、； 对路口交通信号机的工作状态和故障情况进行监视； 通过人机对话对路口交通信号进行人工干预； 监视和控制区域级外部设备的运行； 进行交通流量统计处理。2.2.3 路口控制级 控制路口交通信号机； 处理来自车来自检测器的交通流信息，并定时向区域计算机发送； 处理来自车来自区域计算机的命令，并向区域计算机反馈工作状态和故障信息； 具有单点信号控制能力。3 系统功能3.1 交通信号控制参数的优化控制功能系统设置了实时自适应优化、固定配时和线控三种联机控制方式。3.1.1 实时自适应优化控制控制区内的路口交通信号机都在区域计算机上的的控制下，信号配时方案由优化算法软件实时生成。3.1.2 固定配时控制

10、控制区内的路口交通信号机都在区域计算机上的的控制下，信号配时方案使用的是近期实时自适应优化结果并具有较好交通效益的配时方案，该配时方案可通过人机会话进行修改。3.1.3 线控选择受控区域内的一条线路，通过统计数据确定路口之间的相位差和路口的周期、绿信比，在通过计算机协调线控方式下各路口之间的相位差，以达到此线路某一方向的绿波控制。软件界面如下：3.2 特殊控制功能系统可以根据实际交通情况，由指挥中心发出命令，进行特殊交通控制。3.2.1 指定相位控制根据路口交通需求，由指挥中心发出命令强行控制信号相位的执行时间，进行交通疏导。根据路口交通需求，由指挥中心发出命令模拟交通信号机的手动控制方式，进

11、行交通疏导。3.2.2 绿波控制在执行警卫、消防、救护、抢险等任务的时候，其行车路线上的各交通信号灯按车辆到达路口的时间开启绿灯，保证车辆畅通无阻。系统预先设置的绿波线路数量只受计算机硬盘容量的限制。3.2.3 闪光控制信号灯黄灯按一定的频率闪烁，向车辆和行人发出警告或提示。3.2.4 单点控制各交叉路口的信号灯由交通信号机独立控制。3.2.5 交通数据自动采集与处理通过车辆检测器对路口每个车道的车流信息进行自动采集，处理和存储，为改善城市交通控制和城市规划提供决次依据。软件界面如下：3.4系统监测功能对系统硬件、系统软件的工作状态和故障进行全面监视。软件界面如下：系统可以监测外部设备运行和故

12、障情况,包括检测器、路口信号灯、信号灯等。软件界面如下：3.5 系统远程监控与维护功能可通过PSTN、DDN、ISDN等以远程联网方式注册进入用户系统，实现系统远程故障诊断，系统监控与维护：与本地系统监控台一样，监控系统的运行；调看、设置路口交通信号机控制参数；对系统软件进行诊断、修改和升级。区域计算机远程控制台PSTN、DDN、ISDN等路口信号机路口信号机路口信号机绍兴交警支队系统控制中心莱斯公司系统开发中心3.6 遥设信号机参数区域机可以调看、修改和设置信号机参数，具体参数如下： 信号机配时方案参数； 信号机普通、特殊时段参数； 信号机相位配置参数； 信号机单点线控参数； 信号机感应配置

13、参数； 信号机过渡灯色参数； 信号机“车辆违章拍照”参数； 信号机时间参数；软件界面如下：3.7 交通信息接口系统接口开放，可以把采集处理的交通流信息、系统主要控制信息等提供给指挥集成系统（包括110/122子系统）使用，可进行二次开发；用户可对信息的格式提出要求。3.8 与电视监控系统的集成在系统操作台上可以调看任何电视监控路口的动态电视图象，并可对其进行控制操作：旋转、对焦、录象等。 软件界面如下：3.9 自动捕捉交通违章对车辆闯红灯、压黄线等交通违章现象进行自动捕捉。3.10 交通疏导利用室外可变情报板，可以实现交通流的自动或人工干预疏导。软件界面如下：3.11 系统配置与维护功能3.1

14、2 通信综合考虑系统可靠性和系统价格，指挥控制中心与路口交通信号机之间的通信采用光纤通信，上端通信控制采用智能多用户通信卡。区域计算机智能多用户通信卡光端机群光端机光端机光端机光端机路口信号机路口信号机路口信号机路口信号机RS2323.13 系统控制功能同过客户端可以查看信号机的当前灯色以及当前路口的拥挤程度，同时提供GIS地图平台实时显示里口的交通状态，并进行交通阻塞检测。通过GIS地图话者其他控制界面对系统路口信号机进行干预控制，例如：黄闪、关灯以及手动控制等。3.14 系统参数配置 可以对整个系统的路口结构关系进行管理，能对一些路口属性进行修改或者添加新的区域和路口；可以将某些路口相邻并

15、且特性相似的路口归并为一个子区域，方便对其进行集中管理；同时提供警卫路口方案、敢于线控方案的设置。3.15 特征参数配置 可对现场路口的信号机内部的特征参数进行更新，提供了上传和下载信号机特征参数数据的功能，可以根据需要随时更改当前路口的配时，无需到现场就能实现对信号机灯组和放行时间等参数的配置。3.16 流量查询与统计 提供对从现场路口传送上来的各种交通流数据进行统计分析的工具；提供按从每5分钟到年为单位的查询方式并进行报表打印。在GIS地图上可以查看某一个时端整个区域的流量分布情况，可以通过电子地图直观地了解路口是否处于拥挤状态。3.17 日志管理功能 以报表的形式清晰的反映系统操作员的操

16、作记录，系统参数的修改记录，系统登陆记录，系统故障以及处理记录，系统运行方案的历史记录，交通阻塞报警及处理记录。4 系统应用软件 4.1 系统应用软件特点 系统人机界面友好，显示内容丰富，操作使用方便； 系统可扩展性强，在增加相应硬件设备的情况下，受控制路口可以无限扩充； 适合中国城市混合交通的特点，具有自行车控制功能； 系统支持多种硬件平台（微机、工作站以及大、中、小型计算机），多种软件平台（UNIX，WINDOWS/98/NT/2000）； 支持多种外部设备（动态地图板、室内信息板、室外信息板、违章记录仪.） 支持多种系统互联（电视监视系统、地理信息系统、车辆定位系统、违章捕捉系统、信息管

17、理系统、集成系统）；接口为局域网，协议TCP/IP，可以WinSock方式调用，消息体遵从XML规范。 系统配置灵活、裁剪方便； 支持远程控制和维护； 与国外同类系统相比，具有很高的性能价格比。 软件界面如下：4.2系统交通信号优化 系统优化软件通过车辆检测器实时检测机动车和自行车的信息，通过交通模型预测停车线车辆到达和排队情况，通过计算和调整饱和度，以减少行车延误、停车次数为主要目标函数，结合道路交通特点、按小步距逐步寻优的原则，对周期、绿信比、相位差等控制参数进行优化，构成全局优化的实时自适应优化软件。4.2.1 信号优化特点 在交通预测模型中，结合中国城市交通特点，重新定义了车当量因子，

18、在车辆排队预测模型中，用实时计算的车速代替SCOOT系统中的不变车速，饱和流率也不是一个常量，而是一个随绿灯开启时间的延长逐步趋向一个常量； 国外系统的初始信号配时都是预先给出的，而我们采取了自然过渡的方式，避免了工作方式转换时信号配时的过大波动； 在绿信比优化中，SCOOT系统只进行一次微观优化，逐步达到最优。而我们对绿信比进行二次优化：宏观优化与微观调整相结合，以适应中国城市交通流量变化大的特点；在相位差优化中，根据不同的道路特点，采用不同的优化算法； 在自适应控制方式下，为系统定义了二种优化级别：当交通流量比较饱和时进行全局优化，在交通流量比较小时，适当强化绿信比优化，以照顾单个交叉路口

19、的利益。二种优化级别可以进行自动转换，也可以通过人工转换； 根据自行车交通特点：既集团 散布 集团，车速自我调节，等待时间不便过长等。在自行车交通高峰时采用以自行车为主的交通模型与优化算法； 可以按时段对于优化信号配时方案进行存储，当系统中检测器的故障率使得系统不能进行实时优化时，系统自动使用存储的信号配时方案，执行固定配时控制方式，所以在系统中具有TRANSTY系统的固定配时功能。 目前系统优化软件在系统中具有SCATS系统的方案选择功能。4.3 交通信息统计处理 4.3.1 目的和功能交通统计分析根据设在路口的交通检测器实时、分批地向交通统计计算机发送的交通参数，通过交通统计分析软件进行处

20、理分析与存储，为交通规划和管理提供依据。 交通统计软件提供下列功能： 统计； 分析； 查询 打印 存储4.3.2 模块划分 整个交通统计软件分成下列模块： 属性数据库模块； 统计模块； 分析模块； 存储模块； 通讯模块；4.3.3 统计内容 车道机动车流驶入量； 车道机动车流驶出量； 机动车时间占有率； 机动车速； 排队长度； 按车型分类。4.3.4 统计时段 一般情况下，按一刻钟、半小时、一小时、一天、一个月等时间单位进行统计；以5分钟为最小时间间隔进行统计；必要时可由用户按任意时段进行统计。5 系统集成平台5.1 主要技术指标 可将4个子系统有机地集成在同一个基于GIS的系统集成平台上，系

21、统图层数据采用矢量电子地图，具备GIS系统的鹰眼、放大、缩小、漫游、图层控制、目标查询、最短路径、包围圈、图表统计等基本功能； 系统集成平台采用框架技术，可以动态配置和加载子系统功能模块；集成平台具备授权验证过程，可以为不同权限的操作人员加载相应的子系统； 集成系统平台可实时监视上述各路口实时视频图象，通过计算机上的软键盘可以调取指定路口的实时视频图象，在控制室远程摄像机以及平台，并可以与信号系统以及电子警察系统联动； 集成系统平台根据交通信号系统收集的交通数据通过可变情报板实时发布城区或该条道路交通状况； 集成系统平台能够对违章信息实时收集，能够将嫌疑车辆库下载到路口违章监控设备，能够远程控

22、制路口设备的通讯工作模式，能对各路口违章情况可分地点、时间进行统计，并可在电子地图上直观显示； 集成系统平台具有交通情况实时显示和交通指挥控制功能，对该条道路的交通信号运行状况及交通流的分布状态在电子地图上实时显示，并通过信号控制系统实施远程指挥调度； 集成系统平台提供基于地理信息画册交通流量、交通违章、交通事故等信息的统计分析功能； 集成系统平台提供交通保卫及警力动态调度等交通指挥辅助决策功能； 系统集成平台提供GPS接口，具备车辆的实时跟踪和历史轨迹回放。6 系统设备6.1 交通信号机 路口交通信号机是系统最为重要的外部控制设备之一，负责车辆信息的采集、处理、传输，控制路口交通红绿灯信号。

23、 HT2000A交通信号机是国家“七五”和“八五”重点科技攻关项目主要设备的升级产品，是城市交通控制系统的关键设备，已在国内许多城市安装使用。 HT2000A型信号机完全满足公安部GA472002行业标准要求，提供区域控制、单点自适应、感应、多时段、手动、黄闪灯控制方式，工作方式可以自动降级。 HT2000A型信号机可控制路口信号灯色，收集、处理和传送交通信息，根据系统要求实现路口的单点多时段、单点全感应或半感应等单点控制方式以及绿波控制、区域协调控制等系统控制方式。通过光纤与区域机实现数据交换，向中心发送路口交通信息、状态信息及其它控制信息，如检测器原始数据、车流量数据、控制方式变化、色步递

24、进、日期、请求联机表、查询表、特征参数等，接收中心发出的信息和命令，如：查询设备指令、关灯、黄闪、干预线控、加载/下载特征参数、改变控制方式和中央手动步进。6.1.1 工作方式 联机控制：信号机的控制方式和配时方案由区域机决定； 单点感应：可对一个周期中的全部相位或部分相位实施感应控制方式，即根据感应器测得的交通流数据来改变信号显示时间； 单点自适应：信号机根据车流信息，通过优化软件在线实时地自动调整信号控制参数以适应交通流变化的控制方式； 无电缆协调：信号机按时钟，根据周期开始时间、主相位、相位差等预制置方案进行协调控制； 黄闪控制：具有软件黄闪和硬件黄闪； 手动控制：可通过手动按扭对路口实

25、施手动控制，手动控制时，信号按扭色步递进，若在一个信号周期中间的某个相位停止手动时，信号机要继续平滑执行本周期余下的其它信号相位； 其他单点工作方式，多时段多方案、黄灯、全红、关灯。6.1.2 技术指标 16相位控制，每个方案可执行相位不少与10个； 48路灯控输出，可扩充到108路； 可接入32路线圈检测器； 根据灯组设置进行绿冲突检测； 设有“节假日”、“星期日”和“普通日”三种模式，每种时段表的时段不少于20个，一周七天中的每一天可任意配置成执行周日时段或普通时段，可指定多于32个特殊日配时方案； 提供不少于20种配时方案； 可方便在现场用手持终端或便携式计算机修改和保存多台信号机的配置

26、参数、下载和加载特征参数； 具有单机流量统计、本地存储功能、并可用便携式计算机下载； 能接如交通指挥集成系统； 2个RS232、1个RS422串行通信口； 1个手控按扭； 专用手持终端（5台信号机合用1个）。6.1.3 功能特点 可配GPS对时； 多相位控制； 可灵活设置相位灯色； 信号灯故障检测； 绿灯信号冲突自动检测与关灯； 工作方式变化时，红绿灯信号自动平滑过渡； 可接多种类型的车辆检测器（视频检测器、环行线圈等）； 可带三色倒计时显示屏； 停电不丢失数据，时间大于3个月； 具有防电网浪涌和防雷击措施； 全封闭增强型机箱设计、有防雨、防潮、防尘、防锈蚀和抗风华能力，并在淮安任何恶劣气候条件下（大风、大雨、大雾、冰雹等）都能正常运行。 整机全模块化（插件单元）设计，使系统的硬件配置可大可小，而且机器的维修被简化为功能模块的现场快速代换。6.1.4 图形化设置参数信号机可与笔记本电脑相连，通过图形化设置软件来设置、调看、修改和存储信号参数（包括灯色参数）软件界面如下： 交流输入：220（+15%、-20%）VAC，50+5HZ 每路驱动功率：大于1000W（AC220V） 输入功耗：小于50W（不含信号灯） 工作温度：-30+70； 相对湿度：4595% 存储湿度：4560% 具有防雷击措施； 绝缘电阻：10M；第 19 页 共19页