協(xié)調式交通信號機設計

1、目 錄1 系統(tǒng)概述41.1 本項目設計依據(jù)41.2 系統(tǒng)設計原則41.3 系統(tǒng)總體目標42 系統(tǒng)結構52.1 系統(tǒng)基本結構52.2 系統(tǒng)擴充結構62.2.1 中心控制級62.2.2 區(qū)域控制級62.2.3 路口控制級63 系統(tǒng)功能73.1 交通信號控制參數(shù)的優(yōu)化控制功能73.1.1 實時自適應優(yōu)化控制73.1.2 固定配時控制73.1.3 線控73.2 特殊控制功能83.2.1 指定相位控制83.2.2 綠波控制83.2.3 閃光控制83.2.4 單點控制93.2.5 模擬手動93.3 交通數(shù)據(jù)自動采集與處理93.4 系統(tǒng)監(jiān)測功能93.5 系統(tǒng)遠程監(jiān)控與維護功能103.6 遙設信號機參數(shù)113

2、.7 交通信息接口123.8 與電視監(jiān)視系統(tǒng)的集成123.9 自動捕捉交通違章133.10 交通疏導133.11 系統(tǒng)配置與維護功能143.12 通信143.13 系統(tǒng)監(jiān)控功能153.14 系統(tǒng)參數(shù)配置153.15 特征參數(shù)配置153.16 流量查詢與統(tǒng)計153.17 日志管理功能154 系統(tǒng)應用軟件154.1 系統(tǒng)應用軟件特點154.2 系統(tǒng)交通信號優(yōu)化164.2.1 信號優(yōu)化特點164.3 交通信號統(tǒng)計處理174.3.1 目的和功能174.3.2 模塊劃分174.3.3 統(tǒng)計內容174.3.4 統(tǒng)計時段175 系統(tǒng)集成平臺185.1 主要技術指標186 系統(tǒng)設備186.1 交通信號機186

3、.1.1 工作方式186.1.2 技術指標196.1.3 功能特點196.1.4 圖形化設置參數(shù)206.1.5 電氣性能指標207 交通誘導系統(tǒng)7.1 概述7.2 系統(tǒng)組成（框圖）7.3 主要功能7.4 主要技術參數(shù)7.5 結構與安裝1 系統(tǒng)概述1.1 本項目設計依據(jù)公安部關于公安交通指揮中心建設與發(fā)展的若干意見公安部公安計算機信息系統(tǒng)“九五”規(guī)劃公安部交通管理信息系統(tǒng)建設框架公安部、建設部決定2000年在全國實施以提高城市交通管理水平為中心的“暢通工程”的要求城市公安指揮中心技術系統(tǒng)設備配置建議（ga009-1996）民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術規(guī)范國家技術監(jiān)督局測量、控制和實驗室用電器設備

4、的安全要求國家技術監(jiān)督局信息技術設備的安全有關交通信號控制生產企業(yè)標準、電子警察生產企業(yè)標準等1.2 系統(tǒng)設計原則本系統(tǒng)設計遵循以下原則：系統(tǒng)設計在技術指標、功能設置、應用條件等各方面充分滿足客戶要求。系統(tǒng)設計中將先進性、可靠性、實用性、安全性、合理性等綜合考慮?？傮w設計兼顧技術先進性和技術合理性、整體性能價格比優(yōu)良。根據(jù)業(yè)主技術文件要求，充分考慮近期目標和遠期目標的統(tǒng)一，分期實施、功能和設備的擴展能力較強。采用數(shù)據(jù)冗余設計和數(shù)據(jù)安全性防護，保證數(shù)據(jù)完整、不丟失數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件采用模塊化設計以適應任務的多變性。系統(tǒng)操作簡便、直觀、所有操作采用中文菜單提示，適合非專業(yè)人員使用。全部設備采用定型產品

5、并符合有關的國家標準和行業(yè)標準。同類設備具有良好的互換性。系統(tǒng)軟件采用密碼操作，多級防護。系統(tǒng)硬件充分考慮對粉塵、水汽、震動、沖擊、忽然斷電、電網(wǎng)波動、電網(wǎng)尖峰、電網(wǎng)浪涌、火花干擾、電磁干擾，以及雨、雪、風、霜、霧、和高溫、低溫、雷電、強光等方面的工程防護，對全部整機、整件、部件和連接器進行了符合gb9089.2-88，gb8702-88要求的全面工程設計特種工藝處理。對于所有電纜布線和防護設計充分考慮到防鼠、防拆、防腐、防潮和抗干擾、抗靜電、強弱電壓分離、高低頻率隔離、以及安全接地等工程實施內容。1.3 系統(tǒng)總體目標系統(tǒng)以合理組織規(guī)劃紹興縣主城區(qū)交通流、完善道路交通管理設施、提高交通參與者的

6、現(xiàn)代化交通意識為基礎，通過先進的信號控制系統(tǒng)，對路口有效進行管理，以緩解交通擁堵、改善交通環(huán)境，最大限度減少污染，提高車程車速，規(guī)范管理，改變傳統(tǒng)的“經(jīng)驗式”信號控制方法，實現(xiàn)交通流量檢測，數(shù)據(jù)采集累計，交通流仿真，交通誘導、數(shù)據(jù)優(yōu)化的交通控制策略，自動、連續(xù)、動態(tài)管理分析的交通信號控制方案，一科學的交通工程方法，提高交用工程和信號控制的準確性和實用性。系統(tǒng)指標： 行車延誤減少：15%以上； 行車速度提高：10%以上； 停車次數(shù)減少：15%以上。2 系統(tǒng)結構2.1 系統(tǒng)基本結構pstn、ddn、isdn電視監(jiān)視系統(tǒng)交通誘導系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)車輛定位系統(tǒng)違章捕捉系統(tǒng)區(qū)域計算機數(shù)據(jù)通信控制機mede

7、ms（光端機）區(qū)域監(jiān)控臺室內信息板遠程工作站medem（光端機）路口信號機交通信號燈車輛檢測器medem（光端機）路口信號機交通信號燈車輛檢測器medem（光端機）路口信號機交通信號燈車輛檢測器光纖其中：區(qū)域控制計算機監(jiān)視、控制、協(xié)調整個系統(tǒng)的運行，可同時控制64個外部設備，如果外部設備超過64路，可采用多臺區(qū)域控制計算機。區(qū)域監(jiān)控臺用作交通工程師工作臺，實時顯示被控區(qū)域內的交通狀態(tài)和信息，下達人機會話命令。電視監(jiān)視接口以電視圖象形式實時顯示路口交通情況；數(shù)據(jù)通信控制機為區(qū)域控制計算機與戶外設備提供通信通道；路口信號機采集、處理、傳送交通信息，控制路口信號燈色。2.2 系統(tǒng)擴充結構在有多臺區(qū)域

8、計算機或多臺區(qū)域計算機不在同一地點的情況下，系統(tǒng)可采用三級控制結構：中心控制級、區(qū)域控制級、路口控制級。構成三級分布式遞階控制結構。其邏輯結構如下圖所示：中心控制級區(qū)域控制級區(qū)域控制級區(qū)域控制級路口控制級路口控制級路口控制級路口控制級路口控制級路口控制級三級分布式遞階控制結構各控制級功能分配如下：2.2.1 中心控制級監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行，具體功能如下： 協(xié)調區(qū)域控制級的運行； 對區(qū)域控制級、路口控制級進行監(jiān)視和控制； 通過人機會話對整個系統(tǒng)新興人工干預； 監(jiān)視和控制中心級外部設備的運行； 進行交通流量統(tǒng)計處理。2.2.2 區(qū)域控制級監(jiān)控受控區(qū)域的運行，具體功能如下： 對路口交通信號進行協(xié)調控制

9、； 對路口交通信號機的工作狀態(tài)和故障情況進行監(jiān)視； 通過人機對話對路口交通信號進行人工干預； 監(jiān)視和控制區(qū)域級外部設備的運行； 進行交通流量統(tǒng)計處理。2.2.3 路口控制級 控制路口交通信號機； 處理來自車來自檢測器的交通流信息，并定時向區(qū)域計算機發(fā)送； 處理來自車來自區(qū)域計算機的命令，并向區(qū)域計算機反饋工作狀態(tài)和故障信息； 具有單點信號控制能力。3 系統(tǒng)功能3.1 交通信號控制參數(shù)的優(yōu)化控制功能系統(tǒng)設置了實時自適應優(yōu)化、固定配時和線控三種聯(lián)機控制方式。3.1.1 實時自適應優(yōu)化控制控制區(qū)內的路口交通信號機都在區(qū)域計算機上的的控制下，信號配時方案由優(yōu)化算法軟件實時生成。3.1.2 固定配時控制

10、控制區(qū)內的路口交通信號機都在區(qū)域計算機上的的控制下，信號配時方案使用的是近期實時自適應優(yōu)化結果并具有較好交通效益的配時方案，該配時方案可通過人機會話進行修改。3.1.3 線控選擇受控區(qū)域內的一條線路，通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定路口之間的相位差和路口的周期、綠信比，在通過計算機協(xié)調線控方式下各路口之間的相位差，以達到此線路某一方向的綠波控制。軟件界面如下：3.2 特殊控制功能系統(tǒng)可以根據(jù)實際交通情況，由指揮中心發(fā)出命令，進行特殊交通控制。3.2.1 指定相位控制根據(jù)路口交通需求，由指揮中心發(fā)出命令強行控制信號相位的執(zhí)行時間，進行交通疏導。根據(jù)路口交通需求，由指揮中心發(fā)出命令模擬交通信號機的手動控制方式，進

11、行交通疏導。3.2.2 綠波控制在執(zhí)行警衛(wèi)、消防、救護、搶險等任務的時候，其行車路線上的各交通信號燈按車輛到達路口的時間開啟綠燈，保證車輛暢通無阻。系統(tǒng)預先設置的綠波線路數(shù)量只受計算機硬盤容量的限制。3.2.3 閃光控制信號燈黃燈按一定的頻率閃爍，向車輛和行人發(fā)出警告或提示。3.2.4 單點控制各交叉路口的信號燈由交通信號機獨立控制。3.2.5 交通數(shù)據(jù)自動采集與處理通過車輛檢測器對路口每個車道的車流信息進行自動采集，處理和存儲，為改善城市交通控制和城市規(guī)劃提供決次依據(jù)。軟件界面如下：3.4系統(tǒng)監(jiān)測功能對系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件的工作狀態(tài)和故障進行全面監(jiān)視。軟件界面如下：系統(tǒng)可以監(jiān)測外部設備運行和故

12、障情況,包括檢測器、路口信號燈、信號燈等。軟件界面如下：3.5 系統(tǒng)遠程監(jiān)控與維護功能可通過pstn、ddn、isdn等以遠程聯(lián)網(wǎng)方式注冊進入用戶系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)遠程故障診斷，系統(tǒng)監(jiān)控與維護：與本地系統(tǒng)監(jiān)控臺一樣，監(jiān)控系統(tǒng)的運行；調看、設置路口交通信號機控制參數(shù)；對系統(tǒng)軟件進行診斷、修改和升級。區(qū)域計算機遠程控制臺pstn、ddn、isdn等路口信號機路口信號機路口信號機紹興交警支隊系統(tǒng)控制中心萊斯公司系統(tǒng)開發(fā)中心3.6 遙設信號機參數(shù)區(qū)域機可以調看、修改和設置信號機參數(shù)，具體參數(shù)如下： 信號機配時方案參數(shù)； 信號機普通、特殊時段參數(shù)； 信號機相位配置參數(shù)； 信號機單點線控參數(shù)； 信號機感應配置

13、參數(shù)； 信號機過渡燈色參數(shù)； 信號機“車輛違章拍照”參數(shù)； 信號機時間參數(shù)；軟件界面如下：3.7 交通信息接口系統(tǒng)接口開放，可以把采集處理的交通流信息、系統(tǒng)主要控制信息等提供給指揮集成系統(tǒng)（包括110/122子系統(tǒng)）使用，可進行二次開發(fā)；用戶可對信息的格式提出要求。3.8 與電視監(jiān)控系統(tǒng)的集成在系統(tǒng)操作臺上可以調看任何電視監(jiān)控路口的動態(tài)電視圖象，并可對其進行控制操作：旋轉、對焦、錄象等。 軟件界面如下：3.9 自動捕捉交通違章對車輛闖紅燈、壓黃線等交通違章現(xiàn)象進行自動捕捉。3.10 交通疏導利用室外可變情報板，可以實現(xiàn)交通流的自動或人工干預疏導。軟件界面如下：3.11 系統(tǒng)配置與維護功能3.1

14、2 通信綜合考慮系統(tǒng)可靠性和系統(tǒng)價格，指揮控制中心與路口交通信號機之間的通信采用光纖通信，上端通信控制采用智能多用戶通信卡。區(qū)域計算機智能多用戶通信卡光端機群光端機光端機光端機光端機路口信號機路口信號機路口信號機路口信號機rs2323.13 系統(tǒng)控制功能同過客戶端可以查看信號機的當前燈色以及當前路口的擁擠程度，同時提供gis地圖平臺實時顯示里口的交通狀態(tài)，并進行交通阻塞檢測。通過gis地圖話者其他控制界面對系統(tǒng)路口信號機進行干預控制，例如：黃閃、關燈以及手動控制等。3.14 系統(tǒng)參數(shù)配置 可以對整個系統(tǒng)的路口結構關系進行管理，能對一些路口屬性進行修改或者添加新的區(qū)域和路口；可以將某些路口相鄰并

15、且特性相似的路口歸并為一個子區(qū)域，方便對其進行集中管理；同時提供警衛(wèi)路口方案、敢于線控方案的設置。3.15 特征參數(shù)配置 可對現(xiàn)場路口的信號機內部的特征參數(shù)進行更新，提供了上傳和下載信號機特征參數(shù)數(shù)據(jù)的功能，可以根據(jù)需要隨時更改當前路口的配時，無需到現(xiàn)場就能實現(xiàn)對信號機燈組和放行時間等參數(shù)的配置。3.16 流量查詢與統(tǒng)計 提供對從現(xiàn)場路口傳送上來的各種交通流數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析的工具；提供按從每5分鐘到年為單位的查詢方式并進行報表打印。在gis地圖上可以查看某一個時端整個區(qū)域的流量分布情況，可以通過電子地圖直觀地了解路口是否處于擁擠狀態(tài)。3.17 日志管理功能 以報表的形式清晰的反映系統(tǒng)操作員的操

16、作記錄，系統(tǒng)參數(shù)的修改記錄，系統(tǒng)登陸記錄，系統(tǒng)故障以及處理記錄，系統(tǒng)運行方案的歷史記錄，交通阻塞報警及處理記錄。4 系統(tǒng)應用軟件 4.1 系統(tǒng)應用軟件特點 系統(tǒng)人機界面友好，顯示內容豐富，操作使用方便； 系統(tǒng)可擴展性強，在增加相應硬件設備的情況下，受控制路口可以無限擴充； 適合中國城市混合交通的特點，具有自行車控制功能； 系統(tǒng)支持多種硬件平臺（微機、工作站以及大、中、小型計算機），多種軟件平臺（unix，windows/98/nt/2000）； 支持多種外部設備（動態(tài)地圖板、室內信息板、室外信息板、違章記錄儀.） 支持多種系統(tǒng)互聯(lián)（電視監(jiān)視系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、車輛定位系統(tǒng)、違章捕捉系統(tǒng)、信息管

17、理系統(tǒng)、集成系統(tǒng)）；接口為局域網(wǎng)，協(xié)議tcp/ip，可以winsock方式調用，消息體遵從xml規(guī)范。 系統(tǒng)配置靈活、裁剪方便； 支持遠程控制和維護； 與國外同類系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。 軟件界面如下：4.2系統(tǒng)交通信號優(yōu)化 系統(tǒng)優(yōu)化軟件通過車輛檢測器實時檢測機動車和自行車的信息，通過交通模型預測停車線車輛到達和排隊情況，通過計算和調整飽和度，以減少行車延誤、停車次數(shù)為主要目標函數(shù)，結合道路交通特點、按小步距逐步尋優(yōu)的原則，對周期、綠信比、相位差等控制參數(shù)進行優(yōu)化，構成全局優(yōu)化的實時自適應優(yōu)化軟件。4.2.1 信號優(yōu)化特點 在交通預測模型中，結合中國城市交通特點，重新定義了車當量因子，

18、在車輛排隊預測模型中，用實時計算的車速代替scoot系統(tǒng)中的不變車速，飽和流率也不是一個常量，而是一個隨綠燈開啟時間的延長逐步趨向一個常量； 國外系統(tǒng)的初始信號配時都是預先給出的，而我們采取了自然過渡的方式，避免了工作方式轉換時信號配時的過大波動； 在綠信比優(yōu)化中，scoot系統(tǒng)只進行一次微觀優(yōu)化，逐步達到最優(yōu)。而我們對綠信比進行二次優(yōu)化：宏觀優(yōu)化與微觀調整相結合，以適應中國城市交通流量變化大的特點；在相位差優(yōu)化中，根據(jù)不同的道路特點，采用不同的優(yōu)化算法； 在自適應控制方式下，為系統(tǒng)定義了二種優(yōu)化級別：當交通流量比較飽和時進行全局優(yōu)化，在交通流量比較小時，適當強化綠信比優(yōu)化，以照顧單個交叉路口

19、的利益。二種優(yōu)化級別可以進行自動轉換，也可以通過人工轉換； 根據(jù)自行車交通特點：既集團 散布 集團，車速自我調節(jié)，等待時間不便過長等。在自行車交通高峰時采用以自行車為主的交通模型與優(yōu)化算法； 可以按時段對于優(yōu)化信號配時方案進行存儲，當系統(tǒng)中檢測器的故障率使得系統(tǒng)不能進行實時優(yōu)化時，系統(tǒng)自動使用存儲的信號配時方案，執(zhí)行固定配時控制方式，所以在系統(tǒng)中具有transty系統(tǒng)的固定配時功能。 目前系統(tǒng)優(yōu)化軟件在系統(tǒng)中具有scats系統(tǒng)的方案選擇功能。4.3 交通信息統(tǒng)計處理 4.3.1 目的和功能交通統(tǒng)計分析根據(jù)設在路口的交通檢測器實時、分批地向交通統(tǒng)計計算機發(fā)送的交通參數(shù)，通過交通統(tǒng)計分析軟件進行處

20、理分析與存儲，為交通規(guī)劃和管理提供依據(jù)。 交通統(tǒng)計軟件提供下列功能： 統(tǒng)計； 分析； 查詢 打印 存儲4.3.2 模塊劃分 整個交通統(tǒng)計軟件分成下列模塊： 屬性數(shù)據(jù)庫模塊； 統(tǒng)計模塊； 分析模塊； 存儲模塊； 通訊模塊；4.3.3 統(tǒng)計內容 車道機動車流駛入量； 車道機動車流駛出量； 機動車時間占有率； 機動車速； 排隊長度； 按車型分類。4.3.4 統(tǒng)計時段 一般情況下，按一刻鐘、半小時、一小時、一天、一個月等時間單位進行統(tǒng)計；以5分鐘為最小時間間隔進行統(tǒng)計；必要時可由用戶按任意時段進行統(tǒng)計。5 系統(tǒng)集成平臺5.1 主要技術指標 可將4個子系統(tǒng)有機地集成在同一個基于gis的系統(tǒng)集成平臺上，系

21、統(tǒng)圖層數(shù)據(jù)采用矢量電子地圖，具備gis系統(tǒng)的鷹眼、放大、縮小、漫游、圖層控制、目標查詢、最短路徑、包圍圈、圖表統(tǒng)計等基本功能； 系統(tǒng)集成平臺采用框架技術，可以動態(tài)配置和加載子系統(tǒng)功能模塊；集成平臺具備授權驗證過程，可以為不同權限的操作人員加載相應的子系統(tǒng)； 集成系統(tǒng)平臺可實時監(jiān)視上述各路口實時視頻圖象，通過計算機上的軟鍵盤可以調取指定路口的實時視頻圖象，在控制室遠程攝像機以及平臺，并可以與信號系統(tǒng)以及電子警察系統(tǒng)聯(lián)動； 集成系統(tǒng)平臺根據(jù)交通信號系統(tǒng)收集的交通數(shù)據(jù)通過可變情報板實時發(fā)布城區(qū)或該條道路交通狀況； 集成系統(tǒng)平臺能夠對違章信息實時收集，能夠將嫌疑車輛庫下載到路口違章監(jiān)控設備，能夠遠程控

22、制路口設備的通訊工作模式，能對各路口違章情況可分地點、時間進行統(tǒng)計，并可在電子地圖上直觀顯示； 集成系統(tǒng)平臺具有交通情況實時顯示和交通指揮控制功能，對該條道路的交通信號運行狀況及交通流的分布狀態(tài)在電子地圖上實時顯示，并通過信號控制系統(tǒng)實施遠程指揮調度； 集成系統(tǒng)平臺提供基于地理信息畫冊交通流量、交通違章、交通事故等信息的統(tǒng)計分析功能； 集成系統(tǒng)平臺提供交通保衛(wèi)及警力動態(tài)調度等交通指揮輔助決策功能； 系統(tǒng)集成平臺提供gps接口，具備車輛的實時跟蹤和歷史軌跡回放。6 系統(tǒng)設備6.1 交通信號機 路口交通信號機是系統(tǒng)最為重要的外部控制設備之一，負責車輛信息的采集、處理、傳輸，控制路口交通紅綠燈信號。

23、 ht2000a交通信號機是國家“七五”和“八五”重點科技攻關項目主要設備的升級產品，是城市交通控制系統(tǒng)的關鍵設備，已在國內許多城市安裝使用。 ht2000a型信號機完全滿足公安部ga472002行業(yè)標準要求，提供區(qū)域控制、單點自適應、感應、多時段、手動、黃閃燈控制方式，工作方式可以自動降級。 ht2000a型信號機可控制路口信號燈色，收集、處理和傳送交通信息，根據(jù)系統(tǒng)要求實現(xiàn)路口的單點多時段、單點全感應或半感應等單點控制方式以及綠波控制、區(qū)域協(xié)調控制等系統(tǒng)控制方式。通過光纖與區(qū)域機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，向中心發(fā)送路口交通信息、狀態(tài)信息及其它控制信息，如檢測器原始數(shù)據(jù)、車流量數(shù)據(jù)、控制方式變化、色步遞

24、進、日期、請求聯(lián)機表、查詢表、特征參數(shù)等，接收中心發(fā)出的信息和命令，如：查詢設備指令、關燈、黃閃、干預線控、加載/下載特征參數(shù)、改變控制方式和中央手動步進。6.1.1 工作方式 聯(lián)機控制：信號機的控制方式和配時方案由區(qū)域機決定； 單點感應：可對一個周期中的全部相位或部分相位實施感應控制方式，即根據(jù)感應器測得的交通流數(shù)據(jù)來改變信號顯示時間； 單點自適應：信號機根據(jù)車流信息，通過優(yōu)化軟件在線實時地自動調整信號控制參數(shù)以適應交通流變化的控制方式； 無電纜協(xié)調：信號機按時鐘，根據(jù)周期開始時間、主相位、相位差等預制置方案進行協(xié)調控制； 黃閃控制：具有軟件黃閃和硬件黃閃； 手動控制：可通過手動按扭對路口實施手動控制，手動控制時，信號按扭色步遞進，若在一個信號周期中間的某個相位停止手動時，信號機要繼續(xù)平滑執(zhí)行本周期余下的其它