道路交通信号控制系统解决办法.doc
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1、 道路交通信号控制系统解决方案道路交通信号控制系统解决方案 文档编号 SLMS-JT-IS-308X 版 本V1.0-140707 编 制郑华荣 审 核售前技术支持组 批 准裴建军 杭州海康威视系统技术有限公司 2014 年 07 月 阅读提示 一、文档类别 智能交通基线方案。 二、适用性简述 适用于城市道路交通信号控制系统,支持多时段控制、感应控制、无缆线协调控制 等多种信号控制方式。 三、关联可参考文档 海康威视智能交通-系统产品手册(08 道路交通信号控制系统) 文档控制 序号修订内容修订时间修订人审核人 1形成版本2014-02-25郑华荣 2增加视频车检器介绍2014-07-07郑华
2、荣 以下方案正文 目录 第 1 章 概述.1 1.1应用背景.1 1.2行业现况及问题 .1 第 2 章 设计原则、依据.3 2.1.设计原则.3 2.2.设计依据.5 第 3 章 系统设计.6 3.1系统结构.6 3.2系统组成.6 3.3功能设计.7 3.3.1交通参数采集、统计功能.7 3.3.2信号灯配时控制功能.8 3.3.2.1多时段控制.8 3.3.2.2感应控制 .9 3.3.2.3无缆线协调控制(绿波控制).11 3.3.2.4行人过街按钮控制.13 3.3.2.5公交优先控制.13 3.3.2.6全红控制 .14 3.3.2.7闪光控制 .14 3.3.2.8手动控制 .1
3、5 3.3.3设备故障检测、处理功能.16 3.3.3.1严重故障 .16 3.3.3.2一般故障 .17 3.3.3.3故障存储与发送.18 3.3.4信号机状态监视功能.18 3.3.4.1版本信息 .18 3.3.4.2通道状态 .18 3.3.4.3检测器脉冲.19 3.3.4.4协调状态 .19 3.3.4.5交通数据 .19 3.3.4.6信号机事件.20 3.3.5校时功能.20 3.3.6无线传输功能(可配) .21 3.3.7信号机特征参数导入/导出.21 3.3.8扩展功能.21 第 4 章 前端子系统设计.23 4.1系统架构设计.23 4.2线圈布设.24 4.3信号灯
4、布设原则 .25 4.3.1基本原则.25 4.3.2安装数量.26 4.3.3机动车信号灯安装位置 .27 4.3.4非机动车信号灯安装位置.29 4.3.5人行横道信号灯安装位置.30 第 5 章 网络传输子系统设计.31 第 6 章 后端管理子系统.32 6.1平台概述.32 6.2平台功能设计.32 6.2.1.状态显示及控制.32 6.2.2.勤务预案功能.34 6.2.3.故障报警预处理功能.34 6.2.4.交通流数据统计功能.34 6.2.5.运维管理.35 6.2.6.日志管理.36 第 7 章 核心设备介绍.37 7.1交通信号控制机 .37 7.2视频车检器.39 第 8
5、 章 系统特点.41 8.1.灵活适应的控制方案.41 8.2.设备快速维护及修复.41 8.3.独立、稳定的故障检测处理 .41 8.4.开放式 NTCIP 协议.42 第 1 章 概述 1.1应用背景 随着我国汽车拥有量的持续增加和城镇化水平的日益提高,道 路交通量的增长速度和人口向城市的聚集速度也在不断加快,由此 进一步加剧了城市的交通问题。为了解决城市交通问题,我们的国 家、各级政府和研究机构一直在致力于寻求解决的方案和各种措施。 然而,进入 21 世纪以来,我们普遍看到的情况却是,我国的城市 交通问题不但没有得到根本性的解决,而且愈演愈烈。 这样的城市路况背景下,引入一套先进的交通信
6、号控制系统显 得尤为重要。科学的交通信号灯控制系统能在有限的道路空间上, 合理地分时、分路、分车种、分流向使用道路,使路网交通压力均 分,实现道路交通的有序、高效运行。 1.2行业现况及问题 目前我国各城市都加大力度进行基础设施建设和城市改造建设, 交通信号控制系统作为 ITS 的一个子系统,各个城市都建设了许多。 信号控制系统普遍采用多时段定时信号机、感应式信号机和集中协 调式信号机。但各地普遍存在重建设、轻应用的问题,且系统建成 后,如何更好的使用,如何更好地发挥其效果,各地都比较欠缺。 绝大多数城市,各路口信号控制建立时间前后相差较远,各路 口信号控制机类型并不统一。城市管理者逐渐发现设
7、备类型的繁多、 相互之间的不兼容给交通信号控制系统进一步扩充、发展带来了一 系列的问题,主要表现在: 技术力量和专业人员配备不够; 系统建设后期管理和维护问题; 设备的兼容性和稳定性差; 控制策略不够优化; 单个系统覆盖范围小。 第 2 章 设计原则、依据 2.1. 设计原则 以上文分析结果为出发点,在总体原则上,我们按照“技术上技术上 的先进性,使用上的稳定性,产品的集成化,升级上的可拓展性,的先进性,使用上的稳定性,产品的集成化,升级上的可拓展性, 操作上的友好性操作上的友好性”进行系统设计。 先进性 系统的设计应该具有技术先进性,所采用的理念、技术应当是 业内领先的,并能代表未来的发展方
8、向。 在系统设计过程中,充分借鉴、利用国内外的先进技术和成功 经验,在系统结构上和设备选型上精益求精,将这些代表行业发展 趋势的先进技术有机结合在一起,设计出一套性能优异的交通信号 控制系统。整个设计具有一定的超前意识而不局限于目前的使用条 件和规模。 稳定性 交通信号控制系统是一个系统牵涉面广、运行环境恶劣、不间 断使用的复杂系统。系统设计时要统筹考虑所用设备和控制系统, 符合当前技术和交通管理部门管理工作的发展方向,同时系统选用 成熟的技术,减少系统的技术风险。 集成化 前端信号机应高度集成信号输入模块、数据处理与存储模块、 主控优化模块、信号输出模块。其中信号输入模块支持多种不同格 式的
9、信号输入,无需配备其他转接、辅助设备;信号输出模块支持 多种驱动信号输出,支持有线、无线数据传输方式。 高度集成化的信号机可实现路口不同交通设备的集成控制和信 息共享,包括交通信号控制设备、交通诱导屏、电子警察、视频监 控,使交通信号控制机具有较强的实时控制、协调能力,以适应智 能交通系统发展的要求。 可拓展性 不同客户的诉求是不同的,这就要求我们的核心架构具有足够 的灵活性,具有良好的分层、模块化设计。针对不同的应用场景可 以实现灵活、快速的定制,及时响应客户需求。 系统应采用灵活、开放的模块化设计,赋予结构上极大的灵活 性,为系统扩展、升级及可预见的管理模式的改变留有余地。采用 开放性和通
10、用性好的系统软、硬件技术,提供与其它交通管理系统 联接的接口,以适应交通管理业务不断发展的需要,最大限度地保 护系统的长期投资。 易用性与易维护性 系统主要使用人员为交警和有关领导,从满足交警实战需要出 发,系统采用简洁、友好的人机界面,具有多媒体化操作设计,在 出现系统故障时,能够简便快捷的进行处理。前端设备支持远程升 级和远程故障排除功能,维护便捷,降低系统运维管理成本。同时 可自动检测系统中设备的运行状态,并给出详细参数,以辅佐管理 人员及时准确地判断和解决问题。使用稳定易用的硬件和软件,完 全不需借助任何专用维护工具,既降低了对管理人员进行专业知识 的培训费用,也节省了日常频繁地维护费
11、用。 2.2. 设计依据 道路交通信号控制机 (GA/47-2002) 道路交通信号控制机安装规范 (GA/T489-2004) 道路交通信号倒计时显示器 (GA/T5082004) 城市交通信号控制系统术语 (GA/T509-2004) 城市道路交通信号控制方式适用规范 (GA/T527-2005) 人行横道信号灯控制设置规范(GA/T8512009) 道路交通信号控制机与车辆检测器间的通信协议 (GA/T920- 2010) 交通信号控制机与上位机间的数据通信协议 (GB/T20999-2007) 道路交通信号灯设置与安装规范 (GB/14886-2006) 道路交通信号灯 (GB/148
12、87-2011) 道路交通信号控制机(GB/25280-2010) 其他国家相关的政策法令、法规文件。 第 3 章 系统设计 3.1系统结构 环环形形线线圈圈 信信号号机机 视视频频车车检检器器 信信号号机机 光光纤纤收收发发器器 光光纤纤收收发发器器 传输网络 图图注注: 光纤 网线 中心平台 信号/控制线 图 1 系统结构示意图 3.2系统组成 交通信号控制系统由前端子系统、网络传输子系统以及后端管 理子系统三大部分组成,实现对路口交通信号配时方案的自动控制、 优化,同时系统还兼具交通参数采集功能,能够实时采集、统计交 通流信息,供配时优化软件使用。 前端子系统 以信号机为主体,可根据信号
13、机本身或中心下发的指令改变道 路交通信号灯状态,调节配时并控制道路交通信号灯运行。同时兼 具交通参数采集功能,支持采集、处理、存储流量、占有率、排队 长度等交通参数,以供交通信号配时优化软件使用,同时供交通疏 道和交通组织与规划使用。 网络传输子系统 负责数据的传输与交换。中心网络主要由接入层交换机以及核 心交换机组成。 后端管理子系统 由区域计算机和中心管理平台组成。区域计算机主动对前端交 通流数据进行分析,自适应的选择合适的信号配时方案,并实时下 发到各个路口对应的信号机。中心管理平台负责实现对辖区内相关 数据的汇聚、处理、存储、应用、管理与共享。 3.3功能设计 3.3.1 交通参数采集
14、、统计功能 前端信号机配备有车检板,支持地埋线圈的接入,可实现控制 区域内车流量、占有率、车速、排队长度等交通参数的采集、处理 和存储。交通信号控制系统可根据前端独立的车辆信息来直接调整 对应信号灯的绿信比,也可根据区域整体的车流状况对信号灯配时 方案进行针对性的区域协调。同时这部分交通参数信息也可提供到 其他相关联的交通管理系统使用。 图 2 交通参数统计功能示意图 除了地感线圈的检测方式外,本系统还支持其他检测方式的接 入,如微波、视频等,可充分共享现有的交通资源达到交通优化管 理的目的。 信号机支持接入视频车检器,具体的应用介绍参加下文“核心 设备介绍”部分。 3.3.2 信号灯配时控制
15、功能 本系统支持灵活的信号灯控制方案配置。主要控制方式描述如 下。 3.3.2.1多时段控制 多时段控制,根据交通需求变化情况,把一天的时间分成若干 个控制时段,随时间的推移,按预置的方案自动运行。各个方案运 行期间信号周期、绿信比、相序不随道路状况的变化而变化。 多时段控制特别适合于交通量相对规律的交叉口,其信号配时 方案是根据典型状况的历史交通数据制定的。 图 3 多时段控制方案图 3.3.2.2感应控制 感应控制,信号机根据车辆检测器测得的交通流数据来调节信 号配时的控制方式。感应控制的前提是建立检测器与相位的对应关 系,这里包括车辆检测器和行人检测器。 在交通量变化大而不规则、难于用定
16、时控制处置的交叉口,以 及在必须降低对主要干道干扰的交叉口上,用感应控制效益更大。 干道上的感应控制 相位在感应时间窗口内接收到来自检测器的请求,则增加一个 延长绿的绿灯相位时间,以保证车辆能顺利通过该路口。 感应控制下默认运行最小绿灯时间,根据车辆检测信号递进增 加绿灯时间,直到没有通行请求或增大到最大绿灯时间。 图 4 感应控制示意图 时时长长t,表表示示延延长长绿绿时时间间,感感应应控控制制后后,绿绿灯灯时时间间增增长长至至T+t 表表示示感感应应窗窗口口时时间间,一一般般为为绿绿灯灯倒倒数数69秒秒 T t T+t 图 5 感应控制时间轴变化 支路上的感应控制 这种系统,在每个交叉口的
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