智慧交通信号控制系统设计建设方案.doc

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1、智慧交通信号控制系统设计建设方案1.1.1.1.1.1 系统综述交通信号控制系统是交通指挥中心采集交通数据、控制交通流的核心子系统，其主要功能是自动调节交通信号灯的配时方案，使停车次数和延误时间减至最小，充分发挥道路系统的交通效益；并可通过指挥中心人工干预，直接控制路口信号机执行，强制疏导交通。系统对线圈、视频、地磁、微波、射频等检测设备采集的数据进行分析，通过路口信号机来调整信号灯、倒计时显示和可变车道控制，并对公交车辆进行信号灯优先控制，提高路口通行效率。1.1.1.1.1.1.1 系统设计原则系统的建设从总体上把握,从高起点着眼，“总体规划，统一设计，试点运行，分步实施”。坚持从实际出发

2、，把成熟、可靠、实用、经济、先进的智能公安监控管理技术和业务工作紧密结合，注重系统的实用性和实战性，合理配置资源，服务服从于业务需要，统筹规划、统一标准、规范设计、周密计划、合理实施的原则；采用开放性、模块化、智能化的体系结构，依托现有的信息网络系统和交通监控指挥管理系统，将各系统融合成一个有机的整体，实现整个系统科学、高效、可靠、协调的管理与运行，达到实时监视，优化协调控制，信息资源共享的综合管理效能与目标。（1）系统的实用性本着先进性为前提，以实用性为中心的原则，需求放在首位，做到灵活、方便、好用。采用成熟而先进的技术和设备，使系统具有良好的开放性、可扩展性和较长的生命期。系统建成后，如需

3、再增加信号机的数量时，只需要在控制中心和道路控制点增加相应的模块化设备即可。系统设备立足于用户对整个系统的具体要求，最大限度发挥投资设备的效益，充分考虑软硬件的成熟和效能价格比，注重实用性，系统标准化模块易于升级和扩展。（2）系统的安全性系统通讯是采用公安网的网络通讯或点对点光纤通信。应用系统必须设置多种安全管理权限，使系统由于误操作等影响，能够确保全系统和数据安全。在系统设计、设备选型和安装过程中考虑到雷击、暴雨、台风等恶劣气候的需求以及各种意外情况的发生，真正做到保证系统稳定和安全运行。（3）系统的先进性系统采用三级结构形式，即：中心控制级、区域控制级和路口控制级。系统的控制原理、技术路线

4、符合现代控制理论的发展方向，系统整体技术水平处于当代高技术的前列。系统控制软件具有实时自适应优化控制功能可以优化交通红绿灯信号；为特种车辆提供绿波通道；人工干预消除突发的交通堵塞；检测、处理和传输交通车辆信息；系统图形化的中文交互操作，人机界面友好，显示内容丰富，用户可以自定义显示内容，操作方便简单。（4）系统的可扩展性一是系统软件的功能扩展，在不增加投资的情况下，可以很方便地增加用户所需要的特殊软件功能，免费提供软件版本升级服务，为其他系统提供信息只读接口。二是系统容量的扩展，控制能力能满足城市未来发展规模的要求，区域控制计算机的数量只受中心计算机系统资源的限制；其中一台区域控制计算机可以控

5、制64个以上的路口交通信号机，另外，还可以挂接放置于主管部门和主管领导办公室的终端控制计算机，对信号系统主要参数进行远程指挥、观看、设置，其数量只受计算机系统资源和权限的限制。（5）系统的开放性一是通信协议开放，系统接口透明，便于与其他系统组网，实现系统的集成与资源共享；二是交通数据与信息开放，用户可以很方便地从系统中提取所需要的各种交通数据和信息，实现信息交换和共享。可支持多种系统互联（地理信息系统、电视监控系统、车辆定位系统，违章捕捉系统，信息管理系统）。（6）系统的可维护性和经济性由于整个系统规模较大，在确保可靠性、实用性、先进性的前提下，采用较经济的方案，包括安装、升级、维护和运行费用

6、。简单统一的操作方式，可以大大降低管理上的工作量，提高工作效率，降低工作强度，同时也利于系统维护。（7）系统的成熟性系统必须是成熟的项目，有在国内大中城市有成功运行的案例。系统已经应用于无锡市、江阴市、苏州工业园区、福建石狮市、福建三明市、山东淄博市等10多个城市的交通信号控制系统 ；1.1.1.1.1.1.2 系统建设依据依据国家相关法律规章、国家和行业相关标准、相关研究成果等资料进行本系统建设，具体如下：道路交通信号控制机（GB25280-2016）道路交通信号灯（GB14887-2011）道路交通信号灯设置与安装规范（GB14886-2016）道路交通信号控制机安装规范（GA/T489-

7、2016）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/T527-2018）道路交通流量调查（GA299）道路交通标志和标线（GB5768）中华人民共和国交通安全法中华人民共和国交通安全法实施条例计算机信息系统安全保护等级划分准则（GB17859）公安交通指挥系统建设技术规范（GA/T445-2010）公安交通指挥系统工程建设程序与要求（GA/T651-2014）公安交通管理设备外场设备施工要求（GA/T652-2006）GAT1049.2-2013公安交通集成指挥平台通信协议第2部分交通信号控制系统NTCIP协议GBT20999-2007交通信号

8、控制机与上位机间的数据通信协议GA/T920-2010道路交通信号控制机与车辆检测器间的通讯协议1.1.1.1.1.1.3 系统结构系统硬件架构如下：系统软件架构如下：1.1.1.1.1.1.4 系统特点A：中心系统特点支持B/S、C/S多客户端进行同时协调工作；地图模式的连接状态、路况显示，直观显示故障源和拥堵路口，以便及时处理；国庆等特殊日参数群发，一次完成；基于地图模式自动生成警卫绿波方案，大大简化操作；图表操作界面和打印，以及相关数据导出；参数自动备份，关键数据库自动备份；提供数据库、webservice、JMS、socket等形式的连接接口；B：信号机特点通过国标A类耐温等级检测中心

9、系统控制：中心线控、远程手动等无电缆线控：若干台信号机以时钟同步的方式，构成线控自适应控制：根据前几个周期的相位饱和度，预测下一个周期的周期长和绿信比感应控制：根据相位对应车道检测器的实施车辆信息，控制相位放行无线遥控：实现传统手动(如南北直、南北左、东西直、东西左)平板控制：实现通过蓝牙或WIFI 在路口使用平板电脑对信号机进行控制和参数更改请求方案控制：通过按钮实现铁路道口、隧道等关联路口的特殊控制相位过渡可以自动过渡和手动过渡倒计时：支持学习型倒计时、脉冲实时倒计时和通信实时倒计时，解决了学习倒计时时段切换显示错误问题特殊场景控制：针对下雨、下雪、大雾等特殊天气进行特殊控制热备份：主控板

10、故障时还能进行正常工作支持与电子警察数据（线圈、视频或混合模式）共享，支持线圈、视频、地磁等信号灯故障检测：检测所有信号灯（红灯、黄灯、绿灯）是否损坏供电：AC86264V支持公交信号优先扩展：实现公交优先放行减少公交车辆等待时间支持可变车道控制扩展：根据排队长度自动控制可变信号灯和可变指示Led灯支持触摸屏扩展：通过触摸屏显示运行状态，进行参数设置支持4G模块：信号机可安装手机卡，可通过手机实时读取路口信号机参数状态。1.1.1.1.1.1.5 系统网络结构图星形拓扑图（与电子警察等共享网络）3G无线拓扑图使用VPN专用网络保证网络安全；注意设置3G路由器与中心IP的心跳。无3G信号时自动降

11、级为2G通信；可同时传输RS232和网络数据；系统服务器需使用运营商提供的固定IP（即需申请固定IP）；注意3G路由器类型（运营商）。路由器配置：支持RS232和RJ45网络路由器设置：中心区域通信IP，网络端口号，RS23波特率，Ping心跳，VPN拨号模式(默认可能是英特网)，TCP模式；路由器天线安装：安装与信号机机箱顶部（必须有开孔）；信号机设置：关闭2秒钟数据和车辆进入离开数据，每月流量98%；车辆误检率2%；可变车道放行方向改变响应时间：5分钟（即5分钟的短暂排队不改变可变车道放行方向）；无车时可变车道恢复为初始放行：10分钟；中心人工干预响应时间：一周期（下一周期开始响应）。1.

12、1.1.1.1.2.8 公交、BRT优先方案公交车即将到达时，公交相位是：红灯：压缩其它相位时间；绿灯即将结束：延长绿灯时间；与公交系统对接时只需升级相关软件，否则需RFID相关设备：公交通讯模块（每台信号机内1块）；公交接收模块（每个方向1台）；公交发送模块（每辆公交车内1块）；根据一般公交车和BRT公交车，一般公交车优先控制通过绿灯时间的延长来实现的, 当检测到公交车信息时, 信号机会延长公交车通行方向的相位时间, 保证公交车能够通过交叉口。对于BRT公交车来说,信号机检测到公交车信息后,会提前截止另一相位的绿灯时同,把通行权力让给公交车通行的相位绿灯时间,保证公交车提前通过交叉口。现有的

13、公交信号优先通常采用RFID技术，设备包括车载射频卡、交叉口每个方向一台读卡器和道路交通信号控制机内的通信设备，系统建设费高，外场施工量大，运营维护工作量大，同时还不能实现只对晚点的车辆进行信号优先控制。改用从公交调度系统获取数据来实现，具体如下：交通信号控制系统根据公交调度系统传输对应公交车的北斗定位信息和车辆晚点信息，根据设置判断是否晚点，所述晚点是指对应公交车已经迟于公交调度系统预设的时间到达路口，根据北斗定位信息判断车辆进入或离开某个路口，并把信号优先控制信息或停止公交优先控制信息发送给道路交通信号控制机。道路交通信号控制机根据接收到控制信息，当公交车进入路口且道路交通信号灯通信显示的

14、通行时间内不能通过时，道路交通信号控制机延长当前方向道路交通信号灯通行的时间，或者缩短其它方向通行的显示时间，确保公交车在道路路口等待最短的时间。当公交车通过路口且没有下一个公交车临近相应路口时，交通信号控制系统通过道路交通信号控制机控制道路交通信号灯按照正常状态下工作；而当有其他公交车也需要通过所述道路路口时，交通信号控制系统根据所述其他公交车的北斗定位信息通过道路交通信号控制机同样控制道路交通信号灯的状态，直至下一时刻没有公交车进入道路路口并通过道路路口。1.1.1.1.1.2.9 GPS和中心绿波线控的设置绿波带控制，就是根据路段的要求车速与交叉口的间距，确定合适的周期和相位差，用以协调

15、各相邻交叉口绿灯启亮时间的一种联动控制，沿着绿波控制的路段和方向，连续得到一个接一个的绿灯信号，畅通无阻地通过沿途交叉口。可以通过GPS做无电缆线控（GPS确保各信号机时间误差1秒以内，各个信号机参照标准时间做相位差，需分别修改每个路口的参数，如果不联网，需要到路口修改信号机参数，不是很方便）或中心线控（中心下发相位、相位差，关键路口同步信号，中心统一界面方便编辑）。1.1.1.2.2.81.1.1.2.2.9 绿波带控制适应条件（即绿波路口选择）1、间距交叉口的间距1000米以内，间距越远，效果越差；2、干扰路段干扰小，如果干扰太大则导致实际相位差波动太大；3、周期各路口合适的周期相近，或者

16、成倍数关系，否则为了绿波的周期一致，某些路口周期增加的时间太多，降低了该路口的通行指标；4、饱和度路口流量没有过饱和，否则绿波到达的车队由于需要等待排队的车队通行而无法通过，达不到绿波的效果； 参数设置1、确定各个路口周期根据交叉口布局及交通量，按单点定时控制的配时方法，确定每一交叉口所需的周期时长；2、确定相位差和方向根据流量不对称或其它目标确定绿波方向，根据视频或实际车辆测试，确定相位差，如果有干扰，设置相位差可以比测试值稍微小一点，即让部分开的快的车辆到下个路口等待一会，从新组合成车队。不同时段设置不同绿波方向和相位差。3、确定线控周期如果有路口已经饱和，则以该路口为关键路口，周期基本与

17、该路口一致。如果路口的饱和度不是很高，各路口周期不是很大，则可考虑增加适当周期时间，看是否能让更多的路口实现双向绿波或者减少停车延误。双向绿波条件：相位差是0.5个周期的倍数关系。4、可单方向的特殊路口调整相位序列调整相位序列中相位的顺序，以便更多路口实现双向绿波或者减少停车延误。5、试验调整使用设置参数通过无电缆线控或中心线控实际运行，观察效果，微调周期和相位差等参数。1.1.1.1.1.2.10 系统不对称放行可人工设置不对称放行（相位搭接），提高路口的通行效率，需注意是否需要非机动车信号灯对非机动车的特殊控制，避免绿冲突发生交通事故。相位间过渡色阶通过相位属性自动产生，也可以人工指定。1

18、.1.1.1.1.2.11 警卫路线多个方案可同时执行：选定方案后地图上会显示方案路线。启动方案后，单机路口信号图标，这让路口执行方案指定的相位，路口执行指定的相位后，图标会由圆图标变为信号灯图标，要使路口回到单点，再单机路口信号图标即可。当任务完成以后，点击执行界面上的“停止”按钮。然后才可退出。1.1.1.1.1.2.12 车载遥控器（路口遥控）选择无线信号范围内一台的信号机进行控制（120米左右），选择放行的相位，则信号灯自动平滑过渡到指定的相位。1.1.1.1.1.2.13 隧道口、铁路道口特殊控制红叉绿箭控制：中心信号系统和隧道（铁路）控制系统都可以对信号机进行控制，信号系统通过网络

19、设备进行联网，平时信号机控制绿色箭头亮，当隧道需要进行封闭或火车经过道口时，在信号系统的客户端上操作，或者在隧道（铁路）系统中操作，如果安装了倒计时器，倒计时器开始亮，并且计时，最后3秒时，绿色箭头闪烁，最后进入红叉状态。当中心或隧道（铁路）中心都退出控制后，又恢复到绿色箭头亮。特殊请求方案控制：如果在红绿灯路口附近有隧道或铁路道口，当隧道需要进行封闭或火车经过道口时，在信号系统的客户端上操作，或者在隧道（铁路）系统中操作时，可以控制红绿灯，短时间内不让车辆进入隧道或铁路道口。1.1.1.1.1.2.14 与公安交通集成指挥平台对接使用GAT 1049.2-2013 公安交通集成指挥平台通信协

20、议 第2部分 交通信号控制系统进行对接。1.1.1.1.1.3 系统功能1.1.1.1.1.3.1 路口参数编辑图形化编辑模式，删除任意部分参数不会导致其它参数出错，编辑包括以下部分，逻辑灯组、相位灯色、相位属性、相位序列、方案配时、时段表、感应参数、行人按钮、单点优化、绿冲突、公交优先、杂项。相位灯色：通过双击图标改变灯色，支持相位拷贝。相位过渡方式：可选择自动方式和全人工指定方式，以便实现提前右转等复杂控制模式，支持相位序列拷贝。相位差：每个时段可设置相位差，以便不同时段精确运行绿波模式。感应参数：支持参数包括最小绿、车辆间隔（不是车头时距）、延长绿（最大车辆间隔），浪费绿。手动过渡：支持

21、相位过渡和色步过渡。支持参数仿真运行，参数离线编辑，参数图形打印。1.1.1.1.1.3.2 路网参数编辑设定系统区域、路口、子区相关参数。支持参数离线编辑、打印。1.1.1.1.1.3.3 绿波设定功能系统实时动态设置的绿波路线数量。在特殊情况下执行贵宾车队警卫、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。1.1.1.1.1.3.4 系统对时功能为了保证信号机在协调控制时保持时间基准绝对一致，客户端定时或人工对所控制的信号机进行精确对时；同时还可以确定对时的范围、对时的时间和频率，使得整个系统的时间上绝对无误。系统时间误差不大于2秒

22、。1.1.1.1.1.3.5 强制控制功能系统可以根据实际交通情况，由操作人员在各级系统控制机发出命令，进行特殊交通控制。定相控制（指定相位）：根据路口交通需求，强行控制信号相位的执行时间，进行交通疏导。模拟手动：根据路口交通需求，模拟交通信号机的手动控制方式，进行交通疏导。黄 闪：强行控制信号相位的执行黄闪。关 灯：关闭信号灯。1.1.1.1.1.3.6 系统控制功能用户可根据交通控制系统设计需要，对所控区域的每个子区单独设置系统控制方式，分别为： 实时自适应优化控制功能控制区内与区域控制计算机相连的路口信号机都在区域机控制之下，信号配时方案由系统优化算法软件实时生成，协调路口间交通信号控制

23、。系统优化软件是整个系统的核心，它直接决定了系统的运行效益。系统优化软件的任务主要是对信号控制参数：信号周期、绿信比、相位以及相邻路口的相位差进行优化、组合和控制，以实现控制指标的最优化，达到减少机动车停车次数，降低延误时间，提高行车速度，降低油耗和噪音的目的。 固定配时控制控制区内与控制计算机相连的交通信号机都在区域控制之下，信号配时方案使用的是人工设置的配时方案。1.1.1.1.1.3.7 系统管理功能系统的用户管理功能包括增设用户、赋予权限、密码管理、分组分级管理。可分为调看员级、操作员级、区域操作员级、系统管理员级。系统管理员级级别最高，增设用户、赋予权限、可以用来新增路口、陆口子区的

24、划分、设置各种路口配置参数、强行指定各种控制方式、远程修改信号控制参数和调看各种显示界面等；调看员级只能调看各种显示界面。系统可以记录并存储大量的系统原始数据，主要包括流量记录等。流量记录主要通过路口车道安装环形线圈等检测器，记录检测交通流量、占有率等数据。系统采集、处理、存储、提取控制区域内的车流量、等交通信息，建立交通管理数据库，提供用户自定义条件查询，打印分析交通信息各类图表，供交通疏导和交通组织与规划使用。1.1.1.1.1.3.8 系统监测功能为提高系统的可靠性，系统各控制级都设置了完备的自检和监测功能，对交通状况、系统设备和软件运行状况进行全面的监测和管理。系统监测分三个级别： 路口控制级 区域控制级 中心控制级其中低级别的状态和故障会自动向上一级报告，因此，上级总能监测和管理下级的状态和故障。1.1.1.1.1.3.9 系统层级控制功能u 路口控制级路口控制级设备主要有交通信号机、车流检测器和交通信号灯。 软件自检功能交通信号机软件在运行的过程中，实时检测运行的状态，并具有容错功能，如发现软件模块掉“陷阱”，将自动恢复