交通信號(hào)控制系統(tǒng)解決方案.doc

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交通信號(hào)控制系統(tǒng)解決方案 1 概述 交通信號(hào)控制系統(tǒng)，是智能交通系統(tǒng)（ITS）在交通管理工作中的基本應(yīng)用，也是城市智能交通管控系統(tǒng)中最直接、最基礎(chǔ)的應(yīng)用系統(tǒng)。通過建設(shè)信號(hào)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)路口聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制、交通流量的采集、路口自適應(yīng)控制、綠波協(xié)調(diào)控制以及區(qū)域的自適應(yīng)控制，有效減少車輛的停車次數(shù)，節(jié)省旅行時(shí)間；后臺(tái)實(shí)時(shí)調(diào)整信號(hào)配時(shí)，采取多時(shí)段控制方式，必要時(shí)，可通過智能交通管理中心人工干預(yù)，直接控制路口交通信號(hào)機(jī)執(zhí)行指定相位，有效的疏導(dǎo)交通，減少行車延誤，提高通行能力，緩解日益嚴(yán)峻的城區(qū)道路交通擁堵壓力，提高城區(qū)交通綜合管理能力，減少汽車尾氣排放，美化環(huán)境，提升城區(qū)形象。 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分為3級(jí)：分別為中心控制級(jí)設(shè)備、區(qū)域控制級(jí)設(shè)備以及路口控制級(jí)設(shè)備。交通信號(hào)控制系統(tǒng)設(shè)備主要包括中心設(shè)備、前段設(shè)備和通信設(shè)備。 （1）中心控制級(jí)設(shè)備 中心控制級(jí)設(shè)備作用主要是： n 監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。 n 協(xié)調(diào)區(qū)域控制級(jí)的運(yùn)行。 n 具備區(qū)域控制級(jí)的所有功能。 （2）區(qū)域控制級(jí)設(shè)備 區(qū)域控制級(jí)設(shè)備作用主要是： n 監(jiān)控受控區(qū)域的運(yùn)行。 n 對(duì)路口交通信號(hào)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。 n 對(duì)路口交通信號(hào)機(jī)的工作狀態(tài)和故障情況進(jìn)行監(jiān)視。 n 通過人機(jī)回話對(duì)路口交通信號(hào)機(jī)進(jìn)行人工干預(yù)。 n 監(jiān)視和控制區(qū)域級(jí)外部設(shè)備的運(yùn)行。 n 進(jìn)行交通流量統(tǒng)計(jì)處理。 （3）路口控制級(jí)設(shè)備 路口控制級(jí)設(shè)備即信號(hào)機(jī)，其作用主要是： n 控制路口交通信號(hào)燈。 n 接收處理來(lái)自車輛檢測(cè)器的交通流信息，并定時(shí)向區(qū)域計(jì)算機(jī)發(fā)送。 n 接收處理來(lái)自區(qū)域計(jì)算機(jī)的命令，并向區(qū)域計(jì)算機(jī)反饋工作狀態(tài)和故障信息。 n 具有單點(diǎn)優(yōu)化能力。 3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 3.1 基礎(chǔ)功能 （1）區(qū)域自適應(yīng)控制 系統(tǒng)以控制子區(qū)作為基本控制單元，綜合考慮子區(qū)內(nèi)的交通運(yùn)行狀態(tài)（如交通阻塞、交通擁擠、交通順暢）、交叉口的關(guān)聯(lián)性大小、交叉口的實(shí)際交通量，確定公共信號(hào)周期與相位差的決策模型，并運(yùn)用智能優(yōu)化算法實(shí)時(shí)優(yōu)化子區(qū)協(xié)調(diào)控制配時(shí)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)控制子區(qū)交叉口的協(xié)調(diào)控制功能。 系統(tǒng)的區(qū)域交叉口協(xié)調(diào)控制能夠確保控制區(qū)域內(nèi)的交通流時(shí)刻處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，相鄰交叉口之間協(xié)調(diào)方向的行駛車流可以獲得盡可能不停頓的通行權(quán)，大大降低車輛在交叉口頻繁加減速所產(chǎn)生的交通污染，減少區(qū)域交通總的車輛燃油消耗，縮短車輛在交叉口受到紅燈阻滯所產(chǎn)生的延誤時(shí)間。 （2）干線協(xié)調(diào)控制 系統(tǒng)能夠?qū)⒊鞘兄鞲傻郎系亩鄠€(gè)交叉口以一定方式聯(lián)結(jié)起來(lái)作為控制對(duì)象，依據(jù)主干道上的實(shí)際交通量、路段行車速度、相序組合方式，利用時(shí)距分析方法建立干道綠波協(xié)調(diào)控制模型，并通過混合整數(shù)線性規(guī)劃方法進(jìn)行優(yōu)化求解，生成干道交叉口的最佳相序組合與最佳信號(hào)配時(shí)方案，實(shí)現(xiàn)主干道的綠波協(xié)調(diào)控制功能。 系統(tǒng)的干道綠波協(xié)調(diào)控制可進(jìn)行靈活的相序組合，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)口單獨(dú)放行、進(jìn)口對(duì)稱放行和進(jìn)口混合放行方式下的干道綠波協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)主干道綠波帶帶寬的最大化。 （3）單點(diǎn)優(yōu)化控制 交通信號(hào)單點(diǎn)信號(hào)控制，又稱“點(diǎn)控”，用于單個(gè)信號(hào)的路口，屬于孤立交叉口的信號(hào)控制。根據(jù)交叉口的流量和流向，確定最佳配時(shí)方案，保證最大通行能力或最小延誤。 （4）多時(shí)段定時(shí)控制 多時(shí)段定時(shí)控制，若一天中各時(shí)間段的交通量相差較大，可設(shè)置采用多套配時(shí)方案。根據(jù)一天內(nèi)不同時(shí)段交通流量的變化，選擇相應(yīng)的配時(shí)方案，以適應(yīng)交通流.變化的需要。 （5）黃閃、全紅控制 在深夜時(shí)道路上車輛及少的情況下可設(shè)置全相位黃閃控制，以及在施工或其他故障時(shí)設(shè)置全紅控制。 （6）設(shè)備管理功能 系統(tǒng)具有設(shè)備管理功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視和控制區(qū)域級(jí)外部設(shè)備的運(yùn)行，實(shí)時(shí)顯示外部設(shè)備當(dāng)前工作狀態(tài)。 （7）狀態(tài)監(jiān)視功能 對(duì)系統(tǒng)設(shè)備和軟件運(yùn)行狀況和故障進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)和管理。以報(bào)表的形式清晰的反映系統(tǒng)操作員的操作記錄，系統(tǒng)參數(shù)的修改記錄，系統(tǒng)登錄記錄，系統(tǒng)故障及處理記錄，系統(tǒng)運(yùn)行方案的歷史記錄，交通阻塞報(bào)警及處理記錄。 （8）方案編輯功能 可通過人機(jī)會(huì)話進(jìn)行配置和修改各路口的配時(shí)方案。 （9）報(bào)警功能 在整個(gè)信號(hào)控制系統(tǒng)中某個(gè)級(jí)層或路口設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，或造到外部媒介侵入時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并記錄問題，指出故障問題以及位置信息。 （10）區(qū)域管理功能 系統(tǒng)具有區(qū)域管理功能，可根據(jù)路網(wǎng)實(shí)際情況將整個(gè)區(qū)域劃分為若干子區(qū)，使子區(qū)中的路口所需的周期長(zhǎng)度比較相近，并且可以對(duì)子區(qū)進(jìn)行增加或刪除的操作。 （11）檢測(cè)器管理及交通信息采集統(tǒng)計(jì)功能 系統(tǒng)檢測(cè)器管理功能，可以實(shí)時(shí)監(jiān)視檢測(cè)器工作狀態(tài)，并且通過車輛檢測(cè)器對(duì)路口每個(gè)車道的車流信息進(jìn)行自動(dòng)采集、處理和存儲(chǔ)，為改善城市交通控制和城市規(guī)劃提供決策依據(jù)。 （12）與其它系統(tǒng)互聯(lián)互動(dòng)功能 系統(tǒng)具有與交通信息采集系統(tǒng)、交通信息發(fā)布系統(tǒng)等系統(tǒng)互聯(lián)互動(dòng)功能，交通信號(hào)控制系統(tǒng)可以獲取交通信息采集系統(tǒng)采集到的路段交通流量信息，與交叉口交通流量信息進(jìn)行比較分析，用做信號(hào)控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)優(yōu)化的信息基礎(chǔ)；交通信息發(fā)布系統(tǒng)利用信號(hào)控制系統(tǒng)采集到的交通信息，并結(jié)合必要的補(bǔ)充信息，準(zhǔn)確進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交通狀態(tài)的判斷，能夠通過多種手段進(jìn)行誘導(dǎo)信息的動(dòng)態(tài)發(fā)布和更新，發(fā)布提示當(dāng)前道路交通流量的文字信息、提示道路擁擠暢通的圖形信息、提示交通疏導(dǎo)分流的文字信息等信息。 3.2 特殊控制功能 （1）綠波控制 所謂“綠波帶”，就是在指定的交通線路上，當(dāng)規(guī)定好路段的車速后，要求信號(hào)控制機(jī)根據(jù)路段距離，把該車流的綠燈起始時(shí)間做響應(yīng)的調(diào)正，這樣一來(lái)，以確保該車流到達(dá)每個(gè)路口時(shí)，正好遇到“綠燈”。通過接受中心計(jì)算器優(yōu)化配時(shí)方案或?qū)r(shí)指令執(zhí)行綠波帶聯(lián)控。平常利用50HZ當(dāng)作時(shí)間基準(zhǔn)執(zhí)行無(wú)纜聯(lián)控，停電時(shí)以實(shí)時(shí)時(shí)鐘IC為時(shí)間基準(zhǔn)。接收衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）對(duì)時(shí)執(zhí)行無(wú)纜綠波帶聯(lián)控。 （2）指定相位控制 系統(tǒng)針對(duì)交叉口的幾何特性與交通流條件進(jìn)行優(yōu)先的信號(hào)相位設(shè)計(jì)，依據(jù)交叉口各信號(hào)相位的流量建立指定相位優(yōu)先的信號(hào)配時(shí)優(yōu)化模型，通過優(yōu)化求解生成實(shí)時(shí)的優(yōu)先信號(hào)配時(shí)方案，實(shí)現(xiàn)指定相位的優(yōu)先通行。 系統(tǒng)通過對(duì)指定相位的優(yōu)先通行控制，從而有效地減少指定殊相位在交叉口的延誤時(shí)間和停車次數(shù)，縮短行程時(shí)間，保證車輛的準(zhǔn)時(shí)性，提高整體道路通行水平。 （3）手控/遙控 手動(dòng)控制，屬于人工控制，適用于支線路口或非交叉口的人行橫道處，在高峰時(shí)主干道路是綠燈信號(hào)，有較多行人橫穿道路時(shí)，可手動(dòng)控制與信號(hào)機(jī)相連的開關(guān)，則綠燈變?yōu)榧t燈，方便、有效的改變放行相位。 4 應(yīng)用案例 目前，國(guó)內(nèi)城市已經(jīng)基本完成交通信號(hào)控制系統(tǒng)的初步建設(shè)，能夠基本滿足城市主要交叉口的交通信號(hào)控制需求。北京、廣州等大型城市相繼開展了信號(hào)控制優(yōu)化服務(wù)，大大提升了信號(hào)控制優(yōu)化效率。方緯公司自主研發(fā)的交通信號(hào)控制中心管理軟件已在陽(yáng)江市、塔吉克斯坦等進(jìn)行了應(yīng)用，該軟件基于車道級(jí)別GIS-T平臺(tái)，兼有B/S和C/S架構(gòu)，提供集中式或分層遞階式的城市全路網(wǎng)中心管理和控制。軟件利用GIS-T的功能，結(jié)合城市交通流的特征，以機(jī)動(dòng)車輛的停車次數(shù)、延誤時(shí)間和環(huán)境污染最小為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)城市交通流進(jìn)行了有效的優(yōu)化管控，充分發(fā)揮了城市交通的運(yùn)行效率。 圖1 信號(hào)控制系統(tǒng)界面示意圖