道路交通信號控制系統(tǒng)解決方案

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交通信號控制系統(tǒng)解決方案 道路交通信號控制系統(tǒng)解決方案 文檔編號 SLMS JT IS 308X 版 本 V1 0 140707 編 制 鄭華榮 審 核 售前技術支持組 批 準 裴建軍 杭州?？低曄到y(tǒng)技術有限公司 2014 年 07 月 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 閱讀提示 一 文檔類別 智能交通基線方案 二 適用性簡述 適用于城市道路交通信號控制系統(tǒng) 支持多時段控制 感應控制 無纜線協(xié)調控制 等多種信號控制方式 三 關聯(lián)可參考文檔 ?？低曋悄芙煌?系統(tǒng)產(chǎn)品手冊 08 道路交通信號控制系統(tǒng) 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 文檔控制 序號 修訂內(nèi)容 修訂時間 修訂人 審核人 1 形成版本 2014 02 25 鄭華榮 2 增加視頻車檢器介紹 2014 07 07 鄭華榮 以下方案正文 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 目錄 第 1 章 概述 1 1 1 應用背景 1 1 2 行業(yè)現(xiàn)況及問題 1 第 2 章 設計原則 依據(jù) 3 2 1 設計原則 3 2 2 設計依據(jù) 5 第 3 章 系統(tǒng)設計 6 3 1 系統(tǒng)結構 6 3 2 系統(tǒng)組成 6 3 3 功能設計 7 3 3 1 交通參數(shù)采集 統(tǒng)計功能 7 3 3 2 信號燈配時控制功能 8 3 3 2 1 多時段控制 8 3 3 2 2 感應控制 9 3 3 2 3 無纜線協(xié)調控制 綠波控制 11 3 3 2 4 行人過街按鈕控制 13 3 3 2 5 公交優(yōu)先控制 13 3 3 2 6 全紅控制 14 3 3 2 7 閃光控制 14 3 3 2 8 手動控制 15 3 3 3 設備故障檢測 處理功能 16 3 3 3 1 嚴重故障 16 3 3 3 2 一般故障 17 3 3 3 3 故障存儲與發(fā)送 18 3 3 4 信號機狀態(tài)監(jiān)視功能 18 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 3 3 4 1 版本信息 18 3 3 4 2 通道狀態(tài) 18 3 3 4 3 檢測器脈沖 19 3 3 4 4 協(xié)調狀態(tài) 19 3 3 4 5 交通數(shù)據(jù) 19 3 3 4 6 信號機事件 20 3 3 5 校時功能 20 3 3 6 無線傳輸功能 可配 21 3 3 7 信號機特征參數(shù)導入 導出 21 3 3 8 擴展功能 21 第 4 章 前端子系統(tǒng)設計 23 4 1 系統(tǒng)架構設計 23 4 2 線圈布設 24 4 3 信號燈布設原則 25 4 3 1 基本原則 25 4 3 2 安裝數(shù)量 26 4 3 3 機動車信號燈安裝位置 27 4 3 4 非機動車信號燈安裝位置 29 4 3 5 人行橫道信號燈安裝位置 30 第 5 章 網(wǎng)絡傳輸子系統(tǒng)設計 31 第 6 章 后端管理子系統(tǒng) 32 6 1 平臺概述 32 6 2 平臺功能設計 32 6 2 1 狀態(tài)顯示及控制 32 6 2 2 勤務預案功能 34 6 2 3 故障報警預處理功能 34 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 6 2 4 交通流數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能 34 6 2 5 運維管理 35 6 2 6 日志管理 36 第 7 章 核心設備介紹 37 7 1 交通信號控制機 37 7 2 視頻車檢器 39 第 8 章 系統(tǒng)特點 41 8 1 靈活適應的控制方案 41 8 2 設備快速維護及修復 41 8 3 獨立 穩(wěn)定的故障檢測處理 41 8 4 開放式 NTCIP 協(xié)議 42 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 1 第 1 章 概述 1 1 應用背景 隨著我國汽車擁有量的持續(xù)增加和城鎮(zhèn)化水平的日益提高 道 路交通量的增長速度和人口向城市的聚集速度也在不斷加快 由此 進一步加劇了城市的交通問題 為了解決城市交通問題 我們的國 家 各級政府和研究機構一直在致力于尋求解決的方案和各種措施 然而 進入 21 世紀以來 我們普遍看到的情況卻是 我國的城市 交通問題不但沒有得到根本性的解決 而且愈演愈烈 這樣的城市路況背景下 引入一套先進的交通信號控制系統(tǒng)顯 得尤為重要 科學的交通信號燈控制系統(tǒng)能在有限的道路空間上 合理地分時 分路 分車種 分流向使用道路 使路網(wǎng)交通壓力均 分 實現(xiàn)道路交通的有序 高效運行 1 2 行業(yè)現(xiàn)況及問題 目前我國各城市都加大力度進行基礎設施建設和城市改造建設 交通信號控制系統(tǒng)作為 ITS 的一個子系統(tǒng) 各個城市都建設了許多 信號控制系統(tǒng)普遍采用多時段定時信號機 感應式信號機和集中協(xié) 調式信號機 但各地普遍存在重建設 輕應用的問題 且系統(tǒng)建成 后 如何更好的使用 如何更好地發(fā)揮其效果 各地都比較欠缺 絕大多數(shù)城市 各路口信號控制建立時間前后相差較遠 各路 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 2 口信號控制機類型并不統(tǒng)一 城市管理者逐漸發(fā)現(xiàn)設備類型的繁多 相互之間的不兼容給交通信號控制系統(tǒng)進一步擴充 發(fā)展帶來了一 系列的問題 主要表現(xiàn)在 技術力量和專業(yè)人員配備不夠 系統(tǒng)建設后期管理和維護問題 設備的兼容性和穩(wěn)定性差 控制策略不夠優(yōu)化 單個系統(tǒng)覆蓋范圍小 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 3 第 2 章 設計原則 依據(jù) 2 1 設計原則 以上文分析結果為出發(fā)點 在總體原則上 我們按照 技術上 的先進性 使用上的穩(wěn)定性 產(chǎn)品的集成化 升級上的可拓展性 操作上的友好性 進行系統(tǒng)設計 先進性 系統(tǒng)的設計應該具有技術先進性 所采用的理念 技術應當是 業(yè)內(nèi)領先的 并能代表未來的發(fā)展方向 在系統(tǒng)設計過程中 充分借鑒 利用國內(nèi)外的先進技術和成功 經(jīng)驗 在系統(tǒng)結構上和設備選型上精益求精 將這些代表行業(yè)發(fā)展 趨勢的先進技術有機結合在一起 設計出一套性能優(yōu)異的交通信號 控制系統(tǒng) 整個設計具有一定的超前意識而不局限于目前的使用條 件和規(guī)模 穩(wěn)定性 交通信號控制系統(tǒng)是一個系統(tǒng)牽涉面廣 運行環(huán)境惡劣 不間 斷使用的復雜系統(tǒng) 系統(tǒng)設計時要統(tǒng)籌考慮所用設備和控制系統(tǒng) 符合當前技術和交通管理部門管理工作的發(fā)展方向 同時系統(tǒng)選用 成熟的技術 減少系統(tǒng)的技術風險 集成化 前端信號機應高度集成信號輸入模塊 數(shù)據(jù)處理與存儲模塊 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 4 主控優(yōu)化模塊 信號輸出模塊 其中信號輸入模塊支持多種不同格 式的信號輸入 無需配備其他轉接 輔助設備 信號輸出模塊支持 多種驅動信號輸出 支持有線 無線數(shù)據(jù)傳輸方式 高度集成化的信號機可實現(xiàn)路口不同交通設備的集成控制和信 息共享 包括交通信號控制設備 交通誘導屏 電子警察 視頻監(jiān) 控 使交通信號控制機具有較強的實時控制 協(xié)調能力 以適應智 能交通系統(tǒng)發(fā)展的要求 可拓展性 不同客戶的訴求是不同的 這就要求我們的核心架構具有足夠 的靈活性 具有良好的分層 模塊化設計 針對不同的應用場景可 以實現(xiàn)靈活 快速的定制 及時響應客戶需求 系統(tǒng)應采用靈活 開放的模塊化設計 賦予結構上極大的靈活 性 為系統(tǒng)擴展 升級及可預見的管理模式的改變留有余地 采用 開放性和通用性好的系統(tǒng)軟 硬件技術 提供與其它交通管理系統(tǒng) 聯(lián)接的接口 以適應交通管理業(yè)務不斷發(fā)展的需要 最大限度地保 護系統(tǒng)的長期投資 易用性與易維護性 系統(tǒng)主要使用人員為交警和有關領導 從滿足交警實戰(zhàn)需要出 發(fā) 系統(tǒng)采用簡潔 友好的人機界面 具有多媒體化操作設計 在 出現(xiàn)系統(tǒng)故障時 能夠簡便快捷的進行處理 前端設備支持遠程升 級和遠程故障排除功能 維護便捷 降低系統(tǒng)運維管理成本 同時 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 5 可自動檢測系統(tǒng)中設備的運行狀態(tài) 并給出詳細參數(shù) 以輔佐管理 人員及時準確地判斷和解決問題 使用穩(wěn)定易用的硬件和軟件 完 全不需借助任何專用維護工具 既降低了對管理人員進行專業(yè)知識 的培訓費用 也節(jié)省了日常頻繁地維護費用 2 2 設計依據(jù) 道路交通信號控制機 GA 47 2002 道路交通信號控制機安裝規(guī)范 GA T489 2004 道路交通信號倒計時顯示器 GA T508 2004 城市交通信號控制系統(tǒng)術語 GA T509 2004 城市道路交通信號控制方式適用規(guī)范 GA T527 2005 人行橫道信號燈控制設置規(guī)范 GA T851 2009 道路交通信號控制機與車輛檢測器間的通信協(xié)議 GA T920 2010 交通信號控制機與上位機間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議 GB T20999 2007 道路交通信號燈設置與安裝規(guī)范 GB 14886 2006 道路交通信號燈 GB 14887 2011 道路交通信號控制機 GB 25280 2010 其他國家相關的政策法令 法規(guī)文件 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 6 第 3 章 系統(tǒng)設計 3 1 系統(tǒng)結構 環(huán) 形 線 圈 信 號 機 視 頻 車 檢 器 信 號 機 光 纖 收 發(fā) 器 光 纖 收 發(fā) 器 傳輸網(wǎng)絡 圖 注 光纖 網(wǎng)線 中心平臺 信號 控制線 圖 1 系統(tǒng)結構示意圖 3 2 系統(tǒng)組成 交通信號控制系統(tǒng)由前端子系統(tǒng) 網(wǎng)絡傳輸子系統(tǒng)以及后端管 理子系統(tǒng)三大部分組成 實現(xiàn)對路口交通信號配時方案的自動控制 優(yōu)化 同時系統(tǒng)還兼具交通參數(shù)采集功能 能夠實時采集 統(tǒng)計交 通流信息 供配時優(yōu)化軟件使用 前端子系統(tǒng) 以信號機為主體 可根據(jù)信號機本身或中心下發(fā)的指令改變道 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 7 路交通信號燈狀態(tài) 調節(jié)配時并控制道路交通信號燈運行 同時兼 具交通參數(shù)采集功能 支持采集 處理 存儲流量 占有率 排隊 長度等交通參數(shù) 以供交通信號配時優(yōu)化軟件使用 同時供交通疏 道和交通組織與規(guī)劃使用 網(wǎng)絡傳輸子系統(tǒng) 負責數(shù)據(jù)的傳輸與交換 中心網(wǎng)絡主要由接入層交換機以及核 心交換機組成 后端管理子系統(tǒng) 由區(qū)域計算機和中心管理平臺組成 區(qū)域計算機主動對前端交 通流數(shù)據(jù)進行分析 自適應的選擇合適的信號配時方案 并實時下 發(fā)到各個路口對應的信號機 中心管理平臺負責實現(xiàn)對轄區(qū)內(nèi)相關 數(shù)據(jù)的匯聚 處理 存儲 應用 管理與共享 3 3 功能設計 3 3 1 交通參數(shù)采集 統(tǒng)計功能 前端信號機配備有車檢板 支持地埋線圈的接入 可實現(xiàn)控制 區(qū)域內(nèi)車流量 占有率 車速 排隊長度等交通參數(shù)的采集 處理 和存儲 交通信號控制系統(tǒng)可根據(jù)前端獨立的車輛信息來直接調整 對應信號燈的綠信比 也可根據(jù)區(qū)域整體的車流狀況對信號燈配時 方案進行針對性的區(qū)域協(xié)調 同時這部分交通參數(shù)信息也可提供到 其他相關聯(lián)的交通管理系統(tǒng)使用 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 8 圖 2 交通參數(shù)統(tǒng)計功能示意圖 除了地感線圈的檢測方式外 本系統(tǒng)還支持其他檢測方式的接 入 如微波 視頻等 可充分共享現(xiàn)有的交通資源達到交通優(yōu)化管 理的目的 信號機支持接入視頻車檢器 具體的應用介紹參加下文 核心 設備介紹 部分 3 3 2 信號燈配時控制功能 本系統(tǒng)支持靈活的信號燈控制方案配置 主要控制方式描述如 下 3 3 2 1 多時段控制 多時段控制 根據(jù)交通需求變化情況 把一天的時間分成若干 個控制時段 隨時間的推移 按預置的方案自動運行 各個方案運 行期間信號周期 綠信比 相序不隨道路狀況的變化而變化 多時段控制特別適合于交通量相對規(guī)律的交叉口 其信號配時 方案是根據(jù)典型狀況的歷史交通數(shù)據(jù)制定的 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 9 圖 3 多時段控制方案圖 3 3 2 2 感應控制 感應控制 信號機根據(jù)車輛檢測器測得的交通流數(shù)據(jù)來調節(jié)信 號配時的控制方式 感應控制的前提是建立檢測器與相位的對應關 系 這里包括車輛檢測器和行人檢測器 在交通量變化大而不規(guī)則 難于用定時控制處置的交叉口 以 及在必須降低對主要干道干擾的交叉口上 用感應控制效益更大 干道上的感應控制 相位在感應時間窗口內(nèi)接收到來自檢測器的請求 則增加一個 延長綠的綠燈相位時間 以保證車輛能順利通過該路口 感應控制下默認運行最小綠燈時間 根據(jù)車輛檢測信號遞進增 加綠燈時間 直到?jīng)]有通行請求或增大到最大綠燈時間 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 10 圖 4 感應控制示意圖 時 長 t 表 示 延 長 綠 時 間 感 應 控 制 后 綠 燈 時 間 增 長 至 T t 表 示 感 應 窗 口 時 間 一 般 為 綠 燈 倒 數(shù) 6 9 秒 T t T t 圖 5 感應控制時間軸變化 支路上的感應控制 這種系統(tǒng) 在每個交叉口的支路上安裝檢測器 支路檢測有車 時 僅允許支路不影響主街連續(xù)通行的前提下 可得到基本配時方 案內(nèi)的部分綠燈時間 并根據(jù)交通檢測的結果 支路的綠燈一有可 能就盡快結束 初始原則按照最小綠燈時間給予放行 支路上沒有 車輛時 綠燈將一直分配給主干線 保證主干線的通暢運行 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 11 同樣的設置下 也可支持相反邏輯的設置 即當支路上一檢測 到車輛信號就立即進入轉換程序 給支路跳轉綠燈 確保支路上車 輛的通行 這樣的應用在一些非常部門的出入口較適宜 如消防隊 的出口道路 這樣的控制方式適用于不同方向車流差異非常大的路口 3 3 2 3 無纜線協(xié)調控制 綠波控制 無纜線協(xié)調控制是線協(xié)調控制的一種 各信號機之間不進行通 信 要求信號時鐘完全同步 一般采用 GPS 衛(wèi)星校時 無纜線協(xié) 調控制方式 通過設定相位差來實現(xiàn)道路上不同交叉口之間交通信 號的協(xié)調 與定周期配置不同在于 無纜控制必須配置綠信比表中的協(xié)調 相位以及相位差 且進行無纜線協(xié)調控制的各路口運行方案的周期 長必須相同 無纜線控的相位差是指進行無纜線協(xié)調控制的各路口運行方案 之間 周期開始的時間差 如下圖 以相位 1 為協(xié)調相位 路口 1 的相位差為 0 路口 2 的相位差為 15 秒 路口 3 的相位差為 25 秒 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 12 圖 6 無纜線協(xié)調相位差 圖 7 無纜線協(xié)調示意圖 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 13 3 3 2 4 行人過街按鈕控制 信號機支持行人按鈕信號輸入 可在路口和路段響應來自行人 按鈕的行人過街請求 在沒有行人過街請求時 有自動跳步控制功 能 可最大限度的保證車輛通行效率 3 3 2 5 公交優(yōu)先控制 系統(tǒng)具有多種科學合理 靈活實用的公交優(yōu)先控制算法并能執(zhí) 行相應的優(yōu)先控制 以滿足一般公交優(yōu)先 雙向高頻度公交優(yōu)先或 多方向公交優(yōu)先的需求 通過在公交車輛安裝特殊發(fā)射裝置或在公交專用車道上設置普 通車輛檢測器采集公交車輛的交通需求 當公交車接近交叉口時 向檢測器發(fā)出信號 檢測器即把信號傳給控制機 控制機指令信號 燈由紅燈改為綠燈 或繼續(xù)延長綠燈時間 公交停靠站設在交叉口 上游一方時 可把檢測器設在?？空靖浇?當公交車離站時就可通 知信號燈放綠燈 以免在交叉口前再次停車 圖 8 公交優(yōu)先控制示意圖 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 14 3 3 2 6 全紅控制 在全紅控制方式下 各信號源對應的通道輸出紅燈信號 一般 在交通管制的場景下應用 3 3 2 7 閃光控制 在閃光控制方式下 各信號源對應的通道按照預先設定的閃光 模式和一定的頻率進行閃光 一般用在夜間車流量較少的叉路口 如一些經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的路口 夜間啟用該模式提醒司機通過路口時注 意左右瞭望 小心通過 減少不必要的等待時間 交通信號控制機有軟件黃閃和硬件黃閃兩種配置 系統(tǒng)采用獨 立的黃閃控制模塊 黃閃控制更為可靠和節(jié)能 進入黃閃控制的途 徑主要包括 硬件故障黃閃 當信號機主控板 燈控板等硬件發(fā)生故障時 可以通過電源板的黃閃控制進入硬件故障黃閃 時段黃閃 通過參數(shù)設定 在指定時段進入黃閃工作模式 手動黃閃 可通過中心控制或機箱兩旁的手動按鈕使信號機進 入手動黃閃工作模式 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 15 圖 9 信號燈黃閃示意圖 3 3 2 8 手動控制 手動控制 交通管理人員可根據(jù)現(xiàn)場車流情況人為控制路口放 行狀態(tài) 在由于節(jié)假日或交通事故導致路口嚴重擁堵 需人工疏導 交通時 可幫助現(xiàn)場交通管理人員方便的改變信號燈工作狀態(tài) 手動控制支持 2 種模式 一種是機箱按鍵模式 一種是遙控器 模式 手動控制主要包括三項功能 1 黃閃 2 全紅 3 步進 步進 信號燈按照相序執(zhí)行下一個綠燈相位 按下步進后 信 號燈會進入切換狀態(tài) 當前綠燈相位進入綠閃 再跳轉紅燈 即原 先設定的相位過渡機制保留不變的前提下 提前執(zhí)行下一個相序動 作 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 16 圖 10 手動控制按鍵板 3 3 3 設備故障檢測 處理功能 信號控制系統(tǒng)任何輕微的故障在信號燈上反饋出來都是不能接 受的大問題 所以故障檢測機制的引入必不可少 信號機配備了獨立的故障檢測模塊 可以對內(nèi) 外設備進行故 障監(jiān)測 自診斷和記錄功能 當發(fā)現(xiàn)故障后進行故障降級來確保交 通安全 并發(fā)出故障警示信號 信號機故障類型分為嚴重故障和一 般故障 其中嚴重故障包括 綠沖突故障 同一燈組紅綠沖突故障 一組相位對應紅燈信號均故障 一般故障包括 通信故障 檢測器 故障 電源故障等 3 3 3 1 嚴重故障 當發(fā)生嚴重故障時 交通信號控制機立即改為黃閃控制 嚴重故障包括以下幾種情況 綠沖突故障 預先設定的沖突相位 不應同時點亮綠燈的相位 在實際運行 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 17 中發(fā)生同時點亮綠燈的情況 綠沖突可能導致嚴重的交通事故 同一燈組紅綠沖突故障 信號燈線發(fā)生搭線或其他短路現(xiàn)象時 可能會導致同一燈組的 紅綠信號同時點亮 這種情況的發(fā)生將使駕駛員無所適從 一組相位對應紅燈信號均故障 某一路輸出所有信號燈的紅燈均不能點亮 將導致該相位的機 動車沒有停止信號 3 3 3 2 一般故障 一般故障表現(xiàn)為不影響道路交通安全的其他一般故障 發(fā)現(xiàn)故 障后能自動降級到更可靠的控制方式 保證信號機繼續(xù)正常工作 通信故障 信號機與中心之間的通訊故障 這種情況下 基于區(qū)域控制的 方案會自動降級到單點 線協(xié)調的控制方式 車輛檢測故障 信號機通過設定的故障檢測機制 判斷線圈檢測器是斷路還是 短路 這種情況下 基于感應控制的方案會自動降級到多時段周期 控制 電源故障 信號機電源電壓超出正常使用范圍時 信號機能自動檢測 并 生成故障報警信息 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 18 3 3 3 3 故障存儲與發(fā)送 交通信號控制機能對所有在運行期間采集的故障信息進行存儲 記錄 并向中心上傳故障信息 所存儲的信息也可通過手提電腦安 裝的工具軟件顯示 查閱 3 3 4 信號機狀態(tài)監(jiān)視功能 信號機支持用客戶端軟件登陸信號機 通過圖形 圖標的形式 展示各關鍵參數(shù)的狀態(tài) 3 3 4 1 版本信息 查看所用設備硬件型號和軟件型號 在設備維護時可以第一時 間反饋到所需的版本信息 圖 11 版本信息示意圖 3 3 4 2 通道狀態(tài) 通道狀態(tài) 實時顯示當前路口各通道紅黃綠端子的輸出狀態(tài) 每 5 秒自動刷新一次 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 19 圖 12 通道狀態(tài)示意圖 3 3 4 3 檢測器脈沖 實時顯示對應檢測器通道的觸發(fā)情況 可在檢測器故障查詢中 起到故障位置定位的作用 3 3 4 4 協(xié)調狀態(tài) 實時顯示當前運行的控制方式 方案 周期長 當前周期和同 步時間 每 5 秒自動刷新一次 圖 13 協(xié)調狀態(tài)示意圖 3 3 4 5 交通數(shù)據(jù) 查看過去三天以內(nèi)的某個采集周期檢測器統(tǒng)計流量 占有率 檢測器流量采集周期通過單元參數(shù)可以設置 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 20 圖 14 交通數(shù)據(jù)示意圖 3 3 4 6 信號機事件 查看所示的信號機事件信息 包括控制器 通信和檢測器三類 事件信息 圖 15 信號機事件示意圖 3 3 5 校時功能 信號控制系統(tǒng)大部分功能都是基于時間的精確控制 沒有同步 時鐘的前提 任何信號控制都難以達到預期的效果 本系統(tǒng)支持兩 種校時模式 一種是接收來自控制中心的校時 一種是主動獲取 GPS 信息來對系統(tǒng)進行校時 采用 GPS 校時時 信號機直接從 GPS 衛(wèi)星處獲取標準時間 保 證整個系統(tǒng)時間的同步 在偏遠路口的應用中 可節(jié)省線纜 施工 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 21 的成本 圖 16 GPS 天線圖 3 3 6 無線傳輸功能 可配 信號機支持無線傳輸功能 可通過內(nèi)置 USB 口擴展 Wifi 或 3G 模塊 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸 無線傳輸功能使得信號機的前端布局 更加靈活 場景適應性更強 同時在線纜 施工的成本上也有較大 的節(jié)省 3 3 7 信號機特征參數(shù)導入 導出 支持通過客戶端軟件進行信號機特征參數(shù)的導入 導出操作 可方便問題排查 技術人員遠程協(xié)助 3 3 8 擴展功能 信號機在硬件接口和軟件能力上都做了足夠的預留 可針對項 目實現(xiàn)客戶個性化的定制需求 開關門報警 可通過信號機 IO 接口實現(xiàn)機箱開關門信息的記錄 上傳和報警 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 22 可以對前端信號機起到一定防盜 防破壞的功能 視頻流量數(shù)據(jù)接入 可支持通過 485 接口 網(wǎng)口接入視頻流量數(shù)據(jù) 目前各大城市都 建設有較多的智能交通設施 如卡口 電子警察等都具有一定的流 量數(shù)據(jù)采集功能 復用這些設備的流量數(shù)據(jù)可以為項目節(jié)省較大的 成本 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 23 第 4 章 前端子系統(tǒng)設計 4 1 系統(tǒng)架構設計 前端子系統(tǒng)包括信號機 檢測器 信號燈等 信號機根據(jù)車輛 檢測器獲得的交叉口交通信息 車流量等 通過實時調整整個交叉 口交通信號燈參數(shù)進而調整配時方案 實現(xiàn)單個交叉口交通信號燈 的自適應控制 信號機 若控制中心下發(fā)特殊控制方案時 完成控制中心下發(fā)方案的執(zhí) 行 若控制中心無下發(fā)方案 信號機在信號周期結束的前兩秒內(nèi) 讀取自身連接車輛檢測器檢測到的數(shù)據(jù) 計算并保存相關參數(shù) 并 通過網(wǎng)絡與相鄰交叉口信號機交換數(shù)據(jù) 最后用參數(shù)動態(tài)調整信號 相位的綠信比 最終實現(xiàn)交叉口交通信號燈的自適應控制 車輛檢測器 主要負責完成交叉口車輛信息的采集和上傳 本系統(tǒng)中 信號 機通過車檢板的接入兼顧了車輛檢測器的功能 可支持 24 個線圈接 入 最大可擴展至 48 個線圈 支持采集的交通信息有 車流量 占 有率 速度 車輛排隊長度等 信號燈 負責交通信號的顯示 是系統(tǒng)對外輸出的直接體現(xiàn) 交通信號 燈由紅燈 綠燈 黃燈組成 紅燈表示禁止通行 綠燈表示準許通 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 24 行 黃燈表示慢行或警示 交通信號燈分為 機動車信號燈 非機 動車信號燈 人行橫道信號燈 車道信號燈 方向指示信號燈 閃 光警告信號燈等 4 2 線圈布設 本系統(tǒng)支持多種車輛檢測信號的輸入 包括環(huán)形線圈 超聲波 微波 紅外 橡皮管 電磁場 地磁場等 由于環(huán)形線圈式車輛檢 測器具有隱蔽 可靠性好 靈敏度高等優(yōu)點 已成為當今交通控制 系統(tǒng)最實用的檢測手段 現(xiàn)在國內(nèi)使用的車輛檢測器大多也采用這 種方式 下面就線圈的布設給出初步的建議 感應控制環(huán)形線圈 主要為單點的感應控制提供車輛到達信息 也可為自適應控制 提供排隊長度的信息 感應控制線圈布設原則參照以下兩點 線圈布設在渠化的道路上 即提供確定車輛流向的車輛信息 線圈與停車線的距離以延長綠時間內(nèi)車輛能安全通過路口為 標準 一般取 30 35 米 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 25 圖 17 感應控制線圈布局示意圖 4 3 信號燈布設原則 4 3 1 基本原則 對應于路口某進口 可根據(jù)需要安裝一個或多個信號燈組 信號燈可安裝在出口左側 出口上方 出口右側 進口左側 進口上方和進口右側 若只安裝一個信號燈組 應安裝在出口處 至少有一個信號燈組的安裝位置能確保 在該信號燈組所指 示的車道上的駕駛人 位于下表規(guī)定的范圍內(nèi)時均能清晰觀察到信 號燈 若不能確保駕駛人在該范圍內(nèi)能清晰觀察到信號燈顯示狀態(tài) 時 應設置相應的警告標志 道路設計車速 km h 30 40 50 60 70 80 距停車線 最小距離 m 50 65 85 110 140 165 表 1 交叉口視距要求 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 26 4 3 2 安裝數(shù)量 當進口停車線與對向信號燈的距離大于50米時 應在進口 處增設至少一個信號燈組 當進口停車線與對向信號燈的距離 大于70米時 對向信號燈應選用發(fā)光單元透光面尺寸為 400mm的信號燈 安裝在出口處的信號燈組中某組信號燈指示車道較多 所 指示車道從停車線至停車線后50m不在以下三種范圍內(nèi)時 應相 應增加一組或多組信號燈 無圖案寬角度信號燈基準軸左右各10 如圖24 無圖案窄角度信號燈基準軸左右各5 圖案指示信號燈基準軸左右各10 圖 18 信號燈車道覆蓋示意圖 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 27 4 3 3 機動車信號燈安裝位置 沒有機動車道和非機動車道隔離帶的道路 對向信號燈燈 桿宜安裝在路緣線切點附近 當?shù)缆份^寬時 可采用懸臂式安 裝在道路右側人行道上 也可根據(jù)需要在左側人行道上增設一 個信號燈組 如圖25所示 當?shù)缆份^窄時 機非道路總寬12米 以下 時 可采用柱式安裝在道路兩側人行道上 如圖26所示 當進口停車線與對向信號燈的距離大于50米時 應在進口停車 線附近增設一個信號燈組 圖 19 機動車信號燈組設置示意 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 28 圖 20 機動車信號燈組設置示意 設有機動車道和非機動車道隔離帶的道路 在隔離帶的寬 度允許情況下 對向信號燈燈桿宜安裝在機非隔離帶緣頭切點 向后2米以內(nèi) 當?shù)缆份^寬時 可采用懸臂式安裝在右側隔離帶 也可根據(jù)需要在左側機非隔離帶內(nèi)增設一個信號燈組 當?shù)缆?較窄時 機動車道路寬10米以下 時 可采用柱式安裝在兩側 隔離帶內(nèi) 當停車線與對向信號燈的距離大于50米時 應在進 口隔離帶內(nèi)增設一個信號燈組 橋下路口或較大的平交路口劃有左彎待轉區(qū)時 如果進入 左彎待轉區(qū)的車輛不容易觀察到本方位的對向信號燈的變化時 宜在另一方位的對向增設一組左轉方向指示信號燈 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 29 4 3 4 非機動車信號燈安裝位置 沒有機動車道和非機動車道隔離帶的道路 非機動車信號 燈宜采用附著式安裝在指導機動車通行的信號燈燈桿上 如圖 27所示 圖 21 非機動車信號燈附著安裝 當非機動車停車線與對向非機動車信號燈的距離大于50米 時 應在進口增設一組非機動車信號燈 可安裝在進口停車線 前0 8m至2m處右側距路緣的距離為0 8m至 2m的人行道上或非機 動車道左側的機非隔離帶內(nèi) 立交橋下非機動車信號燈安裝在橋體上 立交橋另一側應 增設一組非機動車信號燈 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 30 4 3 5 人行橫道信號燈安裝位置 人行橫道信號燈應安裝在人行橫道兩端內(nèi)沿或外沿線的延 長線 距路緣的距離為0 8m至2m的人行道上 采取對向燈安裝 具有中心隔離帶 含立交橋下 的路口 隔離帶寬度大于 1 5米的 應在隔離帶上增設人行橫道信號燈 采用行人按鈕時 行人按鈕安裝高度宜在1 2 1 5米范圍 內(nèi) 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 31 第 5 章 網(wǎng)絡傳輸子系統(tǒng)設計 網(wǎng)絡傳輸子系統(tǒng)主要由路口局域網(wǎng) 接入線路和中心網(wǎng)絡組成 路口局域網(wǎng) 路口局域網(wǎng)主要用于匯聚前端各種網(wǎng)絡設備 包括有線 無線 網(wǎng)絡模式 接入線路 接入線路建議采用獨立光纖傳輸 連接路口局域網(wǎng)和中心網(wǎng)絡 傳輸帶寬不小于 100M 中心網(wǎng)絡 中心網(wǎng)絡采用 匯聚 核心 的網(wǎng)絡架構 用于連接路口局域網(wǎng) 的帶寬不小于 100M 用于中心網(wǎng)絡交換的帶寬不小于 1000M 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 32 第 6 章 后端管理子系統(tǒng) 6 1 平臺概述 iVMS 86XX 智能交通綜合管控平臺 是一個基于服務器 操作 系統(tǒng) 依托于數(shù)據(jù)庫 架構于網(wǎng)絡的服務系統(tǒng) 是支撐起交通信號 控制系統(tǒng)產(chǎn)品的中央管理平臺 一個能夠實現(xiàn)設備接入與用戶服務 的綜合軟硬件體系 綜合管控平臺利用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫 軟件及服務 接入分散的設備并建立用戶 業(yè)務接口 以完成分散設備的統(tǒng)一管 理并提供用戶業(yè)務需要的服務 6 2 平臺功能設計 6 2 1 狀態(tài)顯示及控制 iVMS 86XX 智能交通綜合管控平臺具備電子地圖功能 能夠將 前端信號機點位情況 交通數(shù)據(jù) 道路信息等直觀地展現(xiàn)在該區(qū)域 的地圖上 電子地圖的主界面如下 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 33 圖 22 電子地圖示意圖 平臺可通過可視化界面對前端信號機運行狀態(tài)進行實時顯示 用戶可以從中查看并修改各信號機工作模式和在運行配時方案的關 鍵特征參數(shù)等信息 從而實現(xiàn)上文提到的信號控制方式 圖 23 路口實時狀態(tài)顯示示意圖 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 34 6 2 2 勤務預案功能 除了一些日常的參數(shù)調整外 系統(tǒng)還設計了勤務預案 在發(fā)生 突發(fā)事件或有重要車輛需要通行時 可為這些車輛安排專門的線路 供其快速通行 保證如消防車輛 救護車輛的快速通行 圖 24 勤務控制示意圖 6 2 3 故障報警預處理功能 平臺可跟據(jù)客戶需求 對接收到的前端故障報警信息進行實時 的管理 可對不同故障信息進行不同的故障處理設置 包括日志記 錄 窗口提示 短信通知 郵件通知等處理操作 用戶可通過該功能直接將故障管理與設備維護模塊聯(lián)通起來 部分驗證故障信息可自動反饋到下一步處理責任人 減少人工流程 處理的時間耽誤 確保信號控制系統(tǒng)的長時間穩(wěn)定工作 6 2 4 交通流數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能 統(tǒng)計功能是系統(tǒng)對前端所采集的往來車輛數(shù)據(jù)信息進行分類匯 總 并根據(jù)不同的業(yè)務單元的要求 以不同的形式出具統(tǒng)計報表 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 35 挖掘隱藏在數(shù)據(jù)背后的信息 目前系統(tǒng)能夠對不同路口 時段的車 流量進行統(tǒng)計 并出具柱狀 曲線或列表形式的日報 周報 月報 和年報表 圖 25 交通流量統(tǒng)計示意圖 6 2 5 運維管理 用戶能夠通過運維管理功能界面 實時了解系統(tǒng)及其中的各設備 當前的運行狀況 當系統(tǒng)或設備運行異常時 系統(tǒng)能夠將異常的情 況反映在信息提示列表中 用戶就能夠根據(jù)異常設備的情況及時采 取維護措施 圖 26 運維管理示意圖 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 36 運維管理包括網(wǎng)絡管理和資產(chǎn)管理 用戶通過網(wǎng)絡管理 能夠 獲取系統(tǒng)中所有網(wǎng)絡設備 服務器的運行情況 通過資產(chǎn)管理 能 夠了解到系統(tǒng)中的各項設備的資產(chǎn)信息 包括采購時間 維修報廢 情況等 以便用戶了解 評估系統(tǒng)設備的使用情況以及是否需要更 新或維護 6 2 6 日志管理 用戶可以通過日志管理功能查看人員操作記錄 系統(tǒng)運行記錄 和系統(tǒng)故障記錄 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 37 第 7 章 核心設備介紹 7 1 交通信號控制機 1 產(chǎn)品簡介 DS TSC500 交通信號控制機是基于 ARM9 系列 32 位芯片控制的交通信號控 制機 具有較強的控制和通信功能 其硬 件電路和軟件設計都采用了模塊化設計的 思想 信號機機體主要由控制箱 配電單 元和機柜組成 控制箱主要包括主控板 車檢板 燈控板 由總線連接在一起 整機達到戶外設備全天候工 作要求 具有防雷擊 過載保護 綠沖突檢測等的安全措施 本信號機可以在無中心控制的條件下進行信號機單點的定周期 控制 感應控制 自適應控制等 也可基于 GPS 校時實現(xiàn)多點的無 纜線協(xié)調控制 也可以在系統(tǒng)協(xié)調下執(zhí)行控制中心下發(fā)的系統(tǒng)控制 方案和關燈 閃光 全紅 手動步進 特殊功能 根據(jù)用戶定制需 求開放相應接口 優(yōu)先等控制指令 2 主要特性 采用先進的 ARM9 系列 32 位芯片 提供強大的計算與通訊能力 模塊化設計 安裝和維護方便 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 38 采用固態(tài)開關控制信號燈 運行穩(wěn)定 采用開放性 標準化通信協(xié)議 支持 NTCIP 協(xié)議 方便擴展 對檢測器 通信 燈具等外部設備的工作狀態(tài)自動監(jiān)控和記錄 發(fā)生故障自動告警并可自動采取相應的處理措施 采用 GPS 授時的方式保證系統(tǒng)的精確時鐘 特征參數(shù)生成和下載方便 可用 PC 機 筆記本電腦 完成或直 接由 U 盤導入 3 技術參數(shù) 項目 參數(shù) 相位驅動 支持 16 組相位驅動 24 個信號通道 可擴展至 36 個信號通道 線圈檢測器 支持 24 個線圈接入 可擴展至 48 個線圈 通訊協(xié)議 支持 NTCIP 通信協(xié)議 網(wǎng)絡接口 2 個百兆網(wǎng)絡接口 其中 1 個可光電復用 其他接口 2 個 RS232 接口 1 個 RS422 接口 2 個 RS485 接口 2 個 USB 接口 其中 1 個內(nèi)置 用于 WIFI 或 3G 模塊 外部輸入 支持 8 路行人按鈕輸入 16 路 IO 輸入 8 路過壓過流檢測輸入 外部輸出 支持 20 路無源輸出 4 路繼電器輸出 16 路光耦輸出 工作電壓 AC220V 44V 50Hz 2Hz 工作環(huán)境溫度 40 70 工作環(huán)境濕度 45 95 無凝結 功耗 60W 防護等級 IP54 結構尺寸 650mm W 1500mm H 450mm D 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 39 7 2 視頻車檢器 1 產(chǎn)品簡介 視頻車輛檢測器 采用視頻圖像分析技 術 對圖像中設定的檢測區(qū)域內(nèi)的運動物體 進行檢測 獲取所需的交通信息 大場景安 裝 可提供可視化圖像 實時交通信息 攝像機采用 ISP DSP 結構 具有多車道視頻實時分析及計算功能 可以提供車流量 車道平均 速度 車頭時距 車頭間距 車道時間占有率 車道空間占有率 車輛類型 車輛排隊長度 交通狀態(tài)等交通數(shù)據(jù) 適用于城市路口為信號機的配時提供數(shù)據(jù)依據(jù) OD 調查分析 城市交通誘導等交通數(shù)據(jù)深層次分析應用 2 產(chǎn)品特性 輸出流量 占有率 排隊長度等信息 可完全替代傳統(tǒng)的線圈 地磁 微波的信息采集設備 嵌入式一體化設計 集成度高 不需要工控機 支持實時視頻畫面輸出 為交通監(jiān)管提供可視化管理手段 支持多種數(shù)據(jù)輸出方式 包括 RJ45 RS 485 IO 等 建議安裝 使用方便 不破壞路面 維修時無需封閉車道 3 典型應用 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 40 視頻車檢器 信號控制機 4 技術參數(shù) 項目 參數(shù) 傳感器類型 1 1 8 Progressive Scan CMOS 最小照度值 彩色 0 001 Lux F1 2 AGC ON 視頻壓縮標準 H 264 MPEG4 MJPEG 視頻壓縮碼率 32Kbps 16Mbps 視頻分辨率 1920 1080 信息采集功能 車流量 車道平均速度 車頭時距 車頭間距 車道時間占有率 車道空間占有率 車輛類型 車輛排隊長度 交通狀態(tài) 車流量統(tǒng)計準確率 95 通訊接口 1 個 RJ45 10M 100M 自適應以太網(wǎng)口 1 個 RS 485 接口 1 個 RS 232 接口 報警輸入 1 路 報警輸出 1 路 BNC 接口 1Vp p Composite Output 75 BNC 工作溫度和濕度 30 60 濕度小于 95 無凝結 電源 AC24V 10 DC12V 10 功耗 10Wmax 尺寸 136 103 5 48 2 重量 5kg 0 5kg 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 41 第 8 章 系統(tǒng)特點 8 1 靈活適應的控制方案 系統(tǒng)可通過多種控制策略 綜合權衡路網(wǎng)交通狀況 對路網(wǎng)各 路口的周期 綠信比 相位差 運行計劃進行合理配置 使之適應 交通流的變化 從而確保路網(wǎng)的利用效率最優(yōu) 既支持基于信號機的單點控制 也可實現(xiàn)基于中心上位機的區(qū) 域協(xié)調控制 在城市交通信號建設中可采用統(tǒng)一的設備型號滿足不 同點位個性化的方案需求 8 2 設備快速維護及修復 信號機采用 9U 機架式的硬件設計 把電源板 燈控板 車檢板 都標準化成一個個獨立的設備模塊 機架式的設計可簡單實現(xiàn)設備 的接口擴展 線圈接入數(shù) 燈控數(shù) 同時在設備維護時 可通過簡 單的模塊替換找到故障點 并快速修復故障信號機 確保設備長時 間穩(wěn)定運行 8 3 獨立 穩(wěn)定的故障檢測處理 獨立 穩(wěn)定的故障檢測 反饋模塊 對各通道實時輸出的信號 燈控制信號進行監(jiān)控 杜絕信號燈出現(xiàn)影響交通運行的故障狀態(tài) 且對故障問題進行初步診斷 協(xié)助管理人員明確故障原因 交通信號控制系統(tǒng)解決方案 42 8 4 開放式 NTCIP 協(xié)議 系統(tǒng)采用開放式通訊協(xié)議 NTCIP 提供符合標準的協(xié)議接 口 可與 NTCIP 通訊協(xié)議系統(tǒng)兼容 NTCIP 協(xié)議迎合了目前技術發(fā)展的主潮流 打破了傳統(tǒng)的私有 的智能交通控制系統(tǒng) 如 SCOOT SCATS 的壟斷體制 通過采用 開放協(xié)議的機制 引入了競爭 降低了系統(tǒng)的運營維護成本以及系 統(tǒng)擴容成本