公交信號燈控制系統(tǒng)

1、4.XX公交信號燈控制系統(tǒng)（1）道路監(jiān)控系統(tǒng)通過BRT沿線設(shè)置道路交通監(jiān)控設(shè)備，實現(xiàn)對整個路段BRT車輛運行狀態(tài)的監(jiān)控，系統(tǒng)將前端攝像機的監(jiān)控圖像實時傳輸?shù)焦芾碇行?，在中心的視頻顯示終端實時顯示，并根據(jù)需求對這些視頻圖像進(jìn)行存儲、備份與調(diào)用。交通監(jiān)控系統(tǒng)是最常用也是最實用的交通信息采集手段，可以實時反映道路的交通狀況，關(guān)鍵是反映BRT專用公交車道與社會車輛的交通運行狀況，便于交通管理指揮人員及時掌握交通動態(tài)，并采取有針對性的交通管理與控制措施，緩解交通擁擠。同時交通監(jiān)控系統(tǒng)所記錄的圖像具有很強的直觀性、實時性和可逆性，使得它在解決交通事故、預(yù)防和疏導(dǎo)交通擁堵、及時響應(yīng)交通突發(fā)事件以及在治安和偵

2、破刑事案件、為公安偵察破案提供線索等方面發(fā)揮重要的作用。另外，只需要在后端增加視頻信息采集設(shè)備，無需重新進(jìn)行大規(guī)模的路面施工，通過設(shè)備內(nèi)嵌的智能分析算法可對路面場景內(nèi)發(fā)生的各類交通狀況，進(jìn)行交通參數(shù)采集、分析，采用視頻的方式進(jìn)行信息采集不僅提高了道路監(jiān)控攝像頭的綜合利用率，還可以節(jié)省大量的路面施工。（1）布局原則為減少豎桿對城市景觀的影響，本次設(shè)計路段交通監(jiān)控與違法駛?cè)胱ヅ暮吐房谇爸嘎窐?biāo)志合并設(shè)置，部分路段在路段單獨立桿；路口監(jiān)控設(shè)置于路口信號燈桿體上。（2）系統(tǒng)組成智能交通監(jiān)控系統(tǒng)由分布在城市道路路口、BRT車道上的路口視頻采集單元、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、交通信息分析器、中心數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等部分組成，

3、路口視頻采集單元通過租用運營商光纖完成數(shù)據(jù)傳輸，在中心將接收的視頻連接到視頻車輛檢測器上，對視頻進(jìn)行實時分析，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示：圖1 系統(tǒng)拓?fù)鋱D前端視頻采集單元 視頻監(jiān)控前端設(shè)備主要采用一體化攝像機。前端圖像采集系統(tǒng)主要包括一體化攝像機、防雷、機箱、立桿、基礎(chǔ)等。前端視頻采集單元安裝在BRT專用車道上方，在無人值守環(huán)境下24小時全天候自動完成圖像的采集工作，通過傳輸設(shè)施連接將視頻信號及方向控制信號傳送到指揮中心，完成視頻圖像的采集控制功能。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要由交換機等通訊設(shè)施組成，負(fù)責(zé)將前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的視頻信號產(chǎn)送到管理中心，供管理中心的視覺分析設(shè)備進(jìn)行分析。交通信息分析器負(fù)

4、責(zé)對攝像機提供的動態(tài)視頻進(jìn)行分析，采集車流量、平均速度、車道占有率等交通信息量。中心管理系統(tǒng)設(shè)在道路交通智能監(jiān)控管理部門的監(jiān)控機房，主要由連接在通訊鏈路上的智能視頻分析服務(wù)器、中心服務(wù)器、報警計算機、客戶端作業(yè)計算機及相應(yīng)的彩色打印機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和管理軟件共同組成，負(fù)責(zé)對前段采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、繪制曲線圖，并提供對相關(guān)數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計、分類、檢索、查詢、提取等操作，產(chǎn)生并可打印相應(yīng)報表。（2）道路交通流量監(jiān)測在沿線主要交叉口布設(shè)地磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，自動采集交叉口實時流量、時間占有率和速度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)浇煌ㄖ笓]管理中心，為道路管理和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。（1）布設(shè)原則檢測器布設(shè)于路段或進(jìn)交通島的

5、入口車道，居于車道中間，距離停車線30米處。每個車道埋設(shè)一枚；接收器應(yīng)靠近信號機，就近懸掛。方向面向交通島，與斜對角線一致。所選立桿應(yīng)是現(xiàn)場最接近信號機且方便施工的；節(jié)點數(shù)據(jù)處理器與接收器之間使用超五類標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線連接；中繼器應(yīng)在檢測器可接收范圍內(nèi)選擇最接近圖示結(jié)構(gòu)的立桿懸掛，高度應(yīng)該介于5-9米。如果距離檢測器較遠(yuǎn)（如接近50米）宜將中繼器懸掛的高一些（如8-9米）。設(shè)備的布設(shè)位置如圖所示。（2）系統(tǒng)構(gòu)成地磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過埋入路面的磁性傳感器檢測車輛的存在和通過，通過低功率無線電技術(shù)將檢測數(shù)據(jù)實時傳送至附近的接收器(AP)，接收器(AP)繼而將數(shù)據(jù)傳送至一個或多個本地或遠(yuǎn)程的交通管理系統(tǒng)。無線

6、檢測器(Sensor)：置于車道內(nèi)，檢測車輛存在和通過；接收器(AP)：接收傳感器檢測數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后向上傳送；中繼器(RP)：用于支持安裝在接入點無線范圍之外的傳感器；平臺數(shù)據(jù)管理軟件：平臺數(shù)據(jù)管理軟件運行于中心機房的數(shù)據(jù)服務(wù)器上。它將及時的將數(shù)據(jù)分享給第三方平臺服務(wù)器用作交通誘導(dǎo)控制等方面；同時對接收到交通數(shù)據(jù)作入庫存儲處理，用作數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計；同時可以設(shè)置下端設(shè)備的參數(shù)，監(jiān)測下端數(shù)據(jù)的狀態(tài)，如視現(xiàn)場需要將數(shù)據(jù)回傳的周期設(shè)置成30秒、1分鐘、2分鐘、5分鐘等。（3）系統(tǒng)功能及特點系統(tǒng)具有以下功能：車流量：單位時間段內(nèi)車輛通過檢測器的數(shù)量；占有率：單位時間段內(nèi)所有通過車輛的壓占時間與單

7、位時間的比率；速度：每條車道安裝1個檢測器可以輸出估計速度，每條車道安裝2個檢測器可以輸出精確速度。系統(tǒng)具有以下特點：不用布設(shè)管線；安裝施工快速簡單，對路面的占用時間短，維護簡單方便；安裝施工對道路表面影響小，不影響路基；檢測精度高，穩(wěn)定可靠；不受自然環(huán)境和氣候（雨、雪、霧、夜等）影響；接口豐富，兼容性強。擁有網(wǎng)絡(luò)接口、串行接口以及電平量輸出接口的多種輸出方式；配有功能強大的后端維護，管理軟件；檢測器靈敏度16級可調(diào)，可以滿足各種車輛檢測需求；BRT專用道違法駛?cè)胱ヅ?通過在BRT沿線的重要路段建設(shè)違法駛?cè)胱詣幼ヅ南到y(tǒng)，實現(xiàn)道路監(jiān)控區(qū)域內(nèi)通行的車輛進(jìn)行實時監(jiān)視、抓拍、識別、報警、記錄保存車輛通

8、行的信息和車流量數(shù)據(jù)并進(jìn)行集中有效的管理，節(jié)約了警力，并在一定程度上保證了道路的交通安全。交通違法檢測系統(tǒng)通過自動采集車輛信息并完成車輛測速、車牌字符和顏色的自動識別，將違法信息上傳至交通指揮中心服務(wù)器，然后在車行前方路口通過島頭可變信息發(fā)布設(shè)施將違法車輛的車牌信息向社會發(fā)布，提醒社會車輛不要進(jìn)入BRT專用車道。（1）布局原則主要設(shè)置在路口附近及重點路段。（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)違法駛?cè)胱ヅ南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖公交專用道違法駛?cè)胱ヅ南到y(tǒng)由前端子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)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)對公交專用車道出現(xiàn)的其他車輛違法占用、行駛的交通違法行為的自動抓拍、記錄、傳輸和處理。前端子系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成前端數(shù)據(jù)的采

9、集、分析、處理、存儲與上傳，主要由一體化抓拍單元、補光單元、終端服務(wù)器等相關(guān)組件構(gòu)成。交通違法信息全部采用IP方式傳輸。網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)、圖片、視頻的傳輸與交換。建設(shè)視頻專網(wǎng)，其中前端局域網(wǎng)主要由點到點裸光纖、光纖收發(fā)器組成；中心網(wǎng)絡(luò)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)負(fù)責(zé)實現(xiàn)對轄區(qū)內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)的匯聚、處理、存儲、應(yīng)用、管理與共享，由中心管理平臺和存儲系統(tǒng)組成。中心管理平臺由平臺軟件模塊搭載的服務(wù)器組成，包括：管理服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器、圖片服務(wù)器、錄像管理服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等。外場布局違法駛?cè)胱ヅ南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖為了盡可能記錄車輛由其他車道駛?cè)牍粚Ｓ玫啦⒗^續(xù)行

10、駛的完整行為，建議用于抓拍公交占用行為的攝像機位于公交車道、周圍臨近車道正上方，并通過補光燈提高夜間抓拍率、捕獲率。（4）車載抓拍系統(tǒng)由于道路上違法抓拍設(shè)置在重點位置，為了彌補盲區(qū)的違法駛?cè)胄袨?，本項目擬在BRT公交車上設(shè)置車載抓拍系統(tǒng)。系統(tǒng)由前端車載子系統(tǒng)(車載占道抓拍機)、3G/4G網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、中心接收處理系統(tǒng)、中心審核處罰系統(tǒng)等組成。前端車載子系統(tǒng)負(fù)責(zé)車輛識別、抓拍、車牌識別、圖片數(shù)據(jù)上傳;3G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸;中心接收處理系統(tǒng)進(jìn)行圖片處理，字符疊加，存儲入庫、數(shù)據(jù)查詢等;中心審核處罰系統(tǒng)進(jìn)行處罰審核、打印、發(fā)布、網(wǎng)絡(luò)查詢等。（3）BRT車輛信號優(yōu)先系統(tǒng)1) 系統(tǒng)概述本項目擬采用基于R

11、FID技術(shù)的信號優(yōu)先控制方案，該方案是基于遠(yuǎn)距離射頻識別技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機控制技術(shù)、機電控制技術(shù)于一體的智能化交通控制信號系統(tǒng)。系統(tǒng)以公交優(yōu)先為原則，保障BRT車輛準(zhǔn)點，高效，實現(xiàn)公交進(jìn)一步提速。本系統(tǒng)主要由有源RFID讀寫器、天線、射頻卡（RF標(biāo)簽）、公交優(yōu)先控制器及相關(guān)交通設(shè)施組成。該系統(tǒng)是一個完整的交通控制系統(tǒng)的一部分，當(dāng)車輛行駛至距離交通信號燈大約100米范圍內(nèi)，利用RFID技術(shù)進(jìn)行車輛身份識別并判斷有權(quán)申請紅綠燈變化的車輛，然后中央控制系統(tǒng)按計劃安排綠燈為其放行。2) RFID射頻識別技術(shù)分析RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)

12、據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。將FRID技術(shù)應(yīng)用于快速公交車輛檢測/識別將大大提高對車輛的管理和運營效率。射頻識別（RFID）利用無線射頻信號，通過讀寫器（Reder）、天線和安裝在載體（車輛）上的RFID卡，構(gòu)成RFID系統(tǒng)，實現(xiàn)對載體的非接觸的識別和數(shù)據(jù)信息交換，如圖。RFID系統(tǒng)可以工作在固定的單一頻率上，也可工作在跳頻擴譜抗干擾能力。閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時將車輛ID信息通過標(biāo)簽內(nèi)置天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接收到從標(biāo)簽發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對接收到的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼，然后送到后臺系統(tǒng)進(jìn)行處理

13、；后臺主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構(gòu)動作。3) 系統(tǒng)目標(biāo)1）減少公交車輛的停車延誤，縮短公交車輛的行程時間，體現(xiàn)公交車輛的優(yōu)先性；2）有效保證公交車輛到達(dá)線路站點的準(zhǔn)點率；3）根據(jù)車輛早點或晚點的運營情況，判斷車輛是否需要申請公交優(yōu)先，具有較好的靈活性；4）公交優(yōu)先智能信號系統(tǒng)實現(xiàn)具有實時性，車輛駛?cè)胧致房谔?，路口設(shè)備必須準(zhǔn)確可靠的檢測車輛，并與車載設(shè)備進(jìn)行信息交互，將路口設(shè)備與車載設(shè)備有效的集成在一起，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息傳輸；5）避免設(shè)備安裝對路面的破壞，降低路面實施難度，提高設(shè)備的可維護性；6）公交優(yōu)先智能信號系統(tǒng)的

14、設(shè)備安全可靠，適合于車載和室外的工作環(huán)境，保證全天候工作；7）公交優(yōu)先智能信號系統(tǒng)還需滿足車輛監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)，可在滿足公交優(yōu)先功能的同時，滿足車輛運營的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控調(diào)度；8）公交優(yōu)先智能信號系統(tǒng)具有全部智能信號系統(tǒng)的功能，在公交優(yōu)先的基礎(chǔ)上，還能實現(xiàn)線協(xié)調(diào)和面協(xié)調(diào)控制等等多種控制方式；能夠提高道路通行能力，減少出行的旅行時間。設(shè)備維護簡單、可靠，便于后續(xù)的維護與升級。4) 系統(tǒng)設(shè)計原則1）不影響主干道協(xié)調(diào)的控制效果；2）盡量減少對沖突方向車輛和行人的干擾；3）盡量減少明顯改變當(dāng)前方案的相位相序。5) 系統(tǒng)功能1）采用RFID技術(shù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離車輛信息的識別、采集和控制。2）簡單、靈活地實現(xiàn)公交

15、優(yōu)先算法設(shè)置。3）通過獨特的優(yōu)先控制算法，實現(xiàn)公交優(yōu)先通行與整體運行效率最高。4）實現(xiàn)與交叉口信號控制系統(tǒng)的上端控制軟件的整體融合設(shè)計；實現(xiàn)公交優(yōu)先通行與整體運行效率最高。5）能對各個進(jìn)口公交車輛的射頻信號進(jìn)行編解碼控制，并能下發(fā)到信號機實現(xiàn)公交優(yōu)先通行，確保研發(fā)系統(tǒng)與交叉口信號機的適應(yīng)性。6）軟件能設(shè)置一定的優(yōu)先規(guī)則（預(yù)案設(shè)置），實現(xiàn)公交車輛優(yōu)先通行信號的切換。7）自動判斷檢測公交車輛的運行的路線方向，實現(xiàn)相應(yīng)公交優(yōu)先通行信號的切換與控制。實現(xiàn)公交信號優(yōu)先控制功能，信號機要能夠接受BRT車輛到達(dá)的信號，并根據(jù)該信號的請求進(jìn)行信號燈配時的改變：（1）當(dāng)BRT車輛接近路口遇綠燈時，則適當(dāng)延長當(dāng)前

16、的綠燈相位時間，保證BRT車輛通過路口。（2）當(dāng)BRT車輛接近路口遇紅燈時，則縮短信號周期，提前轉(zhuǎn)入BRT車輛行駛的對應(yīng)相位，從而減小公交車輛在交叉口的延誤時間。但不設(shè)專門的BRT相位。信號優(yōu)先的條件是：當(dāng)路口檢測設(shè)備檢測到BRT車輛時，向路口信號機發(fā)送請求信號，同時路口檢測設(shè)備對檢測到的車輛進(jìn)行身份識別，BRT管理中心的運營管理系統(tǒng)比照時刻表對該車是否準(zhǔn)點到達(dá)某路口進(jìn)行判斷，并將該信息實時傳至交警支隊信號控制中心，系統(tǒng)對有延誤的車輛下達(dá)指令給路口信號機進(jìn)行配時調(diào)整，對準(zhǔn)點的車輛則不下指令。6) 系統(tǒng)構(gòu)架該系統(tǒng)主要有車載子系統(tǒng)、路口控制系統(tǒng)、信號通訊系統(tǒng)和中心調(diào)度和聯(lián)合控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)所構(gòu)成。

17、車載子系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集車輛位置、速度、里程等數(shù)據(jù)，并根據(jù)自身的運營情況發(fā)送公交優(yōu)先的申請信息給路邊子系統(tǒng)，進(jìn)行信息交互，得到來自車輛的公交優(yōu)先申請信息。主要指車載標(biāo)簽。路口子系統(tǒng)此子系統(tǒng)采用RFID射頻識別技術(shù)，對到達(dá)（或經(jīng)過）BRT車輛運行線路的路邊某一點的車輛進(jìn)行身份識別，身份識別以后，控制機就可以獲取該車輛檢測設(shè)備提取車輛到達(dá)的信息，憑借行車時刻表的比對決定能否給予信號控制機公交優(yōu)先信號，并且將BRT的有關(guān)信息反饋給BRT管理中心，有助于對該車進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。主要包括信號優(yōu)先控制器、RFID遠(yuǎn)距離讀寫器、RFID天線、信號機（該設(shè)備有其他設(shè)計單位完成，本次僅提相關(guān)參數(shù)要求）等。為了適應(yīng)路

18、口惡劣的運行環(huán)境，保證系統(tǒng)可靠運行，建議采用嵌入式設(shè)計。信號通訊子系統(tǒng)該系統(tǒng)主要實現(xiàn)路口信號機與交警支隊指揮中心的通信聯(lián)系，由于本項目信號燈設(shè)計不在本設(shè)計范圍，所以信號通訊子系統(tǒng)也由信號燈設(shè)計單位一并考慮。中心調(diào)度、聯(lián)合控制子系統(tǒng)中心調(diào)度、聯(lián)合控制系統(tǒng)的正常與否關(guān)系到整個公交優(yōu)先系統(tǒng)的運行情況，路口控制子系統(tǒng)通過專用網(wǎng)絡(luò)實時保持著與中心的通訊，中心系統(tǒng)在人工參與或在緊急情況下能調(diào)用預(yù)警方案下載到各個路口控制子系統(tǒng)，以保證整個公交優(yōu)先系統(tǒng)的無故障運行，在信號優(yōu)先控制系統(tǒng)中接入公交運管中心的運營時刻表，在系統(tǒng)中總結(jié)評估出以下幾種公交優(yōu)先控制、系統(tǒng)聯(lián)動方案：在各個RFID路口控制前端子系統(tǒng)存儲有各到站公交車輛的時刻表，以此表行車時刻與車輛離站時間進(jìn)行對比，在到達(dá)路口信號燈控制前來決定是否給予公交優(yōu)先權(quán)限信號。為防止讀卡器在不同時刻檢測到相同車輛的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)應(yīng)在線控的基礎(chǔ)上加以判別車輛通行方向，從而得出是否為有效數(shù)據(jù)。系統(tǒng)聯(lián)動運行方面，應(yīng)采取