交通信號控制系統(tǒng)

1交通信號控制系統(tǒng)概述交通信號控制系統(tǒng)是智能交通管理系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，其重要功效是自動協(xié)1.1調(diào)和控制整個(gè)控制區(qū)域內(nèi)交通信號燈的配時(shí)方案，均衡路網(wǎng)內(nèi)交通流運(yùn)行，使停車次數(shù)、延誤時(shí)間及環(huán)境污染減至最小，充足發(fā)揮道路系統(tǒng)的交通效益。必要時(shí)，可通過控制中心人工干預(yù)，直接控制路口信號機(jī)執(zhí)行指定相位，強(qiáng)制疏導(dǎo)交通。NATS交通信號控制系統(tǒng)用于都市道路交通的控制與管理，能夠提高車速、減少延誤、減少交通事故、減少能耗和減輕環(huán)境污染。從上個(gè)世紀(jì)八十年代中期以來，中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所就開始了NATS系統(tǒng)和路口交通信號控制機(jī)的研制開發(fā)。該系統(tǒng)通過了國家鑒定驗(yàn)收，獲得了國家重大科技攻關(guān)成果獎、公安部科技進(jìn)步一等獎和國家科技進(jìn)步三等獎。NATS交通信號控制系統(tǒng)特點(diǎn)：適合中國都市混合交通的特點(diǎn)，含有自行車控制功效；系統(tǒng)支持多個(gè)硬件平臺（微機(jī)、工作站以及大、中、小型計(jì)算機(jī)），多個(gè)軟件平臺（WINDOWS98/NT//XP）；支持多個(gè)外部設(shè)備（動態(tài)地圖板、室內(nèi)信息板、室外信息板、違章統(tǒng)計(jì)儀…）；支持多個(gè)系統(tǒng)互聯(lián)（電視監(jiān)視系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、車輛定位系統(tǒng)、違章捕獲系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)…）；系統(tǒng)配備靈活、裁剪方便；支持遠(yuǎn)程控制和維護(hù)；支持多個(gè)通信方式（光纜、電話線、GPRS/CDMA無線通信、城域網(wǎng)…）；系統(tǒng)人機(jī)界面和諧，顯示內(nèi)容豐富，操作使用方便；與國外同類系統(tǒng)相比，含有很高的性能價(jià)格比。1.2系統(tǒng)構(gòu)造1.2.1系統(tǒng)控制應(yīng)用層構(gòu)造NATS交通信號控制系統(tǒng)采用三級分布式遞階基本控制構(gòu)造：中心控制級，區(qū)域控制級，路口控制級（參見下圖）。中心控制級區(qū)域控制級1區(qū)域控制級2路口控制級路口控制級路口控制級區(qū)域控制級N1.2.2系統(tǒng)基本構(gòu)造區(qū)域監(jiān)控臺動態(tài)地圖板室內(nèi)信息板違章捕獲儀區(qū)域控制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信控制機(jī)(光端機(jī))光纖(光端機(jī))(光端機(jī))路口信號機(jī)?(光端機(jī))(光端機(jī))路口信號機(jī)室外情報(bào)板?室外情報(bào)板交通信號燈車輛檢測器其中：區(qū)域控制計(jì)算機(jī)監(jiān)視、控制、協(xié)調(diào)節(jié)個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，可同時(shí)控制128個(gè)外部設(shè)備，如果外部設(shè)備超出128路，可采用多臺區(qū)域控制計(jì)算機(jī)。區(qū)域監(jiān)控臺用作交通工程師工作臺，實(shí)時(shí)顯示被控區(qū)域內(nèi)的交通狀態(tài)和信息，下達(dá)人機(jī)會話命令；數(shù)據(jù)通信控制機(jī)為區(qū)域控制計(jì)算機(jī)與戶外設(shè)備提供通信通道；路口信號機(jī)負(fù)責(zé)采集、解決、傳送交通信息，控制路口信號燈色；環(huán)形線圈檢測器和微波檢測器安裝位置可分布在路口或者路段；動態(tài)地圖板實(shí)時(shí)顯示被控區(qū)域內(nèi)的交通狀態(tài)。1.3系統(tǒng)功效1.3.1系統(tǒng)三級控制功效1）中心控制級監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；協(xié)調(diào)區(qū)域控制級的運(yùn)行；含有區(qū)域控制級的全部功效。2）區(qū)域控制級監(jiān)控受控區(qū)域的運(yùn)行；對路口交通信號進(jìn)行協(xié)調(diào)控制；對路口交通信號機(jī)的工作狀態(tài)和故障狀況進(jìn)行監(jiān)視；通過人機(jī)會話對路口交通信號機(jī)進(jìn)行人工干預(yù)；監(jiān)視和控制區(qū)域級外部設(shè)備的運(yùn)行；進(jìn)行交通流量統(tǒng)計(jì)解決。3）路口控制級控制路口交通信號燈；接受解決來自車輛檢測器的交通流信息，并定時(shí)向區(qū)域計(jì)算機(jī)發(fā)送；接受解決來自區(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；含有單點(diǎn)優(yōu)化能力。4）終端控制為了方便靈活地控制系統(tǒng)，系統(tǒng)可掛接終端控制計(jì)算機(jī)（工作站），終端控制計(jì)算機(jī)提供與區(qū)域控制計(jì)算機(jī)完全同樣的顯示操作功效，終端控制計(jì)算機(jī)既能夠是本地的（如放在管控中心），也能夠是遠(yuǎn)程的（如在任何地方通過公安網(wǎng)進(jìn)行控制）。1.3.2系統(tǒng)區(qū)域協(xié)調(diào)控制基本功效實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)含有實(shí)時(shí)自適應(yīng)的區(qū)域性交通控制功效，控制區(qū)域內(nèi)交通信號機(jī)與交通控制中心區(qū)域控制機(jī)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，信號配時(shí)方案由優(yōu)化算法軟件根據(jù)交通流量檢測設(shè)備獲得到的車流量、占有率等交通信息進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算實(shí)時(shí)生成，下載給交通信號機(jī)實(shí)施區(qū)域協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)區(qū)域優(yōu)化的效果。降級協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)含有降級協(xié)調(diào)控制功效，實(shí)施協(xié)調(diào)控制的路口交通信號機(jī)都在區(qū)域控制計(jì)算機(jī)的控制之下，系統(tǒng)根據(jù)路網(wǎng)狀況及實(shí)時(shí)交通狀況，自動或人工選擇需要降級協(xié)調(diào)控制的路口，信號配時(shí)方案由系統(tǒng)優(yōu)化算法軟件根據(jù)交通狀況實(shí)時(shí)生成，下載給交通信號機(jī)實(shí)施降級協(xié)調(diào)控制。無電纜協(xié)調(diào)控制實(shí)施干線協(xié)調(diào)的路口交通信號機(jī)運(yùn)行在單點(diǎn)工作方式下，交通信號機(jī)軟件根據(jù)預(yù)先設(shè)立好的相序、配時(shí)、相位差等參數(shù)，自主進(jìn)行協(xié)調(diào)平滑解決，使干線道路實(shí)現(xiàn)綠波帶的效果。在此控制方式下，交通信號機(jī)需選配GPS模塊校正信號機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘。單點(diǎn)感應(yīng)控制HTA交通信號機(jī)含有全感應(yīng)、半感應(yīng)兩種單點(diǎn)感應(yīng)控制方式。全感應(yīng)控制方式：HTA交通信號機(jī)工作在全感應(yīng)控制方式時(shí)，每個(gè)相位首先執(zhí)行初始綠長度，在達(dá)成截止綠范疇內(nèi)時(shí)，判斷現(xiàn)在相位所對應(yīng)的檢測器上與否有車輛達(dá)成，如果超出門限則增加現(xiàn)在相位的放行時(shí)間一種步長，否則，做完現(xiàn)在長度之后，切換到下一種相位；如果在放行的過程中不停有車輛達(dá)成，則每次在相位進(jìn)入截止綠長度范疇內(nèi)后，增加一種步長，直至達(dá)成相位的最大綠為止。在此工作方式下，關(guān)閉倒計(jì)時(shí)屏的顯示。半感應(yīng)控制方式：HTA交通信號機(jī)工作在半感應(yīng)控制方式時(shí)，在無車輛達(dá)成時(shí)跳過半感應(yīng)的相位，只有當(dāng)半感應(yīng)相位所在的檢測器有車輛達(dá)成時(shí)，才按攝影序運(yùn)行半感應(yīng)相位。在此工作方式下，關(guān)閉倒計(jì)時(shí)屏顯示。1.3.3系統(tǒng)區(qū)域協(xié)調(diào)控制特殊控制功效指定相位控制在指揮中心可人工在線修改系統(tǒng)或路口控制參數(shù)，特殊狀況下還可人工指定相位控制，強(qiáng)制進(jìn)行交通疏導(dǎo)。模擬手動根據(jù)路口交通需求，由指揮中心發(fā)出命令模擬交通信號機(jī)的手動控制方式，進(jìn)行交通疏導(dǎo)。特勤路線控制在特殊狀況下，如警衛(wèi)、消防、救護(hù)、搶險(xiǎn)等，信號燈按預(yù)定的路線進(jìn)行綠波推動，以確保車輛暢通無阻。綠波線路由指揮中心指揮員預(yù)先設(shè)立。手動功效在特殊狀況下，由路口執(zhí)勤的交警手動控制交通信號機(jī)進(jìn)行交通疏導(dǎo)，在交通信號機(jī)進(jìn)入手開工作狀態(tài)時(shí)，交警通過手動按鈕來調(diào)節(jié)路口放行狀態(tài)。1.3.4其它功效交通信息采集功效通過車輛檢測器對路口每個(gè)車道的車流信息進(jìn)行自動采集、解決和存儲，為改善都市交通控制和都市規(guī)劃提供決策根據(jù)。交通信息采集精度優(yōu)于95%；提供對從現(xiàn)場路口傳送上來的各類交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的工具；可提供每5分鐘到年為單位的查詢方式并能夠進(jìn)行報(bào)表打印。在GIS地圖上能夠查看某一種時(shí)段整個(gè)區(qū)域的流量分布狀況，能夠通過電子地圖直觀的理解到路口與否處在擁擠狀態(tài)。能較精確地求取車流量、占有率，評定交通負(fù)荷度，建立交通信息管理數(shù)據(jù)庫，打印分析交通信息各類圖表。系統(tǒng)監(jiān)測功效對系統(tǒng)設(shè)備和軟件運(yùn)行狀況和故障進(jìn)行全方面監(jiān)測和管理。以報(bào)表的形式清晰的反映系統(tǒng)操作員的操作統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)參數(shù)的修改統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)登錄統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)故障及解決統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)運(yùn)行方案的歷史統(tǒng)計(jì)，交通阻塞報(bào)警及解決統(tǒng)計(jì)。遙設(shè)信號機(jī)參數(shù)區(qū)域機(jī)能夠調(diào)看、修改和設(shè)立信號機(jī)參數(shù)，具體參數(shù)以下：信號機(jī)配時(shí)方案參數(shù)；信號機(jī)普通、特殊時(shí)段參數(shù)；信號機(jī)相位配備參數(shù)；信號機(jī)單點(diǎn)線控參數(shù)；信號機(jī)感應(yīng)配備參數(shù)；信號機(jī)過渡燈色參數(shù)；信號機(jī)“車輛違章拍照”參數(shù)；信號機(jī)時(shí)間參數(shù)。軟件界面以下：系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控與維護(hù)功效可通過PSTN、DDN、ISDN等以遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)方式注冊進(jìn)入顧客系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程故障診療，系統(tǒng)監(jiān)控與維護(hù)：與本地系統(tǒng)控制臺同樣，監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行；調(diào)看、設(shè)立路口交通信號機(jī)控制參數(shù)，對系統(tǒng)軟件進(jìn)行診療、修改和升級。PSTN、DDN、ISDN區(qū)域計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制臺路口信號機(jī)路口信???號機(jī)路口信號機(jī)系統(tǒng)接口開放，能夠把采集解決的交通流信息、系統(tǒng)重要控制信息等提供應(yīng)指揮集成系統(tǒng)（涉及110/122子系統(tǒng)）使用，可進(jìn)行二次開發(fā)；顧客可對信息的格式提出規(guī)定。1.3.5系統(tǒng)軟件升級功效最新版本的系統(tǒng)優(yōu)化軟件通過車輛檢測器實(shí)時(shí)檢測機(jī)動車和自行車的信息，通過交通模型計(jì)算停車線車輛達(dá)成和排隊(duì)狀況，通過計(jì)算和調(diào)節(jié)飽和度，以減少行車延誤、停車次數(shù)為重要目的函數(shù)，結(jié)合道路交通特點(diǎn)、按小步距逐步尋優(yōu)的原則，對周期、綠信比、相位差等控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)成全局優(yōu)化的實(shí)時(shí)自適應(yīng)優(yōu)化軟件。1.4系統(tǒng)重要設(shè)備1.4.1HTA型交通信號控制機(jī)1）重要技術(shù)指標(biāo)交通指揮系統(tǒng)控制中心萊斯公司系統(tǒng)開發(fā)中心16相位控制；基本54路燈控輸出，可擴(kuò)充到108路燈控輸出；16路檢測器，可擴(kuò)充到32路檢測器；設(shè)有“節(jié)假日”、“星期”和“普通”三種模式共48個(gè)時(shí)段和20種配時(shí)方案。2）電氣性能指標(biāo)每路驅(qū)動功率：不不大于800W（AC220V）交流輸入：220(+15%、-20%）VAC，50±2HZ輸入功耗：不大于50W工作溫度：－20℃～＋70℃相對濕度：45～95%絕緣電阻：≥10ＭΩ3）功效特點(diǎn)含有區(qū)域聯(lián)控和單點(diǎn)自控（單點(diǎn)優(yōu)化、線控、感應(yīng)、多時(shí)段、閃燈、全紅、關(guān)燈、手控）等多個(gè)工作方式；GPS對時(shí)無電纜聯(lián)控；多相位控制；可同時(shí)獨(dú)立控制4個(gè)相鄰路口；可接多個(gè)類型的車輛檢測器（環(huán)型線圈、微波、視頻等）；綠燈信號沖突檢測與自動關(guān)燈；工作方式變化時(shí)，紅綠燈信號自動平滑過渡；可帶三色倒計(jì)時(shí)顯示屏，并可使倒計(jì)時(shí)顯示屏變頻顯示；含有防電網(wǎng)浪涌和抗雷電攻擊方法；停電時(shí)，不丟失數(shù)據(jù)；全封閉增強(qiáng)型機(jī)箱設(shè)計(jì)，有防雨、防潮、防塵、防震能力；高級防銹蝕和抗風(fēng)化表面解決工藝，完全適合全天候的戶外運(yùn)行；整機(jī)全模塊化（插件單元）設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的硬件配備可大可小，并且機(jī)器的維修被簡化為功效模塊的現(xiàn)場快速代換；可提供2個(gè)RS232、1個(gè)RS422串行通信接口、1個(gè)RJ45網(wǎng)絡(luò)通信接口，4個(gè)行人過街請求按鈕接口。1.4.2DL380G5中心區(qū)域控制計(jì)算機(jī)解決器類型：四核，2.4GHZ；解決器個(gè)數(shù)：2；解決器緩存：3MB*2；標(biāo)配內(nèi)存：4GB，DDR2；擴(kuò)展內(nèi)存：64GB；擴(kuò)展插槽：4；內(nèi)置硬盤：2*146GSAS硬盤；硬盤插槽：4個(gè)SAS；熱插拔硬盤：支持；網(wǎng)絡(luò)接口：集成雙千兆以太網(wǎng)；電源類型：冗余自適應(yīng)電源；電源數(shù)量：1+1；光驅(qū)：DVD-ROM；支持操作系統(tǒng)：Microsoft?Windows?Server?（原則版和公司版，32位和64位）、RedHatLinux?、SUSELinux、MicrosoftWindows（服務(wù)器版和高級服務(wù)器版）、VMWareESXServer并配備正版操作系統(tǒng)；機(jī)箱類型：機(jī)架型。1.4.3DC7800工作站酷睿雙核E8400解決器；主頻3.0GHz；內(nèi)存2GBDDR2；250GBSATA硬盤；GeForce8400GS獨(dú)立顯卡；DVD刻錄光驅(qū)；預(yù)裝WindowsXP操作系統(tǒng)，2.0高保真音箱；19英寸寬屏液晶顯示屏。1.4.4NC632-16M串口服務(wù)器1）重要技術(shù)指標(biāo)10M/100M模式可自適應(yīng)，亦可手動設(shè)立；可實(shí)現(xiàn)RS-232/RS-422/485串口自由組合共存于同一臺NC632中；32個(gè)串口；19寸原則機(jī)架；支持Windows系統(tǒng)RealCOM驅(qū)動程序，可允許6臺PC同時(shí)打開NC632同一串口；支持Socket，每串口可支持6個(gè)不同的（TCP、UDP、TCP和UDP）會話支持組播UDP/可通過IP地址、MAC地址和顧客三種方式設(shè)立讀、寫和控制等不同權(quán)限TCP方式可符合RFC2217原則，為顧客提供原則化編程接口。1.4.5交通信號燈1）機(jī)動車信號燈紅色、黃色、綠色三個(gè)圓形幾何位置分立單元，發(fā)光單元透光面直徑為400mm。機(jī)動車信號燈發(fā)光單元基準(zhǔn)軸線上光強(qiáng)為原則規(guī)定的2級1類，即最小光強(qiáng)200cd，最大光強(qiáng)800cd。發(fā)光單元光強(qiáng)分布符合GB14887-《道路交通信號燈》原則規(guī)定的窄角度光強(qiáng)分布。重要技術(shù)指標(biāo)：燈面直徑：φ400；工作電壓：AC220V±15%、50Hz±2H；消耗功率：<20W；適應(yīng)溫度：-40℃～+80℃；適應(yīng)濕度：≤95%；外殼防護(hù)：IP53。2）人行橫道信號燈人行燈發(fā)光單元透光面直徑為300mm，二聯(lián)組合。上聯(lián)燈中紅色站立人形，下聯(lián)中綠色行走人形。人行橫道信號燈安裝連接環(huán)在燈桿上可在180°范疇內(nèi)任意調(diào)節(jié)并