交通信号控制系统方案

交通信号控制系统1.1项目概述对当地的简单介绍及交通状况的分析。1.1.1系统概述城市交通的管理与控制是智能交通系统的重要组成部分，城市交叉口的通行能力是决定道路通行的关键。交通信号控制系统对城市交叉口进行系统化协调控制，能缓解拥堵区域的交通压力，使交通流量在整个城市范围内的分配趋于合理，能够降低或消除对道路的瓶颈影响，提高道路的通行能力和服务水平。交通信号控制系统的发展经历了点控、线控和面控3个阶段：（1）每个交叉口的交通控制信号只按照该交叉口的交通情况独立运行，不与其邻近交叉口的控制信号有任何联系的，称为单个交叉口交通控制，也称为单点信号控制，俗称“点控制”。（2）把干道上若干连续交叉口的交通信号通过一定的方式联结起来，同时对各交叉口设计一种相互协调的配时方案，各交叉口的信号灯按此协调方案联合运行，使车辆通过这些交叉口时，不致经常遇上红灯，称为干道信号联动控制，也叫“绿波”信号控制，俗称“线控制”。（3）以某个区域中所有信号控制交叉口作为协调控制的对象，称为区域交通信号控制系统，俗称“面控制”。1.1.2设计目标交通信号控制系统目标如下：（1）降低交通延误，降低停车次数，提高车速，降低机动车油耗，减少交通污染，改善城市环境；（2）科学控制交通流，最大限度利用现有道路，提高道路的通行能力；（3）使交通有序运动，从而改善交通秩序，有利于交通安全；（4）节省警力，降低交警的劳动强度。1.1.3设计原则根据我公司多年来在城市智能交通领域的建设经验，对公安、交通行业业务需求的深入理解，结合我国交通发展的现状，根据信号控制系统设计理论，在设计过程中秉承以下原则：1.1.3.1标准化原则交通信号控制系统严格按照公安部颁布的标准GA47-2002《道路交通信号控制机》和GB/T20999-2007《交通信号控制机与上位机间的数据通信协议》规定的技术要求进行设计，所有数据格式与接口均符合国家标准，并在此基础上加以完善，以适应各地的交通状况。1.1.3.2先进性原则采用科学的、主流的、符合发展方向的技术、设备和理念，系统集成化、高清化、网络化、模块化，使系统具有“国内领先，国际先进”的总体水平，能够适应交通控制未来发展的要求。1.1.3.3实用性原则系统提供清晰、简洁、友好的中文操作界面，操控简便灵活，易学易用，便于管理和维护，系统具有自动恢复功能，整个系统的操作简单、快捷、环节少，以保证不同的操作者都能熟练操作系统，具有高度友好的界面和使用性。系统设计、选材、选型符合国家及行业的有关标准，与用户及其上级管理部门的有关规定要求相适应，与用户在经济能力方面实际情况相吻合。1.1.3.4可靠性原则交通信号控制系统选用集成度和稳定性高的设备，具有系统自诊断和维护管理功能、远程设备监控、数据备份等功能。室外设备具有耐高温、耐高湿、耐低温，防雷、防尘等特性，保证系统的正常可靠运行。1.1.3.5安全性原则交通信号控制系统具有防误操作特性，通过合理的硬件结构设计、有效的外场保护措施以及完善的内部管理机制有效避免系统遭到恶意攻击和数据被非法提取的现象出现，保障系统的信息安全。同时通过数据加密、备份、补录、恢复等措施，提高系统在传输链路故障时的数据完整性及安全性。1.1.3.6经济性原则交通信号控制系统的可靠性得到提升，因此系统的维护成本显著下降。采用技术先进的设备，通过最优化的系统集成，设备使用寿命长，系统经济性显著提高。1.1.3.7易维护性原则交通信号控制系统在设计时充分考虑其易维护性，采用模块化设计，以确保系统在使用过程中出现故障时能在最短时间内恢复运行。系统具备日志记录、远程升级、维护、管理、故障及时报警等功能，以方便日常维护。1.1.4设计依据（1）《中华人民共和国交通安全法》（2）《中国智能运输系统体系框架》（3）《交通管理信息系统建设框架》（公安部）（4）《道路交通信号控制机》（GB25280—2010）（5）《交通信号控制机与上位机间的数据通信协议》GB/T20999-2007（6）《道路交通信号灯设置与安装规范》GB14886-2006；（7）《人行横道信号灯控制设置规范》GA/T851-2009（8）《公安计算机信息系统“九五”规划》（公安部）（9）《公安交通指挥系统建设技术规范》（GA/T445-2003）（10）《城市道路交通规划设计规范》（GB50220）（11）《城市道路交通信号控制方式适用规范》（GA/T527）（12）《公安交通控制系统建设规程及要求》（GA/T651）（13）《道路交通标志和标线》（GB5768）（14）《道路交通流量调查》（GA299）（15）《道路交通拥堵度及评价方法》（GA/T115）（16）《城市道路交通秩序评价方法》（GA/T175）（17）《公安交通控制系统建设技术规范》（GA/T445）（18）《道路交通信号控制机安装规范》（GA/T489）（19）《道路交通标志和标线》（GB5768-2009）（20）《城市交通信号控制系统术语》（GA/T509）（21）《公安交通控制系统工程设计制图规范》（GA/T515）（22）《环形线圈车辆检测器》（JT/T455）（23）《城市道路设计规范》（CJJ37）1.2需求分析及措施1.2.1国外系统在我国的适应问题问题描述：国外先进的信号控制系统，在许多欧洲及北美国家有着成功的应用。并且通过多年的持续改进积累了丰富的经验，但是在其系统引进到国内时却不能做到其本身具备的“先进”功能。目前国际主流的交通信号系统有：“SCOOT”（Split，CycleandOffsetOptimizationTechnique，绿信比-信号周期-相位差优化技术）、“ACTRA”（AdvancedControl&TrafficResponsiveAlgorithm，先进的交通控制响应算法）、“SCATS”（SydneyCoordinatedAdaptiveTrafficSystem，交通自适应协调系统）及“ITACA”（IntelligentTrafficAdaptiveControlofAreas，自适应交通信号控制系统）等系统，它们在各自的国家都有不错的表现，也确实解决了本国交通上的实际问题。而这些系统被我们引进到中国后却往往达不到预期的效果，有的只能实现很少一部分集中控制功能，有的甚至只能用作单点机在路口运行，完全失去了引进先进系统的意义。综合我国目前的情况分析，国外系统不能达到预期效果的因素主要有：（1）交通现状的差异，国外的交通现状多为单一交通，即机动车流、人流、非机动车车流各行其道；而在我国多数的城市道路为混合交通，即机动车流、人流、非机动车车流没有明显的隔离。（2）系统开发针对性，国外系统在开发之初就是针对本国的交通实际情况进行的调研、分析，针对性很强，其交通的核心控制算法大多依据本国的交通状况开发，所以很难做到在我国也有很好的表现。（3）组织运营模式的差异，在国外很多交通信号控制的优化往往是由专门的机构来在运行中不断的优化，而我国在这方面还需要进一步的提高，目前只有北京、上海等大城市有部分的应用。（4）建设程度的问题，国外的交通信号控制系统往往需要一个城市具有规模性的部署，从而实现其集中控制的功能。而我国城市处于高速的发展时期，多数城市并不能做到规模性的部署，所以很难实现其系统集中控制的优势。（5）交通工具的差别，虽然我国汽车的发展十分迅速，汽车的普及率也在节节攀升，但是在实际的交通中，仍然有很多地方存在着大量的自行车、摩托车等非机动车辆，它们的启动速度及行驶速度有着很大的区别，这样其集中控制的功能就出现了许多的干扰因素，从而阻碍了其优势的发挥。解决措施：FIAMM®（非凡®）FTSC-116交通信号控制机正是针对我国的交通特点开发的产品，其核心控制功能的需求分析、交通数据的采集及控制策略的优化都是结合我国道路及行车的实际情况定制，所以更适合我国的国情，从而为达到最佳的交通控制效果提供保证。针对我国的实际情况，FIAMM®（非凡®）FTSC-116交通信号控制机主要有以下特点：（1）控制策略针对中国道路交通状况设计，符合国内交通流特点。（2）既可以实现城市级大规模联网控制，也能区域级小规模自适应控制，更加符合中国的城市建设要求。（3）针对我国自行车、摩托车依然大量存在的特点，在信号周期和绿信比计算中充分考虑了自行车和摩托车的因素，确保路口配时合理，保证道路畅通。（4）在项目实施中不断完善信号机控制策略，根据各个城市不同的情况采用合理的交通控制策略，使各个路口的交通信号控制策略在使用的过程中不断升级，持续改进。（5）软件采用中文界面，操作简单，方便易用，给用户以良好的使用体验。解决了一些国外交通控制软件操作复杂，描述生涩难懂的问题。1.2.2信号机的技术可靠性问题描述：信号机的可靠性是道路信号控制的关键因素，也关系到千百万车辆的行驶安全，所以信号机的可靠性，直接决定了信号控制系统建设的成败。从整个行业现状来说，生产企业规模普遍较小，研究开发和创新能力不强，质量水平不高。近年来，国家对国内生产信号机企业进行了质量监督抽查，产品合格率仅为36.4%，从各地实际使用情况来看，基本反映了国内信号机质量水平。主要质量问题为信号机故障监测功能缺失、电磁抗扰度性能不达标、基本功能不达标等。信号机全天候工作在室外，其环境可想而知，因此对信号机的可靠性要求非常高。由于信号机的故障，对道路交通安全必将产生极大的影响。在国内某些城市发现过数次红灯熄灭、红绿灯同时亮等严重故障现象。GA47-2002《道路交通信号控制机》标准明确规定信号机发生绿冲突、某信号组所有红灯均熄灭等严重故障，信号机应立即进入黄闪状态。但是，一些企业的产品对绿冲突、红灯熄灭等严重故障均无检测功能，会造成十分严重的交通事故。解决措施：FIAMM®（非凡®）FTSC-116交通信号控制机以GA47-2002《道路交通信号控制机》标准规定为最低要求设计制造，采用成熟的控制检测技术，保证系统的可靠性。当信号机通电开始运行时先进行自检，然后按如下时序启动：信号相位先进入黄闪信号，持续时间至少10s；黄闪信号结束后各信号相位进入全红信号，持续时间至少5s；启动时序结束后，信号机按预设置的方式运行。此外FIAMM®（非凡®）FTSC-116交通信号控制机具有先进的监视模块、报警及应对策略，对绿冲突、CPU处理模块故障均有报警及相应的处理策略，并且系统中心软件能对信号机、中心设备及传输单元的运行状态进行监视，能够实时发现故障信息并报警。FIAMM®（非凡®）FTSC-116交通信号控制机不仅应具有上述功能，还在出厂时进行严格的测试。因此对这些功能及整机可靠性进行测试的方法尤为重要。（1）信号机功能测试：整机功能测试、外围设备功能测试和通信功能测试。信号机整机功能测试信号机基本功能的测试验证。模拟真实场景，实现不同控制方式、控制模式的功能测试。利用不同类型的信号发生器，模拟实现多种方式、多种类型的数据采集、存储功能测试。基于模拟现场用电环境，实现信号机长时间运行测试。模拟多种故障场景，实现信号机故障检测功能测试。实现区域协调、单点优化、单点感应、公交优先等控制功能测试。手动控制功能测试。外围设备功能测试手动按钮。车辆检测器：环形线圈检测器、视频检测器、微波检测器。GPS模块测试。（2）信号机整机性能测试信号机正常运行过程中，数据信号的衰减、不同模块间的相互影响、外界设备的干扰、用电环境、气候环境、安装环境（变压器的辐射干扰、大吨位货车过路振动、灯具短路）都影响到信号机的可靠性。严格、有序、完整、有效的信号机整机性能测试是信号机可靠性直接的保证。信号机整机性能测试包括电气安全性测试、电磁抗扰度测试、气候环境适应性测试及机械环境适应性测试。（3）整机运行稳定性测试稳定性测试一般在功能测试结束后，选取3～5台样机，进行测试。要求：每台样机运行不同的控制方案；持续不间断运行不少于10天；信号机输出要接负载；计算机捕获信号机运行过程中的所有打印信息；每天都要对前一天信号机运行记录进行分析。联网功能的稳定性稳定的联