交通信号控制系统的现状与发展

交通信号控制系统的现状与发展目录I1我国信号机产品市场现状------------------------------------------------------------------------------------------12我国信号机产品发展及标准情况---------------------------------------------------------------------------------22.1我国信号机产品发展情况-------------------------------------------------------------------------22.2信号机产品标准--------------------------------------------------------------------------------------22.3信号机通讯手段--------------------------------------------------------------------------------------32.3.1串口通讯-----------------------------------------------------------------------------------------32.3.2电话通讯-----------------------------------------------------------------------------------------32.3.3基于TCP/IP的网络通讯--------------------------------------------------------------------42.4我国信号机产品的技术现状及发展-------------------------------------------------------------42.4.1多时段定时式信号机-------------------------------------------------------------------------42.4.2感应式信号机----------------------------------------------------------------------------------52.4.3集中协调式信号机----------------------------------------------------------------------------52.5目前我国信号机产品存在主要问题-------------------------------------------------------------62.5.1质量问题-----------------------------------------------------------------------------------------62.5.2使用问题-----------------------------------------------------------------------------------------73当前主流信号机系统在我国的应用------------------------------------------------------------------------------73.1SCOOT系统------------------------------------------------------------------------------------------73.2ACTRA系统------------------------------------------------------------------------------------------83.3SCATS系统-------------------------------------------------------------------------------------------93.4ITACA系统-----------------------------------------------------------------------------------------123.5HiCon系统------------------------------------------------------------------------------------------134未来市场展望--------------------------------------------------------------------------------------------------------14交通信号控制系统的现状与发展11我国信号机产品市场现状交通信号控制产品--道路交通信号机是控制道路交叉口信号的重要设备，它是交通信号控制系统前端控制的重要组成部分。目前已在全国各城市及主要国、省及市县道路上使用。据不完全统计，截至2007年底，全国信号灯控制路口数量达到四万二千个。其中，北京安装了2000多台、上海安装1700多台、浙江全省安装3838台、广东全省安装2044台、新疆全省安装400余台、辽宁全省安装2000多台。实践证明，信号机等各类智能交通管理设备的普遍应用，对科学组织交通，提高现有道路通行能力、缓解交通堵塞具有重要的作用。随着各地城市的不断扩大，道路里程的增加，每年以5%的速度新增信号机。另外，一般集中协调式信号机的设计寿命为10年，单点定周期式信号机设计寿命为5年，全国每年更换的信号机达到2000台至2500台左右。因此全国每年新增及需更换的信号机达4000—5000台。我国目前信号机生产企业约有50多家（这50多家是在公安部交通安全产品质量监督检测中心检测过的，未检测的估计还有60—70家。该检测中心是我国唯一从事交通安全产品质量检测的国家级检测机构），主要分布在北京、上海、江苏、浙江、江西、广东、山东、河南、安徽等地。但具有规模性的能生产集中协调式信号机的企业不超过20家。图1所示为全国信号机市场中三种信号机所占比例。在信号机的市场中约25%的为集中协调式信号机，该类信号机平均市场价约为3.5万/台，每年约有3500万—4400万的市场量；约69%为多时段定时式，该类信号机平均市场价约为0.4万/台，每年约有1100万--1380万的市场量；约6%为感应式信号机，该类信号机平均市场价约为1万/台，每年约有240万-300万的市场量。图1全国信号机市场中三种信号机所占比例交通信号控制系统的现状与发展22我国信号机产品发展及标准情况2.1我国信号机产品发展情况我国第一台信号机是1921年由外国商人办的一家电力公司在上海南京东路浙江路口设置的，当时信号灯色只有红绿二种灯色，信号机控制是手动扳动开关控制交通信号。1978年10月，上海市研制成功我国第一台自动控制信号机，其实也就是定周期式的。1979年4月，公安部在广州召开全国城市交通管理工作会议之后，各市开始研制自动控制信号机，主要有多时段定时式和感应式信号机。1985年上海市公安局引进了澳大利亚的SCATS系统，在中心商业区安装了28台AWA公司的集中协调式信号机。目前联网的信号机达到900多台。北京市公安局引进了英国的SCOOT系统，目前联网的信号机达到1320多台。1987年深圳市引进了日本（株式会社）京三制作所的KATNET系统，在罗湖、福田二个中心区安装了52台A01型集中协调式信号机。1987年公安部组织研发“七·五”国家重点科技攻关项目《城市交通控制系统》。由公安部交通管理科研所、同济大学、电子部28研究所、南京交警支队共同研发。系统以南京市中区为依托共安装41台集中协调式信号机，系统于一九九一年二月通过了国家鉴定验收，该系统是我国自行研制开发的第一个实时自适应城市交通控制系统，系统整体水平达到了国际八十年代先进水平。目前，全国共有590余个城市（包括县级市）建成了集警情采集、交通流信息采集、交通控制等功能于一体的交通指挥系统，400余个城市实现了信号区域控制或主次干道“绿波带”（线协调控制）控制。2.2信号机产品标准1993年公安部制订了我国信号机的行业标准GA/T47-93《交通信号机技术要求与测试方法》，该标准按基本功能对道路交叉口进行信号控制的交通信号机作了分类，规定了交通信号机的技术要求和测试方法。从此，我国有了信号机标准。2002年公安部对该标准进行了修订，并改为强制性标准GA47-2002《道路交通信号控制机》，该标准根据目前我国道路交通信号机产品的技术水平和质量水平，对道路交通信号机的物理结构性能、电源及电气性能要求、基本功能要求及试验方法、气候环境试验要求及试验方法、机械环境试验要求及试验方法、电磁抗扰度性能要求及试验方法都重新做出了规定。新标准对集中协调式道路交通信号机的物理通信接口、基本通信内容进行了规定，具体通信协议、格式等内容未包含在本标准中。2008年正式出台国家标准GB/T20999-2007《交通信号控制机与上位机间的数据通信协议》，该标准规定了信号机与上位机间的数据通信协议的结构及物理层、数据链路层、网络层和应用层的要求；适用于交通信号控制系统信号机与上位机间的通信。交通信号控制系统的现状与发展3此项标准的发布，对我国信号控制系统来说无疑是一大进步。由于我国近二十多年来无此项标准，各生产厂家之间上位机与信号机之间无法进行通信，因此一旦用户使用了某一家信号系统产品，其它厂家就无法进入了。例如，无锡市2002年招标的太湖大道信号控制系统是由A公司中标的，使用了16台信号机和控制系统，但二年后招标的全市交通信号控制系统是由B公司中标，A、B公司的产品之间无法通信，因此只好将太湖大道的16台信号机全部更换为B公司的产品。2.3信号机通讯手段信号机通讯的手段有多种，目前比较流行的有：串口通讯、四芯电话通讯以及基于TCP/IP协议的网络通讯。2.3.1串口通讯串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是信号机设备通用的通信协议；同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据及向远程发送控制指令。串口通讯安装调试灵活，部署方便。所以的大多数信号机都采用这种方式。信号机串口通讯方式2.3.2电话通讯当前也有不少信号机采用的是电话的通讯方式，这种方式在成本上比较方便，可以利用城市现有的通讯系统，或者在一些没有网络或光纤的地方部署。电话通讯的方式如下图所示：交通信号控制系统的现状与发展42.3.3基于TCP/IP的网络通讯随着网络和数字技术的不断发展，基于TCP/IP协议的信号机系统正在成为主流的发展方向，基于TCP/IP协议的信号机在安装、调试及后期维护方面都有着巨大的优势，而且在管理的控制方面也更加符合模块化设计的需要，方便使用。基于TCP/IP协议通讯的信号机2.4我国信号机产品的技术现状及发展随着电子技术和计算机技术的发展，我国信号机产品在技术上上有了很大提高。目前普遍使用的信号机主要有多时段定时式信号机、感应式信号机、集中协调式信号机。2.4.1多时段定时式信号机以往的多时段定时式信号机主要采用单片机为主处理器，操作系统采用DOS系统。主要功能为能设置至少10个时段，10种以上控制方案；能实现至少4个相位控制；能提供至少4个独立的信号组输出；能根据不同周日类型对方案进行调整，机内存有日历；能够调节设置相位差参数，具备无电缆协调控制功能；能提供至少2个行人按钮检测器接口。交通信号控制系统的现状与发展5但随着技术的发展，嵌入式硬件平台和开放式操作系统得到了广泛应用，功能也大大增