城市交通信号控制系统介绍（汪）

NATS 城市交通信号控制系统 《系统介绍》 中国电子科技集团公司第二十八研究所 南京莱斯大型电子系统工程有限公司 二００六年八月 城市交通信号控制系统 第 １ 页 共 10 页

1 简介

《城市交通控制系统》用于城市道路交通的控制与管理，可以提高车速、减少延误、减少交通事故、降低能耗和减轻环境污染。

从八十年代中期以来，中国电子科技集团公司第二十八研究所就开始了城市交通控制系统和路口交通信号机的研制开发，已经建成了若干个城市交通控制系统，从系统总体设计、系统软件、系统主要设备等方面积累了丰富的经验，掌握了其中的关键核心技术。

七五期间，以南京市中区为依托实体，我所作为系统总体技术负责单位参加了“七·五”国家重点科技攻关项目《南京市交通控制系统》的研制，承担了系统总体技术方案设计、系统控制软件开发、路口交通信号机研制生产和系统联试等任务，为系统的研制成功作出了重大贡献。该系统于一九九一年二月通过了国家鉴定验收，鉴定认为：“系统建立的机动车和非机动车交通模型及其控制模型针对我国混合交通的特点，具有很强的适应性，取得了比较明显的社会经济效益，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”。同年，获国家科委、计委和财政部颁发的《七·五》期间国家重大科技攻关成果奖。

八五期间，我所继续参加了“八·五”国家重点科技攻关项目《城市交通控制系统应用技术》的研制，承担了比“七·五” 项目更加繁重的任务。系统于一九九五年十月通过国家鉴定验收，鉴定专家一致认为：“示范工程是成功的，项目研究成果达到九十年代国际水平，取得了明显社会效益和经济效益，具有良好的推广运用前景”。

一九九六年十一月，《城市交通控制系统应用技术》获公安部科技进步一等奖。 一九九九年十二月，《城市交通控制系统应用技术》获国家科技进步三等奖。 目前，已经承建了二十多个城市交通信号控制系统，部分实例如下： ? 南京市交通控制系统 ? 富阳市交通信号控制系统。 ? 江苏常熟市交通信号控制系统。 ? 江苏张家港市交通信号控制系统。 ? 台州市交通信号控制系统。 ? 江苏泰州市交通信号控制系统。 ? 湖南株州市交通信号控制系统。 ? 南通市交通信号控制系统。 ? 江西南昌市交通信号控制系统。 ? 郑州市交通信号线控系统。 ? 廊坊市交通信号控制系统。

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? 湖南益阳市交通信号控制系统。 ? 安徽安庆市交通信号控制系统。 ? 安徽马鞍山市交通信号控制系统。 ? 绍兴县交通信号控制系统。 ? 湖北颚州市交通信号控制系统。 ? 湖北十堰市交通信号控制系统。 ? 山东莱州市交通信号控制系统。

2 系统特点

? 适合中国城市混合交通的特点，具有自行车控制功能；

? 系统支持多种硬件平台（微机、工作站以及大、中、小型计算机），多种软件平台（WINDOWS 98/NT/2000/XP）；

? 支持多种外部设备（动态地图板、室内信息板、室外信息板、违章记录仪?）； ? 支持多种系统互联（电视监视系统、地理信息系统、车辆定位系统、违章捕捉系统、信息管理系统?）；

? 系统配置灵活、裁剪方便； ? 支持远程控制和维护；

? 支持多种通信方式（光缆、电话专线或拨号线、城域网?）； ? 系统人机界面友好，显示内容丰富，操作使用方便； ? 与国外同类系统相比，具有很高的性能价格比。

3 系统环境

3.1 计算机设备

系统控制中心计算机的基本配置要求如下： ? CPU主频 〉 1.7G； ? 内存容量 〉 256M。 ? 硬盘容量 〉 40G；

3.2 操作系统，网络软件及算法语言

计算机操作系统采用美国微软公司的Windows NT/2000/XP。网络平台以TCP/IP通信规程为基础，既可本地组网又可远程联网。算法语言采用VC++语言，该语言提供了可视化编程环境，开发工具丰富，特别适合于大型系统软件的设计和开发。

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4 系统功能

4.1

交通信号控制功能

4.1.1 系统控制方式

系统具备实时自适应优化、固定配时和联机线控三种系统（联机）控制方式。 ? 实时自适应优化控制

控制区内的路口交通信号机都在中心计算机的控制之下，信号配时方案由优化算法软件实时生成。

? 固定配时控制

控制区内的路口交通信号机都在中心计算机控制之下，信号配时方案使用的是近期实时自适应优化结果并具有较好交通效益的配时方案，该配时方案也可通过人机会话进行配置和修改。

? 联机线控

实施线控的路口交通信号机都在信号控制计算机的控制之下，信号配时方案由线控算法软件实时生成。

4.1.2 单点控制方式

路口的信号灯配时由路口交通信号机自主控制，交通信号机具有下列单点控制方式：单点优化、无电缆线控、感应、多时段、闪灯、全红、关灯。

4.1.3 特殊控制功能

系统可以根据实际交通情况，由指挥中心发出命令，进行特殊交通控制： ? 定相控制

根据路口交通需求，由指挥中心发出命令直接控制路口交通信号相位的执行时间，进行交通疏导。

? 模拟手动

根据路口交通需求，由指挥中心发出命令模拟路口交通信号机的手动控制方式，进行交通疏导。

? 绿波控制

在执行警卫、消防、救护、抢险等任务的时候，其行车路线上的路口交通信号灯按车辆到达路口的时间自动开启绿灯，保证车辆畅通无阻。系统预先设置的绿波线路数量只受计算机硬盘容量的限制。

? 闪灯控制

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信号灯黄灯按一定的频率闪烁，向车辆和行人发出警告或提示。 ? 手控和遥控

由路口交警将手动开关置于“手动”位置，每按一次手动按纽，灯色按所设的相序变换一次。在指挥中心通过“模拟手动”远程遥控或可通过增配无线设备在路口对信号机无线遥控。

4.1.4 非机动车控制

在机非隔离的基础上，最大程度地避免自行车、三轮车等非机动车对机动车的干扰，这是协调控制最基本的保障。系统采用多相位控制，使非机动车安全、快速、便捷地通过路口。如左转非机动车二次过街避免他们对直行机动车和合理优化控制右转机动车，在直行时禁止右转机动车通行，保证直行、左转非机动车快速安全通过路口。

4.1.5 控制方式转换

系统能根据环形线圈检测器的状态和检测到的交通信息自动选择最佳的信号控制方式，可供自动选择的控制方式有：实时自适应优化方式、固定配时方式、联机线控方式；单点优化方式、线控方式、感应方式、多时段方式、闪灯方式、关闭信号灯等。

4.2 交通数据自动采集与处理

对交通信息源的采集主要通过在路口车道安装检测器，用来检测交通流量、车速、占有率等数据。系统采集、处理、存储、提取控制区域内的车流量、平均车速、停车率、排队长度等交通信息，同时评估交通负荷度，建立交通信息管理数据库，打印分析交通信息各类图表，供交通疏导和交通组织与规划使用。

4.3 系统监视功能

对系统硬件、系统软件的工作状态和故障情况进行全面监视。

4.4 自动捕捉交通违章

对车辆闯红灯、压黄线等交通违章现象进行自动捕捉。

4.5 与电视监视系统的集成

在系统操作台上可以调看任何电视监视路口的动态电视图像，并可对其进行控制操作：旋转、对焦、录像等。

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4.6 交通疏导

利用室外可变情报板，可以实现交通流的自动或人工干预疏导。

4.7 遥设信号机参数

在区域机和信号机通信正常的情况下，中心机、区域机、终端机可向信号机加载、调看和修改信号机的配时参数、时段、相位序列、黄灯参数、感应参数、倒计时表等。

4.8 系统互连功能

支持多种系统互联（电视监视系统、地理信息系统、车辆定位系统、违章捕捉系统、信息管理系统等）。

接口为局域网，协议TCP/IP，可以WinSock方式调用。

4.9 系统远程监控和维护

可通过PSTN、DDN、ISDN等远程联网方式与系统维护中心相联（用户授权），由系

统维护中心对本系统进行远程维护和控制：

? 与本地系统控制台一样，监控系统的运行； ? 设置系统控制参数；

? 调看、设置路口交通信号机控制参数； ? 对系统软件进行修改和升级。

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5 系统结构

5.1 基本结构

MEDEM(光端机) 区域监控台 动态地图板 室内信息板 违章捕捉仪 区域控制计算机 数据通信控制机 MEDEMS(光端机) 光纤 (电话线) 路口信号机

交通信号灯 车辆检测器 ?MEDEM(光端机) MEDEM(光端机) MEDEM(光端机) 路口信号机 交通信号灯 车辆检测器 室外情报板 ?室外情报板 区域控制基本结构

其中：区域控制计算机监视、控制、协调整个系统的运行，可同时控制64～128个外部设备，如果外部设备超过128路，可采用多台区域控制计算机。

区域监控台用作交通工程师工作台，实时显示被控区域内的交通状态和信息，下达人机会话命令；

数据通信控制机为区域控制计算机与户外设备提供通信通道； 动态地图板实时显示被控区域内的交通状态； 室外情报板负责发布交通决策信息和交通诱导信息； 电视监视接口以电视图象形式实时显示路口交通情况；

路口信号机负责采集、处理、传送交通信息，控制路口信号灯色。

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5.2 三级控制

在有多台区域控制计算机或多台区域控制计算机不在同一地点的情况下，系统可采用三级控制结构：中心控制级，区域控制级，路口控制级。构成三级分布式递阶控制结构。其逻辑结构如下图所示：

区域控制级 路口控制级 路口控制级 路口控制级 路口控制级 路口控制级 路口控制级 中心控制级 区域控制级 区域控制级 三级分布式递阶控制结构

5.2.1 中心控制级

? 监控整个系统的运行； ? 协调区域控制级的运行； ? 具备区域控制级的所有功能。

5.2.2 区域控制级

? 对路口交通信号进行协调控制；

? 对路口交通信号机的工作状态和故障情况进行监视； ? 通过人机会话对路口交通信号机进行人工干预； ? 监视和控制区域级外部设备的运行； ? 进行交通流量统计处理。

5.2.3 路口控制级

? 控制路口交通信号灯；

? 控制路口倒计数显示屏，采用通讯控制方式；

? 接收处理来自车辆检测器的交通流信息，并定时向区域计算机发送；

? 接收处理来自区域计算机的命令，并向区域计算机反馈工作状态和故障信息； ? 具有单点信号控制能力。

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5.3 终端控制

为了方便灵活地控制系统，系统应可挂接终端控制计算机，终端控制计算机提供与区域控制计算机完全同样的显示操作功能，终端控制计算机即可以是本地的（如放在指挥中心的任何一间办公室），也可以是远程的（如在任何地方通过公共电话线路）。

6 系统人机界面

6.1 系统显示画面

系统可以显示下列画面： ? 路口机配时参数表 ? 路口机状态故障表 ? 系统结构图 ? 路网结构图 ? 路口结构图 ? 路口时距图 ? 车道周期流量图 ? 车道流量占有图 ? 检测器原始信息图

这些画面既可以单独显示，也可以同时显示，可以改变其大小和位置。当同时显示多个画面时，利用“窗口”菜单中的“重叠排列窗口”和“紧密排列窗口”命令，可安排这些画面的显示；也可利用“窗口”菜单中的“分隔窗口”命令对某个画面进行分隔显示，以比较画面中的不同部分。

在画面的某些位置单击或双击鼠标，画面之间可以互相切换，同时还可以进行许多控制操作。

7 交通信号机

路口交通信号机是系统最为重要的外部控制设备之一，负责车辆信息的采集、处理、传输，控制路口交通红绿灯信号。本公司生产的信号机具有多相位多方案的控制功能，具有单点和与区域机联控两种工作形式。

7.1 特点

? 具有区域联控和单点自控（单点优化、线控、感应、多时段、闪灯、全红、关灯、手控）等多种工作方式； 中国电子科技集团公司第二十八研究所 传真：(025) 84288838 南京莱斯大型电子系统工程有限公司 电话：(025) 84288831

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? GPS对时无电缆联控； ? 多相位控制；

? 可同时独立控制4个相邻路口； ? 可接多种类型的车辆检测器； ? 绿灯信号冲突检测与自动关灯；

? 工作方式变化时，红绿灯信号自动平滑过渡；

? 可带三色倒计时显示屏，并可使倒计时显示屏变频显示； ? 具有防电网浪涌和抗雷电袭击措施； ? 停电时，不丢失数据；

? 全封闭增强型机箱设计，有防雨、防潮、防尘、防震能力； ? 高级防锈蚀和抗风化表面处理工艺，完全适合全天候的户外运行；

? 整机全模块化（插件单元）设计，使系统的硬件配置可大可小，而且机器的维修被简化为功能模块的现场快速代换。

7.2 技术指标

? 16相位控制；

? 基本54路灯控输出，可扩充到108路灯控输出； ? 16路检测器，可扩充到32路检测器；

? 设有“节假日”、“星期”和“普通”三种模式共48个时段和20种配时方案。

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7.3 电气性能指标

? 每路驱动功率：大于 800W（AC220V） ? 交流输入： 220(+15%、-20%)VAC，50±2HZ ? 输入功耗： 小于 50W ? 工作温度： -20℃～+65℃ ? 相对湿度： 45～95% ? 绝缘电阻： ≥１０ＭΩ

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7.3 电气性能指标

? 每路驱动功率：大于 800W（AC220V） ? 交流输入： 220(+15%、-20%)VAC，50±2HZ ? 输入功耗： 小于 50W ? 工作温度： -20℃～+65℃ ? 相对湿度： 45～95% ? 绝缘电阻： ≥１０ＭΩ

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