道路交通信号控制系统解决方案.doc
交通信号控制系统解决方案 道路交通信号控制系统解决方案道路交通信号控制系统解决方案 文档编号 SLMS-JT-IS-308X 版 本V1.0-140707 编 制郑华荣 审 核售前技术支持组 批 准裴建军 杭州海康威视系统技术有限公司 2014 年 07 月 交通信号控制系统解决方案 阅读提示 一、文档类别 智能交通基线方案。 二、适用性简述 适用于城市道路交通信号控制系统,支持多时段控制、感应控制、无缆线协调控制 等多种信号控制方式。 三、关联可参考文档 海康威视智能交通-系统产品手册(08 道路交通信号控制系统) 交通信号控制系统解决方案 文档控制 序号修订内容修订时间修订人审核人 1形成版本2014-02-25郑华荣 2增加视频车检器介绍2014-07-07郑华荣 以下方案正文 交通信号控制系统解决方案 目录 第 1 章 概述1 1.1应用背景.1 1.2行业现况及问题 1 第 2 章 设计原则、依据3 2.1.设计原则.3 2.2.设计依据.5 第 3 章 系统设计.6 3.1系统结构.6 3.2系统组成.6 3.3功能设计.7 3.3.1交通参数采集、统计功能.7 3.3.2信号灯配时控制功能8 3.3.2.1多时段控制.8 3.3.2.2感应控制 9 3.3.2.3无缆线协调控制(绿波控制)11 3.3.2.4行人过街按钮控制13 3.3.2.5公交优先控制.13 3.3.2.6全红控制 14 3.3.2.7闪光控制 14 3.3.2.8手动控制 15 3.3.3设备故障检测、处理功能.16 3.3.3.1严重故障 16 3.3.3.2一般故障 17 3.3.3.3故障存储与发送18 3.3.4信号机状态监视功能18 交通信号控制系统解决方案 3.3.4.1版本信息 18 3.3.4.2通道状态 18 3.3.4.3检测器脉冲.19 3.3.4.4协调状态 19 3.3.4.5交通数据 19 3.3.4.6信号机事件.20 3.3.5校时功能20 3.3.6无线传输功能(可配) 21 3.3.7信号机特征参数导入/导出21 3.3.8扩展功能21 第 4 章 前端子系统设计23 4.1系统架构设计23 4.2线圈布设.24 4.3信号灯布设原则 25 4.3.1基本原则25 4.3.2安装数量26 4.3.3机动车信号灯安装位置 27 4.3.4非机动车信号灯安装位置.29 4.3.5人行横道信号灯安装位置.30 第 5 章 网络传输子系统设计.31 第 6 章 后端管理子系统32 6.1平台概述.32 6.2平台功能设计32 6.2.1.状态显示及控制.32 6.2.2.勤务预案功能.34 6.2.3.故障报警预处理功能34 交通信号控制系统解决方案 6.2.4.交通流数据统计功能34 6.2.5.运维管理35 6.2.6.日志管理36 第 7 章 核心设备介绍37 7.1交通信号控制机 37 7.2视频车检器39 第 8 章 系统特点.41 8.1.灵活适应的控制方案.41 8.2.设备快速维护及修复.41 8.3.独立、稳定的故障检测处理 41 8.4.开放式 NTCIP 协议.42 交通信号控制系统解决方案 1 第 1 章 概述 1.1应用背景 随着我国汽车拥有量的持续增加和城镇化水平的日益提高,道 路交通量的增长速度和人口向城市的聚集速度也在不断加快,由此 进一步加剧了城市的交通问题。为了解决城市交通问题,我们的国 家、各级政府和研究机构一直在致力于寻求解决的方案和各种措施。 然而,进入 21 世纪以来,我们普遍看到的情况却是,我国的城市 交通问题不但没有得到根本性的解决,而且愈演愈烈。 这样的城市路况背景下,引入一套先进的交通信号控制系统显 得尤为重要。科学的交通信号灯控制系统能在有限的道路空间上, 合理地分时、分路、分车种、分流向使用道路,使路网交通压力均 分,实现道路交通的有序、高效运行。 1.2行业现况及问题 目前我国各城市都加大力度进行基础设施建设和城市改造建设, 交通信号控制系统作为 ITS 的一个子系统,各个城市都建设了许多。 信号控制系统普遍采用多时段定时信号机、感应式信号机和集中协 调式信号机。但各地普遍存在重建设、轻应用的问题,且系统建成 后,如何更好的使用,如何更好地发挥其效果,各地都比较欠缺。 绝大多数城市,各路口信号控制建立时间前后相差较远,各路 交通信号控制系统解决方案 2 口信号控制机类型并不统一。城市管理者逐渐发现设备类型的繁多、 相互之间的不兼容给交通信号控制系统进一步扩充、发展带来了一 系列的问题,主要表现在: 技术力量和专业人员配备不够; 系统建设后期管理和维护问题; 设备的兼容性和稳定性差; 控制策略不够优化; 单个系统覆盖范围小。 交通信号控制系统解决方案 3 第 2 章 设计原则、依据 2.1. 设计原则 以上文分析结果为出发点,在总体原则上,我们按照“技术上技术上 的先进性,使用上的稳定性,产品的集成化,升级上的可拓展性,的先进性,使用上的稳定性,产品的集成化,升级上的可拓展性, 操作上的友好性操作上的友好性”进行系统设计。 先进性 系统的设计应该具有技术先进性,所采用的理念、技术应当是 业内领先的,并能代表未来的发展方向。 在系统设计过程中,充分借鉴、利用国内外的先进技术和成功 经验,在系统结构上和设备选型上精益求精,将这些代表行业发展 趋势的先进技术有机结合在一起,设计出一套性能优异的交通信号 控制系统。整个设计具有一定的超前意识而不局限于目前的使用条 件和规模。 稳定性 交通信号控制系统是一个系统牵涉面广、运行环境恶劣、不间 断使用的复杂系统。系统设计时要统筹考虑所用设备和控制系统, 符合当前技术和交通管理部门管理工作的发展方向,同时系统选用 成熟的技术,减少系统的技术风险。 集成化 前端信号机应高度集成信号输入模块、数据处理与存储模块、 交通信号控制系统解决方案 4 主控优化模块、信号输出模块。其中信号输入模块支持多种不同格 式的信号输入,无需配备其他转接、辅助设备;信号输出模块支持 多种驱动信号输出,支持有线、无线数据传输方式。 高度集成化的信号机可实现路口不同交通设备的集成控制和信 息共享,包括交通信号控制设备、交通诱导屏、电子警察、视频监 控,使交通信号控制机具有较强的实时控制、协调能力,以适应智 能交通系统发展的要求。 可拓展性 不同客户的诉求是不同的,这就要求我们的核心架构具有足够 的灵活性,具有良好的分层、模块化设计。针对不同的应用场景可 以实现灵活、快速的定制,及时响应客户需求。 系统应采用灵活、开放的模块化设计,赋予结构上极大的灵活 性,为系统扩展、升级及可预见的管理模式的改变留有余地。采用 开放性和通用性好的系统软、硬件技术,提供与其它交通管理系统 联接的接口,以适应交通管理业务不断发展的需要,最大限度地保 护系统的长期投资。 易用性与易维护性 系统主要使用人员为交警和有关领导,从满足交警实战需要出 发,系统采用简洁、友好的人机界面,具有多媒体化操作设计,在 出现系统故障时,能够简便快捷的进行处理。前端设备支持远程升 级和远程故障排除功能,维护便捷,降低系统运维管理成本。同时 交通信号控制系统解决方案 5 可自动检测系统中设备的运行状态,并给出详细参数,以辅佐管理 人员及时准确地判断和解决问题。使用稳定易用的硬件和软件,完 全不需借助任何专用维护工具,既降低了对管理人员进行专业知识 的培训费用,也节省了日常频繁地维护费用。 2.2. 设计依据 道路交通信号控制机 (GA/47-2002) 道路交通信号控制机安装规范 (GA/T489-2004) 道路交通信号倒计时显示器 (GA/T5082004) 城市交通信号控制系统术语 (GA/T509-2004) 城市道路交通信号控制方式适用规范 (GA/T527-2005) 人行横道信号灯控制设置规范(GA/T8512009) 道路交通信号控制机与车辆检测器间的通信协议 (GA/T920- 2010) 交通信号控制机与上位机间的数据通信协议 (GB/T20999-2007) 道路交通信号灯设置与安装规范 (GB/14886-2006) 道路交通信号灯 (GB/14887-2011) 道路交通信号控制机(GB/25280-2010) 其他国家相关的政策法令、法规文件。 交通信号控制系统解决方案 6 第 3 章 系统设计 3.1系统结构 环环形形线线圈圈 信信号号机机 视视频频车车检检器器 信信号号机机 光光纤纤收收发发器器 光光纤纤收收发发器器 传输网络 图图注注: 光纤 网线 中心平台 信号/控制线 图 1 系统结构示意图 3.2系统组成 交通信号控制系统由前端子系统、网络传输子系统以及后端管 理子系统三大部分组成,实现对路口交通信号配时方案的自动控制、 优化,同时系统还兼具交通参数采集功能,能够实时采集、统计交 通流信息,供配时优化软件使用。 前端子系统 以信号机为主体,可根据信号机本身或中心下发的指令改变道 交通信号控制系统解决方案 7 路交通信号灯状态,调节配时并控制道路交通信号灯运行。同时兼 具交通参数采集功能,支持采集、处理、存储流量、占有率、排队 长度等交通参数,以供交通信号配时优化软件使用,同时供交通疏 道和交通组织与规划使用。 网络传输子系统 负责数据的传输与交换。中心网络主要由接入层交换机以及核 心交换机组成。 后端管理子系统 由区域计算机和中心管理平台组成。区域计算机主动对前端交 通流数据进行分析,自适应的选择合适的信号配时方案,并实时下 发到各个路口对应的信号机。中心管理平台负责实现对辖区内相关 数据的汇聚、处理、存储、应用、管理与共享。 3.3功能设计 3.3.1 交通参数采集、统计功能 前端信号机配备有车检板,支持地埋线圈的接入,可实现控制 区域内车流量、占有率、车速、排队长度等交通参数的采集、处理 和存储。交通信号控制系统可根据前端独立的车辆信息来直接调整 对应信号灯的绿信比,也可根据区域整体的车流状况对信号灯配时 方案进行针对性的区域协调。同时这部分交通参数信息也可提供到 其他相关联的交通管理系统使用。 交通信号控制系统解决方案 8 图 2 交通参数统计功能示意图 除了地感线圈的检测方式外,本系统还支持其他检测方式的接 入,如微波、视频等,可充分共享现有的交通资源达到交通优化管 理的目的。 信号机支持接入视频车检器,具体的应用介绍参加下文“核心 设备介绍”部分。 3.3.2 信号灯配时控制功能 本系统支持灵活的信号灯控制方案配置。主要控制方式描述如 下。 3.3.2.1多时段控制 多时段控制,根据交通需求变化情况,把一天的时间分成若干 个控制时段,随时间的推移,按预置的方案自动运行。各个方案运 行期间信号周期、绿信比、相序不随道路状况的变化而变化。 多时段控制特别适合于交通量相对规律的交叉口,其信号配时 方案是根据典型状况的历史交通数据制定的。 交通信号控制系统解决方案 9 图 3 多时段控制方案图 3.3.2.2感应控制 感应控制,信号机根据车辆检测器测得的交通流数据来调节信 号配时的控制方式。感应控制的前提是建立检测器与相位的对应关 系,这里包括车辆检测器和行人检测器。 在交通量变化大而不规则、难于用定时控制处置的交叉口,以 及在必须降低对主要干道干扰的交叉口上,用感应控制效益更大。 干道上的感应控制 相位在感应时间窗口内接收到来自检测器的请求,则增加一个 延长绿的绿灯相位时间,以保证车辆能顺利通过该路口。 感应控制下默认运行最小绿灯时间,根据车辆检测信号递进增 加绿灯时间,直到没有通行请求或增大到最大绿灯时间。 交通信号控制系统解决方案 10 图 4 感应控制示意图 时时长长t,表表示示延延长长绿绿时时间间,感感应应控控制制后后,绿绿灯灯时时间间增增长长至至T+t 表表示示感感应应窗窗口口时时间间,一一般般为为绿绿灯灯倒倒数数69秒秒 T t T+t 图 5 感应控制时间轴变化 支路上的感应控制 这种系统,在每个交叉口的支路上安装检测器,支路检测有车 时,仅允许支路不影响主街连续通行的前提下,可得到基本配时方 案内的部分绿灯时间,并根据交通检测的结果,支路的绿灯一有可 能就尽快结束,初始原则按照最小绿灯时间给予放行;支路上没有 车辆时,绿灯将一直分配给主干线,保证主干线的通畅运行。 交通信号控制系统解决方案 11 同样的设置下,也可支持相反逻辑的设置,即当支路上一检测 到车辆信号就立即进入转换程序,给支路跳转绿灯,确保支路上车 辆的通行。这样的应用在一些非常部门的出入口较适宜,如消防队 的出口道路。 这样的控制方式适用于不同方向车流差异非常大的路口。 3.3.2.3无缆线协调控制(绿波控制) 无缆线协调控制是线协调控制的一种,各信号机之间不进行通 信,要求信号时钟完全同步一般采用 GPS 卫星校时。无缆线协 调控制方式,通过设定相位差来实现道路上不同交叉口之间交通信 号的协调。 与定周期配置不同在于,无缆控制必须配置绿信比表中的协调 相位以及相位差,且进行无缆线协调控制的各路口运行方案的周期 长必须相同。 无缆线控的相位差是指进行无缆线协调控制的各路口运行方案 之间,周期开始的时间差。 如下图,以相位 1 为协调相位,路口 1 的相位差为 0,路口 2 的相位差为 15 秒,路口 3 的相位差为 25 秒。 交通信号控制系统解决方案 12 图 6 无缆线协调相位差 图 7 无缆线协调示意图 交通信号控制系统解决方案 13 3.3.2.4行人过街按钮控制 信号机支持行人按钮信号输入,可在路口和路段响应来自行人 按钮的行人过街请求。在没有行人过街请求时,有自动跳步控制功 能,可最大限度的保证车辆通行效率。 3.3.2.5公交优先控制 系统具有多种科学合理、灵活实用的公交优先控制算法并能执 行相应的优先控制,以满足一般公交优先、双向高频度公交优先或 多方向公交优先的需求。 通过在公交车辆安装特殊发射装置或在公交专用车道上设置普 通车辆检测器采集公交车辆的交通需求。当公交车接近交叉口时, 向检测器发出信号,检测器即把信号传给控制机,控制机指令信号 灯由红灯改为绿灯,或继续延长绿灯时间。公交停靠站设在交叉口 上游一方时,可把检测器设在停靠站附近,当公交车离站时就可通 知信号灯放绿灯,以免在交叉口前再次停车。 图 8 公交优先控制示意图 交通信号控制系统解决方案 14 3.3.2.6全红控制 在全红控制方式下,各信号源对应的通道输出红灯信号。一般 在交通管制的场景下应用。 3.3.2.7闪光控制 在闪光控制方式下,各信号源对应的通道按照预先设定的闪光 模式和一定的频率进行闪光。一般用在夜间车流量较少的叉路口, 如一些经济开发区的路口,夜间启用该模式提醒司机通过路口时注 意左右瞭望、小心通过,减少不必要的等待时间。 交通信号控制机有软件黄闪和硬件黄闪两种配置,系统采用独 立的黄闪控制模块,黄闪控制更为可靠和节能,进入黄闪控制的途 径主要包括: 硬件故障黄闪:当信号机主控板、灯控板等硬件发生故障时, 可以通过电源板的黄闪控制进入硬件故障黄闪; 时段黄闪:通过参数设定,在指定时段进入黄闪工作模式; 手动黄闪:可通过中心控制或机箱两旁的手动按钮使信号机进 入手动黄闪工作模式。 交通信号控制系统解决方案 15 图 9 信号灯黄闪示意图 3.3.2.8手动控制 手动控制,交通管理人员可根据现场车流情况人为控制路口放 行状态。在由于节假日或交通事故导致路口严重拥堵,需人工疏导 交通时,可帮助现场交通管理人员方便的改变信号灯工作状态。 手动控制支持 2 种模式,一种是机箱按键模式,一种是遥控器 模式。手动控制主要包括三项功能: 1) 黄闪; 2) 全红; 3) 步进。 步进,信号灯按照相序执行下一个绿灯相位,按下步进后,信 号灯会进入切换状态,当前绿灯相位进入绿闪,再跳转红灯。即原 先设定的相位过渡机制保留不变的前提下,提前执行下一个相序动 作。 交通信号控制系统解决方案 16 图 10 手动控制按键板 3.3.3 设备故障检测、处理功能 信号控制系统任何轻微的故障在信号灯上反馈出来都是不能接 受的大问题,所以故障检测机制的引入必不可少。 信号机配备了独立的故障检测模块,可以对内、外设备进行故 障监测、自诊断和记录功能,当发现故障后进行故障降级来确保交 通安全,并发出故障警示信号。信号机故障类型分为严重故障和一 般故障,其中严重故障包括:绿冲突故障、同一灯组红绿冲突故障、 一组相位对应红灯信号均故障。一般故障包括:通信故障、检测器 故障、电源故障等。 3.3.3.1严重故障 当发生严重故障时,交通信号控制机立即改为黄闪控制。 严重故障包括以下几种情况: 绿冲突故障 预先设定的冲突相位(不应同时点亮绿灯的相位)在实际运行 交通信号控制系统解决方案 17 中发生同时点亮绿灯的情况,绿冲突可能导致严重的交通事故; 同一灯组红绿冲突故障 信号灯线发生搭线或其他短路现象时,可能会导致同一灯组的 红绿信号同时点亮,这种情况的发生将使驾驶员无所适从; 一组相位对应红灯信号均故障 某一路输出所有信号灯的红灯均不能点亮,将导致该相位的机 动车没有停止信号; 3.3.3.2一般故障 一般故障表现为不影响道路交通安全的其他一般故障,发现故 障后能自动降级到更可靠的控制方式,保证信号机继续正常工作。 通信故障 信号机与中心之间的通讯故障,这种情况下,基于区域控制的 方案会自动降级到单点/线协调的控制方式。 车辆检测故障 信号机通过设定的故障检测机制,判断线圈检测器是断路还是 短路。这种情况下,基于感应控制的方案会自动降级到多时段周期 控制。 电源故障 信号机电源电压超出正常使用范围时,信号机能自动检测,并 生成故障报警信息。 交通信号控制系统解决方案 18 3.3.3.3故障存储与发送 交通信号控制机能对所有在运行期间采集的故障信息进行存储 记录,并向中心上传故障信息,所存储的信息也可通过手提电脑安 装的工具软件显示、查阅。 3.3.4 信号机状态监视功能 信号机支持用客户端软件登陆信号机,通过图形、图标的形式 展示各关键参数的状态。 3.3.4.1 版本信息 查看所用设备硬件型号和软件型号,在设备维护时可以第一时 间反馈到所需的版本信息。 图 11 版本信息示意图 3.3.4.2 通道状态 通道状态:实时显示当前路口各通道红黄绿端子的输出状态, 每 5 秒自动刷新一次。 交通信号控制系统解决方案 19 图 12 通道状态示意图 3.3.4.3 检测器脉冲 实时显示对应检测器通道的触发情况,可在检测器故障查询中 起到故障位置定位的作用。 3.3.4.4 协调状态 实时显示当前运行的控制方式、方案、周期长、当前周期和同 步时间,每 5 秒自动刷新一次。 图 13 协调状态示意图 3.3.4.5 交通数据 查看过去三天以内的某个采集周期检测器统计流量、占有率, 检测器流量采集周期通过单元参数可以设置。 交通信号控制系统解决方案 20 图 14 交通数据示意图 3.3.4.6 信号机事件 查看所示的信号机事件信息,包括控制器、通信和检测器三类 事件信息。 图 15 信号机事件示意图 3.3.5 校时功能 信号控制系统大部分功能都是基于时间的精确控制,没有同步 时钟的前提,任何信号控制都难以达到预期的效果。本系统支持两 种校时模式,一种是接收来自控制中心的校时,一种是主动获取 GPS 信息来对系统进行校时。 采用 GPS 校时时,信号机直接从 GPS 卫星处获取标准时间,保 证整个系统时间的同步。在偏远路口的应用中,可节省线缆、施工 交通信号控制系统解决方案 21 的成本。 图 16 GPS 天线图 3.3.6 无线传输功能(可配) 信号机支持无线传输功能,可通过内置 USB 口扩展 Wifi 或 3G 模块,实现数据的无线传输。无线传输功能使得信号机的前端布局 更加灵活,场景适应性更强,同时在线缆、施工的成本上也有较大 的节省。 3.3.7 信号机特征参数导入/导出 支持通过客户端软件进行信号机特征参数的导入、导出操作, 可方便问题排查、技术人员远程协助。 3.3.8 扩展功能 信号机在硬件接口和软件能力上都做了足够的预留,可针对项 目实现客户个性化的定制需求。 开关门报警 可通过信号机 IO 接口实现机箱开关门信息的记录、上传和报警, 交通信号控制系统解决方案 22 可以对前端信号机起到一定防盗、防破坏的功能。 视频流量数据接入 可支持通过 485 接口/网口接入视频流量数据。目前各大城市都 建设有较多的智能交通设施,如卡口、电子警察等都具有一定的流 量数据采集功能,复用这些设备的流量数据可以为项目节省较大的 成本。 交通信号控制系统解决方案 23 第 4 章 前端子系统设计 4.1系统架构设计 前端子系统包括信号机、检测器、信号灯等。信号机根据车辆 检测器获得的交叉口交通信息(车流量等)通过实时调整整个交叉 口交通信号灯参数进而调整配时方案,实现单个交叉口交通信号灯 的自适应控制。 信号机 若控制中心下发特殊控制方案时,完成控制中心下发方案的执 行;若控制中心无下发方案,信号机在信号周期结束的前两秒内, 读取自身连接车辆检测器检测到的数据,计算并保存相关参数,并 通过网络与相邻交叉口信号机交换数据,最后用参数动态调整信号 相位的绿信比,最终实现交叉口交通信号灯的自适应控制。 车辆检测器 主要负责完成交叉口车辆信息的采集和上传。本系统中,信号 机通过车检板的接入兼顾了车辆检测器的功能,可支持 24 个线圈接 入,最大可扩展至 48 个线圈。支持采集的交通信息有:车流量、占 有率、速度、车辆排队长度等。 信号灯 负责交通信号的显示,是系统对外输出的直接体现。交通信号 灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行,绿灯表示准许通 交通信号控制系统解决方案 24 行,黄灯表示慢行或警示。交通信号灯分为:机动车信号灯、非机 动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪 光警告信号灯等。 4.2线圈布设 本系统支持多种车辆检测信号的输入,包括环形线圈、超声波、 微波、红外、橡皮管、电磁场、地磁场等。由于环形线圈式车辆检 测器具有隐蔽、可靠性好、灵敏度高等优点,已成为当今交通控制 系统最实用的检测手段,现在国内使用的车辆检测器大多也采用这 种方式。下面就线圈的布设给出初步的建议。 感应控制环形线圈 主要为单点的感应控制提供车辆到达信息,也可为自适应控制 提供排队长度的信息。 感应控制线圈布设原则参照以下两点: 线圈布设在渠化的道路上,即提供确定车辆流向的车辆信息; 线圈与停车线的距离以延长绿时间内车辆能安全通过路口为 标准,一般取 3035 米。 交通信号控制系统解决方案 25 图 17 感应控制线圈布局示意图 4.3信号灯布设原则 4.3.1基本原则 对应于路口某进口,可根据需要安装一个或多个信号灯组。 信号灯可安装在出口左侧、出口上方、出口右侧、进口左侧、 进口上方和进口右侧。若只安装一个信号灯组,应安装在出口处。 至少有一个信号灯组的安装位置能确保,在该信号灯组所指 示的车道上的驾驶人,位于下表规定的范围内时均能清晰观察到信 号灯。若不能确保驾驶人在该范围内能清晰观察到信号灯显示状态 时,应设置相应的警告标志。 道路设计车速 (km/h) 304050607080 距停车线 最小距离(m) 506585110140165 表 1 交叉口视距要求 交通信号控制系统解决方案 26 4.3.2安装数量 当进口停车线与对向信号灯的距离大于50米时,应在进口 处增设至少一个信号灯组;当进口停车线与对向信号灯的距离 大于70米时,对向信号灯应选用发光单元透光面尺寸为 400mm的信号灯。 安装在出口处的信号灯组中某组信号灯指示车道较多,所 指示车道从停车线至停车线后50m不在以下三种范围内时,应相 应增加一组或多组信号灯: 无图案宽角度信号灯基准轴左右各10°,如图24; 无图案窄角度信号灯基准轴左右各5°; 图案指示信号灯基准轴左右各10°。 图 18 信号灯车道覆盖示意图 交通信号控制系统解决方案 27 4.3.3机动车信号灯安装位置 没有机动车道和非机动车道隔离带的道路,对向信号灯灯 杆宜安装在路缘线切点附近。当道路较宽时,可采用悬臂式安 装在道路右侧人行道上,也可根据需要在左侧人行道上增设一 个信号灯组,如图25所示;当道路较窄时(机非道路总宽12米 以下)时,可采用柱式安装在道路两侧人行道上,如图26所示。 当进口停车线与对向信号灯的距离大于50米时,应在进口停车 线附近增设一个信号灯组。 图 19 机动车信号灯组设置示意 交通信号控制系统解决方案 28 图 20 机动车信号灯组设置示意 设有机动车道和非机动车道隔离带的道路,在隔离带的宽 度允许情况下,对向信号灯灯杆宜安装在机非隔离带缘头切点 向后2米以内。当道路较宽时,可采用悬臂式安装在右侧隔离带, 也可根据需要在左侧机非隔离带内增设一个信号灯组;当道路 较窄时(机动车道路宽10米以下)时,可采用柱式安装在两侧 隔离带内。当停车线与对向信号灯的距离大于50米时,应在进 口隔离带内增设一个信号灯组。 桥下路口或较大的平交路口划有左弯待转区时,如果进入 左弯待转区的车辆不容易观察到本方位的对向信号灯的变化时, 宜在另一方位的对向增设一组左转方向指示信号灯。 交通信号控制系统解决方案 29 4.3.4非机动车信号灯安装位置 没有机动车道和非机动车道隔离带的道路,非机动车信号 灯宜采用附着式安装在指导机动车通行的信号灯灯杆上,如图 27所示。 图 21 非机动车信号灯附着安装 当非机动车停车线与对向非机动车信号灯的距离大于50米 时,应在进口增设一组非机动车信号灯,可安装在进口停车线 前0.8m至2m处右侧距路缘的距离为0.8m至2m的人行道上或非机 动车道左侧的机非隔离带内。 立交桥下非机动车信号灯安装在桥体上,立交桥另一侧应 增设一组非机动车信号灯。 交通信号控制系统解决方案 30 4.3.5人行横道信号灯安装位置 人行横道信号灯应安装在人行横道两端内沿或外沿线的延 长线、距路缘的距离为0.8m至2m的人行道上,采取对向灯安装。 具有中心隔离带(含立交桥下)的路口,隔离带宽度大于 1.5米的,应在隔离带上增设人行横道信号灯。 采用行人按钮时,行人按钮安装高度宜在1.21.5米范围 内。 交通信号控制系统解决方案 31 第 5 章 网络传输子系统设计 网络传输子系统主要由路口局域网、接入线路和中心网络组成。 路口局域网 路口局域网主要用于汇聚前端各种网络设备。包括有线、无线 网络模式。 接入线路 接入线路建议采用独立光纤传输,连接路口局域网和中心网络, 传输带宽不小于 100M。 中心网络 中心网络采用“汇聚-核心”的网络架构,用于连接路口局域网 的带宽不小于 100M,用于中心网络交换的带宽不小于 1000M。 交通信号控制系统解决方案 32 第 6 章 后端管理子系统 6.1平台概述 iVMS-86XX 智能交通综合管控平台,是一个基于服务器、操作 系统、依托于数据库、架构于网络的服务系统,是支撑起交通信号 控制系统产品的中央管理平台,一个能够实现设备接入与用户服务 的综合软硬件体系。综合管控平台利用统一的数据库、软件及服务, 接入分散的设备并建立用户、业务接口,以完成分散设备的统一管 理并提供用户业务需要的服务。 6.2平台功能设计 6.2.1.状态显示及控制 iVMS-86XX 智能交通综合管控平台具备电子地图功能,能够将 前端信号机点位情况、交通数据、道路信息等直观地展现在该区域 的地图上。 电子地图的主界面如下: 交通信号控制系统解决方案 33 图 22 电子地图示意图 平台可通过可视化界面对前端信号机运行状态进行实时显示。 用户可以从中查看并修改各信号机工作模式和在运行配时方案的关 键特征参数等信息,从而实现上文提到的信号控制方式。 图 23 路口实时状态显示示意图 交通信号控制系统解决方案 34 6.2.2.勤务预案功能 除了一些日常的参数调整外,系统还设计了勤务预案。在发生 突发事件或有重要车辆需要通行时,可为这些车辆安排专门的线路 供其快速通行,保证如消防车辆、救护车辆的快速通行。 图 24 勤务控制示意图 6.2.3.故障报警预处理功能 平台可跟据客户需求,对接收到的前端故障报警信息进行实时 的管理,可对不同故障信息进行不同的故障处理设置,包括日志记 录、窗口提示、短信通知、邮件通知等处理操作。 用户可通过该功能直接将故障管理与设备维护模块联通起来, 部分验证故障信息可自动反馈到下一步处理责任人,减少人工流程 处理的时间耽误,确保信号控制系统的长时间稳定工作。 6.2.4.交通流数据统计功能 统计功能是系统对前端所采集的往来车辆数据信息进行分类汇 总,并根据不同的业务单元的要求,以不同的形式出具统计报表, 交通信号控制系统解决方案 35 挖掘隐藏在数据背后的信息。目前系统能够对不同路口、时段的车 流量进行统计,并出具柱状、曲线或列表形式的日报、周报、月报 和年报表。 图 25 交通流量统计示意图 6.2.5.运维管理 用户能够通过运维管理功能界面,实时了解系统及其中的各设备 当前的运行状况,当系统或设备运行异常时,系统能够将异常的情 况反映在信息提示列表中,用户就能够根据异常设备的情况及时采 取维护措施。 图 26 运维管理示意图 交通信号控制系统解决方案 36 运维管理包括网络管理和资产管理。用户通过网络管理,能够 获取系统中所有网络设备、服务器的运行情况;通过资产管理,能 够了解到系统中的各项设备的资产信息,包括采购时间、维修报废 情况等,以便用户了解、评估系统设备的使用情况以及是否需要更 新或维护。 6.2.6.日志管理 用户可以通过日志管理功能查看人员操作记录、系统运行记录 和系统故障记录。 交通信号控制系统解决方案 37 第 7 章 核心设备介绍 7.1交通信号控制机 1 1) 产品简介产品简介 DS-TSC500 交通信号控制机是基于 ARM9 系列 32 位芯片控制的交通信号控 制机,具有较强的控制和通信功能,其硬 件电路和软件设计都采用了模块化设计的 思想。信号机机体主要由控制箱、配电单 元和机柜组成。控制箱主要包括主控板、 车检板、灯控板,由总线连接在一起。整机达到户外设备全天候工 作要求,具有防雷击、过载保护、绿冲突检测等的安全措施。 本信号机可以在无中心控制的条件下进行信号机单点的定周期 控制、感应控制、自适应控制等;也可基于 GPS 校时实现多点的无 缆线协调控制;也可以在系统协调下执行控制中心下发的系统控制 方案和关灯、闪光、全红、手动步进、特殊功能(根据用户定制需 求开放相应接口) 、优先等控制指令。 2 2) 主要特性主要特性 采用先进的 ARM9 系列 32 位芯片,提供强大的计算与通讯能力; 模块化设计,安装和维护方便; 交通信号控制系统解决方案 38 采用固态开关控制信号灯,运行稳定; 采用开放性、标准化通信协议,支持 NTCIP 协议,方便扩展; 对检测器、通信、灯具等外部设备的工作状态自动监控和记录, 发生故障自动告警并可自动采取相应的处理措施; 采用 GPS 授时的方式保证系统的精确时钟; 特征参数生成和下载方便,可用 PC 机(笔记本电脑)完成或直 接由 U 盘导入。 3 3) 技术参数技术参数 项目项目参数参数 相位驱动支持 16 组相位驱动,24 个信号通道,可扩展至 36 个信号通道 线圈检测器支持 24 个线圈接入,可扩展至 48 个线圈 通讯协议支持 NTCIP 通信协议 网络接口2 个百兆网络接口,其中 1 个可光电复用 其他接口 2 个 RS232 接口,1 个 RS422 接口,2 个 RS485 接口 2 个 USB 接口,其中 1 个内置:用于 WIFI 或 3G 模块 外部输入支持 8 路行人按钮输入,16 路 IO 输入,8 路过压过流检测输入 外部输出支持 20 路无源输出:4 路继电器输出、16 路光耦输出 工作电压 AC220V±44V,50Hz±2Hz 工作环境温度 -40+70 工作环境湿度45%95%,无凝结 功耗60W 防护等级IP54 结构尺寸650mm(W)×1500mm(H)×450mm(D) 交通信号控制系统解决方案 39 7.2视频车检器 1 1)产品简介)产品简介 视频车辆检测器,采用视频图像分析技 术,对图像中设定的检测区域内的运动物体 进行检测,获取所需的交通信息。大场景安 装、可提供可视化图像、实时交通信息。摄像机采用 ISP+ DSP 结构, 具有多车道视频实时分析及计算功能,可以提供车流量、车道平均 速度、车头时距、车头间距、车道时间占有率、车道空间占有率、 车辆类型、车辆排队长度、交通状态等交通数据。 适用于城市路口为信号机的配时提供数据依据;OD 调查分析、 城市交通诱导等交通数据深层次分析应用。 2 2)产品特性)产品特性 输出流量、占有率、排队长度等信息,可完全替代传统的线圈、 地磁、微波的信息采集设备; 嵌入式一体化设计,集成度高、不需要工控机; 支持实时视频画面输出,为交通监管提供可视化管理手段; 支持多种数据输出方式、包括 RJ45、RS-485、IO 等; 建议安装、使用方便、不破坏路面、维修时无需封闭车道; 3 3)典型应用)典型应用 交通信号控制系统解决方案 40 视频车检器 信号控制机 4 4) 技术参数技术参数 项目项目参数参数 传感器类型1/1.8Progressive Scan CMOS 最小照度值彩色:0.001 Lux (F1.2,AGC ON) 视频压缩标准 H.264 / MPEG4 / MJPEG 视频压缩码率 32Kbps16Mbps 视频分辨率 1920 × 1080 信息采集功能 车流量、车道平均速度、车头时距、车头间距、车道时间占有率、车 道空间占有率、车辆类型、车辆排队长度、交通状态 车流量统计准确率 95% 通讯接口 1 个 RJ45 10M / 100M 自适应以太网口,1 个 RS-485 接口,1 个 RS- 232 接口 报警输入1 路 报警输出1 路 BNC 接口 1Vp-p Composite Output(75/BNC) 工作温度和湿度-3060,湿度小于 95%(无凝结) 电源 AC24V±10%/DC12V±10% 功耗 10Wmax 尺寸 136×103.5×48.2 重量 5kg±0.5kg 交通信号控制系统解决方案 41 第 8 章 系统特点 8.1.灵活适应的控制方案 系统可通过多种控制策略,综合权衡路网交通状况,对路网各 路口的周期、绿信比、相位差、运行计划进行合理配置,使之适应 交通流的变化,从而确保路网的利用效率最优。 既支持基于信号机的单点控制,也可实现基于中心上位机的区 域协调控制。在城市交通信号建设中可采用统一的设备型号满足不 同点位个性化的方案需求。 8.2. 设备快速维护及修复 信号机采用 9U 机架式的硬件设计,把电源板、灯控板、车检板 都标准化成一个个独立的设备模块。机架式的设计可简单实现设备 的接口扩展(线圈接入数、灯控数) ,同时在设备维护时,可通过简 单的模块替换找到故障点,并快速修复故障信号机,确保设备长时 间稳定运行。 8.3. 独立、稳定的故障检测处理 独立、稳定的故障检测、反馈模块,对各通道实时输出的信号 灯控制信号进行监控。杜绝信号灯出现影响交通运行的故障状态, 且对故障问题进行初步诊断,协助管理人员明确故障原因。 交通信号控制系统解决方案 42 8.4. 开放式 NTCIP 协议 系统采