道路交通信号控制系统Word文档下载推荐.docx

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2.3系统结构10

2.3.1网络拓扑结构10

2.3.2系统逻辑架构11

第三章系统功能13

3.1集中监控13

3.2分中心监控13

3.3区域协调控制14

3.4线协调控制14

3.5特勤路线设定15

3.6路口渠化16

3.7完全自适应17

3.8设备监视和故障报警17

3.9远程控制与管理17

3.10全面的交通流量统计分析18

3.11日志管理18

3.12系统管理18

第四章主要硬件设备21

4.1标准十字路口灯控系统设计21

4.1.1路口设计图21

4.1.2主要设备配置清单22

4.2主要硬件设备介绍24

4.2.1交通信号机24

4.2.2交通信号灯27

第一章系统概述

1.1系统背景

随着我国经济建设的迅猛发展，人民群众生活水平的日益提高，机动车拥有量快速增长，对交通出行越来越高的要求，给交通管理部门带来了巨大压力。

经研究发现，造成道路拥堵的一个主要原因之一就是道路交叉口通行秩序混乱或者红灯等待时间较长。

面对这种情况，规范路口通行秩序，提高灯控路口通行效率，减少交通拥挤和交通阻塞就成为了一个行之有效的解决方法。

因此，建设一个依靠先进适用的交通模型和算法对交通信号控制参数（周期、绿信比和相位差）进行自动优化调整，运用电子、计算机、网络通信和GIS电子地图等技术手段对交通路口进行智能化、科学化交通控制，从而实现交叉口交通信号的最佳协调控制的系统就迫在眉睫。

1.2系统现状

1.2.1国外现状

1.2.1.1英国TRANSYT交通信号控制系统

TRANSYT（TrafficNetworkStudyTool交通网络研究工具）英国交通与道路研究所（TRRL）于1968年开发成功的一套脱机操作的区域定时协调控制系统。

系统采用静态模式，由仿真模型及优化两部分组成。

该系统是目前最成功的静态系统,但其缺点很明显:

计算量大,在大城市中这一问题尤为突出;

不对周期进行优化,故很难获得整体最优配时方案;

它是离线优化,需要大量的路网几何、交通流数据,需要花费大量的人力、物力、财力。

1.2.1.2澳大利亚SCAT系统

SCATS采取分层递阶式控制结构。

其控制中心备有一台监控计算机和一台管理计算机,通过串行数据通讯线路相连。

地区级的计算机自动把各种数据送到管理计算机。

监控计算机连续地监视所有路口的信号运行、检测器的工作状况。

地区主控制器用于分析路口控制器送来的车流数据,确定控制策略,并对本区域各路口进行实时控制。

SCATS系统充分体现了计算机网络技术的突出优点,结构易于更改,控制方案较易变换。

SCATS系统明显的不足:

第一,系统为一种方案选择系统,限制了配时参数的优化程度；

第二,系统过分依赖于计算机硬件,移植能力差；

第三,选择控制方案时,无实时信息反馈。

1.2.1.3英国SCOOT系统

SCOOT是由英国道路研究所在TRANSYT系统的基础上采用自适应控制方法于1980年提出的动态交通控制系统。

SCOOT的模型与优化原理与TRANSYT相仿,不同的是SCOOT为方案生成的控制系统,是通过安装在交叉口每条进口车道最上游的车辆检测器所采集的车辆信息，进行联机处理,从而形成控制方案,并能连续实时调整周期、绿信比和相位差来适应不同的交通流。

SCOOT系统的不足是:

相位不能自动增减,任何路口只能有固定的相序;

独立的控制子区的划分不能自动完成,只能人工完成;

安装调试困难,对用户的技术要求过高。

1.2.1.4意大利UTOPIA/SPOT系统

UTOPIA/SPOT系统由两部分组成,SPOT（小型的分布式交通控制系统）和UTOPIA（面控软件）;

系统考虑了公交优先的功能;

采用了“强相互作用”的概念来保证区域控制的最优性和稳定性。

1.2.1.5其它的交通信号控制系统

此外,日本Kyosan电器制作有限公司的交通控制系统、德国的Siemens系统等也在我国得到了一定的应用。

1.2.2国内现状

国内应用和研究城市交通控制系统的工作起步较晚,20世纪80年代以来,国家一方面进行以改善城市市中心交通为核心的UTSM（urbantrafficsys-temmanage）技术研究;

另一方面采取引进与开发相结合的方针,建立了一些城市道路交通控制系统。

以北京、上海为代表的一、二线城市和经济较为发达的城市,交通控制系统主要是简易单点信号机、SCOOT系统、TRANSYT系统和SCATS系统其中几个结合使用;

而国内三、四线的中小城市,交通控制系统主要还是使用国产的简易单点信号机和集中协调式信号机。

这些信号系统虽然取得了较好的效果,但我国实际情况决定了需要对这些系统进行改进。

1.需要完善信号控制

简易的单点信号控制系统一般只能实现两相位控制,存在一定的局限性。

而实际中,如果根据交叉路口的情况,适当采用多相位控制、变相序控制,可减少交叉路口的交通冲突,提高交通的安全性。

2.实现区域网络协调控制

目前,虽然在我国的几个大城市,引进或研制了具有区域控制功能的集中式计算机控制系统,但对于中小城市来说,建立这样庞大的系统一方面代价高昂,另一方面实际利用效率不高。

为了解决这一情况,在国内的中小城市应大量推广小型区域网络协调控制信号系统。

1.3系统发展

我国道路交通信号控制技术早在上世纪中叶就已经出现。

至今发生多次重大变革，大体经历了4个主要的发展阶段：

第一代为机械式交通信号控制技术。

主要依靠目视采集信息，并加以判断，由手动闸刀控制红绿灯点亮时间长短。

这种技术完全依靠人脑进行控制，随意性很大。

随着电子和自动化技术在国内的广泛应用，该类信号机已经全部淘汰。

第二代是固定配时交通信号控制技术，主要靠经验和历史交通数据确定单台信号机的信号周期和绿信比，并由计算机实现自动控制为定周期控制和多时段控制。

但其配时方案效果依赖于长期的观察经验。

考虑到未来几年城市机动车仍会持续一个较高的增长阶段，以及交通流快速变化，这类信号机正逐步退出城市中心地带的应用。

第三代是感应式交通信号控制技术。

主要根据车辆检测器测得的交通流数据来调节单台信号机的信号显示时间的控制方式。

但远程通信技术的成熟和通信成本的下降以及城市建立综合交通指挥中心的需求日益迫切，而新开发的型号基本都考虑了联网功能。

第四代是线控技术和区域交通信号协调控制技术。

线控技术是把一条道路上多个相邻交叉路口的交通信号协调起来加以控制的控制方式。

区域交通信号协调控制技术是把一个区域内所有交通信号联结起来进行区域协调控制的交通信号控制系统。

目前在我国上海、广州、苏州等城市建立的SCATS系统，北京建立的SCOOT系统均属于区域协调控制系统，利用系统仿真模型模拟道路交通系统的运行状态，采用数字方式或图形方式来描述动态交通系统的一种技术。

1.4系统特点

道路交通信号控制系统运用电子、计算机、网络通信和GIS电子地图等技术手段对交通路口进行智能化、科学化交通控制，除实现其原有的线控技术以及联网等功能外，还丰富了如特勤控制方式，增强信号机控制的灵活性，是现代城市交通控制和疏导的主要手段。

具有以下特点：

1.界面友好，美观实用

系统采用全中文化、图形化、菜单化设计，按照用户操作习惯及配置参数类型进行人性化的菜单分类，操作方式灵活多样，同时具有误操作过滤，对错误操作进行友好提示并禁止进一步错误操作的执行等功能。

系统界面友好，具有良好的互操作性，简单易用。

2.支持多种控制方式

系统支持多种控制方式：

区域控制、线协调控制、多时段控制方式、感应控制方式、单点自适应控制、手动控制方式等。

3.扩展性强，兼容性好

系统采用采用模块化设计，可通过组合配置实现不同的系统功能。

同时，系统预留第三方系统数据接入的服务接口，并提供接口访问及数据对接的协议支持，能够兼容第三方信号机数据的接入。

4.数据传输安全可靠

采用加密隧道及数据校验技术，前端信号主机与后台管理系统之间数据通讯采用严格加密技术，所有交互的数据必须通过加解密及数据校验通过后才能正常解析，确保数据传输的安全可靠，避免数据失真或被非法截取和串改。

5.设备安全稳定，可操控性强

信号机采用工业级8.0寸触摸屏，内置全真彩图形化界面显示，人机交互简单，可通内置程序进行信号机控制方案配置，可操作性强。

第二章系统总体设计

2.1系统设计原则

●稳定性

在选取系统软件平台、采取系统安全防护措施、日志管理和设置系统管理权限等方面将做出全面的解决方案。

关键系统节点采用适当冗余技术，系统关键/核心数据进行备份的自动完成，保证系统的稳定可靠。

●安全性

在系统设计、建设中，既考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离，因此系统应分别针对不同的应用和不同的通信环境，采取不同的措施，包括系统安全机制、数据存取的权限控制等，安全体系应该独立提出，提供整体的安全解决方案。

●可移植性

CPU发展速度很快，每年都有更高性能，更低价格的单片机或者ARM等芯片出来。

设计代码时，需要充分考虑程序的可移植性。

多层次软件设计，分离硬件相关部分和算法结构部分。

●可扩展性

为降低未来发展的成本，应使系统具有良好的可持续发展性，系统应预留了系统的接口。

保证系统的可扩展性，使系统易于扩展；

在功能上充分满足业主的实际需求，易于使用、管理、维护，并预留多路与其他应用系统的数据接口，同时确保系统中的关键设备具有扩展能力。

●易用性

系统各项功能一目了然，满足用户的使用习惯，易使用、易维护、易升级，实现“傻瓜相机”式的操作，将实施、培训成本和周期降到最低。

●容错设计

系统一旦出现故障，很容易导致交通出现混乱，更甚者，导致交通事故的发生。

因此，如何避免故障，如何把故障所产生的危害降到最低，系统必须具有相应的容错措施。

2.2系统设计依据

为保证项目建设质量，系统按遵循国家和省、市信息化主管部门的有关业务、技术、数据等标准和规范。

具体符合下述标准规划：

●《GB14887-2011道路交通信号灯》；

●《GB25280-2010道路交通信号控制机》；

●《GA/T445-2010公安交通指挥系统建设技术规范》；

●《GA/T489-2004道路交通信号控制机安装规范》；

●《GA/T652-2006公安交通管理外场设备基础施工通用要求》；

●《GB4943-2011信息技术设备的安全》；

●《GB/T8566-2007信息技术软件生存周期过程》；

●《GB/T8567-2006计算机软件文档编制规范》；

●《GB/T16260-2006软件工程产品质量》；

●《GB/T20999-2007交通信号控制机与上位机间的数据通信协议》；

●《GB50348安全防范工程技术规范》；

●《GBJ54低压配电装置及线路设计规范》；

●《GA267计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》；

●《GA/T670安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》；

●《YD5079通信电源设备安装工程验收规范》；

●《JTJ076公路工程施工安全技术规范》；

●《GA/T299-2001交通流量调查》；

●《GB50254-1996电气装置安装工程低压电气施工及验收规范》。

2.3系统结构

2.3.1网络拓扑结构

（1）数据接入公安内网拓扑结构示意图

2.1数据接入公安内网网络拓扑结构

信号控制系统网络结构分为四个部分，信号