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信号机基础培训资料
第一章道路交通信号控制机标准
1术语和定义
1.1道路交通信号控制机roadtrafficsignalcontroller
能够改变道路交通信号顺序、调节配时并能控制道路交通信号灯运行的装置。
以下简称信号机。
1.2周期cycletime
信号灯色按设定的相位顺序显示一周所需的时间。
1.3信号灯组signallightgroup
一个完整的车辆红、黄、绿三头灯或行人红、绿二头灯的组合。
1.4信号组signalgroup
具有同一灯色序列的所有信号灯组的集合。
1.5相位phase
在一个信号周期内，同时获得通行权的一个或多个交通流的信号显示状态。
1.6相位差offset
协调控制中，指定的参照交叉路口与协调交叉路口相位的起始时间或结束时间之差。
1.7控制方案controlplan
路口关于相位设置、相位序列设置、信号配时的有序集合。
1.8最小绿灯时间minimumgreentime
相位绿灯信号必须开启的最短安全时间。
1.9最大绿灯时间maximumgreentime
相位绿灯信号允许开启的最长时间。
1.10绿冲突greenconflict
规定不允许同时放行的绿色信号灯与允许放行的绿色信号灯同时点亮。
1.11全红状态allred
所有信号灯组灯色均显示为红色的信号状态。
1.12黄闪控制flashingyellowcontrol
所有信号灯组的黄灯信号均以固定频率闪烁的控制方式。
1.13多时段定时控制multipleintervalsfixed-timecontrol
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。
1.14感应控制vehicleactuatedcontrol
交叉路口信号机根据车辆检测器测得的交通流数据来调节信号显示时间的控制方式。
1.15协调控制coordinatedcontrol
通过调整起始和放行时间，把二个或二个以上路口的交通信号灯协调起来加以控制的方式。
1.16线协调控制mainstreetcoordinatecontrol
在一条道路上实施协调控制的控制方式。
1.17区域协调控制areacoordinatecontrol
在一个区域内多个交叉路口实施协调控制的控制方式。
1.18无电缆协调控制cablelesslinkingcontrol
信号机之间没有通信链路，根据时钟同步，通过设定相位差来实现交叉路口交通信号协调的控制方式。
1.19上位机controlcenter
在交通信号控制系统中，能和多台信号机通信并对其进行控制和监视的上端设备。
2分类
2.1按功能分类
信号机按功能可分为四类：
◆一类：
行人请求式信号机；
◆二类：
多时段定时式信号机；
◆三类：
感应控制式信号机（二类＋感应控制）；
◆四类：
协调控制式信号机（三类＋上位机控制）。
2.2按安装环境分类
信号机按安装环境可分为室内机和室外机。
室内机安放在室内、室外机箱等非露天环境中工作，室外机直接安装在室外露天环境工作。
3技术要求
3.1物理结构性能要求
3.1.1外观
信号机机柜内、外表面及控制面板应光洁、平整，不应有凹痕、划伤、裂缝、变形等缺陷。
机柜表面应有牢固的防锈、防腐蚀镀层或漆层，金属零件不应有锈蚀及其他机械损伤，各滑动或转动部件活动应灵活，紧固部件不松动，机柜的外部表面不应有可能导致伤害的尖锐的突起或拐角。
3.1.2机柜结构设计
信号机机柜结构设计应满足：
◆信号机机柜内部空间应足够大，应有利于信号机的散热和安装、使用、维修；
◆信号机机柜设计应能防雨并且尽可能降低灰尘及有害物质的侵入，机柜和安装机箱的设计还要防止顶面积水；
◆机柜的结构设计应使信号机具有足够的机械强度，能承受正常条件下可预料到的运输、安装、搬运、维护等过程中的操作，并且通过一般工具不应轻易打开；
◆信号机机柜内部设计应采用标准尺寸机架安装。
3.1.3材料
信号机机柜应采用防锈、防腐蚀材料或做过防锈、防腐蚀处理的材料。
信号机内部的印刷电路板材料及部件应进行防潮、防腐、防盐雾的处理。
3.1.4门
3.1.4.1机柜门
室外机机柜门的尺寸尽可能接近机柜的外部尺寸，机柜门的最大开启角度应大于120°角。
门应设有牢固的门锁以防止被非法打开，门锁上应有保护装置。
机柜门接缝处应有耐久并且有弹性的密封垫，密封垫应连续设置，不应有间断缺口。
机柜门锁上之后，不应有松动、变形现象。
3.1.4.2资料盒
信号机机柜内侧应设有存放用户手册、说明书、接线图、维修记录等资料的存储盒，存储盒应能存放A4版面资料，厚度至少为20mm。
3.1.4.3手动控制门
室外机机柜门上或外侧应设有手动控制门，使用者应在不打开主机柜门的情况下实施手动控制。
手动控制门应设置在机柜的中、上部位置。
3.1.4.4输入、输出接线位置
对于室外机，所有的输入、输出接线电缆均应从信号机机柜底部的接线孔穿出，接线孔的直径至少为200mm。
接线孔不得有锋利的边缘，接线孔位置应靠近机柜底部的中心。
3.2电源及电气装置要求
3.2.1一般要求
信号机内部电气装置及部件的布局应合理，使操作人员在安装、使用、维修时安全、方便，所有机架安装设备的布置要做到在拆除时不会影响其它邻近设备。
地面安装室外机内部的任何电气部件距机柜底部的距离应不小于200mm。
3.2.2电源
信号机主电源额定电压：
交流（220±20%）V、50Hz±2Hz。
3.2.3开关
信号机应安装具备过载、短路保护功能的电源总开关，开关的额定电压、额定电流值应符合交流380V、20A的最低容量要求。
信号机应有独立的、具备过载、短路保护功能的灯具驱动输出回路开关，开关额定电压及额定电流应符合交流380V、20A的最低容量要求。
信号机应提供单独的备用主电源接入端子，备用主电源通过转换开关接入电源总开关，转换开关的额定电压、额定电流应符合AC380V、20A的最低容量要求。
3.2.4避雷装置
信号机的电源输入端及灯控信号输出端应安装避雷装置及元件，或采取其它避雷措施。
3.2.5灯控器件
输出信号的灯控器件应采用光电耦合器、固态继电器或其它器件，使输出的灯控强电信号与内部电路有效隔离。
在灯具驱动输出的每一回路中应安装熔断器，在短路时保护灯控器件。
3.2.6内部照明装置
室外机在机柜内应设有照明装置，满足机柜内部照明要求。
3.2.7接线端子
灯控信号组输出端的接线端子应符合交流220V、5A的最低额定容量要求。
接线端子排（组）应牢固固定于信号机机柜或机架上。
在进行接、拆信号线等正常操作时，接线端子排（组）不应有松动现象。
信号输出端子应采用压线式接线端子、接插件端子等可靠方式连接。
在连接完毕后，导线不应有松动现象。
在正常使用中，当机柜门打开及所有面板和盖板处于正常位置时所暴露出来的承载交流220V电压的接线端子或带电部件，应采取包括凹入式保护、固定档板、绝缘包覆或其它方式进行防护，这些防护措施应无法被轻易拆除，设备维修情况除外。
3.2.8导线
信号机内的导线均应使用铜线，其中电源导线至少应有20A的电流容量，信号机接地端子连接导线应有40A的电流容量。
3.2.9布线
信号机的内部导线应有适当保护，以保证这些导线不会接触到可能会引起导线绝缘损伤的部件，当导线需穿越金属孔时，金属穿线孔应进行倒角，不得有锋利的边缘，导线应装有衬套。
所有终端和设施接线要布置整齐，使用线夹、电缆套、电缆卷或管道固定好，线束内的线路要编扎好，走线安排要做到任何接线总成的拆除不会影响到与该总成无关的线缆。
3.2.10接地
信号机内应设有专门的接地端子，接地端子应与大地有效连接,室内机的安装机箱也应设有接地端子，接地端子应与大地有效连接。
信号机机柜、内部电路单元固定支架、固定螺栓等在正常使用操作中易触及到的金属零部件均应接地，还应保证各部件接地的连续性。
所有承载交流220V电压部件的金属外壳应接地。
所有的保护接地线均应使用绿/黄双色导线。
机内避雷器的接地线不应直接与机内的保护接地端子连接。
3.2.11负载要求
信号机在输出驱动阻性、容性、感性负载的信号灯时均应工作正常。
在驱动以上形式负载的情况下，信号机驱动关闭时，信号灯应熄灭并且输出端电压应小于交流30V。
3.3基本功能要求
3.3.1一般要求
信号机的基本功能一般要求如下：
◆信号机内部的日历时钟，在0℃～40℃条件下，误差不超过±20s/10d；
◆如无特殊规定，下文中信号持续时间的调节步长均为1s；
◆黄闪信号频率为55次/min～65次/min，其中信号亮暗时间比为1∶1。
◆绿闪信号频率、信号亮暗比同黄闪信号；
◆在控制方式转换、配时方案变化时，信号显示状态应实现平滑过渡。
3.3.2启动时序
当信号机通电开始运行时信号机应先进行自检，然后按如下时序启动：
◆相位应先进入黄闪信号，持续时间至少10s；
◆黄闪信号结束后应进入全红状态，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。
3.3.3信号转换
3.3.3.1基本转换序列
机动车、非机动车、行人过街信号基本转换序列如下：
◆机动车信号：
红→绿→黄→红；
◆非机动车信号：
红→绿→黄→红；
◆行人过街信号：
红→绿→红。
3.3.3.2信号持续时间
绿信号、红信号持续时间应根据路口实际情况设置。
黄信号持续时间可调，至少持续3s。
3.3.4手动控制
应能够通过手动控制装置控制信号机的运行。
3.3.5控制方式转换
信号机自动控制与手动控制进行相互转换时应符合如下要求：
◆信号机从自动控制方式转入手动控制方式时，手动开关作用以后，应保持原有相位的最小绿灯时间，最小绿灯时间根据路口实际情况设定；
◆从手动控制方式转入自动控制方式时，信号状态不可突变，各相位信号应保持转换时刻的状态，并从当前信号状态开始以自动控制方式开始运行。
3.3.6设置功能
信号机应能通过操作面板或手持终端进行控制方式的设置和信号参数的调整，并按设置的控制方案正常运行。
在进行协调控制时，协调控制式信号机可以通过通信接口接受并执行上位机的各项控制指令。
3.4故障监控功能要求
3.4.1一般要求
信号机应具备完备的故障监测和自诊断功能，故障发生后应采取适当措施，并发出故障警示信号。
3.4.2黄闪控制装置
信号机无法正常工作时，应能通过独立的黄闪控制装置将信号输出切换为黄闪状态，保证路口通行安全。
3.4.3故障处理
3.4.3.1严重故障
发生以下严重故障，信号机应立即进入黄闪或关灯状态：
◆绿冲突故障；
◆信号组所有红灯均熄灭；
◆信号灯组红灯、绿灯同时点亮；
◆影响道路交通安全的其它严重故障。
3.4.3.2一般故障
发生以下故障，信号机应能够在功能降级的情况下继续运行：
◆黄灯、绿灯故障；
◆通信故障；
◆检测器故障；
◆影响信号机正常运行的其它故障。
3.4.4故障信息存储
协调控制式信号机应能对所有在运行期间采集的故障信息进行存储记录。
在发现故障时，应能上传故障信息。
所存储的信息应能在信号机或与信号机相连的外部设备（该设备可检索并显示储存信息）上显示、查阅。
信号机至少应能连续记录3000条故障信息，记录采用循环覆盖的方式，应能对故障记录信息进行人工清除。
3.4.5故障信息内容
故障信息的内容应包括：
◆以代码或文本形式记录下来的故障类型与细节；
◆故障发生的时间与日期；
◆故障清除的时间与日期。
3.5信号机的控制功能要求
3.5.1行人请求式信号机
行人请求式信号机应能实现如下功能：
◆具备黄闪（机动车信号）、多时段定时、行人请求三种工作方式；
◆能实现至少2个相位控制；
◆能提供至少2个独立的信号组输出；
◆能提供至少2个行人按钮检测器接口；
◆行人请求方式、响应时间、放行时间可设定；
◆信号机出现故障应能按如下顺序降级：
行人请求→多时段定时控制→黄闪（机动车信号）→关灯。
3.5.2多时段定时式信号机
多时段定时式信号机应能实现如下功能：
◆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个独立信号组输出；
◆能根据不同周日类型对方案进行调整，机内应存有日历；
◆能够设置调节相位差参数，具备无电缆协调控制功能；
◆信号机出现故障应能按如下顺序降级：
无电缆协调控制→多时段定时控制→黄闪（机动车信号）→关灯。
3.5.3感应控制式信号机
感应控制式信号机应能实现如下功能：
◆应具备多时段定时式信号机的全部功能；
◆具备车辆感应功能，能提供至少8个车辆检测器接口；
◆最大绿灯时间和最小绿灯时间应可根据交叉路口的实际情况进行设置；
◆能提供至少2个行人按钮检测器接口；
◆信号机出现故障应能按如下顺序降级：
感应控制→多时段定时控制→黄闪（机动车信号）→关灯。
3.5.4协调控制式信号机
3.5.4.1基本要求
协调控制式信号机应能实现如下功能：
◆具备感应控制式信号机的全部功能；
◆带有通信接口，可与上位机或其它信号机联接，构成线协调或区域协调控制系统；
◆能实现至少6个相位控制；
◆能提供至少6个独立信号组输出；
◆能进行机动车流量统计，并记录统计数据；
◆协调式信号机的故障降级顺序可由上位机设定。
3.5.4.2通信接口
通信接口电路应采用通用的标准接口，机柜中应留有通讯控制设备的安装空间，至少应提供以下接口形式的一种：
◆二个EIARS-232C（DB-9）和一个10/100Base-TEthernet以太网接口（RJ-45）通讯接口；
◆一个EIARS-232C（DB-9）、一个EIARS-485和一个10/100Base-TEthernet以太网接口（RJ-45）通讯接口。
可简单记为：
RS232x2+RJ45或RS232+RS485+RJ45
3.5.4.3通信内容
3.5.4.3.1上传
上传信息至少包含如下信息：
◆车辆检测器检测到的车辆通行信息；
◆信号机的工作状态、车辆检测器的状态、信号灯的状态，如有故障发生，应实时向上位机发送故障信息及故障发生变化后的信息，记录的故障信息内容应符合5.5.4的要求；
◆当前交叉路口信号灯灯色状态及每一次的灯色变化等信息；
◆信号配时方案等信号机运行所需主要参数；
◆包括“年、月、周、日、时、分、秒”的信号机当前实时时间信息。
3.5.4.3.2下载
下载信息至少包含如下信息：
◆用于校准信号机的时间信息，应包括“年、月、周、日、时、分、秒”；
◆用于查询信号机的当前工作状态及故障情况的信息；
◆用于更新信号机的配时方案等主要工作参数的信息；
◆用于设定、改变信号机工作方式的信息，如感应、定时、黄闪等；
◆其他人工指定命令。
表1各类信号机对比
行人请求式
多时段定时式
感应控制式
协调控制式
相位数
2
4
4
6
相位组
2
4
4
6
行人检测器
2
×
2
2
时段与方案
×
10
10
10
机内日历
×
√
√
√
相位差、无缆协调
×
√
√
√
车辆检测器
×
×
8
8
最大绿灯、最小绿灯
×
×
√
√
通信接口
×
×
×
√
车流量统计
×
×
×
√
降级顺序
行人请求→多时段定时控制→黄闪（机动车信号）→关灯
无电缆协调控制→多时段定时控制→黄闪（机动车信号）→关灯
感应控制→多时段定时控制→黄闪（机动车信号）→关灯
由上位机设定
3.6电气安全要求
3.6.1电源适应性要求
在表2所示的各种供电电源情况下，信号机的各项功能均应正常，不应出现任何异常现象。
表2电源适应性试验
序号
供电电源
工作时间
1
264V、48Hz
1h
2
264V、52Hz
1h
3
176V、48Hz
1h
4
176V、52Hz
1h
3.6.2绝缘要求
信号机电源电极或与电源电极相连的其它导电电路和机柜、安装机箱等易触及部件（不包括避雷器）间的绝缘电阻应不小于10MΩ，经恒温恒湿试验后，绝缘电阻不应低于5MΩ。
3.6.3耐压要求
在电源电极或与之相连的其它导电电路和机柜、安装机箱等易触及部件（不包括避雷器）之间施加1500V、50Hz试验电压，试验中不应出现击穿现象，试验后信号机应无电气故障，功能应正常。
3.7电磁抗扰度性能要求
试样在静电放电、电快速瞬变脉冲群、浪涌、电压短时中断等电磁骚扰环境下不应出现电气故障，试验结果评定应符合GB/T17626.2、GB/T17626.4、GB/T17626.5、GB/T17626.11系列标准中2级要求，即允许其基本功能暂时降低或丧失，但在试验结束后应能自行恢复正常。
信号机内贮存的方案数据不应丢失。
3.8气候环境适应性要求
信号机气候环境适应性应符合以下要求：
◆信号机在承受高温高电压、低温低电压、低温启动、恒温恒湿等各项气候环境试验时，试验中及试验后应无任何机械损伤和电气故障，功能应保持正常；
◆信号机在雨淋试验中及试验后，工作均应正常，机柜内应无渗水或积水现象；
◆雨淋试验仅适用于室外机。
◆信号机在承受盐雾试验后，工作应正常，机柜、内部机架等金属部件不应有严重锈蚀情况；
◆信号机在承受粉尘试验中及试验后，工作均应正常，机柜内应无大量积尘。
注：
粉尘试验仅适用于室外机。
3.9机械环境适应性要求
信号机在承受振动、冲击试验后，应保持其物理结构的完整性，信号机及其内部结构单元不应产生永久的结构变形、机械损伤、电气故障，紧固部件不松动。
信号机内部线路、电路板、接口等接插件不应有脱落、松动或接触不良现象。
试验中及试验后功能应保持正常。
3.10机械强度要求
机柜在承受钢球冲击试验后，外壳表面的损坏不应触及危险零部件、不应影响信号机正常工作及使用操作，不应影响安全及信号机的防水性能。
3.11连续工作稳定性
信号机接信号灯（要求为白炽灯）负载连续通电工作240h，不应出现任何故障。
表3信号机工作正常要求
耐压试验
电磁抗扰度试验
温度、湿度适应性试验
雨淋试验
盐雾试验
粉尘试验
机械环境适应性试验
机械强度试验
工作正常要求
试验后
试验后
试验中与试验后
试验中与试验后
试验后
试验中与试验后
试验后
试验后
4试验方法
4.1一般要求
如未标明特殊要求，所有试验均在下述条件下进行：
◆温度：
0℃～40℃；
◆相对湿度：
45%～90%；
◆信号机供电电源：
交流220V、50Hz。
4.2外观及结构检查
目视及用必要的器具检查信号机的外观及结构。
4.3文字、图形和标志检查
根据信号机文字、图形和标志的要求，检查内容如下：
◆目视检查信号机的外包装及标志、标签及产品检验合格证；
◆目视检查信号机铭牌、操作面板、开关、按键、接线端子等标有文字、图形、标志的地方；
◆分别用蘸有水及90号以上汽油的棉布分别连续擦拭信号机文字、图形、标志15s，目视检查文字、图形、标志。
4.4电源及电气装置检查
目视（必要时应使用器具）检查信号机的电源、插座、开关、避雷装置、灯控器件、内部照明装置、接线端子、导线、布线、接地等。
4.5负载要求检测
信号机接符合要求的信号灯，信号机正常工作，在信号灯熄灭期间，用交流电压表测量信号机输出到该信号灯的电压。
4.6功能测试
4.6.1黄闪频率测试
将信号机设定在黄闪工作状态,用秒表测量一分钟内黄闪信号的亮暗次数。
4.6.2启动时序检查
信号机通电开始运行或由待命模式转为自动及手动控制模式时，目视检查信号机的启动时序。
4.6.3信号转换检查
信号机正常工作时，目视检查信号的基本转换序列。
4.6.4控制方式转换检查
信号机由手动控制转为自动控制或由自动控制转为手动控制方式时，目视检查控制方式转换过程。
4.6.5控制功能检查
根据信号机的不同分类，检查下列各种控制功能设置及运行情况：
◆将信号机设置为手动工作方式，按一次手动按钮，信号灯状态改变一次，检查信号显示是否按预先设置好的相位序列推进；
◆通过操作面板设置三个时段的控制方案，检查信号机在时段过渡时控制方案是否平滑转换；
◆通过按动行人按钮，检查行人请求功能；
◆将模拟车辆检测器输出信号随机输入被测信号机，检查被测信号机是否按感应控制策略运行，检查信号机最小绿灯时间和最大绿灯时间；
◆设定2台信号机的相位差，并对其时钟进行校准，让2台信号机在相同的配时方案不间断持续工作72h，试验期间信号机不更换配时方案，然后检查2台信号机的绿灯起始运行时间之差是否与设定的相位差相符。
4.6.6通信接口检查
4.6.6.1上传信息检查
将信号机通过通信接口与测试用上位机连接，上位机中应含有接口通信及测试软件，按3.5.4.3.1的要求，通过上位机查询、测试信号机的上传信息。
4.6.6.2下载信息检查
将信号机通过通信接口与测试用上位机连接，按3.5.4.3.2的要求通过上位机对信号机进行信息下载设定，检查信号机是否能够接受上位机指令，并按指令运行。
4.7故障监控功能测试
将信号机设置在正常工作情况下，人为模拟3.4中所示的各项故障，检查信号机的故障处理、记录存储功能。
4.8电气安全测试
4.8.1电源电压适应性
4.8.1.1试验装置
试验装置为变频变压电源，分辨率为0.1V。
4.8.1.2试验步骤
信号机用变频变压电源供电，电源电压及频率均设置为信号机额定值，信号机接信号灯在定周期方式下正常工作30min后，按表1设置信号机电源电压值、频率值及工作时间，检查信号机的各项功能。
4.8.2绝缘测试
断开信号机电源，信号机处于非工作态，所有开关置于接通位置。
分别在电源电极或其它导电电路和机柜、安装机箱等易触及部件（不包括避雷器）之间及施加直流500V试验电压，稳定１min后，测量绝缘电阻。
4.8.3耐压测试
断开信号机电源，信号机处于非工作态，所有开关置于接通位置。
分别在电源电极或与其它导电电路和机柜、安装机箱等易触及部件（不包括避雷器）之间施加交流1500V、50Hz试验电压，试验电压应在5s～10s中逐渐上升到规定值，在规定的电压上保持1min。
4.9电磁抗扰度测试
4.9.1静电放电抗扰度测试
4.9.1.1试验条件及装置
气候条件应满足以下要求：
◆环境温度：
10℃～35℃；
◆相对湿度：
45%～80%。
试验用静电放电发生器应符合GB/T17626.2的要求。
4.9.1.2试验方法
受试信号机通电正常工作，信号机机柜按使用要求接地。
放电点选择为在正常使用信号机时操作人员易触及的一些点和表面，如外壳、控制面板、操作键盘等处进行接触放电试验，试验速率为2s放电1次，每个放电点应对正极性或负极性各放电10次，试验电压为4kV。
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