智慧交通信号控制系统
技术方案
目录
第一章建设原则 (1)
（一）加强指导、统筹规划 (1)
（二）面向需求、重点突出 (1)
（三）互联互通、资源共享 (1)
（四）求实勿虚、提升服务 (1)
（五）覆盖全局，深化应用 (1)
第二章总体框架 (2)
第三章交通信号控制系统 (3)
1.系统建设分布 (3)
2.技术选型 (3)
3.系统结构 (5)
4.系统功能 (5)
5.系统关键设备技术指标 (8)
第一章建设原则
（一）加强指导、统筹规划
智能交通系统是一项巨大的系统工程，具有多元化、层次化、多学科交叉的特点，具有很强的广泛性和综合性，涉及政府、企业多个层面，必须在统一领导下进行统筹规划建设，使各单位遵照统一的规范建设，充分发挥整体作用和整体效益，充分运用云计算等先进技术，同时避免重复建设和开发，确保交通智能化建设的顺利实施。
（二）面向需求、重点突出
ITS 建设项目要根据交通运营与管理的需要，满足社会公众对交通行业信息的要求，加强智能管理信息系统特别是公共交通相关信息系统的开发利用，讲求实效，以应用促发展。项目建设要突出重点、分层建设、各负其责、共同发展、稳步推进，要根据实际情况和发展需求，制订项目实施计划，分步实施。
（三）互联互通、资源共享
把握“十二五”时期经济社会发展的新形势、新任务、新要求，从交通运行系统的全局出发进行ITS 建设，对各部门现有的基础资源加以整合，统一管理资源，避免交通行业内部资源分隔、各自为政，进而理顺各交通部门间信息交互关系，实现交通信息网络的互联互通和资源共享。
（四）求实勿虚、提升服务
坚持以人为本，以具有鲜明时代特征和行业特点的交通信息服务为重点，以智能交通信息化工程为推手，以支撑解决行业发展中的重大经济社会问题为宗旨，以需求、效果并重为导向，加快推进交通信息服务规范化、产业化发展，推动建立丰富实用、经济便捷的综合交通信息服务体系，使交通信息真正服务于民。
（五）覆盖全局，深化应用
以信息化覆盖智能交通现代化建设的全局，实现信息技术在智能交通系统运行监测、管理与服务领域的深度渗透与融合，加速推进深化应用，促使智能交通信息化在加快转变发展方式中发挥更重要的牵引和支撑作用，有效提高智能交通的发展质量和效益。
第二章总体框架
通过路段设置的流量检测设备、号牌识别设备、视频监控设备和路口的车辆检测采集的数据，进行有效融合，经处理分析形成交通诱导信息后，再通过路侧的LED 显示屏、交通电台、电视等手段向公众发布，形成集采集、处理、发布为一体的交通信息系统，建成全新的智能交通管理系统。该系统还能充分利用现有交通卡口、交通违法抓拍系统、视频监控等信息资源，建立车辆号牌识别、车辆运行轨迹监测功能模块，为交通肇事逃逸和治安逃逸的查处提供先进的技术手段。系统结构图如下：
图1系统总体架构
第三章交通信号控制系统
交通信号控制系统是智能交通的重要组成部分，智能交通信号控制系统建设的好坏直接关系到智能化交通的管理水平，建设智能化的智能交通管理系统是城市交通管理工作发展的必然方向。采用智能化的信号控制器将极大程度的优化已有的交通状况，并将适应未来机动车饱有量不断增加情况下的交通需求。
1.系统建设分布
为了实现全市的交通信号控制路口的集中管理、协调控制，必须全部更换现有信号机及大部分信号灯（信号灯杆保留），亟需建立信号联网控制系统。
交通信号控制系统，可通过路面控制、指挥中心远程控制，及时调整红绿灯时长，使拥堵方向的车辆快速通行，并为各种公安保卫勤务提供有力的保障，实现交通信号控制智能化。
2.技术选型
本系统涉及到的可选的关键设备主要是车辆检测器单元设备的技术比较与选型。
交通信号控制系统常用检测技术有线圈、微波、视频、地磁等，常用检测技术特性比较如下表所示。
表1交通信号控制系统检测方式比较
环形线圈检测由于技术成熟、易于掌握，且车流量检测精确，目前国内大多以线圈检测方式为主，线圈在高寒地区的使用寿命直接受低温情况下的路面影响，减少其使用寿命。
微波检测技术由于本身检测技术的特性，对静止或低速行驶的车辆难以检测，不适用于路口流量检测，常应用在路段检测。
视频检测和地磁检测技术是目前应用较为广泛的新型检测技术，视频检测单方向可以检测8条车道，使用寿命通常为6-8年；地磁检测是按车道进行设置，每条车道需设置1套，使用寿命通常在3年到5年左右。
单独看，采用视频检测技术费效比远高于地磁检测技术，但视频检测技术需要安装支架及相应管道配套，地磁检测技术由于采用无线传输技术，无需管道配套及安装支架。总体成本上地磁相对比视频检测技术便宜。
从稳定性方面考虑，检测器的好坏直接影响到交通信号机的稳定与安全运行，因此，本项目支持选用稳定性相对较高的地磁检测器。
综上所述，从设备的成本、稳定性和技术的成熟性考虑，本期项目交通信号控制系统根据路口的实际情况和设备安装情况，推荐采用地磁检测方式。
3. 系统结构
图 2交通信号控制系统结构示意图
系统结构划分为3级，分别为中央控制级设备、区域控制级设备和路口控制级设备。
中央控制级：对全市交通信号控制路口信号机进行统一管理，可对已经划分的区域实施区域协调控制。
区域控制级：负责管理、控制区域内的交通信号控制路口信号机。
路口控制机：以安装在路口的信号机为主，执行中心控制层的命令，控制本路口的信号灯的相位周期等。
本次根据系统建设规模，仅建设中央控制级路口控制级，区域控制级待后期建设的路口数量增加以后，根据实际需要建设。
4. 系统功能
4.1.1.1区域协调控制功能
考虑到区域整体性能的优化，区域协调控制采用双层多智能体控制体系。对于控制区域，设立区域控制智能体。区域智能体可以与所有路口智能体通信，取得进行区域优化所需要的道路参数（根据交通流量检测设备获得到的车流量、占有率等
图例：
本次扩建设计内容
现有系统设备
本次改造设计内容
交通信息），区域智能体实时生成信号配时方案，在区域级别上进行总体优化，并将优化的结果传输给各个路口智能体；各个路口智能体将本周期的时间分布和车辆通过结果等交通状况通知区域智能体，区域智能体在此基础上进行下一轮的优化配置。从而实现即能保证区域效率，又兼顾到各个路口的交通实际情况。
区域控制系统实行平滑过渡策略，可以保证系统通讯通、断时交叉口信号平滑过渡，保证倒计时显示器准确显示（每秒一次）而不跳相位。
4.1.1.2线协调控制功能
线协调控制分为单向绿波协调控制和双向绿波协调控制两种形式。单向绿波协调控制，适应潮汐交通流的特性，实现道路某个方向的协调控制，具有明显的协调效果，受道路交通条件的影响比较小。双向绿波协调控制，实现道路双向协调控制，受到道路交通条件的影响比较大，例如距离、横向干扰、车速等。
双向绿波协调控制一般采用续进式进行协调控制，根据路上的要求车速与交叉口的间距，确定合适的时差，用以协调各相邻交叉口上绿灯的启亮时间，使在上游交叉口上绿灯启亮后开出的车辆，以适当的车速行驶，可正好在下游交叉口绿灯启亮时到达。如此，使进入系统的车辆可连续通过若干个交叉口。
干线协调控制可以用两种方式实现：
（1）在区域控制计算机的控制之下协调；（2）实施干线协调的路口交通信号机运行在单点工作方式下通过选配的GPS 协调。
4.1.1.3感应控制功能
信号机可依据现场交通需求型态，设定半感应/全感应控制模式。
4.1.1.4单点自适应控制功能
通过检测器采集的流量信息可以实现自适应控制功能，根据路口实时的流量信息，来决定路口的绿灯时长，最大限度地满足道路交通需求，降低拥挤。
自适应控制采用方案生成和方案选择相结合的方式，满足交通流波动性和趋势性的需求。
单点自适应控制，由交通信号机自带的优化软件根据检测器检测到的车流量自动生成信号配时方案（周期、绿信比）控制信号灯工作。
4.1.1.5固定配时控制功能
信号机依据中心下传或现场设定的日方案、周方案、法定假日方案执行多时段的配时方案。
4.1.1.6多时段定周期控制功能
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。
4.1.1.7特勤控制功能
用户能够在控制中心配置多条警卫路线，还能从预先配置好的警卫路线预案中选择，为执行警卫任务的车队和其它特勤车辆（如消防车、紧急救护车、工程抢险车等）提供快速通行路线。
信号控制系统能实现下列三种特勤控制方法：
?实时全自动特勤控制。
?人工特勤控制。
?中心特勤控制。
4.1.1.8中心手动控制
中心手动控制可以实现指定相位控制功能和模拟手动功能。在控制中心可人工在线修改系统或路口控制参数，特殊情况下还可人工指定相位控制，强制进行交通疏导。根据路口交通需求，由控制中心发出命令模拟交通信号机的手动控制方式，进行交通疏导。进入模拟手动状态后，应关闭倒计时显示器，超出设置的最小绿灯时间后，应及时响应步进请求。
4.1.1.9（BRT）公交优先信号控制
在公交专用道上设置公交车辆检测器（或采用RFID 射频检测设备），以采集公交车辆到达信息。当信号机收到公交到达信号后，通过绿灯延长、红灯早断、插入公交相位三种方式实现公交优先控制。
5.系统关键设备技术指标
5.1.1.1交通信号机技术指标
5.1.1.1.1指标要求
外壳防护等级：不低于IP54
使用电源：
电压：单相AC220V±20% 50Hz
无负载功耗：不高于20W
输入输出接口：
信号灯输出：48 路，可扩展至72 路，可控硅输出,单路驱动能力AC220V/3A；
车辆检测输入：24 路，可扩展至48 路，干触点或OC 晶体管输出；
通讯接口：标准EIA 电平RS232 接口：4 个，波特率：1200bps—115200 bps；RS485 电平信号接口：1 个，用于倒计时器通讯；
网络接口：1 个，10M/100M 自适应；
GPS 接口：1 个，可接收GPS 授时（选配件）；
行人请求接口：4 个，干触点信号（选配件）；
BRT控制：信号机支持BRT控制接口，具备公交优先扩展模块。
5.1.1.1.2故障检测功能
具备绿冲突故障检测、信号灯组所有红灯熄灭故障检测、信号灯工作电压检测，工作电流检测、通讯故障检测等。
5.1.1.1.3可靠性和可维性
可靠性MTBF＞10000 小时
可维护性MTTR≤0.5 小时
5.1.1.2地磁车辆检测器
5.1.1.2.1无线车辆感应器
物理层协议：EEE 802.15.4 PHY；
调制：直接序列扩频偏移正交相移键控技术（DSSS O-QPSK）；
发送/接收比特率：250 kbps；
频带: 2.4Hz (ISM 无须执照) ；
频道:16；
频道带宽:2MHz；
天线视角:±60°；
典型接收灵敏度: -95 dBm (PER = 1%)；
饱和度（最大输入电平）: ≥10 dBm ；
电源:采用3.6V电池(需可支撑八年)。
工作温度:-45℃～85℃。
电磁干扰需符合FCC规范第15部分。
5.1.1.2.2数据处理主机
提供无线通信与无线地磁车辆感测器和中继器联机。
提供RS-485和10Base-T以太网通讯。
使用电源: 直流36-58 V通过PoE线到设备RJ45接口。
工作温度:-45℃～80℃。
电磁干扰需符合FCC规范第15部分。
外壳:NEMA 型4X外壳及符合IP67防护等级。
5.1.1.2.3中继器
提供无线通信需可与无线地磁车辆感测器、第二层中继器及数据处理主机联机。
调制：直接序列扩频偏移正交相移键控技术（DSSS O-QPSK）；
发送/接收比特率：250 kbps；
频带: 2.4GHz(ISM 无须执照) ；
频道:16；
频道带宽:2MHz；
天线视角:±60°；
典型接收灵敏度: -95 dBm (PER = 1%)；
饱和度（最大输入电平）: ≥10 dBm ；
供电及工作环境
使用电源: 采用3.6V电池供电(需可支撑二年)。
工作温度:-45℃～80℃。
电磁干扰需符合FCC规范第15部分。
外壳:符合IP65防护等级。
5.1.1.3信号灯技术参数
5.1.1.3.1电气性能
工作电压AC220 ± 15% V 50 ± 2Hz；
额定功率单灯<15 W；
绝缘电阻>10M?；
介电强度耐压144 V AC；
燃点寿命正常条件使用下可达50000h。
5.1.1.3.2物理机械性能
抗风压符合GB14887的相关要求；
抗振动要求符合GB14887要求；
防护等级大于IP53。
5.1.1.3.3环境适应性
信号灯工作环境温度为-40oСˉ50oС,可耐-40oС和+80oС的高低温测试；
温度为25oС时,空气相对湿度不大于95%。
5.1.1.3.4具体参数
表2信号灯具体参数
发光颜色红色黄色绿色
光强≥600≥600≥600
波长(nm)500±5625±5590±5
半值角≥30°≥30°≥30°
可视距离300米300米300米
功耗≤20≤20≤20
5.1.1.4人行横道信号灯基础参数
LED发光二极管，PVC外壳；
灯面直径?300mm；
额定功率：<15W；
动态人行灯。