交通信号灯控系统技术文件（集中控制型）1．交通信号管理系统方案1.1概述交通是城市的主要功能之一。
城市交通是城市经济和社会发展的动脉，而城市交通设施是城市基础设施的重要组成部分。
一个城市的交通的服务水平反映了一个城市的现代化水平。
随着我国经济的高速发展，城市化速度加快，人口和车辆数量剧增，由此引起交通拥挤阻塞、交通事故频发、交通环境恶化，交通问题成为令人困扰的严重问题。
如何改善城市交通状况？直接办法就是修路扩路。
但任何一个城市，可供修建道路的空间都有限，且需巨额资金。
因此，在现有硬件设施的条件下，提高交通控制和管理水平，合理使用交通设施，充分发挥其能力，并采用软设施来改善城市的交通状况。
欧美、日本及澳大利亚等，对交通控制系统的研究给予高度重视，投入了大量人力物力。
从1994年起，智能交通(ITS)这一术语得到全世界的广泛承认，它研究的一个重要方面就是智能交通控制与管理。
其中英国的SCOOTS系统和澳大利亚的SCATS 系统都是较成功的区域交通控制系统，在世界几十个大城市中运用。
由于我国为混合交通，自行车较多，行人交通安全意识淡薄，交通控制设备落后，一些实例已经证明：简单引进SCOOTS和SCATS 系统并不适合我国国情。
京安城市交通信号管理系统是基于城市中的主干道的线控而开发出来的，它把整个城市路口作为一个有机的整体来看待，车流通过路口时可以全部是遇上绿灯，根本不用停车，车速可以大大加快；在一定程度上使机动车不会冲红灯：因为当红灯时，司机可以看到下面相邻的路口也是红灯，过了本路口，还是红灯；当绿灯时，主干道的车多，车速快，车流连续，另方向的车难以穿过其中，所以也取消了冲红灯的念头。
人通过交叉路口的安全性也有很大提高：主干道是红灯时，减少了从上游路口过来的车辆，人流通过路口时再也不用与机动车抢道了；主干道是绿灯时，人流慑于机动车的连续快速行驶，不会强行通过路口。
这样，使繁忙拥挤的城市交通变得有规律，人车各行其道，既保障了交通安全又规范了道路的管理，为城市的发展奠定了坚实的基础。
1.2交通信号控制系统结构系统采用两级分布式控制结构，由控制中心计算机、交通信号控制机、通信设备、路口交通设备等组成，如下图所示：1、结构说明各路口与控制中心都必须有光纤线路相连接（即点对点连接），光端机要求有标准RS-232接口，数据通信波特率在9.6Kbps以上或采用RJ45传输；中央控制计算机负责对多区域进行协调控制，同时兼顾操作显控台，实时显示被控区域的交通信号状态和信息，并进行系统干预及系统配置，监视、控制和协调系统运行；通讯控制器为控制中心计算机与交通信号机提供通信信道，高低速数据转换和缓冲处理；交通信号机、车辆检测器负责收集、处理和传送交通信息，控制路口信号灯色。
系统容量：一个中央计算机可以控制256台交通信号机（视用户使用操作系统而定）。
2、系统协调原理✧系统提供系统设备故障报警记录、远程修改控制参数、监测交通信号运行的功能。
✧系统使用智能化的路口控制机控制交通信号，采取高精度时钟协调控制方法，使路口之间协调信号误差达到最小。
✧系统采用了分布式控制的概念，中心的停机或故障均不会对路口控制机造成任何影响。
✧路口控制机之间也是相对独立的，当一台路口控制机通信中断或故障时，其他路口控制机及中心照常运行，协调控制信号依然不会改变。
✧系统采用了高精度GPS时钟系统，精度高，无漂移，无电缆铺设，更有免费使用的好处。
✧系统提供多种控制方式的组合，如白天车辆较多时运行于协调控制，夜间车辆较少时运行于感应控制方式等。
1.3系统参数系统硬件包括三个部分：控制中心设备、通信设备、交通信号机1、控制中心计算机✧中心计算机使用PC兼容计算机,其最低配置：CPU：P4/内存：512MB/硬盘：80GB/CD-ROM,推荐使用原装台式PC机✧操作系统：中文Windows9x/Windows2000/WindowsXP/Windows20032、通信设备✧系统组网形式：点对点数据传输✧通信协议：JA-TRAFFIC 2.0✧光端机：标准RS-232接口，数据通信波特率在9.6Kbps以上或RJ45传输3、交通信号控制机JK－C型交通信号机给用户提供了一系列由简单到复杂的交通控制方式：✧黄闪控制适应于控制交叉路口的黄灯同时闪烁，其适应于夜间车流量很少的场合，提醒司机应慢速通过路口。
或者当外线路有异常或发生绿冲突时，信号机将自动进入黄闪状态，直到故障排除为止。
✧手动控制手动专用控制门及面板，无线遥控装置，适应于特殊情况下需人工干预的交通信号控制场合，有按方向放行和相位驻留两种手动方式。
✧定周期控制按照一个固定的信号周期进行信号控制的控制方式。
当信号机主电路板元器件发生故障时，信号机自动降级运行定周期方案。
✧多时段控制信号机按用户设定的时段和方案模式运行，能对平日/周六/假日三种日期类型进行不同方案的多时段设置。
当用于联机或感应控制模式的信号机由于某些原因不能运行于联机和感应模式时，或者信号机应用于单点定周期模式时，信号机运行于多时段方式。
✧特殊日控制信号机按用户所设定的具体某月某日的时段和方案模式运行。
当用户在具体某一天（如国庆节，春节等）对信号机的运行时段和方案有特殊要求，则可以对信号机进行特殊日设置，信号机在所设定的某月某日那一天按特殊日设置中所设置的时段和方案模式运行。
✧感应控制通过车辆检测器测得路口的交通流数据，使交通信号显示时间随交通流而变化的一种控制方式，JK-C提供了半感应控制、基于来车即延时的全感应控制、基于饱和度的全感应控制等三种感应控制方式。
✧无电缆联动控制根据不同时段不同相位差的要求，利用电网频率或GPS（全球定位系统）授时等等高精度时钟源统一协调各交叉路口信号机的运行，使之按预先制定在交通信号机内的各种控制方案，实现线控制或区域控制。
✧联机控制用计算机通过电话线、光纤、GSM、专线等通讯介质将交通信号机进行实时协调控制，远程向信号机发送指令和数据，运行监控及故障检测，例如控制方案的下载、参数的修改、信号灯故障检测等等。
✧夜间调压控制信号机按事先设定的调压开始时间、调压结束时间和调压级别进行调光控制，当信号机处于调压时间内时，产生一个控制信号触发调压模块，使电压降低，从而降低信号灯亮度；否则撤消调压信号，恢复正常电压，使信号灯亮度恢复正常值。
通过调压控制使信号灯寿命大为增加，电能消耗减少可达1/4。
1.4交通信号协调控制原理交通信号协调通常用于改进道路或道路网络的通行能力及服务水平。
如果在这些道路上信号都是孤立的，工作起来会引起过多的延缓，停留和导致通行能力降低。
交通信号协调控制是在相邻的交通信号之间保持一定的时间关系，使总的延误最少。
所有被协调的交通信号必须在相同的周期下工作，以保持所需的时间关系。
当然也有可能以周期的一半进行工作，条件是这样不会影响主干道的延误，而且又能够减低支路的延误。
一个孤立的路口是车辆从各个方向随机到达的路口，这种情况可以用单点实时自适应控制（V/A）方式处理较好。
但是，如果附近有同样的交通信号控制路口或行人过街控制信号，则车辆或行人到达的路口的方式就会从随机性变成有规律的分段连续车流，如果绿色信号与人群或车流到达路口的时刻安排一致时，就能使这部分人群或车流连续地通过，大大提高效率。
显然，路口之间间隔越密，随机到达方式就越少，以协调方式改进通行效率就显得尤为重要。
一般来说，交通信号在连续的，间隔少于一公里的十字路口上时，协调控制的效益就能体现出来。
协调信号与孤立信号的运行之间有三个基本的差别：1、对于协调信号的路口，要求选择一最佳周期用于该道路所有协调信号控制路口中的每一个路口，而不是通常所采用的各一相同的周期。
2、对于协调信号的工作，确定一个参照路口，其他路口相对应的信号早起或迟延的时间差，即相位差。
相位差取决于信号之间的距离，车辆沿路段前进的速度，以及在红灯信号时等候的车辆的多少。
3、对于每一个路口，其时段设置是一致的，每个时段的周期与相位差可以不同，但同一个时段内，各路口信号周期一致。
对于协调控制，主要有以下几种基本相位差控制策略：启动相位差以绿信号的起始时刻作为参考点，各路口的绿信号起始时间的差就是启动相位差。
参阅下面时距图所示。
启动相位差时距图启动相位差的特点：✧其优点是能使车辆遇到最小的停留，即停车次数最少。
因为车流一旦起动，领先的车辆就会在刚好到达下一个路口之时遇上绿灯信号，这样车辆行进是非常顺畅的，通过路口根本不用停车。
✧其缺点是对于处在车流后部的车辆存在较大的停留及延误，在那些通行周期中绿灯时间较短的路口，车流不可能在相位结束之前全部通过路口，车流尾部的车辆被截留，刚好遇上了红灯，这些车辆必须等候下一个周期，这样就遇到了延误。
✧在应用启动相位差时要注意，如果干线路口绿灯时间长度是相差不大的，或者是车流密度较小的道路，用启动相位差将会有较好效果；如果绿灯时间长度相差较大，即带宽较小的时候，要采取启动相位差与结束相位差相结合的办法使整条干线的延误最小。
结束相位差以绿信号的结束时刻作为参考点，各路口的绿信号结束时间的差就是结束相位差。
参阅下面时距图所示。
结束相位差时距图结束相位差的特点：✧其优点是能使车辆遇到最小的延误，即所有通过车辆停车延误的平均时间最少。
因为车流一旦通过路口，就能在下一个路口以较小的时间通过，并且保证较大部分的车辆通过，平均延误是最小的。
✧其不足之处是车流中领先的部分车辆在绿灯信号时间较短的路口时会遇上红灯信号的尾部而停车，但停车时间很短。
✧在车流密度较大时或者是绿灯时间相差较大时，推荐使用结束相位差，虽然其通行的流畅性有部分被破坏，停车次数及燃料消耗稍有增加，但对于驾驶员来说，这样处理的平均旅行时间是最少的，即车辆平均等候红灯的时间是最小的。
双向协调相位差启动相位差及结束相位差都是以道路中的一个方向来说的。
如果道路的两个方向的车流是均等的，应提供有效的协调保证双方的车辆通过顺畅，但这不一定能够实现。
条件如下：①路口之间距离近似相等或成倍数关系；②最短的路段行车时间大约是周期的一半的倍数，这样就可以实现双向行车的协调控制。
双向协调相位差的设置要求综合启动相位差与结束相位差来进行考虑，兼顾两个方向的车流。
参阅下面时距图所示。
双向式协调控制时距图——信号同步式双向式协调控制时距图——信号交互式双向协调的特点：其优点是能使道路双方向的车辆遇到最小的延误，即所有双向通过车辆停车延误的平均时间最少。
因为车流无论从两个方向中的哪一个方向一旦通过路口，就能在下一个路口以较小的时间通过，并且保证较大部分的车辆通过，平均延误是最小的。
推荐:在大部分道路上，第一，首先考虑用双向协调控制，能够实现双向协调的路段按双向协调进行相位差及周期的设计；第二，不能双向协调的路段可以采用单向协调或双向均等（即相位差是周期的一半，这样双向的车辆都要等待相同红灯时间，避免单向协调而另一方向则刚好遇上红灯的情况）设计相位差，这样使整条道路的协调达到最好状态。
