交通信号控制系统

1 交通信号控制系统 1.1 概述 交通信号控制系统是智能交通管理系统的重要子系统，其主要功能是自动协调和控制整个控制区域内交通信号灯的配时方案，均衡路网内交通流运行，使停车次数、延误时间及环境污染减至最小，充分发挥道路系统的交通效益。必要时，可通过控制中心人工干预，直接控制路口信号机执行指定相位，强制疏导交通。

NATS交通信号控制系统用于城市道路交通的控制与管理，可以提高车速、减少延误、减少交通事故、降低能耗和减轻环境污染。从上个世纪八十年代中期以来，中国电子科技集团公司第二十八研究所就开始了NATS系统和路口交通信号控制机的研制开发。该系统通过了国家鉴定验收，获得了国家重大科技攻关成果奖、公安部科技进步一等奖和国家科技进步三等奖。

NATS交通信号控制系统特点：  适合中国城市混合交通的特点，具有自行车控制功能；  系统支持多种硬件平台（微机、工作站以及大、中、小型计算机），多种软件平台（WINDOWS 98/NT/2000/XP）；  支持多种外部设备（动态地图板、室内信息板、室外信息板、违章记录仪…）；  支持多种系统互联（电视监视系统、地理信息系统、车辆定位系统、违章捕捉系统、信息管理系统…）；  系统配置灵活、裁剪方便；  支持远程控制和维护；  支持多种通信方式（光缆、电话线、GPRS/CDMA无线通信、城域网…）；  系统人机界面友好，显示内容丰富，操作使用方便；  与国外同类系统相比，具有很高的性能价格比。 1.2 系统结构 1.2.1 系统控制应用层结构 NATS交通信号控制系统采用三级分布式递阶基本控制结构：中心控制级，区域控制级，路口控制级（参见下图）。

1.2.2 系统基本结构 中心控制级 区域控制级N 路口控制级 路口控制级 区域控制级1 路口控制级 路口控制级 区域控制级2 路口控制级 路口控制级

室内信息板 动态地图板 区域监控台 数据通信控制机 (光端机) „ (光端机) 路口信号机 车辆检测器 交通信号灯 违章捕捉仪

(光端机) 路口信号机 „ (光端机) 室外情报板 (光端机)

室外情报板

光纤

车辆检测器 交通信号灯

区域控制计算机 其中：区域控制计算机监视、控制、协调整个系统的运行，可同时控制128个外部设备，如果外部设备超过128路，可采用多台区域控制计算机。

区域监控台用作交通工程师工作台，实时显示被控区域内的交通状态和信息，下达人机会话命令；

数据通信控制机为区域控制计算机与户外设备提供通信通道； 路口信号机负责采集、处理、传送交通信息，控制路口信号灯色； 环形线圈检测器和微波检测器安装位置可分布在路口或者路段； 动态地图板实时显示被控区域内的交通状态。 1.3 系统功能

1.3.1 系统三级控制功能 1）中心控制级  监控整个系统的运行；  协调区域控制级的运行；  具备区域控制级的所有功能。

2）区域控制级  监控受控区域的运行；  对路口交通信号进行协调控制；  对路口交通信号机的工作状态和故障情况进行监视；  通过人机会话对路口交通信号机进行人工干预；  监视和控制区域级外部设备的运行；  进行交通流量统计处理。

3）路口控制级  控制路口交通信号灯；  接收处理来自车辆检测器的交通流信息，并定时向区域计算机发送；  接收处理来自区域计算机的命令，并向区域计算机反馈工作状态和故障信息；  具有单点优化能力。

4）终端控制 为了方便灵活地控制系统，系统可挂接终端控制计算机（工作站），终端控制计算机提供与区域控制计算机完全同样的显示操作功能，终端控制计算机既可以是本地的（如放在管控中心），也可以是远程的（如在任何地方通过公安网进行控制）。

1.3.2 系统区域协调控制基本功能  实时协调控制 系统具有实时自适应的区域性交通控制功能，控制区域内交通信号机与交通控制中心区域控制机联网运行，信号配时方案由优化算法软件根据交通流量检测设备获得到的车流量、占有率等交通信息进行优化计算实时生成，下载给交通信号机实施区域协调控制，实现区域优化的效果。  降级协调控制

系统具有降级协调控制功能，实施协调控制的路口交通信号机都在区域控制计算机的控制之下，系统根据路网情况及实时交通情况，自动或人工选择需要降级协调控制的路口，信号配时方案由系统优化算法软件根据交通情况实时生成，下载给交通信号机实施降级协调控制。  无电缆协调控制

实施干线协调的路口交通信号机运行在单点工作方式下，交通信号机软件根据预先设置好的相序、配时、相位差等参数，自主进行协调平滑处理，使干线道路实现绿波带的效果。在此控制方式下，交通信号机需选配GPS模块校正信号机内部时钟。  单点感应控制

HT2000A交通信号机具有全感应、半感应两种单点感应控制方式。 全感应控制方式：HT2000A交通信号机工作在全感应控制方式时，每个相位首先执行初始绿长度，在到达截止绿范围内时，判断当前相位所对应的检测器上是否有车辆到达，如果超过门限则增加当前相位的放行时间一个步长，否则，做完当前长度之后，切换到下一个相位；如果在放行的过程中不断有车辆到达，则每次在相位进入截止绿长度范围内后，增加一个步长，直至到达相位的最大绿为止。在此工作方式下，关闭倒计时屏的显示。

半感应控制方式：HT2000A交通信号机工作在半感应控制方式时，在无车辆到达时跳过半感应的相位，只有当半感应相位所在的检测器有车辆到达时，才按照相序运行半感应相位。在此工作方式下，关闭倒计时屏显示。

1.3.3 系统区域协调控制特殊控制功能  指定相位控制 在指挥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。  模拟手动

根据路口交通需求，由指挥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。  特勤路线控制

在特殊情况下，如警卫、消防、救护、抢险等，信号灯按预定的路线进行绿波推进，以保证车辆畅通无阻。绿波线路由指挥中心指挥员预先设置。  手动功能

在特殊情况下，由路口执勤的交警手动控制交通信号机进行交通疏导，在交通信号机进入手动工作状态时，交警通过手动按钮来调整路口放行状态。

1.3.4 其他功能  交通信息采集功能 通过车辆检测器对路口每个车道的车流信息进行自动采集、处理和存储，为改善城市交通控制和城市规划提供决策依据。 交通信息采集精度优于95%；提供对从现场路口传送上来的各类交通流数据进行统计分析的工具；可提供每5分钟到年为单位的查询方式并可以进行报表打印。在GIS地图上可以查看某一个时段整个区域的流量分布情况，可以通过电子地图直观的了解到路口是否处于拥挤状态。能较精确地求取车流量、占有率，评估交通负荷度，建立交通信息管理数据库，打印分析交通信息各类图表。

 系统监测功能 对系统设备和软件运行状况和故障进行全面监测和管理。以报表的形式清晰的反映系统操作员的操作记录，系统参数的修改记录，系统登录记录，系统故障及处理记录，系统运行方案的历史记录，交通阻塞报警及处理记录。  遥设信号机参数

区域机可以调看、修改和设置信号机参数，具体参数如下： 信号机配时方案参数； 信号机普通、特殊时段参数； 信号机相位配置参数； 信号机单点线控参数； 信号机感应配置参数； 信号机过渡灯色参数； 信号机“车辆违章拍照”参数； 信号机时间参数。 软件界面如下：

 系统远程监控与维护功能 可通过PSTN、DDN、ISDN等以远程联网方式注册进入用户系统，实现系统远程故障诊断，系统监控与维护： 与本地系统控制台一样，监控系统的运行； 调看、设置路口交通信号机控制参数，对系统软件进行诊断、修改和升级。

 系统接口开放 系统接口开放，可以把采集处理的交通流信息、系统主要控制信息等提供给指挥集成系统（包括110/122子系统）使用，可进行二次开发；用户可对信息的格式提出要求。

1.3.5 系统软件升级功能 最新版本的系统优化软件通过车辆检测器实时检测机动车和自行车的信息，通过交通模型计算停车线车辆到达和排队情况，通过计算和调整饱和度，以减少行车延误、停车次数为主要目标函数，结合道路交通特点、按小步距逐步寻优的原则，对周期、绿信比、相位差等控制参数进行优化，构成全局优化的实时自适应优化软件。

1.4 系统主要设备

1.4.1 HT2000A型交通信号控制机 1）主要技术指标

„„„区域计算机 远程控制台 PSTN、DDN、ISDN路口信号机

路口信号机 莱斯公司系统开发中心 交通指挥系统控制中心 路口信号机  16相位控制；  基本54路灯控输出，可扩充到108路灯控输出；  16路检测器，可扩充到32路检测器；  设有“节假日”、“星期”和“普通”三种模式共48个时段和20种配时方案。

2）电气性能指标  每路驱动功率：大于 800W（AC220V）  交流输入： 220(+15%、-20%）VAC，50±2HZ  输入功耗： 小于 50W  工作温度： －20℃～＋70℃  相对湿度： 45～95%  绝缘电阻： ≥ 10ＭΩ

3）功能特点  具有区域联控和单点自控（单点优化、线控、感应、多时段、闪灯、全红、关灯、手控）等多种工作方式；  GPS对时无电缆联控；  多相位控制；  可同时独立控制4个相邻路口；  可接多种类型的车辆检测器（环型线圈、微波、视频等）；  绿灯信号冲突检测与自动关灯；  工作方式变化时，红绿灯信号自动平滑过渡；  可带三色倒计时显示屏，并可使倒计时显示屏变频显示；  具有防电网浪涌和抗雷电袭击措施；  停电时，不丢失数据；  全封闭增强型机箱设计，有防雨、防潮、防尘、防震能力；  高级防锈蚀和抗风化表面处理工艺，完全适合全天候的户外运行；  整机全模块化（插件单元）设计，使系统的硬件配置可大可小，而且机器的维修被简化为功能模块的现场快速代换；  可提供2个RS232、1个RS422串行通信接口、1个RJ45网络通信接口，4个行人过街请求按钮接口。