信号控制系统技术方案.doc

.哈尔滨新中新猎豹电子工程有限公司2016年1月20日协调式道路交通信号控制系统自贡市汇东区应用方案精选方案范本目录1、概述11.1系统概述11.2设计目标11.3设计原则11.3.1标准化原则11.3.2先进性原则11.3.3实用性原则11.3.4可靠性原则11.3.5安全性原则21.3.6经济性原则21.3.7易维护性原则21.4设计依据22、系统架构22.1系统设备22.1.1高清电子警察系统32.1.2交通信号控制系统32.1.2.1主要功能参数：32.1.2.2主要技术参数：32.1.2.3特色功能42.1.2.4 外观介绍52.1.2.4 整机配线介绍52.1.2.5整机数据交互介绍62.1.2.6 防雷电控区介绍62.1.2.8信号灯82.2组织结构示意图82.3现场布局示意图93、中心控制平台93.1、中心控制系统组成103.2、中心控制系统基本功能103.3、中心控制软件功能103.4、中心控制软件性能指标151、概述1.1系统概述 自贡，川南区域中心城市，成渝经济圈南部中心城市，享“千年盐都”，“恐龙之乡”，“南国灯城”，“美食之府”之美誉。管理自流井、贡井、大安、沿滩四区和荣县、富顺两县，为四川省辖地级市。自贡交通以公路交通为主，路网较为完善。高速公路以成自泸赤高速公路、内宜高速公路、乐自高速公路为骨架，自隆高速公路、内威荣高速公路正在施工，自贡的高速路网已实现“区县通”和“抵达临近城市及区县高速全覆盖”。 为了更好的管理自贡交通，需要建设好交通信号控制系统。交通信号控制系统对城市交叉口进行系统化协调控制，能缓解拥堵区域的交通压力，使交通流量在整个城市范围内的分配趋于合理，能够降低或消除对道路的瓶颈影响，提高道路的通行能力和服务水平。 交通信号控制系统能智能或者手动来点控、线控和面控道路交通情况，全方面提升用户对道路交通的管控水平。信号机视频联动，是借助电子警察高清相机视频检测功能，检测车道内的车流情况，然后将车流信息以报文形式发送给信号机，信号机会分析区域内所有高清相机发回的数据，最终实现信号机的视频联动功能。 若视频检测车辆滞留较少，信号机的相位运行最小绿灯时间，若视频检测车辆滞留较多，则延长一个延长绿时间，在延长绿时间内继续有车到达则继续延长绿灯时间，直至运行到最大绿灯时间，以此解决相位驻留带来的拥堵问题。1.2设计目标 交通信号控制系统目标如下： （1）降低交通延误，降低停车次数，提高车速，降低机动车油耗，减少交通污染，改善城市环境； （2）科学控制交通流，最大限度利用现有道路，提高道路的通行能力； （3）使交通有序运动，从而改善交通秩序，有利于交通安全； （4）节省警力，降低交警的劳动强度。1.3设计原则 根据我公司多年来在城市智能交通领域的建设经验，对公安、交通行业业务需求的深入理解，结合我国交通发展的现状，根据信号控制系统设计理论，在设 计过程中秉承以下原则：1.3.1标准化原则 交通信号控制系统严格按照公安部颁布的标准47-2002道路交通信号控制机和20999-2007交通信号控制机与上位机间的数据通信协议规定的技术要求进行设计，所有数据格式与接口均符合国家标准，并在此基础上加以完善，以适应各地的交通状况。1.3.2先进性原则 采用科学的、主流的、符合发展方向的技术、设备和理念，系统集成化、高清化、网络化、模块化，使系统具有“国内领先，国际先进”的总体水平，能够适应交通控制未来发展的要求。1.3.3实用性原则 系统提供清晰、简洁、友好的中文操作界面，操控简便灵活，易学易用，便于管理和维护，系统具有自动恢复功能，整个系统的操作简单、快捷、环节少，以保证不同的操作者都能熟练操作系统，具有高度友好的界面和使用性。系统设计、选材、选型符合国家及行业的有关标准，与用户及其上级管理部门的有关规定要求相适应，与用户在经济能力方面实际情况相吻合。1.3.4可靠性原则 交通信号控制系统选用集成度和稳定性高的设备，具有系统自诊断和维护管理功能、远程设备监控、数据备份等功能。室外设备具有耐高温、耐高湿、耐低温，防雷、防尘等特性，保证系统的正常可靠运行。1.3.5安全性原则 交通信号控制系统具有防误操作特性，通过合理的硬件结构设计、有效的外场保护措施以及完善的内部管理机制有效避免系统遭到恶意攻击和数据被非法提取的现象出现，保障系统的信息安全。同时通过数据加密、备份、补录、恢复等措施，提高系统在传输链路故障时的数据完整性及安全性。1.3.6经济性原则 交通信号控制系统的可靠性得到提升，因此系统的维护成本显著下降。采用技术先进的设备，通过最优化的系统集成，设备使用寿命长，系统经济性显著提高。1.3.7易维护性原则 交通信号控制系统在设计时充分考虑其易维护性，采用模块化设计，以确保系统在使用过程中出现故障时能在最短时间内恢复运行。系统具备日志记录、远程升级、维护、管理、故障及时报警等功能，以方便日常维护。1.4设计依据 （1）中华人民共和国交通安全法 （2）中国智能运输系统体系框架 （3）交通管理信息系统建设框架（公安部） （4）道路交通信号控制机（ 252802010） （5）交通信号控制机与上位机间的数据通信协议20999-2007 （6）道路交通信号灯设置与安装规范14886-2006 （7）人行横道信号灯控制设置规范851-2009 （8）公安计算机信息系统“九五”规划（公安部） （9）公安交通指挥系统建设技术规范（445-2003） （10）城市道路交通规划设计规范（ 50220） （11）城市道路交通信号控制方式适用规范（527） （12）公安交通控制系统建设规程及要求（651） （13）道路交通标志和标线（5768） （14）道路交通流量调查（299） （15）道路交通拥堵度及评价方法（ 115） （16）城市道路交通秩序评价方法（ 175） （17）公安交通控制系统建设技术规范（445） （18）道路交通信号控制机安装规范（489） （19）道路交通标志和标线（5768-2009） （20）城市交通信号控制系统术语（509） （21）公安交通控制系统工程设计制图规范（515） （22）环形线圈车辆检测器（455） （23）城市道路设计规范（37）2、系统架构2.1系统设备此系统是由高清电子警察系统与智能交通信号控制系统两大部分组成，其整体功能集交通控制、交通信息采集、高清抓拍、高清监控于一体。2.1.1高清电子警察系统能输出实时过车信号的电子警察高清相机。目前已测试能与海康威视相机进行联动工作。重庆市长寿区电子警察高清相机满足使用需求。2.1.2交通信号控制系统 01型集中协调式道路交通信号控制机（下称信号机）。核心采用32位 芯片（32F429）4微处理器。采用内部高速并行总线进行数据交互，实现相关信息的存储。通过外部数据总线实现多相位驱动控制，采用独立黄闪驱动单元，使黄闪功能安全可靠。黄闪控制电源（直流）采用主备方式，在主电出现故障时，能够保障信号机可靠降级。采用240(列)128(行)的全点阵液晶显示模块和24个按键构成的人机界面，可在现场方便地设置方案、运行参数及各种信息的查询。本产品提供多路串口（232、485），为接入设备（倒计时牌、遥控单元、车检器等）提供方便。本产品提供双网口，可同时接入交通信息大平台和其他网络设备，实现各种协调控制。本产品提供多达56路信号输入接口（开关输入量），16路信号输出量接口（开关输出量），为用户接入开关量或控制各种设备提供方便。本产品提供数据接口，可实时监控山特 2(6G)不间断电源是否在线及状态信息。本产品符合 25280-2010道路交通信号机的要求。本产品软件兼容 20999-2007 通讯协议与指挥中心后台通讯。2.1.2.1主要功能参数： 控制方式：自主、感应、协调控制（绿波带）、单点优化、区域协调，行人二次过街，全红、黄闪、关灯等多种控制方式 最大时基调度数：40 个 最大时段表数：16 个 最大时段数：48 个 最大方案数：32个 最大阶段表数：16个 最大阶段数：16个 最大相位数：32个 最大通道数：32个，支持16/24/32通道配置。 最大车检器通道数：32个 最大行人按钮数：10个 最大开关输入量：40个 最大开关输出量：16个 提供2个232、2个485、1个232485可选择串口、2个以太网接口。2.1.2.2主要技术参数：u 工作电压：（22020%）V、502u 工作电流：20Au 驱动能力：5220路u 绝缘等级：不低于 10M(不包含避雷器)u 耐压等级：1500 50u 工作环境温度：-40+70u 工作环境相对湿度：2095%2.1.2.3特色功能l 信号机与电警相机联动信号机的相位至少运行最小绿灯时间，若视频检测车辆滞留较多，则延长一个延长绿时间，在延长绿时间内继续有车到达则继续延长绿灯时间，直至运行到最大绿灯时间，以此解决相位驻留带来的拥堵问题。已与海康威视相机完美对接测试，重庆市长寿区现场能直接安装使用。l 标配 每台信号机配备电源，断电后可连续工作2个小时。可以让交警部门有充足的时间派警力到路口指挥交通l 手动控制手动控制键盘位于信号机右侧小门内，手动控制可实现信号机负载全红、黄闪、关灯控制，步进控制，特勤控制与阶段控制，最大支持9个特勤预案，16个阶段。 “功能”键切换特勤与阶段，阶段指示灯点亮时实现手动阶段控制，按数字键后需按“确认”键执行操作；特勤指示灯点亮时实现手动特勤控制，按数字键后需按“确认”键执行操作。$ 发送空的特勤或阶段号时信号机不响应。l 遥控器实现便捷功能路口民警能通过遥控器，能进行黄闪，全红，关灯操作。根据现场情况了硬性控制路口放行。还可以通过遥控器对特勤方案进行即时开启，操作简便快捷。l 硬件独立黄闪器硬件独立黄闪器（以下简称黄闪器）为信号机的安全监督机构，一旦处于失控状态，灯色已经不能按预设执行。此时，黄闪器会自动启动，将外接负载置成黄闪状态。以保证最低通行安全要求。另外，在日常维护中（例如更新程序等操作时），也可手动启动黄闪器，即在前面板上将黄闪开关置于“开”的状态，此时，外接黄灯负载及黄闪指示灯将以1的频率闪烁。让路口的通行更加安全可靠。l 平台控制可看实时监控。平台不仅可以随时的管控路口放行状态，还可以观看路口的实时视频，让管理者对路口情况了解更加直观。l 路口简图可标备注信息平台上的路口不仅有通行的方向标识，还可以在每个方向上标注该方向有什么标志性建筑。让操作人员一目了然，减少操作出错几率。l 输出倒计时可设9s采用触发式倒计时牌和通讯式倒计时牌可实现倒计时9s才提示。避免车辆和行人应长时间等待焦躁。特勤方案干预干线时可起重要作用。2.1.2.4 外观介绍信号机主机侧门位于机柜右侧，内置手动控制键盘。图2-2主机侧门2.1.2.4 整机配线介绍图2-3系统配线示意图$ 带箭头粗线表示220V的强电走线，细线表示5V 、12V等弱电及信号走线，线路安排左强右弱，前弱后强；$ 不带箭头粗线表示与开关量、黄闪驱动、驱动检测单元间的总线。2.1.2.5整机数据交互介绍信号机具备240128点阵、46键盘，汉字菜单，显示信号机各项参数与实时运行状态，键盘全操控修改及浏览信号机参数。显示信号机当前运行状态、运行参数。存储显示信号机运行日志，配置信号机参数。信号机具备2个232接口；2个485接口；一个232485可选接口；2个10/100 以太网接口； 10路行人按钮接口，4路备用接口；40路开入量接口，16路开出量接口。数据通信接口配置 1；232接口，液晶串口参数中命名为串口1，可配置接车检器、校时模块、无线报警器、电子警察和红灯信号输出。 2：232接口，液晶串口参数中命名为串口2，可配置校时模块、无线报警器、电子警察和红灯信号输出。 A1 B1：485接口，液晶串口参数中命名为串口3，配置485模式倒计时牌。 A2 B2：485接口，液晶串口参数中命名为串口4，配置遥控器。 复用串口：232/485复用接口，液晶串口参数中命名为串口5，可通过硬件设置232或485通信模式。485模式配置电子警察。图2-4数据通信接口 网口1：供与指挥中心联网和外部设备用，与指挥中心联网时需配置，本地，网关，服务器，路口基址。 网口2：连接外部网络设备，需配置本地。 2.1.2.6 防雷电控区介绍本区具备市电电源、应急电源、直流、电控、负载空开，防雷模块，漏电保护装置，220V市电插座。各空开功能如下：市电电源：市电接入。应急电源：应急电源接入。直流：整机直流供电。负载：负载信号灯组220V供电。电控：加热、排风模块工作电源。图2-5 防雷电控区视图2.1.2.7 配线区介绍图2-6 配线区视图本区域为负载接线区，包含负载接线端子及保险。我司采用熔断式接线端子，特快熔断瓷保险管，更有利于现场维护安装和设备保护。保险管安装于端子内，如下图2-7。保险接线区接线区2-7 接线端子视图负载接线方式：使用小一字螺丝刀插入端子左侧方形孔，转动，然后将负载导线接入端子最左侧圆形接线孔内接线位。保险更换方式：首先，握住保险区左侧向右搬，使保险与负载回路断开，保险区外漏；然后掀起保险区左上角盖板，更换保险丝，压实盖板，将保险区插回。$ 注：负载接线及更换保险应在负载空开断开情况下进行！ 2.1.2.8信号灯1、信号灯特点l 符合中华人民共和国14887-2011道路交通信号灯标准。l 具有防火、防紫外线、高透光性的灯片。l 采用超亮度发光二极管为光源，使用寿命长。l 功耗低，比白炽灯光源省电90%。l 超薄结构设计，外型美观，工艺精细，结构简单，重量轻。l 双重密封结构，防护性能好。l 安装简单，维护调整方便。l 使用全外壳，强度高，寿命长。2、交通信号灯性能指标1) 箭头信号灯性能指标l 规格：400l 灯壳材质：铝合金、压铸铝l 安装方式：横装、竖装l 光源寿命：10万小时l 耐温：-4080l 工作电压：（22020）V 50l 功率：7Wl 可视角度：30l 可视距离：400ml 温热性能：空气相对湿度595（无凝水）l 绝缘电阻：大于10Ml 抗振动：符合14887-2011标准l 抗风等级：大于12级l 外壳防护等级：532) 计时信号灯性能指标l 规格：800*600l 光源寿命：10万小时l 耐温：-4080l 工作电压：（22020）V 50l 功率：24Wl 可视角度：30l 可视距离：400ml 温热性能：空气相对湿度595（无凝水）l 绝缘电阻：大于10Ml 抗振动：符合14887-2011标准l 抗风等级：大于12级l 外壳防护等级：532.2组织结构示意图 交通指挥中心控制系统采用结构，可进行多路口信号机联网实现主干道控制和区域控制等功能。2.3现场布局示意图 以4向12车道的路口为例，示意图如下图。3、中心控制平台目前信号机中心控制平台已与海康平台实现无缝对接，能在原有平台上进行显示并操作。3.1、中心控制系统组成指挥中心控制系统主要由数据库服务器、服务器、通讯服务器、操作管理计算机、网络通信设备等组成。l 服务器是整个中心控制系统的核心部分，通常选用高性能（4核）的专业级产品，通过传输设备和网络与前端路口的设备相连，利用相关传输软件向客户端发出信息，以提取客户端的各种相关数据。l 数据库服务器接收并存储前端系统传回的信息。l 服务器实现整个指挥中心网络的资源共享。l 网络通信设备包括路由器和集线器，通过线路连接到各个交警支队，将整套系统组合成一个整体。3.2、中心控制系统基本功能中心控制系统可通过通讯网络控制路口信号机，实现远程初始化信号机、远程实时控制、软件实现多种控制方式（固定配时方案、方案选择式控制、干线协调控制、区域控制方案、感应控制、单点控制等）、数据查询、故障及事件查询等功能。3.3、中心控制软件功能交通信号控制系统提供全中文操作界面，所有显示窗口和下拉式菜单均用中文显示，简便直观。图3-1：信号控制系统软件主界面信号控制系统软件是哈尔滨新中新电子股份有限公司自主研发的交通信号控制类软件。指挥中心软件具备如下几类功能：1) 用户身份识别功能指挥中心软件启动后，首先出现“系统登录”对话框，根据输入的用户，给出不同的权限。2) 编辑路口 信号机图标管理在地图上找到信号机所安装的位置，创建信号机标识，并输入信号机编号和路口名称。该编号是信号机唯一标识，与路口信号机内部设置编号一致。选中时也可以删除设备。 信号机参数可设置信号机的参数，包括：通道、相位、相位冲突、阶段表、配时方案表、方案模拟、时段表、时基调度表、单元参数、闪光控制时间、全红控制时间、远程控制、闪光频率、辉度开启时间及辉度关闭时间、遥控参数、降级基准方案、模块表、车辆检测器参数等等。3) 初始化信号机在系统中完成信号机各项参数的设定或修改，包括信号阶段的划分、阶段绿灯时间、控制时段的划分、工作方式的设定、车辆检测器参数的设定等。然后下传到路口信号机中。4) 与信号机通信：包括下传数据和回传数据。5) 方案模拟演示设置好的配时方案，模拟演示路口信号灯的变化情况，查看运行效果以便于分析配时方案中存在的潜在影响。图3-2：信号控制系统软件方案模拟界面6) 自动校时点击主菜单“系统基本信息”“校时路口”，在校时页面中可以选择按每月、每周和每天校时。自动校时开启后，系统会根据设定的时间对信号机进行校时。图3-3：信号控制系统软件远程校时模块界面7) 系统优化路口车流量是动态变化的，具有离散性、突变性，传统的多时段固定配时不能随着交通的变化而自动调节绿灯时间。系统优化根据检测器上传的交通数据，由优化算法自动生成信号配时方案。系统优化考虑到了车流之间的相互影响，采用信号周期和绿信比组合优化模型。依据检测器采集的实时交通信息，调整路口每个方向的绿灯时间，只要采集到新的流量数据，优化方案会自动下传到路口信号机。系统优化保证任何时刻都能最大程度的利用绿灯时间。8) 远程控制信号机在遇到警卫任务、工程抢险及大型活动时可直接远程实现“绿波带控制”，对路口信号机强行控制，指定某一阶段放行、黄闪或者全红。9) 远程重启单元模块系统可以按照路口信号机的控制单元，实现单元模块远程重启，维护方便。图3-4：信号控制系统软件远程重启模块界面10) 通信状态监控实时显示中心控制软件与路口信号机的通讯状态，通过对通信线路的状态监视，及时排除故障，保证通信的可靠性；11) 事件日志查询信号机在运行过程中发生的事件和报警信息会主动上传到指挥中心，系统进行自动存储。也可以通过回传查看信号机内存储的最近时间段的事件信息。通过该功能进行查询显示。该功能位于主菜单的“信息查询”“事件日志查询”，打开该页面后，可以选择各种条件（包括路口名称、事件类型、事件发生时间等信息）进行组合查询。图3-5：事件日志查询界面12) 事件报警设置