智慧交通信号控制系统设计建设方案

智慧交通信号控制系统设计建设方案系统综述交通信号控制系统是交通指挥中心采集交通数据、控制交通流的核心子系统，其主要功能是自动调节交通信号灯的配时方案，使停车次数和延误时间减至最小，充分发挥道路系统的交通效益；并可通过指挥中心人工干预，直接控制路口信号机执行，强制疏导交通。系统对线圈、视频、地磁、微波、射频等检测设备采集的数据进行分析，通过路口信号机来调整信号灯、倒计时显示和可变车道控制，并对公交车辆进行信号灯优先控制，提高路口通行效率。系统设计原则系统的建设从总体上把握,从高起点着眼，“总体规划，统一设计，试点运行，分步实施”。坚持从实际出发，把成熟、可靠、实用、经济、先进的智能公安监控管理技术和业务工作紧密结合，注重系统的实用性和实战性，合理配置资源，服务服从于业务需要，统筹规划、统一标准、规范设计、周密计划、合理实施的原则；采用开放性、模块化、智能化的体系结构，依托现有的信息网络系统和交通监控指挥管理系统，将各系统融合成一个有机的整体，实现整个系统科学、高效、可靠、协调的管理与运行，达到实时监视，优化协调控制，信息资源共享的综合管理效能与目标。（1）系统的实用性本着先进性为前提，以实用性为中心的原则，需求放在首位，做到灵活、方便、好用。采用成熟而先进的技术和设备，使系统具有良好的开放性、可扩展性和较长的生命期。系统建成后，如需再增加信号机的数量时，只需要在控制中心和道路控制点增加相应的模块化设备即可。系统设备立足于用户对整个系统的具体要求，最大限度发挥投资设备的效益，充分考虑软硬件的成熟和效能价格比，注重实用性，系统标准化模块易于升级和扩展。（2）系统的安全性系统通讯是采用公安网的网络通讯或点对点光纤通信。应用系统必须设置多种安全管理权限，使系统由于误操作等影响，能够确保全系统和数据安全。在系统设计、设备选型和安装过程中考虑到雷击、暴雨、台风等恶劣气候的需求以及各种意外情况的发生，真正做到保证系统稳定和安全运行。（3）系统的先进性系统采用三级结构形式，即：中心控制级、区域控制级和路口控制级。系统的控制原理、技术路线符合现代控制理论的发展方向，系统整体技术水平处于当代高技术的前列。系统控制软件具有实时自适应优化控制功能可以优化交通红绿灯信号；为特种车辆提供绿波通道；人工干预消除突发的交通堵塞；检测、处理和传输交通车辆信息；系统图形化的中文交互操作，人机界面友好，显示内容丰富，用户可以自定义显示内容，操作方便简单。（4）系统的可扩展性一是系统软件的功能扩展，在不增加投资的情况下，可以很方便地增加用户所需要的特殊软件功能，免费提供软件版本升级服务，为其他系统提供信息只读接口。二是系统容量的扩展，控制能力能满足城市未来发展规模的要求，区域控制计算机的数量只受中心计算机系统资源的限制；其中一台区域控制计算机可以控制64个以上的路口交通信号机，另外，还可以挂接放置于主管部门和主管领导办公室的终端控制计算机，对信号系统主要参数进行远程指挥、观看、设置，其数量只受计算机系统资源和权限的限制。（5）系统的开放性一是通信协议开放，系统接口透明，便于与其他系统组网，实现系统的集成与资源共享；二是交通数据与信息开放，用户可以很方便地从系统中提取所需要的各种交通数据和信息，实现信息交换和共享。可支持多种系统互联（地理信息系统、电视监控系统、车辆定位系统，违章捕捉系统，信息管理系统）。（6）系统的可维护性和经济性由于整个系统规模较大，在确保可靠性、实用性、先进性的前提下，采用较经济的方案，包括安装、升级、维护和运行费用。简单统一的操作方式，可以大大降低管理上的工作量，提高工作效率，降低工作强度，同时也利于系统维护。（7）系统的成熟性系统必须是成熟的项目，有在国内大中城市有成功运行的案例。系统已经应用于无锡市、江阴市、苏州工业园区、福建石狮市、福建三明市、山东淄博市等10多个城市的交通信号控制系统；系统建设依据依据国家相关法律规章、国家和行业相关标准、相关研究成果等资料进行本系统建设，具体如下：《道路交通信号控制机》（GB25280-2016）《道路交通信号灯》（GB14887-2011）《道路交通信号灯设置与安装规范》（GB14886-2016）《道路交通信号控制机安装规范》（GA/T489-2016）《城市交通信号控制系统术语》（GA/T509-2004）《城市道路交通信号控制方式适用规范》（GA/T527-2018）《道路交通流量调查》（GA299）《道路交通标志和标线》（GB5768）《中华人民共和国交通安全法》《中华人民共和国交通安全法实施条例》《计算机信息系统安全保护等级划分准则》（GB17859）《公安交通指挥系统建设技术规范》（GA/T445-2010）《公安交通指挥系统工程建设程序与要求》（GA/T651-2014）《公安交通管理设备外场设备施工要求》（GA/T652-2006）《GAT1049.2-2013公安交通集成指挥平台通信协议第2部分交通信号控制系统》NTCIP协议GBT20999-2007交通信号控制机与上位机间的数据通信协议GA/T920-2010道路交通信号控制机与车辆检测器间的通讯协议系统结构系统硬件架构如下：系统软件架构如下：系统特点A：中心系统特点支持B/S、C/S多客户端进行同时协调工作；地图模式的连接状态、路况显示，直观显示故障源和拥堵路口，以便及时处理；国庆等特殊日参数群发，一次完成；基于地图模式自动生成警卫绿波方案，大大简化操作；图表操作界面和打印，以及相关数据导出；参数自动备份，关键数据库自动备份；提供数据库、webservice、JMS、socket等形式的连接接口；B：信号机特点通过国标A类耐温等级检测中心系统控制：中心线控、远程手动等无电缆线控：若干台信号机以时钟同步的方式，构成线控自适应控制：根据前几个周期的相位饱和度，预测下一个周期的周期长和绿信比感应控制：根据相位对应车道检测器的实施车辆信息，控制相位放行无线遥控：实现传统手动(如南北直、南北左、东西直、东西左)平板控制：实现通过蓝牙或WIFI在路口使用平板电脑对信号机进行控制和参数更改请求方案控制：通过按钮实现铁路道口、隧道等关联路口的特殊控制相位过渡可以自动过渡和手动过渡倒计时：支持学习型倒计时、脉冲实时倒计时和通信实时倒计时，解决了学习倒计时时段切换显示错误问题特殊场景控制：针对下雨、下雪、大雾等特殊天气进行特殊控制热备份：主控板故障时还能进行正常工作支持与电子警察数据（线圈、视频或混合模式）共享，支持线圈、视频、地磁等信号灯故障检测：检测所有信号灯（红灯、黄灯、绿灯）是否损坏供电：AC86~264V支持公交信号优先扩展：实现公交优先放行减少公交车辆等待时间支持可变车道控制扩展：根据排队长度自动控制可变信号灯和可变指示Led灯支持触摸屏扩展：通过触摸屏显示运行状态，进行参数设置支持4G模块：信号机可安装手机卡，可通过手机实时读取路口信号机参数状态。系统网络结构图星形拓扑图（与电子警察等共享网络）3G无线拓扑图使用VPN专用网络保证网络安全；注意设置3G路由器与中心IP的心跳。无3G信号时自动降级为2G通信；可同时传输RS232和网络数据；系统服务器需使用运营商提供的固定IP（即需申请固定IP）；注意3G路由器类型（运营商）。路由器配置：支持RS232和RJ45网络路由器设置：中心区域通信IP，网络端口号，RS23波特率，Ping心跳，VPN拨号模式(默认可能是英特网)，TCP模式；路由器天线安装：安装与信号机机箱顶部（必须有开孔）；信号机设置：关闭2秒钟数据和车辆进入离开数据，每月流量<1G;◆路口设备连接图◆系统整体联网图关键技术及特点◆硬件可靠性接地：信号机和信号灯杆组成环网接地，确保接地可靠性；同时信号机内部分为安全接地和避雷接地，防止避雷起作用时机箱带电。信号机可靠性：信号机在运行的过程中，实时检测主要硬件芯片的工作状态，如发现其工作异常，将对其进行初始化，恢复正常工作，若其无法恢复，信号机将进行降级处理。同时信号机用看门狗或事件计数器对CPU进行监测，如果发生超时，自动重启。信号机的故障检测功能参见4.4.1.3“信号控制设备故障监测及报警”。信号机具体避雷措施参见4.4.1.3“防雷措施”。参考专利《基于光耦的宽范围高精度多通道电流检测电路》，专利号201210478442.8。◆软件可靠性软件自检技术交通信号机软件在运行的过程中，实时检测运行的状态，并具有容错功能，如发现软件模块掉“陷阱”，将自动恢复正常运行。交通信号参数检测技术在信号机运行的过程中，软件实施检测交通信号参数，如果发现相位序列、配时等主要参数超出范围，软件将采取强制措施，使信号机恢复正常运行。通信检测技术信号机在和区域机通讯的过程中，实时检测与区域机的通讯状态，并定时发送查询命令，如果发现通讯异常，信号机将进行降级处理。信号机在接收检测器数据的同时，也在检测与检测器的通讯状态，如果发现异常，信号机将降级处理。故障信息上报技术信号机对软硬件进行实时监测，出现故障时自动降级控制，并向区域控制计算机发送故障信息。系统监测检测器、220v、12v、5v电压、温度、通信、灯驱动电流和电压、运行参数等，上报实时状态；同时，根据灯驱动电流和电压判断绿冲突，如果发生绿冲突，则降级。车辆检测器技术对环形线圈等车辆检测器和CPU都进行实时监测，故障时自动报告信号机。◆系统多级监测如果发现通讯异常，信号机将进行降级单机模式。如果检测器故障，则降级为单点多时段模式。如果绿冲突或主控制设备故障，则降级为硬件黄闪模式。◆实时优化控制车辆很少方向：使用车辆请求相位控制支路有车请求时，放行支路，并进行感应控制，无车时自动切换到主干道。车辆一般时：使用感应控制放行相位所有车道3秒（延长绿）没有车辆或浪费绿超时则转入过渡，进入下一相位。车辆较多时：使用单点优化控制实现了根据3个周期统计的车流量的密度来实现路口周期的小步距动态平滑寻优来跟踪车流量的宏观变化趋势，同时又可通过战术调整来适应路口局部的随机变化。相邻路口车辆较多时（未联网）：无电缆绿波线控饱和度0.8左右路口，没有与中心联网的路口在GPS精确授时下实现绿波线控;在支路路口埋设有车辆检测器的情况下,可对支路路口实施感应控制,当支路没有车辆时,可以提前终止当前相位,并把剩余时间增加到绿波同步相位上,以保持线控的周期长度。相邻路口车辆较多时（联网）：主从协调控制主动协调优化控制：根据本路口的交通流量产生最佳信号周期，每3个周期优化一次，并发送给中心，并可指定一个同步相位，对非同步相位可进行战术调整控制，当非同步相位的车辆GAP或浪费时间超过预定时长后，自动结束本相位，并把节余的时间增加到同步相位上，以保证相同的时间长度。既保证了路口的协调控制，又减少了路口的损失时间。被动协调优化控制：根据上位机下达的信号周期，根据各相位的交通负荷分配信号周期长度，每3个周期分配一次，并可指定一个同步相位，对非同步相位可进行战术调整控制，当非同步相位的车辆GAP或浪费时间超过预定时长后，自动结束本相位，并把节余的时间增加到同步相位上，以保证相同的时间长度。系统无缝接入系统接入结构图XHJ-CW-GA-DW3000信号机为网络型联网信号机，路口XHJ-CW-GA-DW3000信号机通过路口交换机接入主干汇接层后接入指挥中心专网核心，通过安全接入平台进入信号控制通信服务器和控制管理平台。硬件接口XHJ-CW-GA-DW3000信号机具有RJ45以太网通信口和232通信口，信号机符合国标《GB25280-2016道路交通信号控制机》的硬件要求，可以通过网络（有线或无线）接入锡山区交通指挥中心交通信号控制系统（即区域通信软件）。本工程中XHJ-CW-GA-DW3000信号机通过太网通信口接入路口节点交换机后接入汇聚点千兆交换机再接入指挥中心。软件接口XHJ-CW-GA-DW3000信号机符合国标《GB25280-2016道路交通信号控制机》并通过相关检测，其通信协议符合国家和行业相关标准，如果原有系统的通信协议符合国家和行业相关标准，则可直接接入，如果原有系统的通信协议不符合国家和行业相关标准，则需要开放其协议，本次项目所投信号机的协议部分按照其公开的协议修改，则也可接入原有系统，因此从通信协议部分也能确保接入锡山区交通指挥中心信号控制系统。综上所述，我公司能确保所投信号机无缝接入锡山区交通指挥中心信号控制系统，不会对目前使用的信号系统产生不利影响。系统控制策略特征交通特征控制方式控制目标备注孤立路口中小流量单点多时段感应控制采用较小周期减少停车延误感应需埋设车辆检测器流量较大单点多时段单点优化采用较大周期提高路口通行能力单点优化需埋设车辆检测器干线道路主干道流量大支路流量较小无电缆控制绿波控制请求相位控制自适应绿波控制保障干道的绿波控制，减少干道车辆停车延误绿波、自适应需设控制中心区域控制包括负载均衡和特殊场景控制。负载均衡当某些路口过饱和时，控制上游车辆流入，防止排队溢出；实现方法包括红波控制、通过排队检测器排队检测特殊控制、中心平台排队检测控制特殊控制和中心人工干预控制。红波控制：与绿波控制相反，控制车辆快速流入下游，减少下游负载。队检测特殊控制：当检测到排队过长时，则增大对应相位的放行时间，如果是单点控制，其它相位时间不变，如果是线控，则其它相位减少相应时间。同时减少上游路口对于放行相位的时间，来减少上游车辆流入。人工干预控制：如果没有排队检测器或路段检测设备，中心平台无法进行排队检测，则需要人工通过视频查看，把命令发送给信号机，让信号机自动执行。具体实现方法：总的集成平台检测出某个路口某个方向流量异常偏多或排队快溢出时，发送命令（如百分比120）让该路口该方向时间变大，信号机对该方向对应的相位时间放大（如*1.2），如果是线控，则把放大的时间从其他相位按照比例减少保证周期不变；同时还可对上游路口进行流量控制，如发送命令（如百分比80）让该上游路口进入车辆减少，从而实现路网的负载均衡。特殊场景在现有的交通信号控制系统中，通常只能设置普通日时段、周日时段等针对正常天气的控制方案、车头时距（同一车道上行驶的车辆队列中，相邻两辆车辆车头部分通过某一断面的时间间隔）等控制参数，没有针对下雨、大雾、下雪或因举办活动引起交通量突变等特殊场景的控制参数。当这类天气出现时，车辆的车头时距等参数已经明显改变，而系统还是按照正常天气的参数执行，导致路口的通行效率比较低，轻则引起路口排队加长，重则引起道路堵塞。如果需要现有的交通信号控制系统临时适应特殊场景的环境，则需要在特殊场景发生时逐个地修改参数，当特殊场景结束时还需要把相应路口的参数的修改回来，工作量极大，还容易导致参数修改错误。可以使用一种基于场景应用的交通信号控制系统与方法，针对不同场景通过中心平台群发不同的控制参数，工作量小，大大提高路口通行效率。系统图如下：中心平台结构图如下：信号结构图如下：控制流程图如下：信号机执行流程图如下：例如：例如场景工作参数中相对多时段的时间系数为1.3；平均车头时距系数：1.3；最大车头时距系数：1.2；通用参数中：南北直行30秒，南北左转20秒，东西直行30秒，东西左转20秒，直行平均车头时距1.6秒，左转平均车头时距2.2秒，直行最大车头时距4秒，左转最大车头时距5秒，相位间过渡（如南北直行转换到南北左转）时的绿灯浪费时间（黄灯时间、全红时间和绿灯刚放行的车辆启动时间）为5秒；如果路口做时段固定配时控制：则修正前的绿灯有效率=（30-5+20-5+30-5+20-5）/（30+20+30+20）=80%；修正后的相位时间分别为39、26、39、26s，则修正后的绿灯有效率=（39-5+26-5+39-5+26-5）/（39+26+39+26）=84.6%；绿灯有效率提高了4.6%，即路口通行效率提高了4.6%。如果路口做感应控制，下面就直行加以说明：修正前平均车头时距1.6，而此时实际平均车头时距=1.6*1.3=2.1，如果信号机还是按照通用的参数计算，则每辆车会多计算2.1-1.6=0.5秒时间作为无效的绿灯时间，当该时间累加值达到某个设定值（如3秒），则会结束当前相位放行，而实际上还有车辆，导致本应通过的车辆需等待下次绿灯，增加了车辆的等待次数和时间，降低了路口的通行效率。修正前直行最大车头时距4秒，而此时实际最大车头时距=4*1.2=4.8秒，如果越到车头时距在4~4.8秒，此时应当继续当前相位放行，如果信号机还是按照通用的参数处理，则会认为车辆松散，超过了最大车头时距，立即结束当前相位，导致本应通过的车辆需等待下次绿灯，增加了车辆的等待次数和时间，降低了路口的通行效率。参考专利：《基于基本交通流参数的道路拥挤状态自动判别方法》，专利号201210438795.5；《分布式交通信号相位差控制结构和调整方法》，专利号201210438250.4。干道绿波控制分为无电缆绿波控制和中心协调绿波控制（区别在于无电缆绿波的时段切换时相位差调整稍大，调整时间稍长），实现对线干道、十字干道或井字干道的协调控制。同时，也可调整整体的公共周期使之更符合交通流情况。适用：饱和度0.8左右路口，没有与中心联网的路口在GPS精确授时下实现绿波线控；在支路路口埋设有车辆检测器的情况下，可对支路路口实施感应控制，当支路没有车辆时，可以提前终止当前相位，并把剩余时间增加到绿波同步相位上，以保持线控的周期长度。效果：在兼顾支路通行的情况下，减少路口损失时间，并尽量保持最大的绿波宽度。单点优化控制适用：埋设有检测器的路口根据本路口的流量情况，进行单点优化控制，并可进行战术调整。优化依据：饱和度DS-绿灯有效利用率；优化条件：本相位的故障检测器不超过一半；饱和度选择：选择本相位中饱和度最大的检测器；优化频率：每3个周期优化一次；战术调整：优化相位在执行当前上一优化轮次得到的时间长度时，可进行战术调整，即当本相位的车辆GAP或WASTE（浪费绿）越界时，则终止当前相位执行。优点：实现了根据3个周期统计的车流量的密度来实现路口周期的小步距动态平滑寻优来跟踪车流量的宏观变化趋势，同时又可通过战术调整来适应路口局部的随机变化。效果：根据车流局势实时调整相位时间。单点感应控制适用：感应方向车流量一般，饱和度0.6左右路口。可实现路口全部相位感应或部分相位感应。检测器距离：距停车线5-10米左右。控制效果：放行相位所有车道3秒（延长绿）没有车辆或浪费绿超时则转入过渡，进入下一相位。支路可以做请求相位，有车辆再执行和两周期执行；同时可以做感应控制，车辆多则绿灯时间延迟，车辆少，绿灯提前结束，提高路口通行效率。车辆请求相位控制适用：主次道路相交，主干道流量较大，但支路交通量非常稀少，或者新村、场馆出入口控制。控制效果（考虑行人需安装行人按钮）：（1）支路无车时，主干道常绿；（2）支路有车请求时，放行支路，并进行感应控制，无车时自动切换到主干道；具有感应功能的行人按钮控制适用：行人过街控制或十字路口的专用行人相位控制。接线：每个行人按钮通过一根RVSP2*1.0线缆链接到信号机即可。行人过街控制有两种模式：一、机动车灯黄闪、行人灯红灯按行人按钮后机动车灯和行人灯同红5秒，行人灯绿灯、机动车红灯一段时间（可设置）后，变为初始状态。二、机动车灯绿灯、行人灯红灯按行人按钮几秒后机动车绿闪，然后黄灯，然后机动车灯和行人灯同红，然后行人灯绿灯（含绿闪）、机动车红灯一段时间（可设置）后，变为初始状态。可以对行人按钮实施感应控制，当有连续不断的行人按下按钮时，延长行人相位时间，直到达到一个设定的最长时间为止。可变车道控制参考专利《自适应路口可变车道道路交通信号控制系统》，专利号201210482443.X。支持可变红绿灯（内含1组左转红绿灯和1组直行红绿灯）和可变车道指示牌（内含左转和直行指示牌，可为LED或反转两种类型）根据车辆排队自动切换可变车道，左转和直行红绿灯平滑过渡，不会出现红灯间切换。支持可变车道指示牌闪烁提示车道变换，可变车道指示牌切换比可变红绿灯切换提前变换，一般提前一个相位。系统说明可变车道自动控制系统包括基于线圈技术的车辆检测器和排队检测器、可变道路交通信号灯和可变标志指示灯、道路交通信号控制机和中心控制系统；系统利用车辆排队检测设备检测路口左转车辆和直行车辆的排队长度，当排队长度相差不大时，根据车辆检测器检测到的车辆情况，在一定范围内实时自动增加或减少车道对应的红绿灯时间，减少车辆排队长度和绿灯浪费时间；当车辆排队长度相差比较大时，系统自动控制可变道路交通信号灯和可变标志指示灯的平滑变换，如左转车辆排队较长时，可变车道变换为左转通行车道，以便左转车辆快速通行。可变车道自动控制系统的应用后，能有效的提高路口的通行效率，缓解路口的拥堵问题。功能要点基于线圈检测技术的路口车辆排队检测；基于线圈检测技术的路口信号灯自适应控制；基于排队检测的可变车道自动控制，即根据车辆排队情况，自动控制可变车道的可变道路交通信号灯和可变标志指示灯的变换。详细功能要求1、基于线圈检测技术的路口车辆排队检测通过车道埋设的3~4组线圈检测车辆排队情况。2、基于线圈检测技术的路口信号灯自适应控制利用原有在停车线附近的线圈检测系统实现根据实时车辆情况自动调整相位时间，提高路口通行效率。即使在可变车道控制模式也必须实现该功能。3、基于排队检测的可变车道自动控制信号机利用车辆排队检测设备检测到路口左转车辆和直行车辆的排队长度信息实时控制，当车辆排队长度相差比较大（超过预设阀值）时，信号机自动控制可变道路交通信号灯和可变标志指示灯的平滑变换，当左转车辆排队较长时，可变车道变换为左转通行车道，以便左转车辆快速通行；当直行车辆排队较长时，可变车道变换为直行通行车道，以便直行车辆快速通行；当排队长度相差不大时，不改可变车道放行方向。可变车道的切换期间，为了车辆能及时变换车道行驶，防止可变车道上车辆无法顺利通行的情况发生，信号机在控制可变车道导向标志灯和可变信号灯时，提前设定时间改变可变车道导向标志灯。可变车道由直行切换到左转时，提前变换可变车道导向标志灯为左转指示，变换时可变车道导向标志灯频闪设定时间提醒驾驶人员可变车道的导向将改变，而可变信号灯仍保持直行放行，保证已进入可变车道的直行车辆有足够的放行时间，直行车辆能完全清空，而后续进入渠化的直行车辆可提前选择其它个直行车道行驶；而在可变车道由左转切换到直行时，提前变换可变车道导向标志灯为直行指示，变换时可变车道导向标志灯频闪设定时间提醒驾驶人员可变车道的导向将改变，而可变信号灯仍保持左转放行，保证已进入可变车道的左转车辆有足够的放行时间，左转车辆能完全清空，而后续进入渠化的左转车辆可提前选择另一条左转车道行驶。4、软件设置根据时段可设定可变车道的控制模式，包括根据排队自动控制、左转控制、直行控制等；每个时段左转控制、直行控制有分别对应的初始方案，提高路口通行效率。5、中心控制所有参数能通过中心系统控制，并能实时显示排队状态，能通过中心系统在不修改路口平时运行参数的情况下临时干预当前放行方式，如自动控制、左转控制、直行控制。可设置特殊时段、周日时段、普通时段，每个时段类型可把一天分为12个时段。系统技术指标工作温度：-40~70度；工作电压：110V~264VAC；排队长度检测响应时间：30秒；车辆检测率>98%；车辆误检率<2%；可变车道放行方向改变响应时间：5分钟（即<5分钟的短暂排队不改变可变车道放行方向）；无车时可变车道恢复为初始放行：10分钟；中心人工干预响应时间：<一周期（下一周期开始响应）。公交、BRT优先方案公交车即将到达时，公交相位是：红灯：压缩其它相位时间；绿灯即将结束：延长绿灯时间；与公交系统对接时只需升级相关软件，否则需RFID相关设备：公交通讯模块（每台信号机内1块）；公交接收模块（每个方向1台）；公交发送模块（每辆公交车内1块）；根据一般公交车和BRT公交车，一般公交车优先控制通过绿灯时间的延长来实现的,当检测到公交车信息时,信号机会延长公交车通行方向的相位时间,保证公交车能够通过交叉口。对于BRT公交车来说,信号机检测到公交车信息后,会提前截止另一相位的绿灯时同,把通行权力让给公交车通行的相位绿灯时间,保证公交车提前通过交叉口。现有的公交信号优先通常采用RFID技术，设备包括车载射频卡、交叉口每个方向一台读卡器和道路交通信号控制机内的通信设备，系统建设费高，外场施工量大，运营维护工作量大，同时还不能实现只对晚点的车辆进行信号优先控制。改用从公交调度系统获取数据来实现，具体如下：交通信号控制系统根据公交调度系统传输对应公交车的北斗定位信息和车辆晚点信息，根据设置判断是否晚点，所述晚点是指对应公交车已经迟于公交调度系统预设的时间到达路口，根据北斗定位信息判断车辆进入或离开某个路口，并把信号优先控制信息或停止公交优先控制信息发送给道路交通信号控制机。道路交通信号控制机根据接收到控制信息，当公交车进入路口且道路交通信号灯通信显示的通行时间内不能通过时，道路交通信号控制机延长当前方向道路交通信号灯通行的时间，或者缩短其它方向通行的显示时间，确保公交车在道路路口等待最短的时间。当公交车通过路口且没有下一个公交车临近相应路口时，交通信号控制系统通过道路交通信号控制机控制道路交通信号灯按照正常状态下工作；而当有其他公交车也需要通过所述道路路口时，交通信号控制系统根据所述其他公交车的北斗定位信息通过道路交通信号控制机同样控制道路交通信号灯的状态，直至下一时刻没有公交车进入道路路口并通过道路路口。GPS和中心绿波线控的设置绿波带控制，就是根据路段的要求车速与交叉口的间距，确定合适的周期和相位差，用以协调各相邻交叉口绿灯启亮时间的一种联动控制，沿着绿波控制的路段和方向，连续得到一个接一个的绿灯信号，畅通无阻地通过沿途交叉口。可以通过GPS做无电缆线控（GPS确保各信号机时间误差1秒以内，各个信号机参照标准时间做相位差，需分别修改每个路口的参数，如果不联网，需要到路口修改信号机参数，不是很方便）或中心线控（中心下发相位、相位差，关键路口同步信号，中心统一界面方便编辑）。绿波带控制适应条件（即绿波路口选择）1、间距交叉口的间距1000米以内，间距越远，效果越差；2、干扰路段干扰小，如果干扰太大则导致实际相位差波动太大；3、周期各路口合适的周期相近，或者成倍数关系，否则为了绿波的周期一致，某些路口周期增加的时间太多，降低了该路口的通行指标；4、饱和度路口流量没有过饱和，否则绿波到达的车队由于需要等待排队的车队通行而无法通过，达不到绿波的效果；参数设置1、确定各个路口周期根据交叉口布局及交通量，按单点定时控制的配时方法，确定每一交叉口所需的周期时长；2、确定相位差和方向根据流量不对称或其它目标确定绿波方向，根据视频或实际车辆测试，确定相位差，如果有干扰，设置相位差可以比测试值稍微小一点，即让部分开的快的车辆到下个路口等待一会，从新组合成车队。不同时段设置不同绿波方向和相位差。3、确定线控周期如果有路口已经饱和，则以该路口为关键路口，周期基本与该路口一致。如果路口的饱和度不是很高，各路口周期不是很大，则可考虑增加适当周期时间，看是否能让更多的路口实现双向绿波或者减少停车延误。双向绿波条件：相位差是0.5个周期的倍数关系。4、可单方向的特殊路口调整相位序列调整相位序列中相位的顺序，以便更多路口实现双向绿波或者减少停车延误。5、试验调整使用设置参数通过无电缆线控或中心线控实际运行，观察效果，微调周期和相位差等参数。系统不对称放行可人工设置不对称放行（相位搭接），提高路口的通行效率，需注意是否需要非机动车信号灯对非机动车的特殊控制，避免绿冲突发生交通事故。相位间过渡色阶通过相位属性自动产生，也可以人工指定。警卫路线多个方案可同时执行：选定方案后地图上会显示方案路线。启动方案后，单机路口信号图标，这让路口执行方案指定的相位，路口执行指定的相位后，图标会由圆图标变为信号灯图标，要使路口回到单点，再单机路口信号图标即可。当任务完成以后，点击执行界面上的“停止”按钮。然后才可退出。车载遥控器（路口遥控）选择无线信号范围内一台的信号机进行控制（120米左右），选择放行的相位，则信号灯自动平滑过渡到指定的相位。隧道口、铁路道口特殊控制红叉绿箭控制：中心信号系统和隧道（铁路）控制系统都可以对信号机进行控制，信号系统通过网络设备进行联网，平时信号机控制绿色箭头亮，当隧道需要进行封闭或火车经过道口时，在信号系统的客户端上操作，或者在隧道（铁路）系统中操作，如果安装了倒计时器，倒计时器开始亮，并且计时，最后3秒时，绿色箭头闪烁，最后进入红叉状态。当中心或隧道（铁路）中心都退出控制后，又恢复到绿色箭头亮。特殊请求方案控制：如果在红绿灯路口附近有隧道或铁路道口，当隧道需要进行封闭或火车经过道口时，在信号系统的客户端上操作，或者在隧道（铁路）系统中操作时，可以控制红绿灯，短时间内不让车辆进入隧道或铁路道口。与公安交通集成指挥平台对接使用《GAT1049.2-2013公安交通集成指挥平台通信协议第2部分交通信号控制系统》进行对接。系统功能路口参数编辑图形化编辑模式，删除任意部分参数不会导致其它参数出错，编辑包括以下部分，逻辑灯组、相位灯色、相位属性、相位序列、方案配时、时段表、感应参数、行人按钮、单点优化、绿冲突、公交优先、杂项。相位灯色：通过双击图标改变灯色，支持相位拷贝。相位过渡方式：可选择自动方式和全人工指定方式，以便实现提前右转等复杂控制模式，支持相位序列拷贝。相位差：每个时段可设置相位差，以便不同时段精确运行绿波模式。感应参数：支持参数包括最小绿、车辆间隔（不是车头时距）、延长绿（最大车辆间隔），浪费绿。手动过渡：支持相位过渡和色步过渡。支持参数仿真运行，参数离线编辑，参数图形打印。路网参数编辑设定系统区域、路口、子区相关参数。支持参数离线编辑、打印。绿波设定功能系统实时动态设置的绿波路线数量。在特殊情况下执行贵宾车队警卫、消防、救护、抢险等任务的时候，其行车路线上的各交通信号灯按车辆到达路口的时间开启绿灯，保证车辆畅通无阻。系统对时功能为了保证信号机在协调控制时保持时间基准绝对一致，客户端定时或人工对所控制的信号机进行精确对时；同时还可以确定对时的范围、对时的时间和频率，使得整个系统的时间上绝对无误。系统时间误差不大于2秒。强制控制功能系统可以根据实际交通情况，由操作人员在各级系统控制机发出命令，进行特殊交通控制。定相控制（指定相位）：根据路口交通需求，强行控制信号相位的执行时间，进行交通疏导。模拟手动：根据路口交通需求，模拟交通信号机的手动控制方式，进行交通疏导。黄闪：强行控制信号相位的执行黄闪。关灯：关闭信号灯。系统控制功能用户可根据交通控制系统设计需要，对所控区域的每个子区单独设置系统控制方式，分别为：实时自适应优化控制功能控制区内与区域控制计算机相连的路口信号机都在区域机控制之下，信号配时方案由系统优化算法软件实时生成，协调路口间交通信号控制。系统优化软件是整个系统的核心，它直接决定了系统的运行效益。系统优化软件的任务主要是对信号控制参数：信号周期、绿信比、相位以及相邻路口的相位差进行优化、组合和控制，以实现控制指标的最优化，达到减少机动车停车次数，降低延误时间，提高行车速度，降低油耗和噪音的目的。固定配时控制控制区内与控制计算机相连的交通信号机都在区域控制之下，信号配时方案使用的是人工设置的配时方案。系统管理功能系统的用户管理功能包括增设用户、赋予权限、密码管理、分组分级管理。可分为调看员级、操作员级、区域操作员级、系统管理员级。系统管理员级级别最高，增设用户、赋予权限、可以用来新增路口、陆口子区的划分、设置各种路口配置参数、强行指定各种控制方式、远程修改信号控制参数和调看各种显示界面等；调看员级只能调看各种显示界面。系统可以记录并存储大量的系统原始数据，主要包括流量记录等。流量记录主要通过路口车道安装环形线圈等检测器，记录检测交通流量、占有率等数据。系统采集、处理、存储、提取控制区域内的车流量、等交通信息，建立交通管理数据库，提供用户自定义条件查询，打印分析交通信息各类图表，供交通疏导和交通组织与规划使用。系统监测功能为提高系统的可靠性，系统各控制级都设置了完备的自检和监测功能，对交通状况、系统设备和软件运行状况进行全面的监测和管理。系统监测分三个级别：路口控制级区域控制级中心控制级其中低级别的状态和故障会自动向上一级报告，因此，上级总能监测和管理下级的状态和故障。系统层级控制功能路口控制级路口控制级设备主要有交通信号机、车流检测器和交通信号灯。软件自检功能交通信号机软件在运行的过程中，实时检测运行的状态，并具有容错功能，如发现软件模块掉“陷阱”，将自动恢复正常运行。交通信号参数检测功能在信号机运行的过程中，软件实施检测交通信号参数，如果发现相位序列、配时等主要参数超出范围，软件将采取强制措施，使信号机恢复正常运行。硬件检测功能信号机在运行的过程中，实时检测主要硬件芯片的工作状态，如发现其工作异常，将对其进行初始化，，恢复正常工作，若其无法恢复，信号机将进行降级处理。同时信号机用看门狗或事件计数器对CPU进行监测，如果发生超时，自动变为黄闪功能。通信检测功能信号机在和区域机通讯的过程中，实时检测与区域机的通讯状态，并定时发送查询命令，如果发现通讯异常，信号机将进行降级处理。信号机在接收检测器数据的同时，也在检测与检测器的通讯状态，如果发现异常，信号机将降级处理。故障信息上报信号机对软硬件进行实时监测，出现故障时自动降级控制，并向区域控制计算机发送故障信息。车辆检测器对环形线圈等车辆检测器和CPU都进行实时监测，故障时自动报告信号机。区域控制级区域控制级是路口控制级和中心控制级之间的中间级。在程序执行期间，所有路口设备的工作状态变化信息、故障信息都由区域控制计算机收集、存储并送到中心控制级。区域级监测通信状态。系统监控区域计算机在运行的过程中，实时监测此区域内的系统运行情况，如发现异常将进行降级处理。进程监测区域系统软件将实时检测系统内进程的情况，如果发现进程异常或掉“陷阱”，系统将采取必要的措施，使其恢复正常工作，若不能恢复，系统将进行降级处理。交通参数监测在区域机运行的过程中，软件实时检测交通信号参数，如发现周期、绿信比、相位差、行为时长等主要参数超出范围，软件将采取强制措施，使区域机恢复正常运行。设备监测信号机检测器区域机对区域内的信号机状态进行实时检测，并处理信号机上报的故障信息，如果子区内主要的路口出现故障，那么，系统将子区内的路口进行降级处理。通讯监测区域机在和信号机、中心机通讯的过程中，实时检测与信号机、中心机的通讯状态，并定时发送查询命令，如果发现通讯异常，区域机将进行降级处理。中心控制级中心控制级对整个系统的工作情况进行全面监测，将所有状态变化和故障信息通过显示系统显示出来，并按日报形式打印出来。系统监测中心控制级在运行的过程中，实时检测中心内的系统运行情况，如果发现进程异常系统将进行降级处理。交通参数监测在中心机运行的过程中，软件实时检测交通信号参数，如发现周期、绿信比、相位差、行为时长等主要参数超出范围，软件将采取强制措施，使中心机恢复正常运行。设备监测中心机对中心内的区域机状态进行实时检测，并处理区域机上报的故障信息。通讯监测中心机和区域机通讯的过程中，实时检测与区域机的通讯状态，并定时发送查询命令，如果发现通讯异常，中心机将进行降级处理。系统互联功能支持多种系统互联（电视监控系统、地理信息系统、车辆定位系统、违法捕捉系统、信息管理系统等）。接口为局域网，协议为TCP/IP协议，可以WinSock方式调用。系统远程监控和维护可通过3G等远程连网方式与系统维护中心相联（用户授权），由系统维护中心对本系统进行远程维护和控制：与本地系统控制台一样，监控系统的运行；设置系统控制参数；调看、设置路口交通信号机控制参数；对系统软件进行修改和升级系统容量指标每区域最大路口数:64个最大区域数:64，即系统支持路口数64*64=4096个最大客户端、用户数:64个系统时间误差:<3秒系统网络延迟:<1秒通讯模式:串口、有线网络、无线网络流量、日志记录时间:10年关键数据库自动备份数：30个每台服务器最大区域数:4个区域，即256个路口图形化操作软件智能交通信号控制系统基于windows平台，采用数据库作为数据的存储，以B/S、C/S模式运行，系统所有的应用软件均通过客户端的通信组件与中心管理计算机进行通信，也可以通过通信组件开发与其他系统的集成应用。客户端：WinXP/win7操作系统；服务器端：Win2008Server操作系统，Oracle数据库。实时状态和操作（单机版）软件默认以波特率57600打开串口1运行并显示如下见面：在此界面可以用计算机时间更改信号机时间。如果几秒钟后联机状态还是未连上，请检查串口线连接是否正确，是否连接到计算机的串口1，否则打开菜单中的“选项”菜单，修改连接配置。1、实时状态软件在5秒内与信号机联机，并显示信号机的时间，控制方式，运行相位，检测板、检测器状态，灯泡状态和灯泡电流，以及故障信息。2、对时如果信号机时间不准确，可以点击“对时”按钮用计算机时间更改信号机时间。3、方式干预可以点击“回到单点”、“黄闪”和“关灯”按钮，使信号机在单点、黄闪和关灯控制方式间切换。开始模拟手动：使信号机进入模拟手动控制方式，信号机停留在当前状态。需点击“回到单点”按钮使信号机回到单点控制方式。模拟手动步进：使信号机进入下一灯色状态。指定相位控制；可以指定当前路口参数中存在的相位号以及执行时长。关键路口同步：可以测试非关键路口与下面指定相序的同步设置固定配时：可以指定当前路口参数中存在的相位序列以及相关相位的执行时长4、辅助参数、IO状态用于信号机对灯电流、延迟等的辅助控制IO的当前状态，当系统严重故障时，作为故障诊断的依据。切换到“流量、日志”页面，如图：选项包括出现绿冲突切换到故障模式、记录电压变化到日志、有红灯失效切换到故障模式、发送检测器2秒钟数据、实时发送车辆进入离开数据和实时发送原始电流、电压数值、请求相位是否进行感应控制、发送公交优先控制中间信息表。信号机COM3通信用途：当其它某个串口损坏时，可以使用COM3代替该串口。修改ip：修改信号机的ip地址和子网掩码。重启：信号机重新启动，需要输入密码。5、日志和故障记录查询自动显示4种记录的记录数。查询条数：查询4种记录的记录数。读首页：读取指定类型第一页的日志。读尾页：读取指定类型最后一页的日志。上一页：读取指定类型当前页上一页的日志。下一页：读取指定类型当前页下一页的日志。随机读取：随机读取指定类型指定页的日志。导出：把信号机日志导出到计算机文件。参数编辑功能：下载、加载信号机数据，也可以编辑路口参数并加载到信号机或保存为文件（*.par）；仿真运行编辑好的参数，打印参数。可在下载的或打开的参数基础上进行修改，然后加载或保存。1、定义灯组设备类型： 48路驱动：用于对XHJ-CW-GA-DW3000信号机参数进行编辑，该信号机支持4块驱动板共48路驱动。 64路驱动：用于对XHJ-CW-GA-DW3000信号机参数进行编辑，该信号机支持8块驱动板共96路驱动。主要使用左、直、右、组合、行人灯编辑。组合灯绿灯端口可选（默认选择），放在北边的左、直、右、组合灯是给南边的车辆看的，放在北边的行人灯是给东西边的行人看的，其它方向类似。A:增加灯组：拖动灯组到路口的相应进口（48路驱动最多24个，96路驱动最多32个）。B:删除灯组：右击路口的灯组，再左击“删除灯组”。C:查看灯组端口号：点击路口的灯组。D:修改灯组端口号：输入新的端口号(1-48/64)再按回车键或按“保存端口号”按钮。(注意：绿灯端口号不能重复，红与黄端口不能共用)E:组合灯右侧的选择框打勾表示选择使用绿灯端口。F：修改灯组属性：右击路口的灯组，再左击“修改灯组属性”，选择新的方向和属性，点击“修改”。如果使用的是中心参数编辑，在路口示意图的四个角落可以输入提示文字，比如标志性建筑，这样容易判断参数中灯组与实际路口灯组的一致性。输入的提示文字在把参数保存到服务器时自动保存，以后从服务器打开这个路口的参数或下载这个路口的参数时自动读取保存的提示。2、相位灯色双击灯组，改变灯组灯色；过度灯色属性在中心警戒路线（指定相位）和自动过渡时有效。最多32个相位。增加新相位：在最后一个相位后增加一个相位。最多32个相位。删除相位：删除当前相位。覆盖当前相位：用选择的相位数据覆盖当前的相位数据。改变灯组灯色：双击灯组；过度灯色属性：在自动过渡时有效。相位属性： 主相位：可以执行感应和优化。 辅助相位：不能执行感应和优化。请求相位： 总是执行：只要某相位序列包含该相位，则在执行该相位序列时总是执行。 请求相位：某相位序列包含该相位，且在执行该相位序列的过程的前一个周期内有行人或检测器对该相位进行了请求才执行。战术调整： 优化相位可以设置最大绿和浪费绿，提前结束相位。3、相位序列支持自动生成过渡和人工设定过渡（实现提前右转、红闪提示等特殊控制）。A：增加相位序列：拖动可选相位到相位序列框。B：插入过渡色步：先点击插入列的前一列，再点击“插入过渡色步”。C：删除相位、过渡色步：点击删除列，再点击“删除当前列”。D：更该灯色：双击颜色栏选中某一灯色栏（选中后鼠标移到过度色步时鼠标变为+状），再点击任意过渡灯色框；双击颜色栏原来的灯色栏可取消选中。E：刷新：重新显示真个当前相位序列。F：清空：删除当前相位序列的所有相位和过渡灯色，但不删除相位序列。G：拷贝相位序列：可拷贝其他相位序列到当前相位序列。注意：相位有过度色步时不能删除。在查看灯色时，最好不要选中灯色栏，以免无意中改变编辑好的过度色步。4、方案配时上面大的列表框用于显示方案，通过下面的列表框进行修改。选择方案，再选择相位序列，并配置每个相位执行时间（包含过渡时间）。选择方案，再选择相位序列，并配置每个相位执行时间（包含过渡时间）。可以用鼠标点击数字按钮代替键盘输入相位长。5、时段表优先级：特殊日>(周日、特殊时段)>普通。周一到周日可以分为5种不同的时段和方案。时间段配置： 前页：显示前12个时段配置；后页：显示后12个时段配置； 插入：当点击某个时间段时，“插入”和“删除”按钮可见。在当前时段后插入一个时段。 删除：删除当前时段，其后时段自动前移。 显示拷贝功能：使参考时段和“拷贝”按钮可见。 拷贝：用参考时段设置覆盖当前时段设置。 时间：必须以23：59结尾（软件会自动保证）。 控制方式：“线控”是无电缆线控，一般用于不联网的系统做线控。 相位差：用于“线控”时。 相序：用于“线控”时，关键相位在相位序列中的序号。感应：“优化”时进行车辆淘汰控制，即车道连续5秒没有车辆则提前结束当前相位，减少绿灯浪费。可变车道切换：切换结果会记录在“重要日志中”可变：可变车道对应的第二种方案号。启用可变车道切换方案：即选择是否进行可变车道控制切换方案：为了保证路口不出现混乱，在左转与直行切换时，插入特殊控制方案，可变指示灯提前一个相位进行变换。如直行切换到左转：周日时段：如果周日与周一到周五运行一样，则“周日时段选择”中都不打勾（打勾表示该日按周日时段运行）。特殊时段：按照周的规律指定周几用相应的特殊时段。特殊日： 增加：增加一个特殊日设置。最多30个特殊日。 删除：删除当前特殊日。 修改：修改当前特殊日。6、感应参数拖动可选相位到已配感应相位框中，至少需要配一个检测器。注意：配好一个感应相位，点击“保存此感应相位”按钮。7、行人按钮只有相位定义时配置为请求相位，此相位才可作为行人按钮的请求相位。行人按钮可以请求相位或方案：请求相位：该按钮按下一次后，当信号机运行到该相位时执行该相位，否则不执行该请求相位，如果正在执行该请求相位，且配置为请求相位可感应，则每按一次该按钮则会延迟延长绿时间。请求方案：该按钮按下后，当期相位执行最小绿后执行该方案，直到该按钮松开。8、单点优化优化相位的有效检车器大于或等于该相位配置的检测器总数一半时才执行优化。优化算法参考最后附录。周期优化（该参数改用时段的“感应”，以适应于不同时段不同控制策略）：是执行淘汰感应，可提前结束相位，最大执行单点多时段基础上增加设置的百分比。否根据预置的算法规则（根据前几个周期的相位饱和度，预测下一个周期的周期长和绿信比），实时分配各相位的配时长度。9、杂项10、内置绿冲突绿冲突(不含行人,不含右转)：配置左转、直行绿冲突绿冲突(含行人,不含右转)：配置左转、直行、行人绿冲突绿冲突(不含行人,含右转)：配置左转、直行、右转绿冲突绿冲突(不含行人,不含右转)：配置左转、直行、右转、行人绿冲突加载：把当前绿冲突配置发送给信号机清除绿冲突：清除当前绿冲突冲突表：双击冲突列表空白处即可进行设置，某处为红色表示对应的2路灯不能同时有输出，有则表示发生绿冲突。注意：本参数配置需与“选项”配置中的“出现绿冲突切换到故障状态”配合使用。如果不勾选“出现绿冲突切换到故障状态”，则发生“绿冲突”只会在“重要日志”中记录冲突，不会切换到黄闪模式。11、下载、加载联机时，可以