匝道汇入智能控制系统应用方案

匝道汇入智能控制系统应用方案上海前端科技有限公司

目录1、名词和术语 12、产品类型 13、系统方案 13.1、自适应标准控制系统 23.1.1、系统结构 23.1.2、系统功能 23.1.3、设备布设方案 43.1.4、设备规格 63.2、自适应汇入控制系统 73.2.1、系统结构 73.2.2、系统功能 73.2.3、设备布设方案 83.2.4、设备规格 83.3、简单汇入控制系统 93.3.1、系统结构 93.3.2、系统功能 93.3.3、设备布设方案 103.3.4、设备规格 103.4、入口匝道通行控制系统 113.4.1、系统结构 113.4.2、系统功能 113.4.3、设备布设方案 123.4.4、设备规格 12匝道汇入智能控制系统应用方案第4页

1、名词和术语（1）通行控制：指对匝道“开放/关闭”控制，控制地面车辆是否能够驶入匝道。（2）汇入控制：调节已驶入匝道、即将汇入主线的车辆，根据控制信号停车等待或驶入主线。（3）通行灯：指匝道与地面连接处控制地面车辆驶入匝道的车道控制信号灯（红“×”绿“↓”）。（4）匝道汇入信号灯：指匝道与主线连接处的调节匝道车辆汇入主线的可变信号灯。（5）自适应控制：指控制器根据实时交通信息进行算法计算得到控制方案后控制相关设备的控制方式。（6）分时段配时控制：指控制器根据离线预设的分时段配时控制方案控制相关设备的控制方式。（7）定时控制：指控制器根据即时输入的定时控制方案控制相关设备的控制方式。（8）手动控制：指控制器根据即时输入的信号灯色控制相关设备的控制方式。2、系统方案城市快速路系统是缓解城市交通拥挤的重要措施，在城市交通中起着主导性的作用，为充分发挥城市快速路车速高、通行能力大及安全性能好的特点，最大程度地满足出行者的交通需求，有必要对城市快速路进行科学控制。本公司自主研发的匝道控制系统也是适应这一需求而产生的，其中入口匝道控制是发挥其交通功能的有效手段。它能直接实现对快速路主线交通流状态的调节，避免和缓解交通拥挤，加快拥挤的消散。在入口和出口匝道前端安装匝道信号控制系统，并建立计算机联网控制的匝道信号远程控制系统，实现在道路产生拥堵或发生异常事件时对入口匝道进行开放/关闭的控制。可以根据预装在城市快速路主干道车辆检测器获取的高架车辆实时流量交通数据并通过匝控主机的事实算法计算得到一种对匝道实行开放与关闭的自适应控制方案，并自适应地执行对匝道入口的车道信号灯以及汇入口的信号灯与倒计时器进行有效的控制。也可进行分时段配时自动汇入控制根据离线历史数据设计分时段配时预案后，将预案写入到匝控主机中，主控制器自动根据时间在配时预案表中选择相应时间段内的控制预案，执行对匝道入口和汇入信号灯和倒计时器的控制。也可以通过中心下传定时控制方案。在某些特殊情况下，值勤交警可以通过手动操作箱或便携机的手动按钮完成强制控制。再联动匝道入口的情报板与光带，提供相应的诱导信息。2.1、自适应标准控制系统2.1.1、系统结构图2-1-12.1.2、系统功能（1）数据采集及存储功能1）交通参数检测器能够将采集的流量、平均速度、占有率、车型等参数，以系统要求的时间间隔（20秒、1分钟、5分钟、15分钟、1小时等）进行统计，能够自动检测工作状态并提供工作状态信息，具有本地和远程调试自检以及故障诊断功能，可以向匝道控制器发出故障信号。2）控制器能够通过连接的交通参数检测设备采集各个检测断面各个车道的实时交通数据（采集周期同检测器相同），同时进行存储，最大存储量与检测数据数量和检测器统计周期有关，一般可以存储1-2个月的以20秒为统计周期的数据。3）控制器能够对外部设备状态、交通信号配时方案和故障记录等数据进行存储。4）控制器具备通讯协议，能够将上述数据上传至中心系统，便于保存至数据库；同时，可以在现场通过安装了调试配置软件的便携机或配套手持式控制器观察实时数据或下载交通检测数据，供流量统计分析软件统计分析使用。（2）控制功能控制器具有丰富的汇入控制功能：1）自适应汇入控制：可以根据获取的检测器实时交通数据通过算法计算得到自适应控制方案，自适应地执行对匝道汇入信号灯和倒计时器的控制。2）分时段配时自动汇入控制：离线根据历史数据设计分时段配时方案后，将方案预设到控制器中，控制器自动根据时间在配时方案表中选择相应时间段内的控制方案，执行对匝道汇入信号灯和倒计时器的控制。3）定时汇入控制：可以通过中心系统下传的定时控制方案或通过便携机、手持式控制器在现场即时设置的定时控制方案，定时执行对匝道汇入信号灯和倒计时器的控制。4）手动强制汇入控制：在某些特殊情况下，值勤交警可以通过手持式控制器或便携机的手动控制按钮完成手动强制控制。5）特殊接警控制：在某些特殊情况下，值勤交警可以通过手动控制器ZKMC上的接警按钮强制使匝道汇入信号灯启亮绿灯，其接警绿灯时长可配置。控制器能够进行匝道开放/关闭的通行控制：1）固定配时控制功能：可以根据中心系统的下传的固定配时方案，或通过笔记本计算机、手持终端在现场配置的固定配时方案在线运行，定时执行对匝道的开启或关闭控制。2）系统干预控制功能：可以接受中心下达的指令，实施对匝道的开启或关闭控制，该指令可以是模拟手动的，也可以是定时方案的完整下载。3）手动强制控制功能：在某些特殊情况下，值勤交警可以通过手动控制器的手动按钮完成手动强制控制功能，实现匝道的开启或关闭控制，并具有灯光指示。（3）通讯功能控制器提供丰富的通讯接口，包括RS232/RS485/RS422/RJ45，其中:1）2个RS232通讯端口，为本地短距离通讯端口，能进行控制器与手持终端、笔记本电脑之间进行相应的数据传输。2）8个RS422/RS485/RS232可配置通讯端口，为本地长距离通讯端口，能与车辆检测器、可变信息情报板等设备之间进行相应的数据传输。3）1个RJ45网络通讯接口，为远程通讯端口，能完成与监控中心之间进行相应的数据传输。（4）违章抓拍功能控制器能够给电子警察提供红灯停驶信号，使电子警察能够抓拍闯关驶入匝道或进入主线的车辆。（5）交通诱导功能入口控制信息情报板能够接受匝道控制器的指令，在可变文字显示部分以不同颜色显示“匝道开放”、“匝道关闭”、“汇入调节”等匝道控制内容，以及“主线畅通”、“主线拥挤”、“主线堵塞”等交通状态信息。（6）其他1）匝道汇入信号灯组可扩展功能：可以扩展为控制2组匝道汇入信号灯和倒计时器。2）算法可替换功能：提供标准的算法应用接口，可以植入符合标准接口的任意控制算法。2.1.3、设备布设方案D1D1D4D5D7D6D2D3MP倒计时器倒计时器检测线圈交通参数检测器匝道汇入智能控制器通行灯情报板情报板匝道汇入信号灯电子警察图2-1-3（1）匝道智能控制设备箱如图2-1-3所示，匝控设备箱安装于入口匝道与主线连接的三角区顶端，通过各通讯端口、I/O口与交通参数检测器、通行灯、情报板、匝道汇入信号灯和倒计时器、电子警察等设备相连接。（2）交通参数检测器及检测断面控制器通过交通参数检测器获取实时交通数据，控制器最多可连接3台检测器，最多采集32个检测断面的流量、平均速度、占有率等交通参数。为取得理想的控制效果，检测断面的位置应符合如下要求：1）在匝道汇入末端MP上游100-400米处主线设置一组检测断面（图2-1-3中D1断面）2）在匝道汇入末端MP下游30-60米处主线设置一组检测断面（图2-1-3中D2断面），为必要断面3）在匝道汇入末端MP上游140-160米（保证足够的加速空间）处匝道设置停车线（图中红色标线），在停车线下游5-10米匝道设置一组检测断面（图中D3断面，用于检出），为必要断面；在停车线上游5米4）在匝道入口处下游距离匝道与地面连接点10-40米设置一组检测断面（如图中D7断面，用于检入），5）在停车线与检入检测断面之间，每隔约100米设置一组排队检测断面（如图中D5、D6检测断面），非必要断面，可以不设置，设置后可减小匝道排队误差（3）匝道汇入信号灯和倒计时器如图2-1-3所示，在匝道停车线下游20米（4）电子警察在匝道接地处布置电子警察，监视不遵守信号/通行灯及情报板控制的车辆。（5）入口控制信息情报板和通行灯在入口匝道接地处设置可变信息板和通行灯，提示匝道开关信息、控制情况和前方道路信息。（6）手动操作控制设备箱手操箱提供现场手动操作控制功能，当匝道控制设备由于与接入点通信中断，或者由于其他特殊需要，可使用手动控制器在现场实施对匝道的控制。入口匝道现场工作人员决定关闭入口匝道时，可通过现场手动控制开关启动和关闭入口匝道通行信号灯，并实时自动通知交通监控中心的指挥人员（通信无中断时）。手动控制器安装在匝道口龙门架立柱上的手操箱内，或者安装在匝道平台防撞墙处，也可同时安装。控制器装备本地红灯和绿灯控制按钮，同时具有相应的灯光指示，用以显示控制通行信号灯当前状态。2.1.4、设备规格2.1.4.1匝道控制器（1）功能指标交通控制中心人工控制。即控制中心的管理人员根据交保要求、快速道路、相关地面道路、相关匝道等车流情况，通过操作计算机对匝道进行关闭、开放控制，相关可变信息标志显示相关信息；现场人工控制。作为备份，在通信中断或现场特殊紧急情况时，由现场民警通过现场匝道控制器上的手动控制按钮实施控制；自动控制。即通过设备自动检测、数据传输、数据处理核心软件组成一个完整的系统，自动进行数据采集、结合内部的自适应匝道控制算法处理和控制信息发布，同时将信息上传交通控制中心。（2）技术指标1）基本参数电源输入：220VAC±30%，50Hz±2Hz功耗：<50W（不含信号灯）工作环境温度：-40~+75℃工作环境湿度：90%防护等级：IP65良好的防雷电措施电脉冲干扰防护及静电干扰防护符合IEC801-II3级以上严酷等级2）接口参数：串行接口：2个RS232全双工；8个RS485/RS422/RS232串行口可选I/O接口：24通道光电隔离输出，24通道光电隔离输入以太网接口：1个10/100BaseT以太网接口；支持TCP/IP通讯满足现场及远程通信，连接入口车道灯、交通参数检测设备（最多可以连接3台交通参数检测器，最多可处理32个检测断面）、入口可变信息标志、电子警察/车牌识别设备的功能，预留远期连接汇入控制信号灯、汇入信号标示的接口功能。3）主控参数：处理能力和存储能力：X86兼容的64位处理器，缓存8M，内存2G,全电子芯片存储介质，无可移动部件，容量2G。满足远程控制中心人工控制、现场人工控制。预留远期提供一个匝道汇入调节控制平台，具有开放的编程环境，能适应匝道控制的程序编程和运行。2.1.4.2交通参数检测器MD系列交通参数检测器是本公司1993年就已经成功推出的重要的交通监控检测设备，通过专家鉴定，具有国际先进国内领先水平，可替代同类进口产品。上海市所有快速路交通采集均有采用该设备，安全稳定运行。MD系列交通参数检测器经过长期使用证明其性能稳定、工作可靠、精度较高、得到了国内众多用户的一致好评。产品特点：丰富的检测内容不仅能检测主线的车辆流量，速度、车头时距及时间占有率。能够检测主机工作状态、检测单元工作状态、设备工作温度、设备开门报警等状态信息。标准配置支持8-32通道数据检测，并可扩充。具有供用户灵活改变每个车道车辆检测方向的特殊功能。智能化检测模型支持波形检测、状态检测和车型分类。良好的系统结构采用军用级的低功耗嵌入式实时32位多任务多处理器中央处理系统，分布式模块化多节点结构和现场总线技术，具有本地和远程双重通信与控制，在线调试，数据预处理和存储。方便的操作方式可提供PDA附件，通过PDA可对检测器状态、数据进行观测、调试，并具有参数设置，数据上传等功能，完全可替代便携计算机进行调试。大存储的容量内置快速2MFlash存储器，可根据用户数据存储要求进行扩充。宽泛的环境适应能力设备电源输入与信号输入端均有良好的防雷电措施。采用不锈钢材料外加喷塑处理机箱，防护等级达到IP65以上，而且外形美观。适应环境温度达到：-40℃至标准化的通信接口系统提供光隔RS232/RS485/RS422可选端口，传输速率为1200～115K用户可选，通讯协议采用国际主流工业标准的MODBUS标准。多元检测方式标准采集方式为双线圈检测，并具有智能协议转化接口，可集成微波、超声波检测单元，实现多元检测。系统外形尺寸：635mm(宽)*845mm(高)*416mm(深)。2.1.4.3本地手动控制单元（1）手动控制器提供现场手动控制功能，当匝道控制器由于与交通控制中心通信中断，或者由于其他特殊需要，可使用手动控制器在现场实施对匝道的控制。入口匝道现场工作人员决定关闭入口匝道时，可通过现场手动控制开关启动和关闭入口匝道通行信号灯，并实时自动通知交通控制中心的指挥人员（通信无中断时）；（2）手动控制器安装在匝道口龙门架立柱上，或者安装在入口匝道控制器机箱内；（3）控制器装备本地红灯和绿灯控制按钮，同时具有相应的灯光指示，用以显示控制通行信号灯当前状态；（4）外壳防护等级IP65。2.1.4.4入口匝道通行灯选用自制的车道信号灯。安装在进入入口匝道的车道上方，每车道正向和反向各一个，车道信号灯能显示红色“×”图形和绿色“↓”图形，静态显示。技术指标：（1）外观要求用红绿两种颜色的超高亮度LED来显示车道状态，显示的信息在200米以外清晰辨认。信号灯色由φ33mm像素管组成，其中：——40束单红色像素管，每束像素管内封装5只红色LED，每只亮度≥1500mcd；——20束单绿色像素管，每束像素管内封装4只绿色LED，每只亮度≥1200mcd；——12束双色像素管，每束像素管内封装5只红色LED，4只绿色LED。（2）技术指标红色亮度：>6000mcd/束（If=20mA,λP=620nm）绿色亮度：>5000mcd/束（If=20mA,λP=520nm）可视距离：>200m可视角度：>30°开关电源：输入220VAC±20％，50Hz,输出12VDC/5A功耗：20WMTBF：10,000小时MTTR：0.5小时环境温度：－30℃～＋60℃相对湿度：10％～95％外形尺寸：680x680mm，有效尺寸600*600mm防护等级：IP64入口车道灯由匝道控制单元控制，并且引电流信号反馈线至匝道控制单元，匝道控制单元输入信号面板上显示入口车道灯状态信息，具有故障自检功能。2.1.4.5设备运行检测控制器能够检测每个设备的运行状