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交通信號控制系統(tǒng)解決方案 1 概述 交通信號控制系統(tǒng)，是智能交通系統(tǒng)（ITS）在交通管理工作中的基本應用，也是城市智能交通管控系統(tǒng)中最直接、最基礎的應用系統(tǒng)。通過建設信號控制系統(tǒng)，實現(xiàn)信號路口聯(lián)網(wǎng)遠程控制、交通流量的采集、路口自適應控制、綠波協(xié)調控制以及區(qū)域的自適應控制，有效減少車輛的停車次數(shù)，節(jié)省旅行時間；后臺實時調整信號配時，采取多時段控制方式，必要時，可通過智能交通管理中心人工干預，直接控制路口交通信號機執(zhí)行指定相位，有效的疏導交通，減少行車延誤，提高通行能力，緩解日益嚴峻的城區(qū)道路交通擁堵壓力，提高城區(qū)交通綜合管理能力，減少汽車尾氣排放，美化環(huán)境，提升城區(qū)形象。 2 系統(tǒng)結構設計 系統(tǒng)結構劃分為3級：分別為中心控制級設備、區(qū)域控制級設備以及路口控制級設備。交通信號控制系統(tǒng)設備主要包括中心設備、前段設備和通信設備。 （1）中心控制級設備 中心控制級設備作用主要是： n 監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行。 n 協(xié)調區(qū)域控制級的運行。 n 具備區(qū)域控制級的所有功能。 （2）區(qū)域控制級設備 區(qū)域控制級設備作用主要是： n 監(jiān)控受控區(qū)域的運行。 n 對路口交通信號進行協(xié)調控制。 n 對路口交通信號機的工作狀態(tài)和故障情況進行監(jiān)視。 n 通過人機回話對路口交通信號機進行人工干預。 n 監(jiān)視和控制區(qū)域級外部設備的運行。 n 進行交通流量統(tǒng)計處理。 （3）路口控制級設備 路口控制級設備即信號機，其作用主要是： n 控制路口交通信號燈。 n 接收處理來自車輛檢測器的交通流信息，并定時向區(qū)域計算機發(fā)送。 n 接收處理來自區(qū)域計算機的命令，并向區(qū)域計算機反饋工作狀態(tài)和故障信息。 n 具有單點優(yōu)化能力。 3 系統(tǒng)功能設計 3.1 基礎功能 （1）區(qū)域自適應控制 系統(tǒng)以控制子區(qū)作為基本控制單元，綜合考慮子區(qū)內的交通運行狀態(tài)（如交通阻塞、交通擁擠、交通順暢）、交叉口的關聯(lián)性大小、交叉口的實際交通量，確定公共信號周期與相位差的決策模型，并運用智能優(yōu)化算法實時優(yōu)化子區(qū)協(xié)調控制配時參數(shù)，實現(xiàn)控制子區(qū)交叉口的協(xié)調控制功能。 系統(tǒng)的區(qū)域交叉口協(xié)調控制能夠確?？刂茀^(qū)域內的交通流時刻處于最佳運行狀態(tài)，相鄰交叉口之間協(xié)調方向的行駛車流可以獲得盡可能不停頓的通行權，大大降低車輛在交叉口頻繁加減速所產生的交通污染，減少區(qū)域交通總的車輛燃油消耗，縮短車輛在交叉口受到紅燈阻滯所產生的延誤時間。 （2）干線協(xié)調控制 系統(tǒng)能夠將城市主干道上的多個交叉口以一定方式聯(lián)結起來作為控制對象，依據(jù)主干道上的實際交通量、路段行車速度、相序組合方式，利用時距分析方法建立干道綠波協(xié)調控制模型，并通過混合整數(shù)線性規(guī)劃方法進行優(yōu)化求解，生成干道交叉口的最佳相序組合與最佳信號配時方案，實現(xiàn)主干道的綠波協(xié)調控制功能。 系統(tǒng)的干道綠波協(xié)調控制可進行靈活的相序組合，能夠實現(xiàn)進口單獨放行、進口對稱放行和進口混合放行方式下的干道綠波協(xié)調控制，實現(xiàn)主干道綠波帶帶寬的最大化。 （3）單點優(yōu)化控制 交通信號單點信號控制，又稱“點控”，用于單個信號的路口，屬于孤立交叉口的信號控制。根據(jù)交叉口的流量和流向，確定最佳配時方案，保證最大通行能力或最小延誤。 （4）多時段定時控制 多時段定時控制，若一天中各時間段的交通量相差較大，可設置采用多套配時方案。根據(jù)一天內不同時段交通流量的變化，選擇相應的配時方案，以適應交通流.變化的需要。 （5）黃閃、全紅控制 在深夜時道路上車輛及少的情況下可設置全相位黃閃控制，以及在施工或其他故障時設置全紅控制。 （6）設備管理功能 系統(tǒng)具有設備管理功能，能夠實時監(jiān)視和控制區(qū)域級外部設備的運行，實時顯示外部設備當前工作狀態(tài)。 （7）狀態(tài)監(jiān)視功能 對系統(tǒng)設備和軟件運行狀況和故障進行全面監(jiān)測和管理。以報表的形式清晰的反映系統(tǒng)操作員的操作記錄，系統(tǒng)參數(shù)的修改記錄，系統(tǒng)登錄記錄，系統(tǒng)故障及處理記錄，系統(tǒng)運行方案的歷史記錄，交通阻塞報警及處理記錄。 （8）方案編輯功能 可通過人機會話進行配置和修改各路口的配時方案。 （9）報警功能 在整個信號控制系統(tǒng)中某個級層或路口設備出現(xiàn)故障時，或造到外部媒介侵入時，系統(tǒng)會自動報警并記錄問題，指出故障問題以及位置信息。 （10）區(qū)域管理功能 系統(tǒng)具有區(qū)域管理功能，可根據(jù)路網(wǎng)實際情況將整個區(qū)域劃分為若干子區(qū)，使子區(qū)中的路口所需的周期長度比較相近，并且可以對子區(qū)進行增加或刪除的操作。 （11）檢測器管理及交通信息采集統(tǒng)計功能 系統(tǒng)檢測器管理功能，可以實時監(jiān)視檢測器工作狀態(tài)，并且通過車輛檢測器對路口每個車道的車流信息進行自動采集、處理和存儲，為改善城市交通控制和城市規(guī)劃提供決策依據(jù)。 （12）與其它系統(tǒng)互聯(lián)互動功能 系統(tǒng)具有與交通信息采集系統(tǒng)、交通信息發(fā)布系統(tǒng)等系統(tǒng)互聯(lián)互動功能，交通信號控制系統(tǒng)可以獲取交通信息采集系統(tǒng)采集到的路段交通流量信息，與交叉口交通流量信息進行比較分析，用做信號控制系統(tǒng)進行信號優(yōu)化的信息基礎；交通信息發(fā)布系統(tǒng)利用信號控制系統(tǒng)采集到的交通信息，并結合必要的補充信息，準確進行網(wǎng)絡交通狀態(tài)的判斷，能夠通過多種手段進行誘導信息的動態(tài)發(fā)布和更新，發(fā)布提示當前道路交通流量的文字信息、提示道路擁擠暢通的圖形信息、提示交通疏導分流的文字信息等信息。 3.2 特殊控制功能 （1）綠波控制 所謂“綠波帶”，就是在指定的交通線路上，當規(guī)定好路段的車速后，要求信號控制機根據(jù)路段距離，把該車流的綠燈起始時間做響應的調正，這樣一來，以確保該車流到達每個路口時，正好遇到“綠燈”。通過接受中心計算器優(yōu)化配時方案或對時指令執(zhí)行綠波帶聯(lián)控。平常利用50HZ當作時間基準執(zhí)行無纜聯(lián)控，停電時以實時時鐘IC為時間基準。接收衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）對時執(zhí)行無纜綠波帶聯(lián)控。 （2）指定相位控制 系統(tǒng)針對交叉口的幾何特性與交通流條件進行優(yōu)先的信號相位設計，依據(jù)交叉口各信號相位的流量建立指定相位優(yōu)先的信號配時優(yōu)化模型，通過優(yōu)化求解生成實時的優(yōu)先信號配時方案，實現(xiàn)指定相位的優(yōu)先通行。 系統(tǒng)通過對指定相位的優(yōu)先通行控制，從而有效地減少指定殊相位在交叉口的延誤時間和停車次數(shù)，縮短行程時間，保證車輛的準時性，提高整體道路通行水平。 （3）手控/遙控 手動控制，屬于人工控制，適用于支線路口或非交叉口的人行橫道處，在高峰時主干道路是綠燈信號，有較多行人橫穿道路時，可手動控制與信號機相連的開關，則綠燈變?yōu)榧t燈，方便、有效的改變放行相位。 4 應用案例 目前，國內城市已經(jīng)基本完成交通信號控制系統(tǒng)的初步建設，能夠基本滿足城市主要交叉口的交通信號控制需求。北京、廣州等大型城市相繼開展了信號控制優(yōu)化服務，大大提升了信號控制優(yōu)化效率。方緯公司自主研發(fā)的交通信號控制中心管理軟件已在陽江市、塔吉克斯坦等進行了應用，該軟件基于車道級別GIS-T平臺，兼有B/S和C/S架構，提供集中式或分層遞階式的城市全路網(wǎng)中心管理和控制。軟件利用GIS-T的功能，結合城市交通流的特征，以機動車輛的停車次數(shù)、延誤時間和環(huán)境污染最小為優(yōu)化目標，對城市交通流進行了有效的優(yōu)化管控，充分發(fā)揮了城市交通的運行效率。 圖1 信號控制系統(tǒng)界面示意圖