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交通信號(hào)控制系統(tǒng)解決方案.doc

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交通信號(hào)控制系統(tǒng)解決方案.doc

交通信號(hào)控制系統(tǒng)解決方案1 概述交通信號(hào)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(yīng)用,也是城市智能交通管控系統(tǒng)中最直接、最基礎(chǔ)的應(yīng)用系統(tǒng)。通過(guò)建設(shè)信號(hào)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)信號(hào)路口聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制、交通流量的采集、路口自適應(yīng)控制、綠波協(xié)調(diào)控制以及區(qū)域的自適應(yīng)控制,有效減少車輛的停車次數(shù),節(jié)省旅行時(shí)間;后臺(tái)實(shí)時(shí)調(diào)整信號(hào)配時(shí),采取多時(shí)段控制方式,必要時(shí),可通過(guò)智能交通管理中心人工干預(yù),直接控制路口交通信號(hào)機(jī)執(zhí)行指定相位,有效的疏導(dǎo)交通,減少行車延誤,提高通行能力,緩解日益嚴(yán)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分為3級(jí):分別為中心控制級(jí)設(shè)備、區(qū)域控制級(jí)設(shè)備以及路口控制級(jí)設(shè)備。交通信號(hào)控制系統(tǒng)設(shè)備主要包括中心設(shè)備、前段設(shè)備和通信設(shè)備。(1)中心控制級(jí)設(shè)備中心控制級(jí)設(shè)備作用主要是:n 監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。n 協(xié)調(diào)區(qū)域控制級(jí)的運(yùn)行。n 具備區(qū)域控制級(jí)的所有功能。(2)區(qū)域控制級(jí)設(shè)備區(qū)域控制級(jí)設(shè)備作用主要是:n 監(jiān)控受控區(qū)域的運(yùn)行。n 對(duì)路口交通信號(hào)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。n 對(duì)路口交通信號(hào)機(jī)的工作狀態(tài)和故障情況進(jìn)行監(jiān)視。n 通過(guò)人機(jī)回話對(duì)路口交通信號(hào)機(jī)進(jìn)行人工干預(yù)。n 監(jiān)視和控制區(qū)域級(jí)外部設(shè)備的運(yùn)行。n 進(jìn)行交通流量統(tǒng)計(jì)處理。(3)路口控制級(jí)設(shè)備路口控制級(jí)設(shè)備即信號(hào)機(jī),其作用主要是:n 控制路口交通信號(hào)燈。n 接收處理來(lái)自車輛檢測(cè)器的交通流信息,并定時(shí)向區(qū)域計(jì)算機(jī)發(fā)送。n 接收處理來(lái)自區(qū)域計(jì)算機(jī)的命令,并向區(qū)域計(jì)算機(jī)反饋工作狀態(tài)和故障信息。n 具有單點(diǎn)優(yōu)化能力。3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)3.1 基礎(chǔ)功能(1)區(qū)域自適應(yīng)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(nèi)的交通運(yùn)行狀態(tài)(如交通阻塞、交通擁擠、交通順暢)、交叉口的關(guān)聯(lián)性大小、交叉口的實(shí)際交通量,確定公共信號(hào)周期與相位差的決策模型,并運(yùn)用智能優(yōu)化算法實(shí)時(shí)優(yōu)化子區(qū)協(xié)調(diào)控制配時(shí)參數(shù),實(shí)現(xiàn)控制子區(qū)交叉口的協(xié)調(diào)控制功能。系統(tǒng)的區(qū)域交叉口協(xié)調(diào)控制能夠確??刂茀^(qū)域內(nèi)的交通流時(shí)刻處于最佳運(yùn)行狀態(tài),相鄰交叉口之間協(xié)調(diào)方向的行駛車流可以獲得盡可能不停頓的通行權(quán),大大降低車輛在交叉口頻繁加減速所產(chǎn)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(chǎn)生的延誤時(shí)間。(2)干線協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能夠?qū)⒊鞘兄鞲傻郎系亩鄠€(gè)交叉口以一定方式聯(lián)結(jié)起來(lái)作為控制對(duì)象,依據(jù)主干道上的實(shí)際交通量、路段行車速度、相序組合方式,利用時(shí)距分析方法建立干道綠波協(xié)調(diào)控制模型,并通過(guò)混合整數(shù)線性規(guī)劃方法進(jìn)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(hào)配時(shí)方案,實(shí)現(xiàn)主干道的綠波協(xié)調(diào)控制功能。系統(tǒng)的干道綠波協(xié)調(diào)控制可進(jìn)行靈活的相序組合,能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)口單獨(dú)放行、進(jìn)口對(duì)稱放行和進(jìn)口混合放行方式下的干道綠波協(xié)調(diào)控制,實(shí)現(xiàn)主干道綠波帶帶寬的最大化。(3)單點(diǎn)優(yōu)化控制交通信號(hào)單點(diǎn)信號(hào)控制,又稱“點(diǎn)控”,用于單個(gè)信號(hào)的路口,屬于孤立交叉口的信號(hào)控制。根據(jù)交叉口的流量和流向,確定最佳配時(shí)方案,保證最大通行能力或最小延誤。(4)多時(shí)段定時(shí)控制多時(shí)段定時(shí)控制,若一天中各時(shí)間段的交通量相差較大,可設(shè)置采用多套配時(shí)方案。根據(jù)一天內(nèi)不同時(shí)段交通流量的變化,選擇相應(yīng)的配時(shí)方案,以適應(yīng)交通流.變化的需要。(5)黃閃、全紅控制在深夜時(shí)道路上車輛及少的情況下可設(shè)置全相位黃閃控制,以及在施工或其他故障時(shí)設(shè)置全紅控制。(6)設(shè)備管理功能系統(tǒng)具有設(shè)備管理功能,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視和控制區(qū)域級(jí)外部設(shè)備的運(yùn)行,實(shí)時(shí)顯示外部設(shè)備當(dāng)前工作狀態(tài)。(7)狀態(tài)監(jiān)視功能對(duì)系統(tǒng)設(shè)備和軟件運(yùn)行狀況和故障進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)和管理。以報(bào)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(yùn)行方案的歷史記錄,交通阻塞報(bào)警及處理記錄。(8)方案編輯功能可通過(guò)人機(jī)會(huì)話進(jìn)行配置和修改各路口的配時(shí)方案。(9)報(bào)警功能在整個(gè)信號(hào)控制系統(tǒng)中某個(gè)級(jí)層或路口設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),或造到外部媒介侵入時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并記錄問(wèn)題,指出故障問(wèn)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(shí)際情況將整個(gè)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(zhǎng)度比較相近,并且可以對(duì)子區(qū)進(jìn)行增加或刪除的操作。(11)檢測(cè)器管理及交通信息采集統(tǒng)計(jì)功能系統(tǒng)檢測(cè)器管理功能,可以實(shí)時(shí)監(jiān)視檢測(cè)器工作狀態(tài),并且通過(guò)車輛檢測(cè)器對(duì)路口每個(gè)車道的車流信息進(jìn)行自動(dòng)采集、處理和存儲(chǔ),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(dòng)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(dòng)功能,交通信號(hào)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(jìn)行比較分析,用做信號(hào)控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)優(yōu)化的信息基礎(chǔ);交通信息發(fā)布系統(tǒng)利用信號(hào)控制系統(tǒng)采集到的交通信息,并結(jié)合必要的補(bǔ)充信息,準(zhǔn)確進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交通狀態(tài)的判斷,能夠通過(guò)多種手段進(jìn)行誘導(dǎo)信息的動(dòng)態(tài)發(fā)布和更新,發(fā)布提示當(dāng)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(dǎo)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(dāng)規(guī)定好路段的車速后,要求信號(hào)控制機(jī)根據(jù)路段距離,把該車流的綠燈起始時(shí)間做響應(yīng)的調(diào)正,這樣一來(lái),以確保該車流到達(dá)每個(gè)路口時(shí),正好遇到“綠燈”。通過(guò)接受中心計(jì)算器優(yōu)化配時(shí)方案或?qū)r(shí)指令執(zhí)行綠波帶聯(lián)控。平常利用50HZ當(dāng)作時(shí)間基準(zhǔn)執(zhí)行無(wú)纜聯(lián)控,停電時(shí)以實(shí)時(shí)時(shí)鐘IC為時(shí)間基準(zhǔn)。接收衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)對(duì)時(shí)執(zhí)行無(wú)纜綠波帶聯(lián)控。(2)指定相位控制系統(tǒng)針對(duì)交叉口的幾何特性與交通流條件進(jìn)行優(yōu)先的信號(hào)相位設(shè)計(jì),依據(jù)交叉口各信號(hào)相位的流量建立指定相位優(yōu)先的信號(hào)配時(shí)優(yōu)化模型,通過(guò)優(yōu)化求解生成實(shí)時(shí)的優(yōu)先信號(hào)配時(shí)方案,實(shí)現(xiàn)指定相位的優(yōu)先通行。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)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(shí)間和停車次數(shù),縮短行程時(shí)間,保證車輛的準(zhǔn)時(shí)性,提高整體道路通行水平。(3)手控/遙控手動(dòng)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(shí)主干道路是綠燈信號(hào),有較多行人橫穿道路時(shí),可手動(dòng)控制與信號(hào)機(jī)相連的開關(guān),則綠燈變?yōu)榧t燈,方便、有效的改變放行相位。4 應(yīng)用案例目前,國(guó)內(nèi)城市已經(jīng)基本完成交通信號(hào)控制系統(tǒng)的初步建設(shè),能夠基本滿足城市主要交叉口的交通信號(hào)控制需求。北京、廣州等大型城市相繼開展了信號(hào)控制優(yōu)化服務(wù),大大提升了信號(hào)控制優(yōu)化效率。方緯公司自主研發(fā)的交通信號(hào)控制中心管理軟件已在陽(yáng)江市、塔吉克斯坦等進(jìn)行了應(yīng)用,該軟件基于車道級(jí)別GIS-T平臺(tái),兼有B/S和C/S架構(gòu),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(jié)合城市交通流的特征,以機(jī)動(dòng)車輛的停車次數(shù)、延誤時(shí)間和環(huán)境污染最小為優(yōu)化目標(biāo),對(duì)城市交通流進(jìn)行了有效的優(yōu)化管控,充分發(fā)揮了城市交通的運(yùn)行效率。圖1 信號(hào)控制系統(tǒng)界面示意圖

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