设计文件-信号匝道.doc

设计文件设计文件 ( (第一包第一包智能交通信号控制系统及匝道控制系统智能交通信号控制系统及匝道控制系统) ) 项目名称：郑州市金水路缓堵保通项目（一期工程）项目名称：郑州市金水路缓堵保通项目（一期工程） 项目编号：项目编号：ZZZJL-2007-3ZZZJL-2007-3 目目 录录 1交通信号控制系统交通信号控制系统5 1.1系统综合功能设计和技术指标设计 5 1.1.1基本控制功能5 1.1.2特殊控制功能5 1.1.3交通信息采集功能6 1.1.4系统监测功能6 1.1.5遥设信号机参数6 1.1.6系统远程维护6 1.1.7信息接口开放6 1.2交通信号控制机的选型 6 1.3交通信号控制系统的设计 9 1.3.1系统硬件结构9 1.3.2系统软件架构10 1.3.3系统软件功能11 1.4交通信号灯具的选择 12 1.5信号控制路口的建设范围 13 1.6各个路口控制模式的选择 14 1.6.1单点控制方式15 1.7路口信号控制机与中心通信链路的设计 16 1.8路口感应线圈位置设计 16 1.8.1普通车道感应线圈16 1.8.2公交车专用道感应线圈17 1.8.3系统检测器线圈18 1.9其他系统设备及安装技术要求 18 1.9.1区域控制服务器18 1.9.2中心管理终端18 1.9.3通讯控制器18 1.9.4车辆检测器19 1.9.5接地要求19 1.10设备清单 19 1.11技术亮点 20 2入口匝道控制系统入口匝道控制系统20 2.1入口匝道控制技术的选型 21 2.1.1匝道管控的原则21 2.1.2匝道监控模式22 2.1.3控制全程23 2.1.4就地控制23 2.1.5自动控制24 2.1.6远程控制24 2.2入口匝道控制地点的确定 26 2.3匝道控制信号灯具的选择 26 2.4匝道控制感应线圈位置设计 27 2.5匝道控制标志标线设计； 28 2.6匝道控制与诱导系统的集成设计； 28 2.7匝道控制地点的违法检测设备设计 28 2.8砸到控制器的选择 28 2.8.1系统组成及架构29 2.8.2系统功能34 2.9设备清单 35 1 交通信号控制系统交通信号控制系统 交通信号控制系统是公安交通管理控制系统的重要子系统，其主要功能是 自动协调和控制整个控制区域内交通信号灯的配时方案，均衡路网内交通流运 行，使停车次数、延误时间及环境污染减至最小，充分发挥道路系统的交通效 益。必要时，可通过控制中心人工干预，直接控制路口信号机执行指定相位， 强制疏导交通。在设计中须充分考虑到数据采集的重要性，不能只具有单一功 能。 1.1 系统综合功能设计和技术指标设计系统综合功能设计和技术指标设计 1.1.1基本控制功能基本控制功能 控制区内路口交通信号控制机与区域控制计算机机联网运行，信号配时方 案由系统应用其优化算法软件根据实际交通状况实时生成，下载给路口交通信 号控制机执行。 系统可实现区域、线控、单点控制。 1.1.2特殊控制功能特殊控制功能 在特殊情况下，如消防、警卫、救护等，由控制中心发出指令，进行特殊 控制，主要有： 绿波控制 在特殊情况下，如警卫、消防、救护、工程抢险等，信号灯按预定的路线 进行绿波推进，以保证车辆畅通无阻。绿波线路由控制中心指挥员预先设置。 闪光控制 信号灯黄灯按固定频率闪烁，向车辆和行人发出警告。 （主要用于夜间或车 流量稀少的情况） 指定相位控制 根据路口交通需求，由控制中心发出命令控制信号相位的执行时间，进行 交通疏导。 1.1.3交通信息采集功能交通信息采集功能 系统具有采集、处理、存储、提供控制区域内的交通信息的功能，以供交 通信号配时优化软件使用。 1.1.4系统监测功能系统监测功能 对系统设备和软件的工作状态与故障情况进行全面监测。 1.1.5遥设信号机参数遥设信号机参数 区域机可调看和修改信号机的配时参数。 1.1.6系统远程维护系统远程维护 可通过 PSTN、DDN、ISDN 等以远程联网方式注册进入用户系统，进行远 程故障诊断和维护。 1.1.7信息接口开放信息接口开放 系统接口开放，可提供给业主进行二次开发。可以把采集处理的交通流信 息、系统主要控制信息等提供给道路交通控制系统平台集成使用。 1.2 交通信号控制机的选型交通信号控制机的选型 交通信号控制机的选择应满足如下功能要求： 1) 一般信号控制功能 信号机正常运行时，时段更换遵循平滑过渡的原则。 信号机开机时，启动时序为先进入黄闪信号（可设定） ，黄闪结束后各 相位进入全红模式（可设定） ，全红结束后依信号机设定模式运作。 信号机基本信号转换时序如下： 机动车:红绿绿闪黄红； 非机动车: 红绿绿闪黄红； 行人过街:红绿绿闪红。 所有灯驱依设置时间运行，运行时间可由用户依据路口实际情况进行设 定。 信号机由自动控制方式转入手动控制方式时，将保持原有相位的最小安 全保护时间，最小安全保护时间可由 用户依据路口实际情况进行设定。 信号机方案设定或参数调整，除可通过面板键盘进行操作外，也可使用 手持终端设备或笔记本计算机进行下载或上传。 信号机具有调光功能，此功能仅适用于白炽灯负载。 2) 一般故障监测功能 信号机具备自我侦测及诊断功能，并对工作状况进行监控记录。 信号机可监控供电压的变化，并执行异常自我保护。 严重故障处理：各相位间绿冲突发生；某相位所有红灯均故障熄灭；信 号机本身软、硬件发生足影响道路交通安全的故障。当信号机出现上 述严重故障时，将降级执行闪光或灯态熄灭功能。 信号机能对运行期间采集的故障信息以代码进行记录储存（包括发生时 间及清除时间） 。 3) 一般操作设定功能 能设置 16 个时段，具有 24 种以上的控制方案 能实现 16 个相位控制。 能提供 12 个独立信号组（红、黄、绿）输出。 可提供 4 个独立行人信号组（北、东、南、西）输出。 具车辆感应检测功能，能提供 16 个车辆检测器接口。 能依内存日历，进行不同日期或类型方案进行调整。 能调节相位差参数，进行无电缆调控功能。 具备卫星对时（GPS）功能，进行无电缆绿波带协调控制功能。 具备标准通讯接口，可与其它设备连网进行线或面的区域协调控制系统。 4) 一般电气特性 电力需求：220 V44 V，50 Hz2Hz 交流功耗：50W（未接负载） 工作温度：-20+65 相对湿度：595% 防雷措施：具防雷电压水准（1KV10KV） 绝缘电组：10M 消耗电流：30VA 5) 检测报告 信号机要求具有公安部交通安全安全产品质量监督检测中心出具的检测报 告。 根据以上标准，我们建议采用南京多伦的 DPS-16 智能系统信号机。 DPS-16 智能系统信号机(以下简称 DPS-16 或信号机)是由南京多伦科技有 限公司根据国际标准设计制造的一款全功能信号机。设备使用方便，全中文化 操作，运行稳定可靠。 软件功能可提供使用者依不同路口几何型态及车流转向，弹性处理各种不 同相位控制方式，控制功能可任意选择闪灯、全 红、手动及自动等四种控制模 式，在自动控制模式下信号机依据各时段交通型态预存之不同配时方案弹性运 作及执行感应功能(全感应/半感应)，另可接受中心计算器指令执行信号灯控制 运作，并将运作状态及异常讯息上传至中心计算器。 DPS-16 采用 16 位中央微处理器（CPU）作为信号机之控制处理核心，操 作者人机接口采用 LCD 显示屏，提供 8 行、每行 16 个汉字之功能选项表，操 作者可依菜单功能项目选择设定或查询，十分便捷，不须具专业技术即可轻易 操作。通讯接口提供三组 RS-232C 及一组 RS-485，其中一组 RS-232C 接调制 解调器（Modem） ，与控制中心计算器联机，另一组 RS-232C 接手提测试机， 仿真中心计算器执行数据上传、下载及回收车辆检测器采集路口交通数据如： 流量（Volume） 、速度(Speed)及占有率（Occupancy） ，RS-485 通讯接口可连接 倒定时器或外围智能交通管理系统(ATMS)相关设备联机。 DPS-16 提供监视机柜箱门开启、绿-绿冲突灯态、灯泡 故障、电源中断、 车辆检测器状态、离线状态及配时方案等功能，并记录状态发生时间，同时操 作者设定数据时若超过权限范围将不允许设定，操作人员依其显示范围查修， 亦可使用拷贝（COPY）功能，执行日时方案、配时方案等设定或利用手提测 试机下载控制参数，使用相当便利。 信号机提供二组 24 Pin 电力连接器与灯号缆线连接，二组 D 型连接器与车 辆检测器、特殊感应信号、电话专线及倒定时器等连接。 DPS-16 信号机系累积长久现场信号控制之经验及先进设计观念研发出的系 统信号机，具备弹性信号控制并可利用通讯方式达到扩充衔接外围相关设备， 不但符合当今复杂之交通控制需求，亦可作为未来智能交通管理系统之前端设 备，其特征如下： 安全、可靠 维修容易 运作功能 操作方便性 异常降级运作 接受中心计算机监控 提供交通数据采集功能 1.3 交通信号控制系统的设计交通信号控制系统的设计 1.3.1系统硬件结构系统硬件结构 以太网 通讯控制服务器 UTC服务器 中级机架光端机 光纤收发器光纤收发器 图 1-1 Smart-UTC 硬件拓扑结构示意图 信号控制系统的硬件部分共分为四个部分： UTC 服务器 用于运行交通信号控制系统（UTC）用户操作的界面。本期提供二台管理 工作站。 通讯控制服务器通讯控制服务器 运行 SmartCCU 组件，负责与各 DPS-16 信号机通讯。接收来自 SmartUTC 的指令并将这些指令转换为 DPS-16 的协议下发到信号机，同时接受来自信号 机的上报事件、数据，并将这些数据转发给 SmartUTC。 路口信号机路口信号机 采用南京多伦公司生产的 DPS-16 型智能交通信号机。每台信号机包括机 箱 1 个、主机 1 台、检测器板两块。 1.3.2系统软件架构系统软件架构 SmartUTC 系统的软件设计遵循模块化设计原则，功能模块独立性强、耦合度低，便 于维护和升级。本应用软件为 C/S 开发模式，要求以 Oracle 数据库为支撑，选用 Oracle 10g 企业版，支持 Windows 操作平台。软件共分为五个部分，各部分之间的关系如图 1-2 所示。 图 1-2 Smart UTC 软件结构图 1）Smart UTC 客户端软件：是交通信号系统的用户操作界面，所有的有关系统的设 置、信号配时、状态监控等均由用户在此软件上进行操作。 2）Smart UTC 主控程序：是 Smart UTC 系统的核心，以服务形式 7*24 小时不间断运 行。这客户端软件提供系统的状态并接受用户指令，向下 CCU 转发。 3）Smart CCU 通讯控制程序：是一个对外场信号机进行通讯的应用服务，7*24 小时 不间断运行。 4）SmartDB 数据管理程序：是一个对 UTC 系统数据管理的应用服务，7*24 小时不 间断运行，提供整个 UTC 系统的数据层接口。 5）消息服务器：通过消息服务器，UTC 系统提供出对交通管理平台（ATMS）的接 口实现。 同时系统支持文本编辑、图形编辑、地图显示、数据处理、数据统计分析等 应用功能的各类工具软件 1.3.3系统软件功能系统软件功能 综合比较目前国内各大城市所应用的信号控制系统软件，如 SCOOT 系统、 SCATS 系统和 Smart UTC 等，我们建议采用国产的 EHL Smart UTC 智能交通 控制软件，该软件立足于中国道路交通的实际情况进行开发，符合国情，目前 在国内的应用成效比较突出。 Smart UTC 中心智能交通控制系统软件（Smart UTC V4.0）是北京易华录 信息技术有限公司开发的一套用于交通信号控制的中心控制系统。包括 UTC 数 据管理组件、UTC 通讯管理组件、UTC 中央控制组件、SmartUtc 客户端组件。 因为所有的系统软件功能都是通过 SmartUTC 客户端来反映，用户可以进入 UTC 主控窗口后可进行如下具体操作： 信号机数据编辑 中心手动 灯组及相位编辑 子区编辑 子区方案编辑 系统人机界面为中文化、图形化、菜单化。命令操作方式灵活多样，并对 错误操作发出警告或禁止执行。 能多用户、多窗口显示，显示窗口可缩放、移动。具有全面的在线帮助说 明。具有图形编辑工具，可以多层次地对图形的背景、显示符号、颜色和属性 等进行用户化编辑。能够图形化实时显示中心设备、传输设备、路口设备工作 状态及信号控制模式等信息。能够用图表显示交通流量、 车辆占有率等统计分 析数据。 1.4 交通信号灯具的选择交通信号灯具的选择 设计选择南京多伦的 JD 300-3-10 .20.30 满屏信号灯。 技术规范： 灯面直径： 300 mm 显示图案：满屏式 波长： 红 619-629nm ； 黄 584-594nm ； 绿 500- 506nm 发光强度：红： 400cd； 黄： 400cd； 绿： 400cd 工作电压： AC220V 15% 功率：单灯头 5000cd/m 2 满屏灯 400cd 工作电压： AC220V 15% 功率：单色头灯 20VA 工作温度范围： -40 +80 工作湿度： 932% 重量：单个灯头 8 Kg 通过公安部交通安全产品质量监督检测中心检测，符合 GB14887-2003 的要求。 2.4 匝道控制感应线圈位置设计匝道控制感应线圈位置设计 金水路路口感应控制环路线圈的埋设采用满配埋设，即在一个路口的四个 入口道方向的直行和左转车道上都埋设感应线圈。 普通车道感应线圈普通车道感应线圈 路口感应线圈的位置原则为停车线前 1 米，可根据路口的基本情况来变动 位置，尽量避免井盖和其他障碍。各个路口的位置可根据现场的情况变动。 1M H/H H/H 1M C H/H H/H 信号机 ? ? ? ? 信信号号机机 ? ? ? ? ( (H H / / H H) ) 2 25 5 c cm m 2 25 5c cm m ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 路口线圈设置施工图 1 1. .? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 5 5- -5 52 2m mm mP PV VC C? ? ? ?2 2. . ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? : :? ? ? ? ? ? ? ? 1 16 6? ? / /? ? ? ? 线线 必必须须整整条条不不得得接接续续 3 3. .? ? ? ? : : 2 2. .0 0m mm m ( (1 14 4A AWWG G) )6 60 00 0V V 4.线线圈圈切切割割尺尺寸寸 ：1.8M1.8M 2 20 0m mm m 宽宽1 12 2m mm m 路路面面 内内填填沥沥青青或或环环氧氧树树酯酯 深深切切1 12 20 0m mm m 缆缆线线 剖剖面面图图 单单位位 : :m mm m 2.5 匝道控制标志标线设计；匝道控制标志标线设计； 2.6 匝道控制与诱导系统的集成设计；匝道控制与诱导系统的集成设计； 2.7 匝道控制地点的违法检测设备设计匝道控制地点的违法检测设备设计 2.8 砸到控制器的选择砸到控制器的选择 本期项目设计选用 BBS-2000CZ 匝道控制器。 BBS-2000CZ 匝道控制器，是北京布鲁盾高新技术有限公司利用现代微处 理器硬件产品技术，开发研制的专用于卡口、匝道出入口控制的信号机，在功 能上不仅满足郑州市对“快速路交通信号控制方案”的需求，并且可以广泛运 行于高速（快速）公路出入口感应控制、快速干线、停车场等场合。系统现场 安装及维护简单、方便，在硬件上采用模块化设计，设备与灯具线缆及外箱手 动控制装置信号线间的连接，采用欧洲规格 16 Pin 端子，方便可靠。 2.8.1系统组成及架构系统组成及架构 控制器包含控制模块（微处理模块、显示操作面板、电源供应器） 、信号灯 驱动模块、输出输入连接器、电源配置及外箱等部分。 （一）架构图： 外外箱箱 控控制制单单元元 3 3 A A 保保险险丝丝 2A 220V A AC C 插插座座 电电源源配配置置 电电源源接接线线 端端子子 RS- 232C RS- 232C I / O 显显示示 操操作作 面面板板 外外 接接 数数 据据 机机 电电源源 供供应应 器器 微微 处处 理理 单单 元元 电电源源 开开关关 通通 讯讯 控控 制制 器器 信信号号驱驱 动动单单元元 电电 源源 指指 示示 灯灯 220V AC 0V AC (二) 架构说明 1、控制模块 控制模块为信号机的核心器件，按照预设的日程表、周程表、法定假日、 以及利用远程控制（中心指令）执行匝道灯色变换；或利用显示操作面板执行 手动、闪烁等控制。 微处理模块： CPU：MOTOROLA 68HC000 16bit，工作频率：8MHZ。 内存：EPROM 256KB。 SRAM 256KB，停电时资料至少可保存 8 天。 输出 / 入： 输出接口：提供开路集极 NPN 晶体管输出，做为无接点电子触发信号 使用，有效动作为 0V( Active Low )。 输入接口：提供光藕合隔离器(Optoisolator IC )，隔离外界与内部电路， 供箱门开关或车辆检测器等输入信号使用。 实时时钟：采用时钟 IC，停电时可维持继续执行时钟运作一年以上。 2、显示控制面板模块 设定查询键盘： 包含 0-9、A-F、 、 F1、F2、F3 等 24 数 / 文字及 功能： 0 9、A F 为设定键。 为光标往上移键。 为光标往下移键。 为光标往右移键。 为光标往左移键。 为功能进入键。 F1 为退出键。 F2 为删除键。 F3 为保存键。 步步 阶阶 年年月月时时分分秒秒 自自动动 秒秒 数数 B BB BS S - - 2 20 00 00 0Z Z L LC CD D 显显示示屏屏 退退 出出 0 0 3 32 21 1F FC CF F3 3 B BE E4 45 56 6 9 98 87 7D DA A F F2 2 F F1 1 保保 存存 删删 除除 自自动动 手手动动按按钮钮 手手置置背背光光闪闪烁烁手手动动 星星 期期日日 控制开关：包含手动按钮、手动 / 自动、闪烁/自动、背光、重置等开关： 闪烁 / 自动：开关拨到闪烁位置时，执行闪烁灯态。 手动/自动：手动时，维持灯态不变。 手动：开关拨至手动位置，信号机灯态维持不变，步阶秒数往上数，配合 手动按钮动作改变灯态。 自动：正常运作位置，信号机按照日程表、周程表执行匝道控制。 手动钮：此控制开关配合上述手动开关执行变换灯态。 背光：拨至此位置 LCD 显示屏将增强亮度，以利夜晚使用。 重置：为一防止误触之隐密开关，按此开关时，信号机将重新激活。 电源供应器：提供控制模块所需+5V DC 电源，提供 5V DC LED 指示灯。 3、灯号驱动模块 模块化设计，利用 DIN41612 H15 连接器与背板（Back plane）连接，接 受微处理模块输出触发信号可控硅(TRIAC)，执行灯泡亮或灭控制。 16A 600VAC 可控硅，执行灯泡亮、灭控制，每一模块提供 4 路控制。 每一触发输入信号以光藕合隔离器（Optoisolator）与可控硅隔离，避免反馈电 压损及内部电路。 每一可控硅加装突波吸收器（Varistor）及保险丝，防止雷击突波过电压及过电 流保护。 每一灯态驱动模块面板提供 LED 指示灯对应运作中的灯组。 灯灯号号驱驱动动单单元元 绿绿 黄黄 红红 4、灯组驱动模块排列定义如下图 灯灯号号驱驱动动单单元元 绿绿 红红 黄黄 灯灯号号驱驱动动单单元元 绿绿 红红 黄黄 左 1 左 2 排列定义说明： 左 1：(由上向下) 红、黄、绿、减速慢行 左 2：(由上向下) 红、黄、绿、闪黄 5、电源配置 电源配置包含 2A 220VAC 插座、电源开关、2A 保险丝、RS-232 接口及交 流电源噪声（Noise）抑制装置。 2A 220VAC 插座(2 组)：提供外接设备电源。 电源开关：提供电源供应器的交流电源，关闭时整部信号机停止运作。 3A 保险丝：控制电路过电流保护。 RS-232 接口：与手提测试机或调制解调器连接。 交流电源噪声抑制装置：利用电阻及电容器组成防止电源瞬间突波输入影 响设备正常运作的装置。 6、输出 / 输入连接器 提供 2 组 RS-232 D 型连接器，其中一组供接调制解调器或手提电脑使用， 另一组接车辆检测器。 提供 2 组欧规 16 Pin 多极大电力连接器，连接灯组线缆及外箱手动控制信 号。 7、电气特性： 消耗电力小于 30VA(不含负载)。 工作电压范围：180 260 VAC。 温度范围：-20 70。 相对湿度：5 95(不结露)。 2.8.2系统功能系统功能 系统功能 配 时 编 排 共 用 功 能 感 应 控 制 配 时 方 案 通 讯 功 能 目 前 状 况 基 本 资 料 日 时 方 案 周 时 方 案 法 定 假 日 调 节 率 及 调 节 模 式 发 生 时 间 记 录 设 定 日 期 及 时 间 设 备 编 号 目 前 调 节 率 配 时 控 制 模 式 硬 件 状 态 发 生 时 间 记 录 要 求 下 传 控 制 参 数 拷 贝 版 本 配 时 资