信号控制和交通流采集系统.doc

第1章 信号控制和交通流采集系统11系统综述我公司在玉溪交通信号控制系统中，控制中心交通控制平台采用XX集团有限公司开发且具有自主知识产权的AUTMIS-UTC软件平台。该软件是XX集团有限公司专为公安交通指挥中心开发的一套综合指挥调度平台软件。该软件平台能为玉溪交通信号控制系统提供完整的、科学的城市控制管理手段. 1。11系统目标1、建立玉溪市“智能交通信号控制系统UTC”和实时的“交通流数据采集与显示系统”，提高城市路网的最大化利用。在完善交通工程设计的基础上，利用交通检测器采集的实时交通流数据，实现城市交通流动态变化的实时显示，实现路口交通信号状态的中心监视与中心控制，实现交通流组织优化、分流和导流，保障交通秩序和交通畅通。2、实施区域控制与单点自适应的控制策略，建立高效的信号控制系统利用检测器信息，根据不同时间、不同地点、不同的交通需求、不同的优化目标，实现不同的控制策略。系统具有多相位的单点定周期、单点时间表、单点自动感应控制、无电缆绿波协调控制、中心单点手控、中心时间表协调控制、中心区域（或子区域）优化协调控制的能力，可以动态修正控制方案参数，最大化发挥信号系统控制效能的同时，提高系统数据方案的时效性。3、建立科学的交通工程设计方法，实现现代化的反馈式“闭环交通控制”改变传统的“经验式”信号控制方法，实现：交通流量检测数据采集积累、交通流仿真数据分析与评价、交通控制策略数据优化、交通信号控制方案数据应用的自动、连续、动态管理分析，建立科学的交通工程设计方法，提高交通工程控制手段和信号控制的实效性。检 测 器信号灯检 测 器信号灯优化模块指挥中心信号控制系统路口信号机路口信号机1。1。2系统架构系统总体结构采用递阶分布式控制结构，结构图见附图。12系统介绍1。2。1中心控制系统统交通信号控制- UTC系统将使用一台微机服务器，作为交通管理与控制主机（MASTER），在WINDOWS2000中文操作系统和ORACLE数据库管理环境下，运行最新版本的AUTMIS-UTC软件。整个系统的中心设备以以太网的形式相连接，并通过TCP/IP通信协议，使本系统与其他计算机系统交换信息。操作员终端为普通的PC个人计算机，同时可以集成由交通监视、交通控制、交通报警、交通信息综合管理等子系统组成的交通综合指挥与管理系统，通过在同一台计算机进行综合管理和操作，形成交通综合指挥系统的资源与设备共享，以减少指挥中心操作台面的设备堆叠，简化交通指挥与操作人员繁琐复杂的操作。数据传输设备由设在控制中心（或分中心）的通信控制主机（UTCCCU）和装在现场信号控制器内的通信装置及路口和中心的光端机组成，其中UTCCCU是数据传输系统的核心部分,UTC-CCU与信号控制主机（MASTER）通过以太网连接；UTCCCU与各信号机之间通过与CCTV系统共同组建的光纤复用信道或普通电话专线或数据专线连接，构成控制中心与现场设备的数据传输网络。其中每台UTCCCU的控制容量为64路，如果控制的路口超过64个，可以增加通信控制器，每增加一个UTC-CCU,系统容量可以增加64个路口机的控制能力。现场设备由交通信号控制器和车辆检测器等组成，车辆检测器将所检测到的交通数据通过数据通信系统送至中心控制计算机，中心计算机根据交通数据和预置的交通控制战略，确定交通控制方式，最终对路口交通信号控制器进行控制。上述系统有以下特点：（AUTMIS-UTC）1、整个系统由硬件设备、系统软件和应用软件组成，该系统在设备配置上采用模块化结构，可根据实际需求确定车辆检测器、信号控制相位、逻辑输入/输出接口、数据通信信道、操作员终端及其它外围设备的数量，在标准的系统配置结构基础上，可控制数个至上百个目标节点（如路口、路段行人过街、公交优先、信息采集和显示等）。2、系统应用软件包括本文所述所有交通控制与监视功能，用户只需根据各路口实际交通状况和本地交通控制战略战术的具体要求，通过相应的参数配置，即可完全适应本地的实际需求。3、无论系统规模大小，AUTMISUTC系统可以实现如自动方案生成、时间表方案调用、单点交通感应等交通信号控制系统通常普遍采用的各种基本控制方式及其它上述交通控制所有功能。4、用户在实际应用过程中，可将整个应用系统看成一个功能强大的开发工具，针对本地各路口交通特性和对交通控制的具体要求，通过相应的数据库配置，开发出满足本地交通控制实际需要的交通控制战略战术。5、该系统采用通用的计算机网络拓扑结构，标准的TCP/IP通信协议，使本系统可以非常容易地实现与其它计算机网络（如交通综合信息管理系统）互连。中心网络应用层具有透明性和同一性，可以非常简单地在网络上配置多个以普通微机为基础并具有完全相同操作界面的“中心控制与监视”节点，可使交通控制中心同等地或根据实际需要而划分相应管理级别地分布在多处指挥中心乃至值班领导的办公室。另外，系统本身还可以向网络上任何一个节点在线式地输出系统操作记录、系统故障状况、原始交通数据和交通状况分析数据等，从而为交通指挥与管理其它业务提供大量的共享数据，用于更高层次的分析与应用。6、本系统已与其它许多第三方设备如远红外检测器、微波检测器、超声波检测器、视频检测器、环境监测器、可变标志、可变信息显示板控制系统、光通信设备等成功地进行过现场互连。1.2.2 路口级控制路口信号机控制原理框图如下：车辆检测器计时/计数器时序控制器驱动电路通讯接口路口信号灯中央控制机路口信号机流量流速指 令通讯系统路口信号机是路口级控制的主要控制设备，具有以下控制功能：u 无电缆联动控制。u 本地感应控制（全感应、半感应）。u 本地多时段定时控制。u 执行分控制中心的联动控制方案。u 执行分控制中心下传的可变标志信息及可变情报信息。u 交通流信息采集及向分控制中心上传交通数据。u 其它功能：绿冲突检测，黄闪等。1.2.3交通流信息采集（Traffic Data Acquisition，TDA）系统车辆检测器是交通控制工程的信息采集系统，只有掌握了准确的、及时的交通流量信息，才可以对路口的信号机进行合理的优化控制，最大限度的增加路口的通行能力和通行速度。同时交通流量的采集，也为玉溪交警支队进行交通管理决策提供基础数据。路口采集的交通流量信息，通过光纤实时传送回指挥中心，指挥中心的交通信号控制主机对各路口的交通流量信息进行实时处理，根据交通流信息的变化形成不同的交通信号控制方案。随着技术的进步，车辆检测器也由传统的环形线圈发展到红外、超声波、雷达检测器以及视频检测器三种类型的检测器。我们认为，不管采用何种检测器，都必须满足以下要求：1、价格合理2、性能稳定可靠3、维护简单4、技术先进在以上的设计原则的指导下，我们分析了各种类型的检测器比较如下：u 环形线圈优点：价格低廉、准确度高，适合用于控制检测缺点：安装需要破路面、易损坏、维护困难u 红外、超声波、雷达检测器优点：价格适中、准确度比较高、不破坏路面、安装维护比较简单缺点：易受天气和周围环境的干扰、需要现场维护u 视频检测优点：不破坏路面、安装后维护简单、使用灵活、代表先进的技术发展方向，较适合于进行战略检测缺点：价格高，检测精度低。通过以上的各种设备比较，考虑到系统的可靠性，我们采用环形+线圈进行流量检测。1.2.3.1检测范围及类型工程实施的交通流检测点分为三类：1、信号控制系统专用车辆检测器，分布在每一个需要单点（或中心）感应控制的路口、路段，检测的交通流数据，实时提供给信号机进行感应控制的同时，提供给系统交通流检测系统，用于显示交通流状况和协调控制，以及优化配时方案。2、系统战略检测器，为系统专用，固定于某一路口或路段，承担交通流调查、数据采集功能，提供给系统交通流检测系统，用于显示交通流状况和协调控制，以及优化配时方案。3、以上各个检测点均可以是全部或部分实现以下交通参数的检测：每一车道（物理或虚拟）通过的车流量、时速、车型、道路占有率、排队长度等。1.2.3.2检测数据应用1、交通流数据统计、分析、存储。2、数据自动输入到信号控制系统，作为协调控制计算的基本数据，进行动态方案生成。3、数据自动输入到信号控制系统，作为方案优化的基本数据，优化生成适合当前交通需求的控制方案，防止方案老化。4、在GIS电子地图上，进行交通流信息实时显示，实现真正意义上的交通状况监视。5、为交通信息服务系统（LED、诱导、广播、电视、互连网）提供数据信息。6、交通仿真与评价。7、作为城市交通管理方案制订的基本依据。8、城市交通规划设计。1.3 系统功能 信号控制软件平台采用XX集团公司开发的、具有自主知识产权的AUTMIS软件，是专为公安交通指挥中心开发的一套信号控制软件。1.3.1 信号控制系统功能简介AUTMIS软件平台的UTC系统，具有一独立的优化模块，对交通信号控制基本参数进行优化；在车辆检测器出现故障时采用历史统计数据。UTC将优化配时参数下发到路口信号机，实现实时控制。在指挥中心可通过指令改变路口信号机工作状态（中心协调控制、单点多时段控制、单点感应控制、黄闪、特勤等）。中心编辑方案后可以根据权限直接下载到信号机，改变路口信号机配时方案。在AUTMIS-UTC软件平台GIS电子地图上，可增设一信号显示图层，该图层的显示完全与路口信号灯灯色显示同步。AUTMIS-UTC软件平台的交通数据采集（Traffic Data Acquisition，TDA）系统支持多种交通流量检测器（线圈、视频、红外、微波等），实时采集、处理、统计交通流数据（流量、占有率、速度等）；提供交通流数据统计结果（图表），为交通管理者、交通参与者、以及信号控制系统，提供交通组织的评价和基础数据。AUTMIS-UTC软件平台支持GIS电子地图。AUTMIS-UTC软件平台的交通诱导子系统根据TDA子系统提供的流量数据，在GIS上用不同的颜色显示路网负荷度；并可在GIS上与路口信号灯同步显示灯色。AUTMIS-UTC软件平台的交通预案管理功能可在警卫、消防、救护、抢险等任务时，确保特勤线路的绿波控制。BOCO2000E型信号机功能强大，在单点控制时具有绿冲突检测、无电缆联动控制、本地感应控制、本地多时段定时控制、黄闪等功能。指挥中心可根据需要指定信号机进入黄闪控制；路口信号机也可依据路口控制策略设定何时进入黄闪控制。AUTMIS-UTC软件平台UTC子系统的中心手动功能可根据路口交通需求，由指挥中心发出指令对路口信号机进行人工干预，疏导交通。1.3.2系统详细功能1、支持GIS地图2、城市交通信号控制 实时监视各路口信号机的工作状态，并以图标化标志在GIS地图上显示，当信号机工作出现异常时，自动报警。 在计算机上实时观察信号状态。 中心查询指定信号机内所存储的方案。 中心编辑方案后可以根据权限直接下载到信号机。 支持特勤路线，支持预案。 支持中心自动对时。 支持子区划分。 提供绿波带设计模块，自动生成绿波带方案。 中心自动记录整个UTC系统中的事件，如信号机故障、信号机箱门开启、信号机中方案被编辑、方案下载、执行特勤方案等。 支持多种工作模式：本地时间表、中心时间表、本地感应控制、中心方案生成。 根据交通流量检测数据确定信号控制战略及控制方案。3、数据自动采集和分析 支持多种车辆检测器（环型线圈、微波、视频、红外等）。 交通流实时检测，并可在电子地图上，根据检测的实时的交通数据，用路段的不同颜色来反映路段的不同的拥挤程度。如下图： 交通流检测整理、分析。 路网通行能力评价。 自动生成各类交通图表。 提供交通动态显示信息。 交通信息、数据记录备份。4、交通预案管理 控制相关的交通路口进入特勤方案，强制某些方向为红灯或绿灯。 自动将各指定的视频监控图像切换至监视墙上。 控制相关监控点的视频摄像机自动调整到指定的预置位。 自动将录像设备启动，进行录像。 如果有GPS支持时，可以根据装有GPS设备前导车的信号，自动调整云镜位置，以使摄像机自动跟踪车队。5、故障监测功能中心管理控制计算机的故障监测包含软件和硬件的故障监视和报警指示。信号控制主机能够监视通讯设备、车辆检测器、信号控制机、信号灯泡等设备的故障信息，同时对故障的严重性进行分类并以不同的形式进行报警。6、警卫路线设定功能通过中央管理控制计算机，提供绿波带设计模块，根据用户需要，自动生成绿波带方案。为警卫车辆或者紧急车辆如消防车提供快速通行路线，紧急路线可由指挥中心事先设定紧急预案线路，需要时调用即可，也可由系统操作员通过命令输入运行。控制相关的交通路口进入特勤方案，强制某些方向为红灯或绿灯。 自动将各指定的视频监控图像切换至监视墙上。 控制相关监控点的视频摄像机自动调整到指定的预置位。 自动将录像设备启动，进行录像。 如果有GPS支持时，可以根据装有GPS设备前导车的信号，自动调整云镜位置，以使摄像机自动跟踪车队。7、系统事件记录功能信号控制主机具有大容量的事件记录功能，自动记录整个UTC系统中的事件，如系统故障、信号机故障、信号机箱门开启、信号机中方案被编辑、方案下载、执行特勤方案等；可对操作员的活动进行记录包括：系统登录记录、改变数据记录和操作员命令记录。记录保留的时间可以由系统管理员进行设置。并可根据时间、操作类型等多种查询方式进行查询和管理，可以打印相关报表。总之所有系统发生的事件和对系统进行的操作都将在系统事件库中留下记录，事后可以查询。8、操作员功能系统操作简单、灵活，信号控制主机提供丰富的操作员功能，可以完全满足交通信号控制的需求。通过信号控制主机或操作员工作站可以编辑日、周、年控制方案及系统功能的时间表；操作员命令批处理，操作员的操作可以成批地记录下来供操作员在操作中调用，这些批处理也可以从时间表中执行进行。系统提供键盘命令方式和图形化及中文对话框两种操作方式。如有必要，操作员可以脱离配时计划选择处理，人为干预路口信号机的运行。操作员可以清除路口控制器的故障并能够重新启动非硬件故障的路口控制器。9、远程控制功能系统支持光纤、电话线连接，进行控制参数调整、时间校对、方案下载及信息上传。拨号可以自动、也可以手动。10、操作员界面功能系统提供全中文、图形化的终端操作员界面，所有显示窗口和下拉式操作菜单均可用中文显示。具体如下： 地图或图符化的实时情况显示。提供实时情况的地图或图解显示，用以系统和交通数据分析。 控制状态监视，可以表明当前的控制情况、故障、方案配时、阶段运行情况和绿灯间隔时间。 检测器流量显示最近10次每5分钟间隔的流量数据。 完善的帮助软件，方便用户学习、操作。11、用户注册账号功能具有强大的用户管理和安全措施。系统具有多级的用户权限管理系统。拥有最高权限的系统管理员可对系统的数据和其他使用者的数据和信息进行修改。还可配置和修改每个使用者的进入权限，并可实现针对每个用户的某一需要划定有效的命令范围。12、日志记录功能完备的日志管理，系统主机可以通过日志事件打印机随时打印系统的各项操作和修改。同时也将日志记录存储在磁盘中。保留全部重要的系统运行的永久记录，原始的交通流数据可以保存1年。对以下数据在一年内可以从系统进行恢复：年交通流数据检索，间隔时间单位为月；月交通流数据检索，间隔时间单位为日；日交通流数据检索，间隔时间单位为1小时；年交通量，占有率，平均车速1-12月曲线图，间隔时间单位为日；任意指定时间段的交通流、占有率、平均车速检索；任意指定交通流的时间段检索13、与其它系统和设备接口功能 系统提供和以下系统和设备相连的接口： 可变信息标志控制系统； 视频检测系统 大屏幕显示系统 办公自动化系统 地理信息系统 远程访问设备：支持移动终端，可远程、机动的进入系统。 系统提供开放的接口协议。1.4系统特点1、 系统采用开放式结构设计，扩展能力强。2、根据用户系统大小，设备配置灵活：最小配置可以为一台PC服务器和一台PC工作站。如果系统以后扩大后可以非常方便地增加服务器，将不同功能的服务分布到不同的服务器上，而不需要修改软件。3、系统兼容性强，信号机可以支持BOCO-2000C型、BOCO2000E型和ST800型（西门子）等多种信号机（本系统选用BOCO2000E 型）。4、整个系统采用全中文图形界面，输入、输出清晰明了。5、整个系统集成化程度高。1.5交通信号控制战略根据玉溪市区道路网和交通流分布的特点，可根据具体路口情况