交通信号系统设计与维护规范（标准版）

交通信号系统设计与维护规范（标准版）第1章总则1.1适用范围本标准适用于城市道路及非机动车道的交通信号系统设计与维护，包括但不限于交通信号灯、标志、标线、监控设备及配套基础设施。本标准适用于各类交通环境，包括但不限于城市道路、高速公路、快速路、城乡结合部及特殊路段。本标准适用于交通信号系统的规划、设计、施工、验收、运行及维护全过程，确保其安全、高效、稳定运行。本标准适用于交通信号系统与交通管理、智能交通系统（ITS）的集成与协同管理。本标准适用于交通信号系统的设计与维护单位、交通管理部门及相关技术单位，确保系统符合国家及行业标准。1.2规范依据本标准依据《中华人民共和国道路交通安全法》《城市道路设计规范》《道路交通信号灯设置规范》《智能交通系统技术规范》等法律法规及技术标准制定。本标准引用了《交通信号控制系统技术规范》《交通信号设备安装及验收规程》《交通信号控制系统设计规范》等国家标准和行业标准。本标准结合国内外先进交通信号系统设计经验，参考了国内外相关研究成果及工程实践案例。本标准适用于交通信号系统的建设、维护及管理，确保其符合国家及行业技术要求。本标准在制定过程中，充分考虑了交通流量、行人通行、特殊路段及突发事件应对等实际需求。1.3术语定义交通信号系统：指由交通信号灯、标志、标线、监控设备及控制系统组成的，用于控制和管理交通流的综合系统。交通信号灯：指由红、黄、绿三种颜色信号组成的交通信号装置，用于控制车辆和行人通行。交通标志：指由几何形状、颜色、文字、图形等组成的交通标志，用于指示、警告或提醒交通参与者。交通标线：指由不同颜色、形状和宽度的标线组成的交通标线，用于指示、警告或指示交通参与者。交通信号控制系统：指由控制器、执行器、传感器、通信模块等组成的，用于实现交通信号控制与管理的系统。1.4系统组成与功能交通信号系统由信号控制中心、信号灯、控制器、传感器、执行器、通信网络及显示设备组成。信号控制中心负责交通流的实时监测、分析与控制，通过计算机系统实现信号配时优化。信号灯根据交通流量和优先级，通过控制器自动切换红、黄、绿灯信号，确保交通流畅。传感器用于检测交通流量、行人通行及车辆位置，为信号控制提供数据支持。通信网络确保信号控制中心与各设备之间的数据传输，实现系统的实时响应与联动控制。1.5建设与维护原则交通信号系统的建设应遵循“安全、高效、智能、可持续”的原则，确保系统在高负荷运行下的稳定性和可靠性。建设过程中应采用先进的技术手段，如物联网、大数据分析、等，提升系统的智能化水平。维护工作应定期进行，包括设备检查、清洁、更换、调试及系统升级，确保系统长期稳定运行。维护人员应具备专业技能，定期接受培训，确保能够及时处理各类故障和突发事件。交通信号系统应与城市交通管理平台、智能交通系统（ITS）实现数据共享与联动，提升整体交通管理水平。第2章交通信号系统设计规范2.1信号控制方式交通信号控制方式应根据道路功能、交通流量、道路几何形态及交通流特性进行选择，常见的控制方式包括固定时控、动态时控、智能信号控制等。固定时控适用于交通流量稳定、道路几何条件明确的路段，其控制周期通常为30-60秒，适用于主干道和次干道。动态时控根据实时交通流变化调整信号灯相位，如基于车头时序（CTCS）或基于车流密度（CFD）的控制策略，可有效提升通行效率。智能信号控制结合物联网、大数据和技术，实现信号灯自适应优化，如基于车流预测的自适应信号控制（ASD）系统。信号控制方式的选择需综合考虑道路等级、交通组成、高峰时段流量、事故率等因素，确保系统稳定性和安全性。2.2信号灯配时设计信号灯配时设计需遵循《道路交通信号灯设计规范》（JTGD46-2014），采用“相位数”与“相位周期”相结合的配时方法。配时设计应满足最小相位周期（Tmin）与最大相位周期（Tmax）的要求，Tmin通常为15-30秒，Tmax一般为60-90秒。信号灯配时应满足通行能力要求，根据道路设计速度、车道数、交通流密度等因素计算通行能力（C），并确保通行能力不低于设计标准。信号灯配时应考虑交叉口的平均延误时间（D），通过优化相位差和绿灯时长，减少车辆延误，提升通行效率。配时设计需结合交通流模型（如排队理论、车头时序模型）进行仿真优化，确保系统稳定、均衡和高效。2.3信号灯布置与间距信号灯布置应根据交叉口的几何形态、交通流密度、道路宽度、车道数等因素进行合理布局，确保信号灯覆盖范围和控制效果。信号灯间距通常根据道路宽度、车道数、交通流密度及信号灯类型确定，一般为30-60米，适用于主干道和次干道。信号灯间距应考虑交通流的波动性，避免因间距过小导致信号灯控制混乱，或间距过大导致控制失效。信号灯应布置在道路中心线或道路边缘，确保驾驶员能够清晰观察信号灯，减少视距盲区。信号灯间距应结合交通流仿真结果进行优化，确保信号灯控制的协调性和道路通行能力的提升。2.4信号灯类型与标准信号灯类型应根据道路功能、交通流特性及交通管理需求选择，常见的类型包括红绿灯、变色灯、智能信号灯等。红绿灯是基础信号灯类型，其控制周期、相位数及相位差需符合《道路交通信号灯设计规范》（JTGD46-2014）要求。变色灯（如黄灯、红灯交替）适用于特定路段，如学校、医院等交通流量较低的区域，可减少车辆等待时间。智能信号灯（如基于车流预测的自适应信号控制）应符合《智能交通信号控制系统技术规范》（GB/T29432-2012），具备自适应控制、优先通行等功能。信号灯类型的选择需结合交通流特性、道路等级、交通管理需求及技术条件，确保系统安全、高效运行。2.5信号系统与道路规划的协调信号系统设计需与道路规划相协调，确保信号灯布局、配时、间距与道路几何形态、车道布置、交通流分布相匹配。信号系统应与城市交通规划相衔接，如与城市道路网布局、公共交通系统、停车设施等协调，提升整体交通效率。信号系统应与道路标志、标线、标牌等交通设施相配合，确保信号灯信息清晰、准确，减少交通混淆。信号系统应与道路施工、维护计划相协调，确保信号灯运行稳定，避免因施工导致信号灯失效或控制失效。信号系统设计应结合城市交通发展战略，与交通管理、路网优化、绿色出行等目标相一致，提升城市交通管理水平。第3章交通信号系统维护规范3.1维护周期与内容交通信号系统应按照“状态监测—故障排查—周期性维护”三级维护体系进行管理，维护周期通常分为日常巡查、月度检查、季度检修和年度全面维护四类，具体周期依据交通流量、设备老化程度及环境条件综合确定。日常巡查应由专业人员定期进行，一般每7天一次，重点检查信号灯状态、道路标线清晰度及周边环境干扰因素，确保系统运行稳定。月度检查需对信号控制器、传感器、通信线路等关键设备进行功能测试，包括信号切换、响应时间、数据传输稳定性等，确保设备处于正常工作状态。季度检修应针对设备老化、磨损或潜在故障进行深度检查，包括线路绝缘性测试、电源系统稳定性评估及信号灯使用寿命预测，必要时更换老化部件。年度全面维护应由专业团队进行系统性检修，包括设备清洁、软件更新、系统优化及安全测试，确保系统符合最新技术标准和安全规范。3.2设备检查与检测设备检查应遵循“外观检查—功能测试—数据验证”三步法，外观检查包括信号灯灯罩完好性、灯体无破损、接线无松动；功能测试涵盖信号切换时间、信号强度、通信稳定性等关键指标；数据验证则通过数据分析软件对历史运行数据进行比对分析。信号控制器应定期进行系统校准，确保其输出信号与实际道路情况一致，校准周期一般为6个月，校准内容包括信号时序、优先级设置及系统响应时间。传感器检测应包括红外感应器、超声波检测器等，需检查其灵敏度、响应速度及环境干扰情况，确保其在不同天气和光照条件下仍能准确工作。通信线路检测应采用专业工具进行信号强度、传输延迟及干扰源排查，确保通信链路稳定，避免因通信故障导致信号延迟或丢失。系统数据记录应包含设备运行状态、故障记录、维护记录及历史数据，确保可追溯性，为后续维护提供依据。3.3信号灯故障处理信号灯故障处理应遵循“先报后修”原则，故障发生后应立即通知相关管理部门，同时进行初步排查，确认故障类型（如灯泡损坏、线路断开、控制器故障等）。对于灯泡损坏的信号灯，应立即更换新灯泡，更换前需断电并进行安全检查，确保更换过程符合安全规范。若信号灯因线路故障导致无法正常工作，应断开电源并进行线路排查，修复后重新通电，确保信号系统恢复正常运行。信号灯故障处理过程中，应记录故障发生时间、地点、原因及处理结果，形成故障处理报告，供后续分析和预防参考。对于复杂故障，如信号灯与控制器通信异常，应联系专业技术人员进行系统调试，确保信号系统协调运行。3.4信号系统更新与升级交通信号系统应根据交通流量变化、新技术应用及安全要求，定期进行系统升级，升级内容包括信号控制策略优化、设备性能提升、通信技术改进等。系统升级应遵循“兼容性—安全性—稳定性”原则，新系统应与现有设备兼容，同时具备高安全性、高稳定性及高可靠性，确保系统运行平稳。升级过程中应进行充分的测试，包括模拟运行测试、压力测试及负载测试，确保升级后系统能够承受实际运行负荷。新系统上线前应进行试运行，试运行周期一般为3个月，期间需监控系统运行状态，收集运行数据，评估系统性能。系统更新应结合交通管理需求，如智能信号控制、车流预测、实时调控等功能，提升交通系统整体效率与安全性。3.5维护记录与档案管理维护记录应包含维护时间、人员、设备、内容、结果及备注等信息，记录应真实、完整、及时，确保可追溯性。维护记录应保存在专用档案中，档案应按时间顺序归档，便于查阅和管理，档案保存期限一般为5年以上。档案管理应采用电子化或纸质化方式，电子化档案应具备可检索性，纸质档案应按类别分类存放，便于查找。档案应定期进行整理、归档和备份，确保数据安全，防止因系统故障或人为失误导致信息丢失。档案管理应纳入信息化管理系统，实现维护记录的数字化、可视化和可追溯，提升管理效率与透明度。第4章交通信号系统运行管理规范4.1运行调度与监控交通信号系统运行调度应依据交通流量、高峰时段、突发事件等动态因素，采用智能调度算法，确保信号灯配时合理，减少车辆拥堵和延误。调度系统需具备实时数据采集与分析功能，通过摄像头、传感器等设备采集道路通行数据，并结合历史数据进行预测，实现动态配时调整。城市交通信号控制系统应配备中央监控平台，实现多路口、多区域的统一调度与可视化管理，提升交通管理效率。调度人员应具备专业培训，掌握交通流模型、信号控制策略及应急处置流程，确保调度决策科学、准确。建议采用基于的调度系统，如基于深度学习的交通流预测模型，提升调度的智能化水平。4.2信号系统运行状态监测信号系统运行状态监测应涵盖信号灯状态、设备运行情况、通信链路稳定性等关键指标，确保系统稳定运行。常规监测可通过远程监控平台实现，包括信号灯工作状态、电源电压、通信信号强度等参数的实时采集。对于关键路口或高流量区域，应设置专用监测点，定期进行设备巡检和故障排查，确保系统可靠性。监测数据应纳入交通管理数据库，结合历史数据进行趋势分析，为优化信号控制提供依据。建议采用物联网技术，实现信号设备的远程监控与预警，提升运维效率与响应速度。4.3交通流量与信号控制联动交通流量监测系统应与信号控制系统实现数据联动，根据实时车流变化动态调整信号配时。常见的联动方式包括基于车头时距的信号控制、基于车流量的信号灯切换等，以提高道路通行效率。系统应具备自适应能力，能够根据交通流量波动自动调整信号周期，减少不必要的红灯停留。在高峰时段或特殊天气条件下，应启用优先通行策略，如绿波带控制、优先通行车道等。研究表明，合理的联动控制可使道路通行能力提升15%-25%，减少交通延误。4.4信号系统应急处理机制信号系统应建立完善的应急响应机制，包括故障报警、应急切换、备用电源启用等流程。遇到信号设备故障时，应立即启动备用系统或切换至手动控制模式，确保交通流不中断。应急处理需明确责任分工，确保调度人员、运维人员、管理人员各司其职，快速响应。建议设置应急演练制度，定期开展模拟故障演练，提升系统应对突发事件的能力。依据《城市交通信号控制系统技术规范》，应急处理应优先保障关键路口、交叉口的通行安全。4.5运行数据统计与分析交通信号系统运行数据应包括信号灯状态、通行量、延误时间、能耗等核心指标。数据统计应采用大数据分析技术，结合GIS系统实现交通流可视化分析，为决策提供支持。建议建立数据监测与分析平台，实现数据的自动采集、存储、处理与可视化展示。数据分析应关注高峰时段、特殊路段、节假日等关键节点，识别交通瓶颈并提出优化建议。研究表明，通过数据分析可有效提升交通管理效率，降低事故发生率，提高道路通行能力。第5章交通信号系统安全与可靠性规范5.1安全设计与防护交通信号系统应遵循GB50864-2013《智能交通系统安全技术规范》中的要求，采用冗余设计和多层次防护机制，确保系统在极端工况下仍能正常运行。系统应具备防雷、防静电、防电磁干扰等安全防护措施，符合GB50015-2011《建筑设计防火规范》中对电气设备防雷的要求。信号机应设置防撞装置，确保在车辆或行人误触时，能够自动停止或发出预警信号，防止事故发生。信号控制器应具备防尘、防水、防震等防护等级，符合GB4208-2017《电子设备外壳防护等级》标准。系统应配置安全隔离措施，防止外部干扰或非法接入，确保数据传输的保密性和完整性。5.2系统冗余与故障恢复交通信号系统应采用双冗余设计，确保主控单元和关键设备在单点故障时仍能正常运行，符合GB50864-2013中关于系统可靠性的要求。系统应具备自动切换功能，当主控单元故障时，能够无缝切换至备用单元，确保信号控制不中断。信号系统应配置故障自检和报警机制，一旦检测到异常，立即发出警报并记录故障信息，符合GB50864-2013中关于故障检测与处理的要求。系统应具备容错能力，确保在部分模块失效时，仍能维持基本功能，符合IEEE1588标准中关于时间同步与容错的要求。系统应定期进行冗余切换测试，确保在实际运行中能够可靠切换，符合GB50864-2013中关于系统测试与验证的规定。5.3安全检测与测试交通信号系统应定期进行功能测试、性能测试和安全测试，确保系统符合设计标准，符合GB50864-2013中关于系统测试的要求。系统应通过ISO26262标准的ASIL等级认证，确保在汽车电子控制系统中满足安全要求。检测应包括信号灯控制逻辑、通信协议、电源稳定性、温度范围等关键指标，符合GB/T20984-2007《信息安全技术信息安全风险评估规范》的要求。系统应配备安全测试工具，如逻辑仿真器、故障注入测试仪等，确保系统在各种故障场景下仍能正常运行。测试结果应形成报告，并存档备查，符合GB50864-2013中关于测试记录和报告管理的要求。5.4安全培训与操作规范交通信号系统操作人员应接受专业培训，掌握系统原理、操作流程及应急处理方法，符合GB50864-2013中关于人员培训的要求。培训内容应包括系统维护、故障排查、安全操作规程等，确保操作人员具备必要的专业技能。操作人员应定期参加系统维护和安全演练，确保在突发情况下能够迅速响应，符合GB50864-2013中关于人员培训与演练的要求。系统操作应遵循标准化流程，确保操作规范、步骤清晰、记录完整，符合GB50864-2013中关于操作规范的要求。培训记录应保存备查，确保操作人员在上岗前具备足够的安全意识和操作能力。5.5安全责任与事故处理交通信号系统的设计、安装、调试、维护和运行应明确责任主体，确保各环节符合安全规范，符合GB50864-2013中关于责任划分的要求。系统运行过程中发生故障或事故时，应立即启动应急预案，确保人员安全和系统恢复，符合GB50864-2013中关于事故处理的要求。事故调查应由专业机构进行，分析原因、制定改进措施，并形成报告，符合GB50864-2013中关于事故调查与处理的规定。系统运行单位应建立安全管理制度，定期进行安全检查和风险评估，确保系统持续符合安全标准。事故责任追究应依据相关法律法规和行业标准，确保责任明确、处理公正，符合GB50864-2013中关于责任追究的要求。第6章交通信号系统施工与安装规范6.1施工前准备施工前应进行现场勘察，包括道路状况、交通流量、周边设施及环境因素，确保施工区域安全无碍。需依据《道路交通信号控制设计规范》（JTGD47）制定施工方案，明确施工内容、顺序及资源需求。交通信号设备应具备防尘、防水、防震等性能，施工前应进行材料检测，确保符合《交通信号设备技术条件》（GB/T23126）要求。施工前应与相关单位（如市政、公安、交警）进行协调，确保施工与交通管理无缝衔接。根据《城市道路工程设计规范》（CJJ34）要求，施工区域应设置警示标志、围挡及临时交通管制措施。6.2施工过程控制施工过程中应采用分段施工法，避免对交通造成过大影响，确保施工区域与主干道通行安全。交通信号设备安装应遵循“先安装后调试”的原则，确保设备运行稳定后再进行测试。施工中应使用专业仪器进行测量，如激光测距仪、水平仪等，确保设备安装精度符合《交通信号设备安装规范》（GB/T23127）要求。施工过程中应严格控制施工进度，避免因延误影响交通信号系统的正常运行。对于高架、地下等特殊路段，应采用专用施工机械，确保施工质量与安全。6.3安装调试要求交通信号设备安装应按照设计图纸进行，确保设备位置、角度、高度符合规范要求。安装过程中应使用专用工具，如信号灯支架、电缆固定装置等，确保设备稳固、安全。信号灯、控制器等设备安装后，应进行功能测试，包括灯光闪烁频率、信号切换时间、报警响应时间等。调试过程中应记录运行数据，如信号时长、故障率、系统响应时间等，确保系统稳定运行。对于复杂系统（如智能交通信号系统），应进行模拟测试，确保系统在不同交通条件下正常工作。6.4施工质量验收施工完成后，应按照《交通信号系统验收规范》（GB/T23128）进行质量检查，包括设备安装、线路连接、信号测试等。验收应由具备资质的第三方检测机构进行，确保符合国家标准和设计要求。验收内容包括设备运行稳定性、信号切换逻辑、故障处理能力等，确保系统具备长期运行能力。验收过程中应记录测试数据，包括信号周期、响应时间、故障率等，作为后续维护依据。验收合格后，应进行系统备案，确保数据可追溯，便于后期维护与管理。6.5施工安全管理施工现场应设置明显的安全警示标志，如“禁止通行”、“注意安全”等，确保施工人员与行人安全。施工人员应佩戴安全帽、防护手套等个人防护装备，确保作业安全。施工过程中应设置专职安全员，负责监督施工安全，防止意外事故发生。对于高风险作业（如高空作业、电缆铺设），应制定专项安全措施，确保作业人员安全。施工结束后，应进行现场清理，确保施工区域整洁，符合环保与安全要求。第7章交通信号系统技术标准与测试规范7.1技术参数与性能要求交通信号系统应符合《道路交通信号灯技术条件》（GB5473-2014）中规定的信号灯类型、颜色、亮度、响应时间等技术指标，确保信号灯在不同环境下的正常运行。信号灯的控制逻辑应遵循《城市道路交通信号控制技术规范》（CJJ123-2017），确保信号相位、配时、优先级等设置符合城市交通流量和通行需求。信号灯的光信号应满足《城市道路信号灯技术要求》（CJJ142-2010）中规定的光色、亮度、照射范围及眩光限制，确保驾驶员和行人能够清晰辨识信号。信号灯的响应时间应控制在1.5秒以内，以保证在突发情况下的快速反应能力，符合《交通信号控制技术规范》（JTGT4831-2015）中的相关要求。信号灯的耐久性应达到《交通信号设备技术条件》（GB5473-2014）规定的使用寿命，一般不低于10年，且在极端环境条件下（如高温、低温、潮湿）仍能正常工作。7.2测试方法与标准交通信号系统应按照《交通信号控制设备测试方法》（GB/T20808-2017）进行功能测试，包括信号灯的启动、停止、切换、故障报警等基本功能。测试应采用模拟交通流和真实道路环境进行，测试内容包括信号灯的响应时间、相位切换时间、交叉口通行能力等，测试设备应符合《交通信号控制设备测试设备技术规范》（GB/T20809-2017）。测试过程中应记录信号灯的运行数据，包括信号灯状态变化、交通流变化、设备故障率等，测试数据应符合《交通信号控制设备数据记录与分析技术规范》（GB/T20810-2017）。测试应包括对信号灯的耐久性、抗干扰能力、环境适应性等进行评估，测试方法应参照《交通信号设备环境适应性试验方法》（GB/T20811-2017）。测试应由具备资质的第三方机构进行，确保测试结果的客观性和权威性，测试报告应符合《交通信号控制设备测试报告规范》（GB/T20812-2017）。7.3测试数据记录与分析信号灯的运行数据应包括信号灯状态变化时间、交通流通行量、车辆到达时间、信号灯切换时间等，数据记录应采用统一的格式和标准。数据分析应采用统计方法，如平均响应时间、通行能力、延误率等指标，分析结果应符合《交通信号控制设备数据分析技术规范》（GB/T20813-2017）。数据分析应结合交通流模型，如排队理论、交通流仿真模型（如SUMO、VISSIM）进行验证，确保测试结果的科学性和准确性。数据记录应包括测试环境参数（如温度、湿度、光照强度）和设备运行参数（如电压、电流、信号灯寿命），确保数据的完整性和可追溯性。数据分析应通过图表、曲线、统计表等形式展示，确保结果直观易懂，符合《交通信号控制设备数据展示规范》（GB/T20814-2017）。7.4测试报告与验证测试报告应包括测试目的、测试方法、测试数据、分析结果、结论及建议等内容，应符合《交通信号控制设备测试报告规范》（GB/T20815-2017）。测试报告应由测试人员、设备厂商、交通管理部门三方共同签署，确保报告的权威性和可追溯性。测试验证应包括对信号灯的运行稳定性、故障率、维护周期等进行评估，验证结果应符合《交通信号控制设备运行验证规范》（GB/T20816-2017）。验证结果应形成书面报告，作为信号灯安装、维护和优化的依据，确保系统运行符合设计标准