城市交通控制监控管理系统总体设计方案

1.设计指导思想

　　（1）把系统的可靠性、实用性放在第一位，采用成熟的技术和设备；

　　（2）在可靠性、实用性的基础上，追求系统的先进性；

　　（3）结合城市现有道路交通状况和未来发展需要，系统设计留有完善、提高、扩展的余地；

　　（4）在满足系统功能的基础上尽可能降低系统费用。

　　2.监控管理系统总体目标

　　在城市现有道路网络条件下，以合理组织交通流、完善道路交通设施、提高交通参与者的现代交通意识为前提，对控制区域内的交通流进行实时监视、检测、控制、协调、诱导，提高交通警察的快速反应和处理交通突发事件的能力，有效地改善控制区域内的交通状况。

　　3.监控管理系统控制范围

　　监控管理系统控制范围为可无限扩展，基本包括了城市的主要交通路口和路段。

　　4.监控管理系统结构

　　在以上组成图中，红色框组成了系统目前的配置，其他设备或系统将来可扩充。

　　其中：区域计算机监视、控制、协调整个系统的运行，可同时控制64个外部设备，如果外部设备超过64路，可采用多台区域控制计算机。

　　区域监控台用作交通工程师工作台，实时显示被控区域内的交通状态和信息，下达人机会话命令；

　　动态地图板实时显示被控区域内的交通状态；

　　电视监视接口以电视图像形式实时显示路口交通情况；

　　数据通信控制机为区域控制计算机与户外设备提供通信；

　　室外情报板负责发布交通决策信息和交通诱导信息；

　　路口信号机负责采集、处理、传送交通信息，控制路口信号灯色。

　　5.监控管理系统功能

　　5.1 交通信号控制参数的优化控制功能

　　系统设置了实时自适应优化、固定配时二种联机控制方式。

　　实时自适应优化控制：控制区内的路口交通信号机都在区域计算机的控制之下，信号配时方案由优化算法软件实时生成。

　　固定配时控制：控制区内的路口交通信号机都在区域计算机的控制之下，信号配时方案使用的是近期实时自适应优化结果并具有较好交通效益的配时方案，该配时方案可通过人机会话进行修改。

　　5.2特殊控制功能

　　监控管理系统可以根据实际交通情况，由情况中心发出命令，进行特殊交通控制；

　　定相控制；根据路口交通需求，由指挥中心发出命令强行控制信号相位的执行时间，进行交通疏导。

　　模拟手动；根据路口交通需求，由指挥中心发出命令模拟交通信号机的手运控制方式，进行交通疏导。

　　绿波控制；在执行警卫、消防、救护、抢险等任务的时候，其行车路线上的各交通信号灯按车辆到达路口的时间开启绿灯，保证车辆畅通无阻。系统预先设置的绿波线路数量只受计算机硬盘容量的限制。

　　单点控制；各交叉路口的信号由交通信号机独立控制。

　　闪灯控制；信号灯黄按一定的频率闪烁，向车辆和行人发出警告或提示。

　　5.3交通数据自动采集与处理

　　通过车辆检测器对路口每个车道信息进行自动采集、处理和存储，为改善城市交通控制和城市规划提供决策依据。

　　5.4系统监视功能

　　对监控管理系统硬件、系统软件的工作状态和故障进行全面监视。

　　5.5交通疏导

　　利用室外可变情报板，可以实现交通流的自动或人工干预疏导。

　　5.6系统远程监控与维护功能

　　利用公共电话网，在用户认为必要的时候，通过拨号网络使本地系统与南京系统开发中心的远程控制台相联，可以实现系统远程监控与维护：

　　与本地系统控制台一样，监控系统的运行；

　　6.监控管理系统特点

　　（1）适合中国城市混合交通的特点，具有自动车控制功能；

　　（2）系统支持多种硬件平台（微机、工作站以及大、口、小型计算机），多种软件平台（UNIX，WINDOWS95/98NT）；

　　（3）支持多种外部设备（动态地图板、室内信息板、室外信息板、违章记录仪…）；

　　（4）支持多种系统互联（电视监控系统、地理信息系统、车辆定位系统、违章捕捉系统、信息管理系统…）；

　　（5）系统配置灵活、裁剪方便；

　　（6）支持远程控制和维护

　　（7）系统人机界面友好、显示内容丰富，操作使用方便；

　　（8）与国外同类系统相比，具有很高的性能价格比。

　　7.系统环境

　　7.1  计算机设备

　　系统控制中心微机（工作站）的基本配置

　　7.2  操作系统、网络软件及算法语言

　　计算机操作系统采用美国微软公司的Windows 2000。网络平台以TCP/IP通信规程了为基础，既可本地组网又可远程联网。算法语言采用VC++语言，该语言提供了可视化编程环境，开发工具丰富，特别适合于大型系统软件的设计和开发。

　　8.交通信号优化

　　系统优化软件通过车辆检测器实时检测机动车和自动车的信息，通过交通模型预测停车线车辆到达和排队情况，通过计算和调整饱和度，以减少行车延误、停车次数为主要目标函数，结合道路交通特点，按小步距逐步寻优的原则，对周期、绿信比、相位差等控制参数进行优化，构成全局优化的实时自适应优化软件。

　　8.3交通控制模型

　　8.3.1 控制子区的划分

　　在一般情况下，一个控制区域由几十个交叉路口组成，各个局部地区的交通状况可能会有明显的差别，各个交叉路口实际所需的周期不可能都一样，若在整个区域采用同样的周期长度，那么大部分路口的周期长度将不是其所需的最佳长度，这样一来势必会降低整个系统的交通效益。因此，把整个区域划分成若干子区，使子区中的路口所需的周期长度比较相近。划分子区是提高系统交通效益的最为重要的战略措施之一，其实质就是把交通属性紧密相关的，即距离相近，所需周期长度相近的路口划入同一子区，用不同的控制参数来适应各局部地区的交通状况，简化优化算法，缩短优化时间，提高系统的实时性。

　　8.3.2 检测器位置

　　根据我们已经完成的几个项目的情况，综合各种指标，把检测器位置定在距停车线30～50米处。

　　当然，这样也带来了一个缺点，即排队长度的计算滞后了半个周期，损失了一些实时性。但实际结果表明，这种损失不会产生大的影响，可以通过绿信比优化的局部调整来补偿。

　　8.3.3 信号优化特点

　　在交通预测模型中，结合中国城市交通特点，重新定义了车当量因子，在车辆排队预测模型中，用实时计算的车速代替SCOOT系统中的不变车速，饱和流率也不是一个常量，而是一个随绿灯开启时间的延长逐步趋向一个常量；

　　国外系统的初始信号配时都时预先给出的，而我们采取了自然过渡的方式，避免了工作方式转换时信号配时的过大波动。

　　在绿信比优化优化中，SCOOT系统中进行一次微观优化，逐步达到最优。而我们对绿信比进行二次优化：宏观优化与微观调整相结合，以适应中国城市交通流量变化大的特点；在相位差优化中，根据不同的道路特点，彩不同的优化算法；

　　在自适应控制方式下，为系统定义了二种优化级别：当交通流量比较饱和时进行全局优化，当交通流量比较小时，适当强化绿信比优化，以照顾单个交叉路口的利益。二种优化级别可以进行自动转换，也可以通过人工转换；

　　可以按时段对优化信号配时方案进行存储，当系统中检测器的故障率使得系统不能进行实时优化时，系统自动使用存储的信号配时方案，执行固定配时控制方式，所以在系统中具有TRANSYT系统的固定配时功能。

　　9.通信

　　综合考虑系统可靠性和系统价格，指挥控制中心与路口交通信号机之间的通信采用光纤通信，光端机选择单模单路双向数据光端机，上端通信控制采用智能多用户通信卡。

　　10.交通信号机

　　路口交通信号机是系统最为重要的外部控制设备之一，负责车辆信息的采集、处理、传输，控制路口交通红绿灯信号。HT—2000A型信号机具有多相位多方案的控制功能，具有单点和与区域机联控两种工作形式。

　　10.1 功能特点

　　具有区域联控和单点自控（线控、感应、定周期、闪灯、全红、关灯、手控）等多种工作方式；