一交通信号控制系统技术要求.docx

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一交通信号控制系统技术要求

一、交通信号控制系统技术要求

1.信号中心系统软件

1.1.运行环境要求

系统基于Windows操作系统开发，支持PGIS和ArcGIS。

1.2.整体要求

1、全汉化图形化操作，界面友好，具有良好的互操作性。

系统管理界面实现中文化、图形化、菜单化，操作方式灵活多样，并具有误操作过滤功能，对错误操作发出警告并禁止执行。

2、系统利用电子路网背景地图，制作符合交通信号控制系统的图形化、分层设置的界面地图。

3、具有路口编辑工具，能够对路口进行渠化设计，同时对图形的背景、显示符号、颜色和属性等进行编辑。

4、能够图形化实时显示中心设备、传输设备、控制点设备工作状态及信号控制模式等信息。

5、系统基于实时数据采集，用不同色彩表示不同的交通流量，形象直观的显示检测区域的交通状况。

点击控制点，能够查询检测区域的各种交通信息。

6、系统能够以图表显示本项目管控范围内的交通流量等统计分析数据。

1.3.系统基本功能

1.3.1.路口渠化图编辑

系统软件具有路口编辑工具，能够对路口路段进行渠化设计，同时对图形的背景、显示符号、颜色和属性等进行编辑。

路口编辑工具包括如下：

左转箭头、直左箭头、直行箭头、直右箭头、右转箭头、调头箭头、人行横道斑马线等工具。

1.3.2.路口控制方案仿真

系统具有路口控制方案仿真功能，可以通过模拟信号机和VISSIM软件实现。

信号系统通过开发接口与VISSIM连接，通过模拟信号机模块将灯色变化状况经过数据转换后输入VISSIM软件，同时通过转换平台将流量传入仿真软件。

VISSIM软件根据传入的流量情况模拟车流，并根据信号系统的灯色控制信息进行路网模拟仿真，形成评价数据经转换后传递到信号中心系统。

信号系统与VISSIM仿真软件通过数据、控制的双向交互实现两者的无缝对接。

可以利用VISSIM软件根据实际的路网建立模型，主要包括：

路段模型，路段包括（路段之间的连接，路段的曲化，交叉口，人行横道），车辆模型，信号灯模型，检测器模型，数据采集器、延误采集器、排队计数器模型。

同时，利用系统的客户端软件将控制方案下载到模拟信号机，模拟信号机根据系统的控制算法生成实际的信号控制序列，并将该序列传送到VISSIM软件进行模拟。

最后，VISSIM软件将模拟结果发送给模拟信号机，模拟信号机生成控制方案的控制效果，报告的内容主要包括方案的控制效果：

平均延误、停车次数等。

1.3.3.联网远程控制与管理

能够通过以太网口和串口与控制中心联网，实现系统的联网控制。

每台联网路口信号机都能够接收并响应控制中心的命令控制路口交通运行。

系统维护中心可通过远程接入方式，注册进入业主系统，进行故障诊断和软件维护。

中心客户端和区域客户端都能够设置信号机的控制参数，同时也可调看和修改路口信号机的配时参数。

1.3.4.信号机方案设置

系统软件具有完善的信号机参数查看、修改功能，信号机参数包括：

信号机所在路口的信息（路口上下游的路段信息和车道划分信息），路口相位信息，路口相序信息、路口检测器信息、路口控制方案信息等。

交通工程师能够根据路口的实际交通流情况设计控制方案，并通过该功能下载到信号机中，实现路口的合理控制。

1.3.5.自适应控制

系统可通过获得信号机上传至控制中心的交通流量、时间占有率等交通信息实时优化交通控制三要素：

周期、绿信比和相位差，形成最终的优化控制方案，并下载到信号机运行，以实现合理控制各路口的目的。

自适应控制应包括以下基本控制策略：

单点自适应控制、自适应协调控制、行人过街控制、拥堵控制、优先控制等。

1.3.6.路口信号机实时监测

系统能够实时获得路口信号机的状态信息，信息内容主要包括：

1、检测器信息：

包含检测器检测到的车辆信息，如流量、占有率等信息。

2、故障信息：

包括信号机的工作状态、信号灯的状态，如有故障发生，及时向系统计算机发送故障信息及故障发生变化后的信息。

3、信号灯灯色信息：

包括当前控制点信号灯的灯色状态和每一次的灯色变化的信息。

4、工作模式信息：

当前控制模式，如感应、定时、黄闪等。

5、信号机特征参数：

包括信号周期、绿信比、相位、相位差等主要参数。

6、时间信息：

当前的时间信息，包括“年、月、日、时、分”。

1.3.7.勤务预案配置

1、勤务路线配置能在GIS地图中选定，根据等级差异，制定三级勤务预案。

要求支持的勤务预案为256个，每天临时勤务预案为32个。

2、根据需求，勤务预案能立即执行，可由中心手动有序执行或按设定时间执行。

3、预案执行中，可查看控制点实时的放行状态，查看路口放行的开始时间和剩余时间。

1.3.8.绿波带设置

系统软件具有控制子区的绿波带控制方案设置功能，实现整个控制子区的最优化控制，具体要求如下：

1、可对绿波带涉及的路口灵活选配。

2、可配置控制子区内每个路口的方案参数，包括周期、绿信比和相位差。

3、控制子区和控制参数设置完成后，软件能够自动生成绿波带方案，使得控制子区各交叉口运行状况达到整体最优化。

1.3.9.拥堵控制

能够及时发现拥堵，对于常发性拥堵路段、区域，具有针对性的控制方法，可解决高峰时段路段车辆排队过长干扰其他方向车辆行驶的问题，能够有效缓解重要商圈的区域拥堵问题。

1.3.10.交通状态监视

可实现以下交通运行状态的监视：

1、运行状态监视：

相位状态、优先状态、协调状态、路口信号控制状态。

2、子区交通状态：

可查看子区各路口交通状态，包括子区时距图、子区流量，其中子区时距图最多可绘制8个周期、可以查看历史时距图。

3、交通数据监视：

可查看多个路口的流量、绿信比和占有率。

1.3.11.交通流量统计分析

统计分析报告均以彩色图形或数据电子表格方式显示、输出。

中心计算机对采集的交通数据进行统计处理，分别形成5分钟和1小时时间段的图形化或表格形式的统计数据。

系统具有交通数据查询分析功能，主要有以下功能：

1、路段指定时间流量查询，可统计指定月、周、日、小时的路段的流量等相关交通数据。

2、路口指定统计间隔流量统计，可对制定时间间隔（5分钟、10分钟或15分钟）路口流量统计查询。

3、路口指定方向流量统计，统计指定时间段内某路口指定方向的流量。

4、单路口/检测器流量统计，统计指定时间段内某路口或者某个检测器的流量。

5、路口车道流量统计，统计指定路口各入口方向车道的流量。

1.3.12.用户管理

系统管理员能够对用户的名称、密码、访问权限等相关内容进行设置。

用户使用系统，都必须登录，输入用户名和密码进行验证。

系统管理员可设置用户级别，每个用户只允许授予一个访问级别，同时定义每个用户级别相应的命令权限，命令权限可以按区域管理权限设置。

系统可以设置用户的名称、密码、级别；而且，可以设置用户的功能操作权限，访问操作权限。

记录用户登录和退出系统的时间及用户使用过的操作命令，显示用户是否在线和工作状态等信息。

所有信息在日志文件中保存，通过日志管理功能可以查询相关的信息。

系统禁止多用户对同一对象同时进行控制操作，出现此类操作则会给出提示信息。

1.3.13.日志记录和管理

操作日志记录包括以下内容：

操作员记录：

操作员登录/退出时间、所做的操作命令。

系统运行记录：

系统执行命令、系统控制方式及设备状态。

系统故障记录：

中心设备、传输设备及控制点设备故障类别、位置、时间及详细的故障内容。

记录保存时间：

系统能够保留最近日志记录。

记录查询：

可根据日期范围、时间范围、时刻、控制区域、用户、设备等各种设定，方便快捷地查询及打印各类日志记录。

记录输出：

记录文件采用开放的数据格式，在记录内容发生变化时随时输出。

系统具有导出功能，导出文件的格式支持Text，Excel等。

同时，系统支持手动清理日志。

1.3.14.系统时钟校准功能

系统具有如下时钟校准功能：

1、交通信号控制系统对路口信号机进行自动时钟校准，校时命令每天执行多次，校时时间可随意设置。

2、交通信号控制系统可随时对选定路口或区域进行时钟校准。

3、系统时钟格式为：

年、月、日、时、分、秒，校时误差小于1秒。

2.道路交通信号机

2.1.信号机技术要求

2.1.1.信号机指标要求

1、符合GB25280-2010《道路交通信号控制机》的标准要求，并且通过公安部交通安全产品质量监督检测中心检测。

2、信号机采用模块化设计

信号机的主要单元分为：

电源单元（含交流和直流电源）、微处理器单元、故障检测单元、车辆行人检测器单元、灯控信号输出单元、通信接口单元、时钟单元、附加设施（照明装置、风扇系统等）。

2.1.1.1.微处理器单元

（a）中央微处理器（CPU），需用32位或以上微处理器，主频为200MHz以上。

（b）信号机的存储空间256M字节Flash用于存储数据，64M字节SDRAM用于缓存。

（c）主控板上具有复位（“RESET”）按钮，保证信号机能够稳定运行。

（d）具备断电后仍可继续运作的时钟。

（e）具备看门狗（Watch-DogTimer,WDT）监测中央微处理器（CPU）的运作。

2.1.1.2.故障检测单元

故障检测单元需能执行（a）、（b）、（c）等三项异常状态的检测，若检测到异常状态发生，信号机需能立即转换为黄闪或熄灯运作，并将异常信息响应于中心电脑及记录发生时间。

（a）绿灯冲突灯态检测。

（b）某一方向信号灯组所有红灯均熄灭。

（c）信号灯组红灯、绿灯同时启亮。

（d）AC220V供电电源检测。

（e）影响道路交通安全的其他严重故障等。

2.1.1.3.灯控输出单元

基本48路灯控输出，逻辑上可扩充到96路灯控输出，并可与倒计时牌连接，具备全程/半程倒计时功能。

灯控信号输出模块主要功能为驱动信号灯的装置，每一模块需能满足如下的需求：

（a）需为模块化设计，方便维修

同时每一模块需提供12个灯控输出开关器件；每一灯控输出开关器件（SolidStateLoadSwitch）至少能承受10A400VAC的负载。

（b）输出的灯控强电信号与内部电路有效隔离

每一灯控输出开关器件需采用光耦隔离器（Optoisolator），使输出的灯控强电信号与内部电路有效隔离。

（c）防雷击、过电压、过电流保护

每一灯控输出开关器件需加装避雷突波吸收器（Varistor）装置及保险丝，防雷击突波过电压及过电流保护。

（d）每一灯控输出模块面板提供LED状态指示灯对应运作中灯态输出。

2.1.1.4.通信接口单元

为了保证系统的扩展能力以及保护现有投资，新建交通信号控制机必须符合GB/T20999-2007协议标准，并兼容NTCIP协议。

信号机具备4个RS232接口、1个RS485接口、1个USB接口、一个扩展串口（根据需要，可扩展为RS232、RS485和GPS模块接口）和1个10/100M的RJ45接口。

信号机除了需提供16相位信号控制输出及32通道检测器输入接口外，尚需提供如下数字输出/输入接口：

（a）提供2个AC220V电压特殊输出接口。

（b）提供6个以上行人过街按钮信号输入接口。

（c）输入接口需采用光耦隔离器（Optoisolator）。

2.1.1.5.相位需求

交通信号控制器应具有16个（含）以上相位，最大可扩展至32相位。

2.1.1.6.接线端子组需求

交通信号控制器须具有接入24个（含）以上接线端子组的能力。

接线端子组的每个端子应依据信号类别或信号灯色，用文字或代码、编号进行标识。

每一个接线端子组可任意设定为机动车、非机动车和行人驱动。

2.1.1.7.信息检测需求

需要检测交通流量、占有率等信息。

可接入多种类型的车辆检测器（环形线圈、地磁、视频等）。

16路线圈检测器接入，可扩展到32路。

同时，根据检测方式的不同，最大可支持64路I/O检测信号的输入。

2.1.1.8.时钟校正需求

配备GPS校时模块，可以自动校正信号机时钟。

支持中心系统校时功能，可以与中心控制系统连接，接收并执行中心校时命令。

2.1.2.电源及电气装置

2.1.2.1.电源

交通信号控制器主电源额定电压：

AC220V±44V、50Hz±2Hz。

交通信号控制器应安装外接电源输入滤波器。

交通信号控制器内另须安装两个标准AC220V电源备用插座。

交通信号控制器须具有DC12V、300mA的电源。

2.1.2.2.开关

交通信号控制器应安装具备过载、短路保护功能的电源总开关，开关的额定电压、额定电流值应满足AC220V、20A的最低容量要求。

交通信号控制器应有独立的、具备过载、短路保护功能的灯具驱动输出回路开关（可由一套控制电路替代），开关额定电压及额定电流应符合AC220V、20A的最低容量要求。

2.1.2.3.避雷装置

交通信号控制器的电源输入端及灯控信号输出端应安装避雷装置，或者采取其它避雷措施。

2.1.2.4.强、弱电隔离

控制电路与灯控器件之间应采用光电耦合器、固态继电器或其它器件连接，使输出端的灯控强电电路与内部的弱电电路能有效隔离。

在输出回路中应安装快速熔断器，在短路时保护灯控器件。

2.1.2.5.内部照明装置

交通信号控制器在机柜内顶部的前面应设有照明装置，照明装置的开关可为下列二者之一：

1、内部控制面板上的转换开关；

2、门起动开关：

门打开时开，门关闭时关。

2.1.2.6.风扇或冷却系统

交通信号控制器机柜内应配有控制风扇或冷却系统运行的自动调温器。

2.1.2.7.接线

交通信号控制器所有的输入、输出接线电缆均应从信号控制器机壳底部的穿线孔穿出，穿线孔的直径至少为200mm，或是多个孔面积和大于等于直径200mm的孔面积。

交通信号控制器应设置交流220V信号灯组、传输设备直流+12V和检测器接线端子。

接线端子应符合最低额定容量要求。

接线端子排（组）应牢固固定于信号控制器机柜或机架上。

在进行接、拆信号线等正常操作时，接线端子排（组）不应有松动现象。

信号输出端子应采用压线式接线端子、接插件端子等方式可靠连接。

在连接完毕后，导线不应有松动现象，在不借助工具的情况下不能松开导线。

交通信号控制器箱内须设有外部连接线（缆）的固定装置。

在正常使用中，当机柜门打开及所有面板和盖板处于正常位置时所暴露出来的承载AC220V电压的接线端子或带电部件，应采取包括凹入式保护、固定档板、绝缘包覆或其它的防护方式，这些防护措施应无法被轻易拆除，设备维修情况除外。

2.1.2.8.导线

交通信号控制器内的电源及其它导线均应使用铜线，其中电源导线至少应有20A的电流容量，交通信号控制器接地端子主要外接导线应有40A的电流容量。

2.1.2.9.布线

交通信号控制器的内部导线应有适当保护，以保证这些导线不会接触到可能会引起导线绝缘损伤的部件。

导线穿越的金属孔须倒角，不得有锋利的边缘，导线应装有衬套。

所有终端和设施接线要整齐布置，使用线夹、电缆套、电缆卷或管道固定好，线束内的线路要编扎好，走线安排要做到任何接线总成的拆除不会影响到与该总成无关的线缆。

2.1.2.10.接地

交通信号控制器应设有主接地端子，接地端子应与大地有效连接；交通信号控制器机柜整体、内部电路单元固定支架、固定螺栓等在正常操作中易触及到的金属零部件均须接地，还应保证各部件接地的连续性。

所有承载AC220V电压部件的金属外壳应接地。

所有的保护接地线均应使用绿/黄双色导线。

配备多孔零线端子排，布放位置便于安装、操作。

2.1.2.11.负载要求

交通信号控制器在驱动阻性、容性、感性负载的信号灯时均应工作正常，单路信号灯的驱动能力达到800W。

2.1.2.12.基座规格及底板配置要求

交通信号控制器应安装在统一的基座上。

交通信号控制器应配置底部隔板用于固定电缆和底部防潮封装支撑。

2.1.3.电气安全要求

2.1.3.1.电源适应性测试要求

下表所示的各种供电电源情况下，交通信号控制器的各项功能均应正常，不应出现任何异常现象。

电源适应性测试要求

序号

供电电源

工作时间

1

264V、48Hz

1小时

2

264V、52Hz

l小时

3

176V、48Hz

1小时

4

176V、52Hz

l小时

2.1.3.2.绝缘要求

交通信号控制器电源电极或与电源电极相连的其它导电电路和机柜、机架等易触及部件间的绝缘电阻应不小于10MΩ，经恒温恒湿试验后，绝缘电阻不应低于5MΩ。

2.1.3.3.耐击穿要求

在电源电极或与电源电极相连的其它导电电路和机柜、机架等易触及部件（不包括避雷器）之间施加1500V、50Hz试验电压，试验中不应出现击穿现象，试验后交通信号控制器应无电气故障，功能应正常。

2.1.3.4.抗干扰度电磁性能要求

交通信号控制器试样在静电放电、电快速瞬变脉冲群、浪涌、电压短时中断等电磁骚扰环境下不应出现电器故障。

试验结果评定应符合GB/T17626系列标准中2级要求，即允许其基本功能暂时降低或丧失，但在试验结束后应能自行恢复正常。

信号控制器内贮存的方案数据不应丢失。

2.1.4.电气指标要求

2.1.4.1.电源

信号机电源额定电压：

AC220V±44V，50Hz±2Hz，机柜内安装两个标注AC220V电源备用插座。

2.1.4.2.驱动功率

信号机每路的最大驱动功率为：

800W。

2.1.4.3.整机功率

信号机整机功耗为：

小于100W。

2.1.4.4.相对湿度

信号机相对湿度：

5%~95％，非冷凝。

2.1.5.机柜物理结构性能要求

2.1.5.1.外观

交通信号控制器机柜的内、外表面及控制面板应光洁、平整，不应有凹痕、划伤、裂缝、变形等缺陷。

表面应有牢固的防锈、防腐蚀镀层或漆层，金属零件不应有锈蚀及其它机械损伤，各滑动或转动部件活动应灵活，紧固部件不松动，外部表面不应有可能导致伤害的尖锐的突起或拐角。

交通信号控制器应有铭牌。

铭牌尺寸应与交通信号控制器结构尺寸相适应。

铭牌上应标明制造厂厂名、注册商标或识别标记、产品中文名称、规格型号、种类、制造地、可识别的唯一性编号、制造日期等内容。

还应标出电源额定电压范围、额定功率范围、额定电流等主要电气参数。

2.1.5.2.结构

1、机柜结构

交通信号控制器机柜结构应满足：

（1）交通信号控制器机柜有利于交通信号控制器的散热和安装、使用、维修并具有防撬设计。

（2）交通信号控制器机柜设计应能防雨并且尽可能降低灰尘及有害物质的侵入，机柜设计还要防止顶面积水。

（3）结构设计应使交通信号控制器具有足够的机械强度，能承受正常条件下可预料到的运输、安装、搬运等过程中的操作。

（4）机柜应为落地式安装方式。

（5）机柜应方便的于交通信号控制器预制机座连接。

（6）信号机机柜应为室外型机柜，要求作防腐处理，防护等级IP55。

2、交通信号控制器内部结构

（1）机架设计必须是19英寸标准化设计。

（2）CPU、检测、通信、电源、灯控信号输出等单元均为模块化结构，上架式安装。

3、材质

交通信号控制器机柜应采用防锈、防腐蚀材料或做过防锈、防腐蚀处理的材料。

交通信号控制器内部的印刷电路板材料及部件应进行防潮、防腐、防盐雾的处理。

4、机柜门

交通信号控制器机柜门的尺寸应尽可能接近机柜的外部尺寸，机柜门的最大开启角度应大于120°角。

机柜门应设有牢固的统一门锁，以防止被非法使用者打开，门锁上应有保护装置。

机柜门与机柜接缝处应有耐久并且有弹性的密封垫，密封垫应连续设置，不得有间断缺口。

机柜门上锁之后，不应有松动、变形现象。

为防止资料的老化，交通信号控制器接线图须采用适当的保护措施（如加膜处理）。

5、手动控制开关盒

机柜应设有手动控制开关盒，手动控制开关盒锁应与门锁有区别，使用者应能在不用打开主机柜门的情况下使用。

手动控制开关盒尺寸应与机柜结构尺寸相适应。

手动控制门开关盒应设置在机柜的中、上部位置，距离底板1－1.3米。

2.1.5.3.机柜箱门

考虑到路口机箱复用情况，要求机箱宽度采用19英寸标准设计，高度不小于1400mm。

落地式安装方式，机架设计采用标准化设计，内部空间大，能满足路口信号机、工业级交换机、视频检测器等相关设备的安装空间要求，并留有预留空间；

机柜材料采用防腐防锈的铝制机柜；

机柜门有牢固的统一门锁，以防止被非法使用者打开，门锁上有保护装置；

机柜内设有存放用户手册、说明书、接线图、维修记录等资料的存储盒。

机柜设有带锁的手动控制开关盒，盒内设置手动控制面板，使用者能在不用打开主机柜门的情况下使用手动控制面板。

2.2.信号机功能

2.2.1.信号时间、闪动频率、转换过渡需求

黄闪信号频率为60次/分钟或120次/分钟可调、其中信号亮暗时间比为1：

1。

时钟精度在24小时内为±2秒。

绿闪信号频率、信号亮暗时间比与黄闪信号相同。

在控制模式转换、配时方案变化时，信号应实现平滑过渡。

2.2.2.启动时序

1、交通信号控制器通电开始运行时交通信号控制器应先进行自检，自检后按如下时序启动：

各信号相位应先进入黄闪信号；

黄闪信号结束后，各信号相位应进入路口清空灯色相位；

清空灯色相位结束后，信号控制器按预设置的方式运行。

2、交通信号控制器启动时序应可设置：

黄闪信号时间可设置，设置范围为0－20秒，缺省值为6秒。

清空灯色状态可设置，不同信号灯组应按照路口清空设置安全启动相应灯色（红灯信号、黄闪信号、绿灯信号和关灯信号）；持续时间缺省设置为6秒全红灯色。

2.2.3.信号转换

1、信号转换序列

（1）机动车、非机动车信号转换序列

红绿黄红（含全红）

红绿绿闪黄红（含全红）

红红黄绿绿闪黄红（含全红）

红红黄绿黄红（含全红）

（2）行人信号转换序列

红绿绿闪红

红绿红

红绿红闪红

上述机动车、非机动车、行人信号转换序列必须同时具有，并可在机动车、非机动车和行人间任意组合设置及调用。

2、信号持续时间要求

绿灯信号、红灯信号的持续时间及周期时间应根据路口实际情况设置，调整范围为0-255秒，调整步长为1秒。

黄闪信号、绿闪信号持续时间可调，调整范围为0-99秒，调整步长为1秒。

2.2.4.控制模式转换

交通信号控制器从自动控制模式转入手动控制模式时，手动开关作用以后，应保持原有相位的最小安全时间，最小安全时间根据控制点实际情况设定；

从手动控制模式转入自动控制模式时，信号状态不能突变，各相位信号应保持转换时刻的状态，并从当前信号状态开始以自动控制方式运行。

自动控制模式间的转换应实现平滑过渡，在平滑过渡中，交通信号必须保证在路口内等候的车辆能够安全驶离路口。

2.2.5.现场设置

交通信号控制器应能通过笔记本或手持终端在现场进行控制方式的设置和信号参数的调整、读取数据的操作，并按设置的控制方案正常运行。

2.2.6.故障监测及处理

1、一般要求

交通信号控制器须具有对内、外设备故障监测、自诊断和记录功能，发现故障后应采取适当措施以确保交通安全，并发出故障警示信号。

2、故障处理要求

（1）一般故障

交通信号控制器应对通信、检测器等外部设备的工作状况进行监控和记录，如果发生故障，在能够功能降级的情况下应继续正常工作；

交通信号控制器通信、检测器等外部设备故障；

不影响道路交通安全的其它一般故障。

（2）严重故障

发生以下严重故障，交通信号控制器须立即进入黄闪或关灯状态：

绿冲突故障；

同一灯组红绿冲突故障；

连接在某一输出的所有信号灯组的红灯同时发生故障；

电压超出正常使用范围应有自保护措施；

影响道路交通安全的