[科普中國]-交通信號控制機

聯網型智能交通信號控制機是經過城市交通領域各種設備和系統(tǒng)的開發(fā)和生產所積累的雄厚技術實力和經驗，借鑒和吸收國外的先進技術和控制理念，研制開發(fā)出的能最大限度滿足城市交通中各種控制需求的交通信號控制機。

交通信號控制機發(fā)展現狀國外交通信號機的發(fā)展英國、澳大利亞、美國、法國、意大利和加拿大等西方發(fā)達國家在交通控制應用研究方面開發(fā)早，人力、物力投入量大，成果先進，控制效果好。交通信號控制隨從控制范圍上看，交通信號控制經歷了點控、線控，發(fā)展到面控。從控制方式上看，經歷了定周期控制、感應控制發(fā)展的自適應控制。1

我國交通信號控制機的發(fā)展隨著我國道路交通的快速發(fā)展、城市化水平不斷提高以及城市規(guī)模的不斷擴大，交通管理工作對道路交通控制技術的依賴和對道信號機產品的需求呈日益擴大的趨勢。特別是近年來，隨著暢通工程的深入實施，各地政府及道路交通管理部門積極采用各種先進科技手段提高城市道路交通管理水平，加大對各種道路交通基礎設施和重要的道路交通管理設備的投入，我國信號機制造業(yè)因此面臨了良好的市場機遇，得到了迅速的發(fā)展。

信號機是控制交叉路口交通信號的重要設備，它是交通信號控制的重要組成部分，各種交通控制方案，最終都要由信號機來實現。目前在我國的大、中型城市交通管理中，已經普遍使用了信號機對交叉路口交通信號進行單點、干線或區(qū)域控制。信號機的技術水平、可靠性直接關系到它在道路交通信號控制及信號控制系統(tǒng)中所發(fā)揮作用的大小，從而對城市道路交通管理的科學性、有效性產生最直接的影響。

據不完全統(tǒng)計，我國目前信號機生產企業(yè)約有50余家，產品類型主要為多時段定時式、感應式、集中協(xié)調式。自上世紀70年代我國自行研制開發(fā)信號機起，經過三十多年的發(fā)展，國內信號機質量水平有了明顯的提高。特別是在公共安全行業(yè)標準GA47—2002《道路交通信號控制機》實施后，國內各企業(yè)在研發(fā)、生產時認真貫徹標準，提高了質量意識，加強了質量管理，并且能夠產生集中協(xié)調式信號機的企業(yè)明顯增加，從整體上看，我國信號機產品制造和研發(fā)水平及信號機的技術水平得到了明顯提高。

但是，從整個行業(yè)現狀來看，企業(yè)規(guī)模普遍較小，科研、開發(fā)、創(chuàng)新能力不強，產品多以多時段定時式信號機為主流，能開發(fā)生產系統(tǒng)協(xié)調式信號機的企業(yè)還不是很多。另外還有不少城市使用的信號機是由當地交通管理部門自行研制的，結構簡單、功能單一。2003年第3季度公安部交通安全產品質量監(jiān)督檢測中心對國內企業(yè)生產的信號機進行了國家質量監(jiān)督抽查，產品抽樣合格率僅為36.4%，基本上反映了國內信號機質量水平。同時也可清醒地看到，我國信號機總體水平與國外信號機還有一定差距。1

主要特點采用多MCU、模塊化設計，結構緊湊合理，便于維護和功能擴充；

采用國際標準的工業(yè)現場總線，具備很強的環(huán)境適應能力；

設置完全獨立的純硬件系統(tǒng)監(jiān)控電路，確保設備長期可靠運行；

常規(guī)通訊可兼容光纖和電話線兩種方式，也可根據需求擴展TCP/IP協(xié)議的網絡通訊方式。2

主要功能（1）聯網實時協(xié)調控制：通過與指揮中心通訊機連接，實現數據雙向實時傳輸；信號機可及時上報現場各種交通參數和工作狀態(tài)；中央控制系統(tǒng)可實時下發(fā)控制命令，進行遠程同步步進遙控。

（2）運行參數遠程設置：中央控制系統(tǒng)可將各種經過優(yōu)化的控制方案及時下載到信號控制機中保存，使信號控制機在獨立運行狀態(tài)下也能按照指揮中心制訂的方案運行。

（3）自動降級處理：在通訊異?；蛑袛嗟犬惓Ｇ闆r下具有自動降級處理功能。

（4）運行參數現場修改：控制方案及參數也可在現場通過控制面板進行修改，或用手提電腦連接到串行接口上直接輸入修改。

（5）無線纜自協(xié)調控制：依靠設備內置的精密時鐘和優(yōu)化的方案配置，可在無系統(tǒng)或通訊中斷情形下實現無線纜自協(xié)調控制。

（6）交通參數采集存儲：配置車輛檢測模塊后，可實時上報檢測器狀態(tài)及自動采集、儲存并傳送車流量、占有率等交通參數。

（7）單點感應控制：在信號機獨立運行狀態(tài)下，可根據車輛檢測器的檢測參數，進行半感應或全感應控制。

（8）分時段、變周期控制：在信號機獨立運行狀態(tài)下，依據信號機中在座的多時段控制方案實現按不同日期、分時段、變周期控制。

（9）現場手動控制：可通過控制面板在路口現場進行手動步進控制或手動強制黃閃控制。

（10）其他控制方式：擴充相應的接口模塊和檢測設備，可實現公交車輛優(yōu)先等特殊控制方式。2

交通信號控制方式分類單點控制單路口的交通信號控制是最基本的交通控制形式，也是線控和面控系統(tǒng)的基礎，其目的是通過合理的信號配時，消除或減少各向交通流的沖突點，同時使車輛和行人的總延誤最小。單路口的交通信號控制方式適用于相鄰信號機間距較遠、線控無多大效果時，因各相位交通需求變動顯著，其交叉口的周期長和綠信比的獨立控制比線控更有效的情況。單路口的交通信號控制主要分為定時控制、感應控制、實自適應控制等，其中定時控制和感應控制是最基本的交通控制方法。2

線控制城市干線交通的信號協(xié)調控制對主干線各個交叉口的協(xié)調控制是一種線控方式。在城市道路網中，交叉口相距很近，兩個相鄰的交叉口之間的距離通常不足以使一小隊車流完全疏散。各交叉口分別設置單點信號控制時，車輛經常遇到紅燈，時停時開，通行不暢。為了減少車輛在各個交叉口的停車次數，使車輛在主干線上暢通行駛，人們研究了一種干線相鄰交叉口協(xié)調控制策略。

協(xié)調信號計時的最初方法是基于綠波的概念：當一列車隊在具有許多交叉口的一條主干道行駛時，協(xié)調控制使得車輛在通過干線交叉口時總是在綠燈開始時到達，因而無須停車地通過交叉口。實踐證明，通過協(xié)調各個交叉口之間的信號配時可獲得很大的效益。主干線交通信號控制可分為離線方式和在線方式。離線方式下，主干線上設定一臺主信號機和多臺從信號機，由主信號機向各個從信號機發(fā)送同步信號，從信號機根據預先設定的相位差和綠信比分配紅、綠燈起始時間和持續(xù)時間，從而實現綠波帶控制。在線控制方式是由城市中心計算機對主干線各個交叉口的交通信號機進行協(xié)調控制，各個交叉口的交通信號機將檢測到的交通流信息發(fā)送給中心計算機，后者根據采集到的干線上的交通流數據進行優(yōu)化處理，然后向各交叉口的交通信號機發(fā)送紅、綠燈起始信號實現綠波帶控制。2

區(qū)域控制區(qū)域交通信號控制又稱為在線網絡控制，系統(tǒng)的控制對象是某個區(qū)域中所有交叉口的交通信號。人們把其中所有的交通信號聯結起來加以協(xié)調控制，以使得區(qū)域內的各個車輛在通過交叉口時所產生的總損失最小。區(qū)域控制系統(tǒng)是隨著交通控制理論的不斷發(fā)展，以及通訊、檢測、計算機技術在交通控制領域的廣泛應用而發(fā)展起來的現代化交通信號控制系統(tǒng)。

區(qū)域交通控制從控制策略上基本分為兩大類：

定時式面控：這種系統(tǒng)，利用交通流歷史及現狀統(tǒng)計數據，進行脫機優(yōu)化處理，得出多時段的最優(yōu)信號配時方案，存入控制器內，對整區(qū)交通實施多時段控制。

感應式面控：是一種能夠適應交通量變化的“自適應控制系統(tǒng)”。2

本詞條內容貢獻者為:

何星 - 副教授 - 上海交通大學