智能交通解決方案

 解決方案     |      2019-09-26 14:00:18

    我公司自主研發的科威達智能交通綜合應用管控平臺,是綜合運用云計算、大數據、移動互聯網、RFRD、GPS、GIS等先進技術,實現交通信號智能控制、交通流信息采集、道路狀態實時監控、智能分析預測、交通誘導分流、交通信息發布、交通預案管理、勤務管理、指揮調度及運維管理等功能。

1.系統構架

系統整體采用面向服務架構(SOA),分為服務層、應用層、設備層及支持體系。架構圖如下圖所示。

(1)應用層:主要是指各應用子系統,包括交通信號智能調控子系統、交通流信息采集子系統、交通信息發布誘導子系統、應急指揮子系統、車載無線特勤管理子系統、信號機配置調試子系統、智能手機端應用子系統。

(2)服務層:包括中心管理服務、信號機管理服務、區域協調控制服務、綠波控制服務、設備校時服務、遠程運維服務、交通流信息采集服務、交通流實時分析服務、交通信息發布服務、數據轉發服務、設備對接服務、故障告警服務、WEB服務等。

(3)設備層:信號機、信息發布屏、攝像機、車流量檢測器等基礎設備。

(4)支持體系:承載整個平臺的操作系統、通信、存儲、數據庫、信息安全、標準規范等支持體系。

2.功能說明

2.1交通信號智能控制系統

城市交通信號智能控制系統,運用計算機網絡、RFRD、GPS、GIS等技術,結合當前交通控制領域中最先進的智能控制理論,利用先進適用的智能算法,能有效滿足大中小不同規模城市道路交通信號控制的需要,實現城市道路交通管理網絡化、智能化,提升通行效率,提高管理水平。

系統采用多級分布式控制模式:路口控制級、區域控制級和中心控制級。遵循“一城一策”的設計原則,針對城市道路交通狀況,靈活地劃分若干子區域,通過中心控制與區域控制相結合的管理模式,實現城市交通信號各點、干線、區域的優化協調。

(1)資源管理

資源管理是對系統中的各種資源集中管理,包括設備信息管理(信號機、攝像機、信息發布屏、檢測器等),路口管理、路段管理、后臺服務管理等功能。

(2)地圖功能

地圖基本功能包括:一般操作(放大、縮小、移動)、添加設備標識、添加路段標識、資源查找、設備查找、實用工具(測距、抓圖)、參數設置。

此外,以地圖為基礎,還具有特勤線路規劃、路段擁堵實時狀態(用不同的顏色代表擁堵級別)。

(3)特勤管理

基于后臺操作的特勤管理,功能包括:方案管理、線路規劃(預案)。具體執行的過程中,指揮中心人員與前端人員實時通信,結合路口攝像機完成特勤任務。

(4)車流量統計分析

流量統計包括:單(多)路口流量統計、路口相位分析,支持以時間段、路口名稱為查詢條件,以表格、折線圖、柱狀圖等圖標輸出展示。

(5)故障檢測及告警管理

支持以下故障檢測:

n 燈具故障:燈具損壞,該亮不亮。信號機自動降級運行;

n 紅燈熄滅:燈具故障中紅燈損壞未紅燈熄滅故障,信號機直接黃閃;

n 紅綠同亮:亮綠燈時,紅燈也亮了就叫紅綠同亮,信號機直接黃閃;

n 綠沖突:亮紅燈時,綠燈也亮了就叫綠沖突,信號機直接黃閃;

n 板卡故障檢測:檢測主控板、黃閃板和驅動板是否運行正常,如果出現故障直接滅燈;

n 通訊故障檢測:檢測是否連接到中心服務器,如果未連接則按國標或自定義降級,斷網和中心服務器未開啟都會造成通訊故障。

當檢測到故障后,除了按要求降級以外,系統支持以有線網絡/無線網絡(2G/3G/4G)兩種模式向管理中心上報故障告警信息,告警信息包括:告警類型、故障級別、發生時間等,支持告警記錄存儲及歷史數據查詢。

(6)綠波控制

綠波控制,即在線性區域內,協調連續的若干路口的交通信號,支持車輛在某個速度區間內不停車通過。在干線交通的雙向綠波控制系統中周期時長、綠信比以及相位差三個基本參數是非常重要的,也是建立雙向綠波模型的關鍵參數。

一般說來,在綠波區域內的信號機,相位相同,周期一致,通過調整相鄰路口信號機的相位差、周期時長等參數達到控制目的。

適合綠波協調的最佳路段特點:

n 路段車輛飽和率不要過高

n 單方向車流量較大

n 整條道路行駛速度相同或接近

n 每個路口之間的距離相近,或者成倍數

要達到更好的綠波效果,信號機時鐘一致也起到關鍵作用,已聯網的路口,可通過后臺服務統一為信號機授時;未聯網的路口,可通過GPS精確授時,并指定一臺信號機為主機。

 

 

綠波實現步驟如下圖所示:

 

 

 

(7)單點自適應控制

“單點”即單個信號控制交叉口,在安裝有車輛檢測器的路口,根據路口的流量情況,實時調整相位時間。

控制原理:實時檢測統計若干信號周期的車流量,分析車流量的宏觀變化趨勢,小步距(比如5秒)動態平滑調整(增加或減小)下一周期的綠燈相位時長,達到自適應優化控制的目的。

單點自適應控制策略的相關參數包括:①時間參數;②交通流參數;③評價參數;④相位結構。時間參數包括最佳綠燈時間、最小綠燈時間、最大綠燈時間、單位綠燈延長時間、綠燈間隔時間等;交通流參數包括車流量、車速等;評價參數包括車輛延誤、停車次數、排隊長度、實際通行能力等。控制時段內,這些參數始終處于變化之中,它們是相位切換決策的重要依據。

(8)行人過街控制

行人在不同時刻觸發過街請求按鈕,切換到行人過街綠燈的時間間隔從6秒到40秒不等,分下列4種情形:

情形一:當機動車綠燈通行大于40秒時,行人按觸摸按鈕,6秒過渡信號后即切換到行人綠燈。

情形二:當機動車綠燈通行小于40秒時,行人按觸摸按鈕,行人燈不會馬上現綠燈,但機器已接收到觸發信號,等機動車40秒綠燈時間通行完后就會自動切換到行人綠燈。比如,行人在機動車綠燈通行了20秒時按了觸摸按鈕,信號燈會在20秒后切換到行人過街綠燈通行。

情形三:行人綠燈期間,再觸發按鈕,行人綠燈時間不會延長,20秒行人綠燈結束后,信號燈將先切換回機動車綠燈通行,40秒后便會再切換回行人綠燈過街。

情形四:如果沒有行人觸發按鈕,機動車信號將一直綠燈,行人信號持續紅燈。

行人過街控制系統的組成,一般包括:行人過街信號控制機、行人過街請求按鈕、行人信號燈、機動車信號燈、控制軟件等部分。

可擴展部分包括:語音提示音柱、LED信息顯示屏、行人闖紅燈紅外報警設備。

 

 

(9)公交優先控制

路口信號機內置射頻通信模塊,每個方向安裝射頻接收模塊,公交車內安裝射頻發送模塊。當公交車即將到達時(比如距路口50-100米),信號機接收到公交車的信息,如果此時該方向是紅燈,則適當壓縮紅燈階段時間,如果此時該方向是綠燈,則適當延長綠燈階段時間,以保證公交車不間斷通過。

(10)區域協調

區域協調控制是指在一個區域或者整個城市范圍內,一個交叉口交通信號的調整將會影響到相鄰交叉口的交通流;而相鄰交叉口交通信號的改變也會影響本交叉口交通狀況。因此,從整個系統的戰略目標出發,根據交通流檢測數據,協調區域內各交叉口的交通信號配時,從而取得整體最優的效果。

控制區域內各受控交通信號都受中心控制室的集中控制。對較小的區域,可以整個區域集中控制;范圍較大的區域,則需分區分級控制。分區的結果往往成為一個由幾條線控系統組成的分級集中控制系統,有時分區還會成為一個由點、線、面控制的綜合性分級控制系統。

2.2交通流信息采集子系統

(1)實時接收交通數據流信息

包括路口上的通過信號機上傳的信息以及路段上采集設備直接上傳的信息,信息采集的設備可包括:地磁、微波、感應線圈、視頻分析儀,系統應支持對上述4類設備的信息接收功能。

(2)數據實時存儲功能

對接收到的數據進行實時存儲,采用云計算技術進行分布式存儲。

(3)實時路況分析

通過特定的算法,實時分析接收到的與每個路段相匹配的交通流,計算出路段飽和率、占有率、交通擁堵指數等結果,并將分析結果實時發送給路況信息發布服務。

(4)數據轉發通信

將接收到的數據實時向其他關聯服務轉發。

(5)遠程控制功能

支持管理客戶端對服務進行遠程啟動、停止、重啟操作。

(6)運行日志

系統自動記錄運行日志,包括:信息采集設備通信故障、數據庫操作故障、服務崩潰、系統運行故障等故障類型,以便查詢和系統改進。

(7)系統設置

系統全局變量設置,如:自啟動設置、IP設置、端口設置、數據庫連接配置等。

2.3交通信息發布誘導子系統

(1)實時信息發布

發布媒介包括:LED大屏幕、互聯網(瀏覽器)、移動設備APP、交通廣播、手機短信、微信等不同渠道。

(2)發布結果管理

也可稱為發布媒介狀態管理,針對是否發布成功,要有反饋機制,及時發出告警信息,以便實時掌握發送媒介運轉狀況。

(3)遠程控制功能

支持管理客戶端對服務進行遠程啟動、停止、重啟操作。

(4)系統日志

系統自動記錄運行日志,包括:發布媒介通信故障、數據庫操作故障、服務崩潰、系統運行故障等故障類型,以便查詢和系統改進。

(5)系統設置管理

系統全局變量設置,如:自啟動設置、IP設置、端口設置、數據庫連接配置等。

 

 

 

2.4交通應急指揮疏導系統

1、系統概述

隨著機動車保有量不斷增加,城市道路交通擁堵現象日益嚴重,成為典型的“城市病”之一,并且短時間內難以解決,在早晚交通高峰時段,特別是在雨雪等惡劣天氣下,交通擁堵更加嚴重,需要投入大量的警力進行現場交通指揮疏導。

本系統部署安裝在指揮中心或基層中隊,每個觸摸終端可同時控制1-4個路口的交通信號,實現“非現場指揮疏導”的目的。系統利用前端高清AR全景攝像機,可360°無死角實時查看路口交通情況,當發生擁堵時,立即啟動交通信號應急控制方案,快速編輯指揮疏導指令,發送至前端的交通信號控制機、LED信息顯示屏、IP音柱(可選)等設備,達到疏導重點路口及相鄰路口交通擁堵的目的,解決了一個擁堵路口需要多名警力現場疏導交通的問題。

 

 

2、系統功能:

(1)實時視頻監控

實時視頻監控是本系統的基礎功能,指揮中心交管人員通過實時視頻,進行信號控制、音頻喊話、發送信息等臨時交通管制措施,實現非現場指揮疏導的目的。系統采用高清晰全景攝像機對路口交通進行實時監控,主要實現以下功能:

1)路口全景監視,可宏觀的查看路口當前的交通狀況。

2)局部重點監視,通過360度旋轉及自動縮放變焦,可查看路口每個方向的擁堵狀況,識別車輛車牌號碼、顏色、位置等信息。

3)即時錄像及拍照,在干預指揮的過程中,可同步進行錄像或拍照等操作,以便在指揮結束后,針對不聽指揮的車輛,根據車牌號碼查找車主信息,進行批評教育或其它措施。

(2)交通信號控制

1)實時燈態。模擬顯示路口形狀及路口信號機實時燈態,直觀地看到當前通行方向、放行相位、放行時間(倒計時顯示)、控制模式、執行方案等信息。

2)干預控制。根據視頻傳回的畫面,如果路口發生交通擁堵,可采取人工強制干預控制,可選的控制方案包括:東直行、東左轉、東全放行、西直行、西左轉、西全放行、南直行、南左轉、南全放行、北直行、北左轉、北全放行、四方向全紅。

(3)實時信息發送

通過發送實時信息,干預控制路口車輛通行。當交通擁堵時,現場較為混亂,車輛不遵守交通規則的情況時有發生,通過將攝像機鏡頭拉近,重點監測違規行駛車輛,將信息發送至路口LED屏幕以提醒車主。提示內容例如:“XX車輛原地等待!”、“XX車輛禁止左轉!”等等。

(4)音頻喊話對講

在發送實時指令信息的同時,可以啟用音頻喊話對講功能,將編輯好的指令信息以音頻的形式傳輸至路口揚聲器,以確保干預指令送達車主。

3、方案特色:

n 多元化的非現場指揮疏導模式,既能快速治堵,又可減少道路現場警力。

n 每臺觸摸終端支持同時控制1-4個路口,可同時疏導協調一條路線或一個區域內的若干路口的交通擁堵。

n 系統支持觸摸操作,圖形化人機界面,具有良好的可操控性。

n 系統預存豐富的指令,支持語音識別,可滿足各種指揮疏導需要。

n 用戶可根據路口不同情況,自定義多種應急控制預案,一鍵發送信號指令。

2.5車載無線特勤管理系統

(1)特勤預案

預先設置好特勤行駛路線,依次列出信號機,根據車輛的行駛位置,使信號機進入特勤模式。

(2)特勤控制

根據當前路線,發送特勤命令,使前方信號機進入特勤模式。

(3)歷史軌跡

根據開始時間和結束時間,查詢這一時間段內車輛的行駛路線。

(4)數據更新

在聯網模式下,輸入服務器的用戶名和密碼,將設備信息與服務器進行同步。

(5)設備管理

實現對信號機的添加、修改和刪除功能。

(6)系統設置

對中心服務器、地圖、射頻通訊、GPS、特勤、數據初始化進行設置。

2.6信號機配置調試系統

信號機配置調試,包括:一鍵快捷設置、基本參數、公共參數、通道參數、相位參數、配時方案、節假日參數、檢測器參數,以及參數復制、人工校時、日志管理、版本升級、遠程重啟功能。

2.7智能手機端應用系統

簡稱“E路通”,擁有“信號機配置調試子系統”的信號機配時相關的大部分功能,還包括:故障上報、特勤控制、用戶反饋、地圖管理等功能。

 

 

3.主要設備介紹

3.1智能道路交通信號控制機

我公司自主研發生產的“XHJ-CW-GA-KWD02A”型道路交通信號控制機,符合《GB 25280-2016道路交通信號控制機》國家標準,并通過“公安部交通安全產品質量監督檢測中心”檢測。信號機采用模塊化結構設計,可根據不同的需求進行靈活配置和擴展,產品具有高可靠性、可用性,能在各種惡劣條件下正常工作。產品內置多種智能化算法,支持黃閃控制、多時段控制、手動控制、感應控制、無電纜協調控制、聯網控制、單點優化控制、公交信號優先、緊急事件優先、行人過街觸發、區域優化協調等控制方式。

 

 

主要功能特點及參數如下:

n 故障檢測功能,可檢測綠沖突、燈不亮、紅綠同亮、通信中斷等故障,檢測到故障后根據故障嚴重程度自動降級處理;

n 車流量檢測功能,可接入64路車輛檢測設備,支持線圈、地磁、視頻、雷達等多種檢測方式;掉電保護功能,保證設置參數及其它數據不丟失;

n 事件日志及操作日志的保存、下載功能;GPS統一授時功能。

n 通訊接口:2個RJ45 10M / 100M 自適應以太網口、4個232接口、1個485接口、1個USB接口;

n 燈組驅動:支持98通道燈組接入;

n 配時方案:支持16個配時階段,32個配時方案;

n 工作溫濕度:溫度:-40℃~+70℃,相對濕度: 45~95%(不結露);

n 電源供應:AC 220±44V, 50±2HZ;

n 內置7寸液晶屏,支持手寫筆或觸摸式輸入,可進行信號機參數配置,可輸出運行狀態及故障告警;

n 可選配內置溫度濕度檢測器,支持高溫告警,內置照明設備,當機箱門打開時自動開啟照明,便于設備維護;

n 具有防水設計、防塵設計、防銹蝕設計、防雷、防浪涌設計。

3.2車載GPS無線特勤控制器

車載GPS無線特勤控制器,是我公司自主研發的一款基于GPS技術、RFRD技術的車載特勤控制器,產品包括GPS定位、預案設置、特勤控制、GIS地圖等功能。系統采用RFID技術與路口信號機通信,當即將到達目標路口時,強控信號機進入特勤狀態,特勤任務完成后信號機即恢復原狀態。產品安全、易用,可完全滿足用戶的需要。

 

 

功能特點:

n 特勤信號平滑過渡,當信號機收到特勤指令時,先進入“倒計時+亮黃燈”狀態,不會發生相位信號突變的狀況,有效避免交通事故的發生。

n 控制距離200—800米,可根據用戶要求或現場情況調整設置控制距離,避免路口之間干擾。

n 特勤狀態默認100秒,可根據用戶要求調整設置。

n 預案設置方便快捷,支持在地圖界面上根據地理方位選擇路口信號機,完成預案路線。

n 圖層控制顯示靈活簡便,20級縮放顯示,無限制漫游,無需切換地圖。

n 支持自定義圖層的添加、刪除、修改。

n 支持與中心聯網完成數據同步