交通信号控制系统与公安交通集成指挥平台通信协议研究
1.引言
交通信号控制系统是缓解城市交通拥挤、保障城市交通安全、有序、畅通的一种重要的交通解决方案。由于我国在道路交通信号控制系统的应用和研究工作方面相对国外发达国家来说起步较晚，因此系统建设走的是引进与自主研发并行的道路，经过20世纪80年代至今这几十年的发展和建设，国内交通信号控制系统建设取得了快速发展，形成了众多的的交通信号控制系统应用品牌。但是，作为交通信号控制系统建设非常重要一环的通信标准、通信协议的制定工作却较为落后，现有系统大都基于各厂家私有协议，缺乏统一接口标准，直接导致了信号控制系统的信息难以为其他交通管理业务系统服务，大大降低了系统的应用效率。随着我国经济的飞速发展，为适应不断增长的交通管理需求，各种交通管理应用系统逐步建成。如何综合这些系统中种类繁多的交通信息，对其功能进行集成应用，从而及时全面地掌控复杂交通状况，实时监控和调度各类交通资源成为急需解决的问题。公安交通集成指挥平台由此而诞生，它集成了公安交通管理中各业务系统的主要功能和信息，实现交通研判数据化和交通指挥精确化，使得交通管理部门决策科学、指挥灵敏、反应及时、响应快速，大大提高了指挥调度效率。而城市道路交通信号控制系统是城市交通管理中重要的组成部分，公安交通集成指挥平台如何集成目前种类繁多的交通信号控制系统，实现数据的双向交换成为急需解决的问题。
本文针对我国目前交通信号控制系统和公安交通集成指挥平台普遍建设中数据通信协议标准缺失的问题，通过分析国内外现有道路交通信号系统的应用及相关通信协议现状，归纳整理了公安交通集成指挥平台对交通信号控制系统的功能及数据需求，提出了基于信息层交换的轻量级构架，设计了基于XML组织数据内容的通信协议，为实现公安交通集成指挥平台对交通信号控制系统的集成提供了一种较为通用的方法。
2.国内外现
2.1.国内信号系统及交通集成指挥平台应用情况我国在城市交通信号控制系统的研究和应用工作方面起步较晚，20世纪80年代以来,一方面进行了以改善城市市中心交通为核心的UTSM（城市交通信号管理）技术研究；另一方面采取引进与开发相结合的方针，引入了部分国外的道路交通控制系统（如上海、杭州的SCATS系统，北京、成都的SCOOT 系统，武汉、长春的ITACA系统等）。其后、随着国内交通信号控制技术的逐步成熟，一批针对我国交通流特点、具有自主知识产权的交通信号控制系统（如华通HT-UTCS，海信HiCon等等）相继出现。经过这几十年的发展和建设，我国城市交通信号控制系统的市场品牌总数达到20多个，据不完全统计，截至2007年底，全国信号灯控制的路口数量达到四万二千个，在道路上运行的信号机达到了四万二千多台。
2000年全国交警部门开始建设公安交通集成指挥平台，目前，全国共有590余个城市（包括县级市）建成了集警情采集、交通流信息采集、交通控制等功能于一体的交通集成指挥平台，其中400余个城市实现了信号区域控制或主次干道“绿波带”（线协调控制）控制。
2.2.国内外信号控制系统的通信协议、标准现状
在国外，城市交通信号控制系统技术已较为成熟，但也出现了系统与设备、系统与系统之间的互联、互操作的难题。于是，美国国家电器制造商协会NEMA（NationalElectricalManufacturersAssociation）于1992年着手开发通用性的交通信号控制系统通信协议（NTCIP：NationalTransportationCommunicationsforITSProtocol）。其初步设计构想源自于交通信号机的应用需求：无论任何一种交通信号控制系统以及信号机只要遵从NTCIP协议就可以实现互联、互操作和实时通信。目前，由ITE、AASHTO与NEMA共同组成的NTCIP联合委员会已通过报告、期刊与网站等方式进行NTCIP技术与应用的推广。
现阶段，NTCIP已上升为针对智能交通系统电子设备间数据传输所制定的标准通信协议。其主要目标是确保交通控制与ITS系统组成单元彼此之间的“互操作性（Interoperability）”与“互换性（Interchangeability）”。
NTCIP的应用一般分为两大类：中心到外场（C2F）及中心到中心（C2C）的应用。前者通常包含路侧设施或者是各运营部门所拥有的车辆与管理中心的计算机之间的信息传输。而后者则主要是管理中心的计算机或各个子系统之间的数据传输。NTCIP标准采用了分层的架构，分别为信息层，应用层，传输层，子网络层和物理层。其架构如图1所示
可以看出，NTCIP是遵照OSI参考模型的规范，类似ISO的OSI七层协议模型，提供交通控制中心与现场设备或与不同控制中心之间通信的标准。对于应用层、传输层、子网络层、实体层都应用了已有的成熟标准，其关键是制定了信息层的相关标准。而与交通信号控制系统中相关的NTCIP标准有：NTCIP1201、1202等，与中心到中心通信相关的NTCIP标准有：NTCIP2500、2501、2502等。
国内交通信号控制系统通信协议、标准现状
1993年公安部制订了我国信号机的行业标准GA/T47-93《交通信号机技术要求与测试方法》，该标准按基本功能对交通信号机作了分类，规定了交通信号机的技术要求和测试方法，是我国首个信号机标准。2002年公安部对该标准进行了修订，并改为强制性标准GA47-2002《道路交通信号控制机》。新标准对集中协调式道路交通信号机的物理通信接口、基本通信内容进行了规定，但具体通信协议、格式等内容未包含在标准中。2004年，公安部颁布了行业标准GA/T509《城市交通信号控制系统术语》规定了城市交通信号控制系统中的专用术语。2005年，颁布了GA/T527《城市道路交通信号控制方式适用规范》规定了城市道路交通信号控制方式。以上标准都未涉及通信协议方面的内容。
2008年我国正式出台国家标准GB/T20999-2007《交通信号控制机与上位机间的数据通信协议》，该标准规定了信号机与上位机间的数据通信协议的结构及物理层、数据链路层、网络层和应用层的要求，协议在参考美国NTCIP协议和美国加州AB3418标准的基础上，采用了四层结构，见图2。适用于交通信号控制系统信号机与上位机间的通信，此项标准的发布，对我国信号控制系统来说无疑是一大进步。2010年颁布了《道路交通信号控制机与车辆检测器间的通信协议》规定了道路交通信号控制机与车辆检测器间的串行接口和以太网接口的数据交换规程。
2.3. 国内外信号系统及协议比较分析
以下选择了当前在我国使用的最具代表性及实效性的国外系统和部分我国自主研发的交通信号控制系统进行系统的分析和比较。如表格 1所示：
表格 1国内外城市道路交通信号控制系统分析表
以上系统都有各自的特点，但在系统内、外部数据交换协议方面类似，大都采用私有协议及自定义接口。在系统内部数据交换方面：国外系统中心与信号机都按照系统各自专用的协议进行数据的传输，只能使用自己的专用信号机，对国产信号机都无兼容性；国内系统同样如此，系统与系统，系统与信号机之间相互不兼容。当前，我国信号机与上位之间通信协议的国家标准GB20999虽然已经制定并颁布，但其正式应用尚未展开，从目前情况来看，国外系统使用GB20999的可能性极小，国内系统使用该标准的也极少，包括这个标准的制定单位青岛海信网络科技股份有限公司自身的信号控制系统尚未应用该标准，而是使用了NTCIP。在系统外部数据交换方面：各个系统大多提供了与外部系统数据交换的接口，但是目前接口协议都是用各自专用的协议来进行数据交换。
综上所述，对于城市交通信号控制系统通信协议标准，国外研究比较早，已形成了NTCIP协议标准，而国内由于在ITS系统建设及其相关技术研究方面起步较晚，目前通信协议相关标准仍在制定过程中。在交通信号控制系统通信协议标准方面，目前仅有《GBT20999交通信号机与上位机通信信协议》与《GAT920-2010信号机与检测器间的通信协议》这2个标准，标准层次较低，在应用层消息定义中仍关注的是以参数帧代码为基础的机器会话方式，与应用程序的联系较差，没有体现应用层定义的优势。交通信号控制系统系统与其他ITS系统之间系统层面的通信标准、通信协议尚未制定，现有的各系统都使用厂家私有的通信协议。随着公安交通管理信息技术的深化应用和发展，对各类交通信息的采集分析、集成应用的要求越来越高，交通信号控制系统作为公安集成指挥平台重要的子系统，在城市交通管理现代化建设中倍受关注，如何与交通信号控制系统进行数据交换成为急需解决的问题。
3.需求分析
3.1. 应用范围与定位
通信协议用于交通信号控制系统与公安交通集成指挥平台之间的数据交换，是一个中心对中心（C2C）的通信协议。
通信协议的功能定位于公安交通集成指挥平台对交通信号控制系统信息的集中、共享、显示、监管这4各方面。
1）集中：指对所有现场交通信号机及交通信号控制系统的各项信息集中管理；
2）共享：外部系统可以获取交通信号控制系统数据，交通信号控制系统也可以获取外部系统的数据，实现数据双向交换；
3）显示：可以不通过交通信号控制系统的功能界面直接在指挥平台中显示信号控制系统和现场信号机的动、静态数据；
4）管：包括2个方面，一是对整个交通信号控制系统及其控制的现场交通信号机的实时状态、故障、运行效果的监测；二是对系统及其控制的现场信号机的日志及采集的交通流数据进行查询统计，用于后期的评价、评估及故障、状态回溯。
通过公安集成指挥平台对交通信号控制系统数据交换内容和格式的总结分析，得出数据交换的基本需求：n 通用、开放、可扩展的数据格式标准；
n 数据交换内容是结构化和层次化的；
n 能实现中心（公安交通集成指挥平台）与不同厂商信号系统的可靠通信和交互控制，解决对不同
信号系统的兼容性。
3.2. 功能需求
通过调研与项目实施经验的总结，总结并整理出接入公安集成指挥平台的交通信号控制系统必须具备的功能要求：
1) 能够与所有系统控制路口信号机进行实时通信；
2) 具备中央、区域、路口三级控制功能，系统内所有路口划分区域进行管理；
3) 具备实时控制接口，能够对路口信号机进行简单的实时控制。支持单点多时段定时控制方式、单点
感应控制方式、上位机控制、线协调控制方式、区域协调控制方式等控制方式；
4) 具备道路交叉口的交通流信息采集与记录功能；
5) 具备路口信号机的故障检测及自动报警功能；
6) 具备系统数据输出接口，能够提供所需各类数据；
7) 具备交通流数据输入接口。
3.3. 数据需求
基于以上功能要求，整理了两大类数据需求。
1）系统配置数据
系统信息：包括系统名称，版本号，供应商，系统包含的区域号列表；
区域配置信息：包括区域的编号，名称，每个区域的子区号列表，路口号列表；
子区配置信息：子区的编号，名称，子区中包含的路口号列表。可以不设子区；
路口配置信息：路口的编号，名称，特征，检测器、车道、相位、阶段配时及配时方案等信息。
2）系统运行数据
运行状态数据：包括系统时间、系统运行状态、各区域、各路口运行状态等数据；
故障报警数据：路口通信断开，信号机、信号灯、检测器等故障报警；
路口的实时控制数据：包括当前配时方案号，控制方式，周期，阶段相位等；
路口交通流数据：包括流量、占有率、平均车速。
3.4. 其他需求
1）可靠性
能够满足交通信号控制系统与公安交通集成指挥平台之间不间断的稳定数据交换通信需要。
2）安全性、完整性
交通信号控制系统必须保证高度的运行安全性来确保交通的安全、可靠和畅通。因此，通信协议的设计，遵循不将传输信息和指令与某种固定的传输模式进行捆绑的原则。即协议的数据不局限于某种特定的传输方式，同时支持安全认证和授权机制、数据的完整性、安全性等。
3）时效性
控制消息、状态变换消息以及交通流数据的通信低延时要求。
4）可扩展性
建立在开放、通用的标准之上，能够适应需求的变化，在不影响现有应用的前提下，灵活的扩展通信信息内容。4.通信协议结构及内容实现
4.1. 设计原则及目标
通过需求分析，依据交通信号控制系统数据交换的内容和特点，充分考虑可扩展性和可实施性，制定的设计原则如下：
n 遵守现有的相关标准
交通信号控制系统涉及交通、计算机、通信等众多的领域，数据交换通信协议必须与相关的标准相兼容和协调。协议交换的数据应遵循交通信号控制机及通信现有国家标准与行业标准。
n 开放性
建立在开放、通用的标准之上。兼容国内外交通信号控制系统，支持中英文。
n 可实施性
数据交换的格式决定系统运行的效率以及对通信的依赖程度，要满足系统的“交互性”，数据的格式应当是一种能够容易上升为标准的格式，也能被系统开发者便于接受和广泛使用的格式。
协议应立足交通信号控制系统的客观需求，着眼于我国交通信号控制系统的发展趋势，以标准化系统的应用开发以及统一化数据交换格式为目标。就目前来说，该数据交换通信协议力求建立一个符合我国城市交通信号控制系统中心与公安交通集成指挥平台数据交换要求的基本规范。它能够提供一套统一、灵活、开放和可扩充的交通信号控制系统数据交换规范语言，并充分考虑了城市交通信号控制系统与公安交通集成指挥平台的接口及接入方式的可行性及实施代价。
4.2. 协议结构
1） OSI模型
OSI模型是一个由国际标准化组织（ISO）提出的开放系统互连参考模型，有7层结构，每层都可以有几个子层。OSI 的7层从上到下分别是：7应用层->6表示层->5会话层->4传输层->3网络层->2数据链路层->1物理层。其中高层，既7、6、5、4层定义了应用程序的功能，下面3层，既3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。
OSI模型通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯，最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传输。
2） NTCIP使用的5层模型结构
OSI 7层模型是现有计算机网络应用的基础，目前广泛应用的各类计算机通信协议都是基于它设计建立的，例如著名的Internet通讯基础协议TCP/IP。现有交通控制自动化技术都是以计算机信息技术为基础建立起来的，因此交通控制相关通信协议的设计都参考和借鉴了计算机通信的协议、规范。
NTCIP协议的设计同样参考了OSI分层模型，但是简化为了5层。通常，两个计算机或其他的电子设备之间的数据通信能够包括以下的主要层：叫做NTCIP“层”，用来和OSI模型定义的层相区分。
NTCIP信息层－信息标准定义了数据和信息的意义，并且通常涉及ITS信息（不同于通信网络信息）。
NTCIP应用层－应用标准定义了数据交换信息的规则和程序。
NTCIP传输层－传输标准定义了交换网络上两点之间的应用数据的规则和程序，包括任何必要的路经、信息拆分/重组和网络管理功能。
NTCIP子网络层－子网络标准定义了某些通信媒体上两个“相临”设备间的数据交换的规则和程序。
NTCIP实体层－实体层包括使用NTCIP通信标准并将对用于挑选出的通信基础设施上适当的子网络层的选择有直接影响的通信设施。
3）本通信协议的结构设计
本协议结构的设计在借鉴上述模型的同时也考虑了目前国内的实际情况。我国交通信号控制机以及其控制系统主要由企业设计制造，目前市场上已有国内外的多家信号机生产厂商开发的信号控制系统实际应用，在目前先有系统后设计通信协议的实际情况下要充分考虑现有系统的实际应用情况，各个信号系统厂商的接受程度以及实施代价，这也是通信协议能否被顺利采纳的重要因素。
从目前已有交通信号控制系统接口来看，主要包含以下几类：基于Socket的字节数据封装接口、基于XML的消息通讯接口、基于CORBA的接口、以及基于Socket的自定义消息接口。这4大类接口在NTCIP的各层（参见图 1）中的实现都具备多条选择路径，每一层都基于现有的通信协议可选择多种实现，各厂商根据自身的技术储备及应用要求在从应用层到实体层的实现各不相同。当前如果在设计通信协议中对每一层的具体实现技术、协议再做出唯一的规定显然不切合实际情况，也不可能为广大信号系统厂商接受。
因此，基于“信息层”来定义确定交通信号控制系统与集成指挥平台交换数据的范围，定义数据和信息的意义，对于应用层、传输层、子网络层及实体层不做强制要求，由各个厂商选择最适合应用场景的技术来实现，是符合当前实际情况的最佳选择。
参考NTCIP协议的分层结构，结合交通信号控制系统与公安交通集成指挥系统的具体通信需求，以及目前我国市场上使用的各种国内外交通信号控制系统的实际情况，设计了基于“信息层”的数据交换通信协议，见图6。
4.3. 基于XML的协议内容组织
XML作为一种元标记语言，它提供了一个标准，利用这个标准，应用系统可以根据需要制定自身领域的新标记语言和配套标签。XML这一能够以统一的格式描述信息的文本化语言，将不同系统来源的信息按照统一的格式描述和相互转换，已经成为了信息标准化进程和数据交换的有力工具。XML最突出的应用就在于作为信息交换的数据格式技术标准，它本身具有自描述性、可扩展性、可移植性和结构性的特点，所以基于XML的数据描述格式的扩展性和灵活性允许它描述不同种类应用软件中的数据。
XML不依赖于平台、厂商和特定应用程序的特性，因此可以被应用于异构平台和不同应用程序间的数据交换和集成，允许异构数据系统之间交换数据的一种办法是为所有的输入输出系统分别制定统一的数据交换格式。XML能根据特定的应用定义自己的标签来描述数据是其最重要的功能，而且XML的最终目标是提供异构与系统、厂商无关的统一解决方案。
交通信号控制系统中存在中心到中心数据交换和共享的需求，通过分析发现，由于现有系统是由不同的软件开发商采用各自喜好的数据格式来开发实施，存在数据格式的差异性，导致了系统集成和系统之间数据交换的难度、甚至不能进行数据交换。要使交通信号系统能被有效的集成到智能交通系统体系中，大家已经公认只有通过采用统一、标准化的数据格式或采用达成一致的中间件才能的得到有效的解决。
XML正是能满足这些需求的一种开放的、通用的数据描述标准，在定义数据结构的同时可以突出对结构的描述，从而体现出数据之间的关系。而且，基于XML的数据格式标准不依赖于操作系统、编程模式或编程语言，以及目前大量XML 开发工具在各种软硬件平台上都具备丰富应用的实际情况，为交通信号控制系统的集成提供了一种简单、性价比好的解决方案。
4.4. 通信封包
通信双方设计以互发数据包的模式来实现数据交换。数据包也称为消息以XML序言加上根元素标记开头，UTCSPkg>标记结尾的一组字符串数据。采用XML语言封装，XML版本1.0，使用GB18030字符集，UTF-8编码。
参考GB-20999标准中消息类型的定义，我们设计了类似的消息类型以及对应消息类型的处理流程，通过如下图 7的通信包结构来封装所有通讯数据。
具体定义如下：
UTF-8"?>
版本号Ver>
令牌
源地址Src>
目的地址Dest>
消息类型
序列号Seq>
”顺序编号” name=”操作说明”>
……
UTCSPkg>
n 版本号:Ver>标记之间的内容为消息的版本号。
n 令牌:标记之间的内容为消息的令牌，用于验证数据通信双方的会话是否经过认证。
n 源地址:Src>标记之间的内容为消息的源地址，它表示了消息的发送方（交通信号控制系统或公安交通集成指挥平台）。
n 目的地址:Dest>标记之间的内容为消息的目的地址，它表示了消息的接收方。
n 消息类型:标记之间的内容为消息的类型，分为以下4种类型:请求消息（Req），应答消息（Resp），主动推出消息（Push），错误消息（Err）。
n 序列号:Seq>标记之间的内容为消息的序列号，用于应答消息和发送消息之间的一一或者多对一的对应。
n 消息体:
标记之间的内容为消息体，它包含了消息的具体内容。消息体中可以包含一个或多个操作命令。
n 操作命令:标记之间的内容为操作命令，它包含了消息的具体内容。
操作命令包含了两个属性:
No表示操作命令的顺序编号，从1开始。name表示操作命令的说明。单个操作命令可以包含一个或多个操作对象。
n 操作对象: 标记之间的内容为操作对象，包含对象的具体属性信息子元素。这里的Object是代指，其具体的元素id标识了对象的具体类型，其取值参见4.5。
4.5. 通信协议数据
通信协议数据即通信封包中操作对象Object的具体定义。根据前期确定的数据需求，可以把数据根据数据类型分为以下几个大类。
1）系统数据字典
2）信号系统配置数据，其组织结构如下图所示：
注：可以不设子区，路口与子区并列直属区域
4）系统运行数据
5）系统控制数据
协议中每一个对象的具体内容不在此详细列出，仅以路口参数对象CrossParam为例： RegionNo>
CrossNo>
CrossName>
DetNo>
DetNoList>
LaneNo>
LaneNoList>
……
……
取值说明见下表格 2
表格 2路口参数对象取值说明
5.交通信号控制系统数据交换接口软件
1. 软件简介
交通信号控制系统数据交换接口软件基于上述通信协议开发，使用计算机网络通讯技术，实现了交通信号控制系统和公安交通集成指挥平台的数据通信。结合作者实际工作项目需求，选择公安部交通管理科学研究所开发的城市交通信号控制系统(HT-UTCS)与北京易华录信息技术股份有限公司开发的集成指挥平台(EHL ATMS)作为软件的通信双方主体。
接口软件实现了以下功能：（1）交通信号控制系统和路口交通信号控制机配置信息的获取；（2）对信号系统状态、路口控制方式、信号灯显示状态等运行状态以及设备故障状态的实时监视，当路口状态发生变化时及时自动反馈；（3）可查看路口配时方案的执行状态和下达简单控制命令到信号机进行人工干预和控制；（4）实时交通流数据的自动上报和历史交通流数据的查询。
软件使用跨平台的Java语言开发，在使应用层和传输层使用基于TCP/IP协议Socket网络通讯，在子网络层使用以太网接口，在实体层不做要求。软件兼容目前主流的各种操作系统及硬件平台，适用于目前主流的各类公安交通指挥中心的应用场景。
2. 技术构架
系统采用C/S结构，使用TCP/IP网络通讯协议，基于Socket通讯。在双方通信开始前接口软件作为客户端(Client)主动连接作为服务端(Server)的集成指挥平台，通信连接建立后不再区分客户端和服务端，双方对等通讯见图 10。
考虑到系统的稳定性与实时性，接口软件采用Socket网络实时通讯与通用数据库访问接口相结合的方式同交通信号系统进行通信。对于实时性要求高，数据量小的控制命令，控制状态、实时交通信息等数据采用高效可靠基于TCP/IP 协议的Socket通讯；对于实时性要求低、数据量大的信号控制系统基础信息、配置信息、历史交通数据等采用通用数据库访问实现，结构见图 11。
在开发技术方面，系统采用跨平台的JAVA语言开发，使用Apache开源网络通讯组件MINA实现网络通讯的封装，JDBC 来访问信号系统数据库，SAX解析器解析XML文档。借助MINA的插件式网络协议编解码构架见图 12中的ProtocolCodecFactory部分，开发了XMLCodecFactory,XMLEncoder,XMLDecoder对象封装了基于XML的通信协议的编解码，实现接口软件与集成指挥平台的高效实时通信；开发了UTCSCodecFactory,UTCSEncoder,UTCSDecoder对象封装了HT-UTCS信号系统基于字节流的内部通信协议，实现接口软件与信号系统的实时通信。该构架灵活开放，扩展性好，通过替换或增加编解码部分(UTCSCodecFactory)可接入其他类型信号系统。
3. 软件功能界面
数据交换接口软件实际应用中部署在Windows平台上，以Windows系统服务方式在后台运行，软件本身没有用户操作界面，其最终功能体现在公安交通集成指挥平台的用户界面中，这里借助易华录公司的集成指挥平台(EHL ATMS)功能界面(见下图)来展示接口软件的部分功能，包括系统及路口状态显示、路口实时信息监控、故障报警、锁定阶段相位、警卫任务等等。
6. 总结
通过采用统一、开放的数据交换通信协议，有助于打破信号控制系统封闭运行的现状，建立起与信号控制系统进行数据交换的渠道。公安交通管理技术的进一步深化应用也要求建立高度整合的公安交通集成指挥平台，实现包括交通信号控制系统在内的各种交通管理应用系统之间的互联互通、协作互助。
本文通过研究提出了基于XML的通用、开放的交通信号控制系统与公安交通集成指挥平台之间的数据交换通信协议，并开发了相应的通信软件，在交通信号控制系统的系统级数据交换及系统集成方面做出一些探索和尝试，为今后各个交通管理系统之间的集成应用、为公安交管信息化建设的拓展打下基础。
基于该研究成果的通信协议及数据交换接口软件于2010年6月在苏州吴江市的公安交通指挥中心建设项目中投入了使用，通过实际的应用初步验证了通信协议的可行性与实用性，为后续的改进及通信协议标准化工作打下了坚实的基础。
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作者简介
徐棱，同济大学软件工程学院，公安部交通管理研究所助理研究员，主要研究方向城市交通管理、交通控制
吴晓峰，公安部交通管理研究所助理研究员，主要研究方向城市交通管理、交通控制
袁建华，公安部交通管理研究所研究员，主要研究方向交通管理、交通安全、智能交通系统
交通信号 控制系统（ATC）设计方案 x x x x有限责任公司
目录 1.概述 (1) 1.1系统简介 (1) 1.2设计原则 (2) 1.3系统设计依据及执行标准 (4) 2．总体设计方案 (6) 2.1控制系统总体功能 (6) 2.2通信系统总体结构 (6) 2.3通信系统主要优势 (8) 3.详细设计方案 (9) 3.1监测点设备 (9) 3.1.1设备功能描述 (9) 3.1.2监测点设备组成、结构及特点 (9) 3.2防雷保护及安全设计 (14) 3.3详细设备说明 (15) 3.3.1高清晰摄像机 (15) 3.3.2标清视频检测 (15) 3.3.3补光设备 (15) 3.3.4嵌入式存储 (15) 3.3.5 GOE210千兆工业以太网交换机 (15) 3.3.6 POE工业以太网光纤收发器 (17) 3.4系统典型配置清单 (18)
1.概述 城市发展交通智能信号灯，减少道路拥堵，最终达到智能化区域交通信号控制系统。智能交通信号灯迎合实现绿色经济的时代潮流，为了解决这个问题，提出智能交通信号灯及网络技术，会根据路口车辆多少，自动调节时间，可减少等候时间在75%以上，从而大大节省了人们的出行时间，减少了路口的无效等候，使出行更快捷。 在智能交通系统中，以往的常规摄像机是对所有通过该地点的机动车辆的车牌进行拍摄、记录与处理。由于受到图像采集设备分辨率的制约，图片仅能反映出车型、车身颜色、车牌号码等简单信息。公安执法部门对部分治安案件、交通肇事案件的取证要求上，希望能掌握更详细更清楚的资料，如驾驶员的面貌特征、车内驾驶室的情况、清晰的车辆信息、货车的装载情况。采用高清晰摄像机做前端采集，可以实现所抓拍的图像中用肉眼清楚地分辨：车辆的颜色、特征、车牌的号码、车牌颜色、司乘人员的面部特征。 如此一来智能化同时也带来了网络数据流量的剧增，对网络通信的可靠传输提出了更高的要求。工业以太网交换机在区域交通信号控制系统网络中稳定性、高可靠性、高安全性成为关键中的关键。 1.1系统简介 区域交通信号控制系统(ATC) 智能化区域交通信号控制系统采用百万像素的数字化网络摄像机（1600×1200 CCD传感器），一台摄像机覆盖两条车道，准确抓拍正常行驶、压线行驶、并行通过的车辆，并自动识别车牌号码，抓拍的车辆图片可清晰地显示车辆特征及前排司乘人员的面部特征。摄像机工作于外触发方式，通过视频分析、环形线圈或者窄波雷达检测通过车辆，在抓拍车辆的同时可获取车辆的行驶速度。两条车道共用一台高清数字摄像机的方式在保障系统性能的前提下，大大降低了系统成本。
第14章集成指挥调度系统 14.1概述 集成指挥调度系统最主要的特征就是系统的高度集成化，它利用先进的通讯、计算机、自动控制、视频监控技术，按照系统工程的原理进行系统集成，使得交通工程规划、交通信号控制、交通检测、交通电视监控、交通事故的救援及信息系统有机地结合起来，通过计算机网络系统，实现对交通的实时控制与指挥管理。交通集成指挥调度系统另一特征是信息高速集中与快速信息处理，交通集成指挥调度系统运用先进的网络技术，获取信息快速、实时准确，提高了控制的实时性，城市交通集成指挥调度系统的应用使交通管理系统中交通参与者与道路以及车辆之间的关系变得更加和谐，缩短了旅行时间，使城市的交通变得更加有序。 集成指挥调度系统的应用领域之一就是交通指挥中心，它能改变传统交通指挥中心管理系统的独立性，使得交通信号控制、电视监控、信息发布、违章管理、事故管理、车驾管业务、122/110接处警管理、通信指挥调度等各个孤立的子系统在计算机网络的基础上有机地连接在一起，各个信息资源在网络上按照权限共享，交通管理者可以在任何时候对城市交通进行监视、指挥控制，并依靠计算机软件实现自动控制、紧急控制和预案控制。 集成指挥调度系统的建设目标是以信息技术为主导，以计算机通信网络和交通指挥综合信息交换平台为基础，初步建成高新技术应用为一体的先进交通指挥调度体系，基本实现交通指挥现代化、管理数字化、信息网络化、办公自动化，使泉州市交通管理现代化达到国内先进水平。最终目标是改善泉州市现有路网运行状况，提高道路的有效利用率和道路通行能力，减少道路的交通拥挤程度、交通事故的发生频率以及因交通拥挤、事故等造成的出行时间延长，降低油耗、减少废气排放等，并实现交通管理的信息化和高效率。 集成指挥调度系统以GIS电子地图为基础，通过综合信息交换平台集成指挥中心内交通流量检测、交通信号控制、视频监控、电子警察、接处警后端处理、
智能交通信号灯控制系 统设计 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
智能交通信号灯控制系统设计 摘要：本文对交通灯控制系统进行了研究，通过分析交通规则和交通灯的工作原理，给出了交通灯控制系统的设计方案。本系统是以89C51单片机为核心器件，采用双机容错技术，硬件实现了红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左、右转提示和紧急情况发生时手动控制等功能。 关键词：交通灯；单片机；双机容错 0 引言 近年来随着机动车辆发展迅速，给城市交通带来巨大压力，城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，特别是街道各十字路口，更是成为交通网中通行能力的“隘口”和交通事故的“多发源”。为保证交通安全，防止交通阻塞，使城市交通井然有序，交通信号灯在大多数城市得到了广泛应用。而且随着计算机技术、自动控制技术和人工智能技术的不断发展，城市交通的智能控制也有了良好的技术基础，使各种交通方案实现的可能性大大提高。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。本文设计的交通灯管理系统在实现了现代交通灯系统的基本功能的基础上，增加了容错处理技术（双机容错）、左右转提示和紧急情况（重要车队通过、急救车通过等）发生时手动控制等功能，增强了系统的安全性和可控性。 1 系统硬件电路的设计 该智能交通灯控制系统采用模块化设计兼用双机容错技术，以单片机89C51为控制核心，采用双机容错机制，结合通行灯输出控制显示模块、时间显示模块、手动模块以及电源、复位等功能模块。现就主要的硬件模块电路进行说明。 主控制系统 在介绍主控制系统之前，先对交通规则进行分析。设计中暂不考虑人行道和主干道差别，对一个双向六车道的十字路口进行分析，共确定了9种交通灯状态，其中状态0为系统上电初始化后的所有交通灯初试状态，为全部亮红灯，进入正常工作阶段后有8个状态，大致分为南北直行，南北左右转，东西直行，与东西左右转四个主要状态，及黄灯过渡的辅助状态。主控制器采用89C51单片机。单片机的P0口和P2口分别用于控制南北和东西的通行灯。 本文的创新之处在于采用了双机容错技术，很大程度上增强了系统的可靠性。容错技术以冗余为实质，针对错误频次较高的功能模块进行备份或者决策机制处理。但当无法查知运行系统最易出错的功能，或者系统对整体运行的可靠性要求很高时，双机容错技术则是不二选择。 双机容错从本质上讲，可以认为备置了两台结构与功能相同的控制机，一台正常工作，一台备用待命。传统的双机容错的示意图如图1所示，中U1和U2单元的软硬件结构完全相同。如有必要，在设计各单元时，通过采用自诊断技术、软件陷阱或Watch dog等系统自行恢复措施可使单元可靠性达到最大限度的提高。其关键部位为检测转换（切换）电路。 图 1 传统双机容硬件错示意图
毕业设计中文摘要
目录 1 前 言 (1) 2 城市轨道交通信号系 统 (1) 2.1 信号定义与实现意义 .......................................................... 1 2.2 信号的基本分类 .............................................................. 2 2.3 信号机与行车标志种类 ........................................................ 2 2.3.1 信号机的基本种类 .......................................................... 3 2.3.2 行车标志 .................................................................. 3 2.3.3 信号标志 .................................................................. 4 2.4 视觉信号的意义 .............................................................. 5 2.5 手信号的显示方式和意义 ...................................................... 6 2.6 听觉信号 (9) 3 信号系统的基 础 (11) 3.1 联锁的定义 ................................................................. 11 3.2 进路与道岔 ................................................................. 11 3.3苏州地铁信号系统 ............................................................. 13 3.4 车场线信号 ................................................................. 13 4 信号控制系统在城市轨道交通中的应 用 (13) 4.1 城市轨道交通中使用的信号系统 ............................................... 13 4.2 城市轨道交通移动闭塞信号系统的通信实现方式..................................
交通信号控制系统解决方案 1概述 交通信号控制系统，是智能交通系统（ITS）在交通管理工作中的基本应用，也是城市智能交通管控系统中最直接、最基础的应用系统。通过建设信号控制系统，实现信号路口联网远程控制、交通流量的采集、路口自适应控制、绿波协调控制以及区域的自适应控制，有效减少车辆的停车次数，节省旅行时间；后台实时调整信号配时，采取多时段控制方式，必要时，可通过智能交通管理中心人工干预，直接控制路口交通信号机执行指定相位，有效的疏导交通，减少行车延误，提高通行能力，缓解日益严峻的城区道路交通拥堵压力，提高城区交通综合管理能力，减少汽车尾气排放，美化环境，提升城区形象。 2系统结构设计 系统结构划分为3级：分别为中心控制级设备、区域控制级设备以及路口控制级设备。交通信号控制系统设备主要包括中心设备、前段设备和通信设备。
（1）中心控制级设备 中心控制级设备作用主要是： ?监控整个系统的运行。 ?协调区域控制级的运行。 ?具备区域控制级的所有功能。（2）区域控制级设备 区域控制级设备作用主要是： ?监控受控区域的运行。
?对路口交通信号进行协调控制。 ?对路口交通信号机的工作状态和故障情况进行监视。 ?通过人机回话对路口交通信号机进行人工干预。 ?监视和控制区域级外部设备的运行。 ?进行交通流量统计处理。 （3）路口控制级设备 路口控制级设备即信号机，其作用主要是： ?控制路口交通信号灯。 ?接收处理来自车辆检测器的交通流信息，并定时向区域计算机发送。 ?接收处理来自区域计算机的命令，并向区域计算机反馈工作状态和故障信息。 ?具有单点优化能力。 3系统功能设计 3.1基础功能 （1）区域自适应控制 系统以控制子区作为基本控制单元，综合考虑子区内的交通运行状态（如交通阻塞、交通拥挤、交通顺畅）、交叉口的关联性大小、交叉口的实际交通量，确定公共信号周期与相位差的决策模型，并运用智能优化算法实时优化子区协调控制配时参数，实现控制子区交叉口的协调控制功能。 系统的区域交叉口协调控制能够确保控制区域内的交通流时刻处于最佳运行状态，相邻交叉口之间协调方向的行驶车流可以获得尽可能不停顿的通行权，大大降低车辆在交叉口频繁加减速所产生的交通污染，减少区域交通总的车辆燃油
公安交通集成指挥平台技术实施方案 为贯彻落实《全国主干公路交通安全防控体系三年规划》，根据《公安交通集成指挥平台建设指导意见》要求，组织编写技术实施方案，以指导各地开展公安交通集成指挥平台建设工作。 一、总体要求 （一）指导思想 以维护公路通行秩序、保障公路畅通、有效预防和减少交通事故为目标，以道路交通监控系统为基础，以指挥民警执法、指导民警勤务为核心，以交通安全态势研判预警为重点，以警力部署协调和交通违法干预为根本方法，建设全国统一的公安交通集成指挥平台，支撑交警勤务机制改革，推动落实“警力跟着警情走，勤务随着警情变”，推进公安机关交通管理部门“四项建设”，不断提高公安交通科学化、现代化管理体系建设能力和水平。 （二）建设目标 公安交通集成指挥平台是公路交通安全防控体系三位一体建设的重要内容，也是公安交警部门科技信息化规划建设的四大信息平台之一。集成指挥平台在现有全国机动车缉查布控系统基础上升级而成，按部、省、地市三级分布建设，三级平台互联互通，构建成全国统一的快速高效的公路交通应急指挥体系。通过集成指挥平台建设，实现道路交通态势智能感知、交通违法主动干预、突发事件及时处置、警力科学部署指挥等业务管理，构建快速高效交通指挥体系、常态实战的新型勤务机制，提高交警执法能力和水平，保证道路畅通安全，规范道路行车秩序，有效防范和减少道路交通事故。 （三）建设思路 基于各地自行建设的各类道路监控系统进行信息共享、集成应用和联网运行，实现各类道路交通基础、动态信息的逐级汇聚及大范围分析研判，实现跨地域道路交通管理的联网联控。在联网基础上，实现车辆缉查布控、交通违法现场查处和审核入库、交警执法站信息管理、跨地交通事件监测共享及应急指挥、勤务监督考核等业务的统一管理。各地按照集成指挥平台联网运行的总体架构，规划调整本地道路监控系统的数据及系统分布、业务管理功能，逐步减少各地的差异性，提高应用水平。通过集成指挥平台监测监控系统运行工作情况，保证系统稳定高效运行。 （四）建设任务 1、规划设计集成指挥平台。组织部、省、市三级集成指挥平台的整体框架规划设计。各地按照集成指挥平台总体建设要求，规划设计本地道路监控系统建设改造、信息资源管理整合工作。 2、组织集成指挥平台建设。各地组织搭建本地集成指挥平台软硬件系统运行环境，安装发布集成指挥平台核心软件。根据本地业务需求，研发应用扩充软件。各地组织公安交通指挥中心（指挥室）建设工作。 3、组织基础应用系统改造接入。各地按照建设规划和基础应用系统建设规范及接入标准，新建、升级改造现有电子监控设备、视频监控等基础应用系统，整合各类信息资源，接入集成指挥平台。 4、开展道路管控业务应用。根据本地业务需求，各地组织开展视频巡逻、交通违法取证、信息服务、网上勤务管理、业务 监管考核、信息分析研判、监控设备运行监测等业务应用。 5、制修订技术标准及业务规范。组织制（修）订集成指挥平台结构和功能、通讯协议、数据规范、数据交换等技术标准。制定集成指挥平台业务管理、数据质量要求、运行维护、信息安全等配套管理使用规定。 二、总体技术设计
交通指挥中心信息化 设 计 方 案 北京XX科技有限公司 2019年X月
目录 第1章前言 0 第2章可行性分析 (2) 2.1 目的及意义 (2) 2.2 指导思想 (2) 2.3 社会经济效益 (3) 第3章XX市道路交通管理的现状、分析及对策 (5) 3.1 XX市道路交通基本状况及存在的问题 (5) 3.2 基本对策 (6) 第4章公安交警指挥中心的构成 (8) 第5章设计依据 (10) 第6章设计方案 (12) 6.1 110/122/119接处警系统 (12) 6.1.1 概述 (12) 6.1.2 系统总体介绍 (15) 6.1.3 系统开通前期准备及环境要求 (23) 6.1.4 售后服务及承诺 (26) 6.2 交通信号控制系统 (28) 6.2.1 前言 (28) 6.2.2 系统原理简述 (29) 6.2.3 系统基本构成 (30) 6.2.4 控制系统软件主要特点 (36) 6.2.5 交通信号控制的方式 (40) 6.3 网络监控系统 (49) 6.3.1 系统构成 (50) 6.3.2 系统原理简述 (50) 6.3.3 设备选型说明 (51) 第1章打印 (164) 6.4 网络视频电子警察系统 (167) 6.4.1 前言 (167) 6.4.2 系统原理简述 (167) 6.4.3 系统主要特点 (168) 6.4.4 合理化建议 (169) 6.4.5 机动车超速自动监测系统 (170) 6.4.6 Windows NT (186) 6.5 视频数字硬盘录像系统 (189) 6.5.1 主要特性 (190) 6.5.2 实时多路数字视频录像，多画面显示和传输 (190) 6.6 磁盘阵列 (194) 6.7 中控室器材的总装设计及安装布局 (199) 6.8 系统供／配电及接地 (200)
编号: 毕业论文(设计) 题目智能交通信号灯控制系统设计 指导教师xxx 学生姓名杨红宇 学号201321501077 专业交通运输 教学单位德州学院汽车工程系（盖章） 二O一五年五月十日
德州学院毕业论文（设计）中期检查表
目 录 1 绪论............................................................................................................................ 1 1.1交通信号灯简介...................................................................................................... 1 1.1.1 交通信号灯概述.................................................................................................. 1 1.1. 2 交通信号灯的发展现状...................................................................................... 1 1.2 本课题研究的背景、目的和意义 ......................................................................... 1 1. 3 国内外的研究现状 ................................................................................................. 1 2 智能交通信号灯系统总设计.................................................................................... 2 2.1 单片机智能交通信号灯通行方案设计 ................................................................. 2 2.2 功能要求 ............................................................................... 错误！未定义书签。 3 系统硬件组成............................................................................................................ 4 4 系统软件程序设计.................................................................................................... 5 5 结论和展望................................................................................................................ 6 参考文献...................................................................................... 错误！未定义书签。 杨红宇 要： 但是传统的交通信号灯不已经不能满足于现代日益增长的交通压力，这些缺点体现在：红绿 以及车流量检测装置来实现交通信号灯的自控制，随着车流量来改变红绿灯1 绪论 1.1 1.1.1 为现代生活中必不可少的一部分。
城市道路交通管理评价指标体系 （2012年版） 一、道路交通管理机制指数 1、道路交通规划体系 符号：P1 定义：针对城市的交通发展，编制综合交通体系规划和专项规划，形成完善的规划体系。 主要评价内容： （1）编制城市综合交通体系规划； （2）编制公共交通规划； （3）编制停车设施规划； （4）编制步行和自行车交通系统规划； （5）编制交通安全管理规划； （6）编制城市交通年度报告。 单位：无 2、交通综合协调机构 符号：P2 定义：建立由政府领导、有关部门参加的城市交通综合协调机构，根据交通需求、道路交通安全状况和城市发展要求，进行交通规划、建设和管理。 主要评价内容：
（1）有规划、建设、管理一体化的城市交通综合协调机制； （2）将交通管理工作纳入党委政府重要议事日程，定期召开城市交通问题专题会议； （3）设立工作制度健全、责任明确的综合协调常设机构； （4）机构负责人为政府主要或分管领导，成员包括规划、建设、公安交通、交通运输、教育、园林、市政、城管执法等部门人员； （5）组织协调、跟踪落实与监督考核机制完善； （6）具体工作有措施、有落实、有成效。 单位：无 3、交通影响评价 符号：P3 定义：建成区内实际进行交通影响分析的项目占应进行交通影响分析项目的比例。 单位：％ 表3 交通影响评价分级表 4、交通秩序综合治理机制 符号：P4 定义：建立多部门合作、工作职责和任务明确、决策科学的交通秩序综合治理机制。 主要评价内容：
（1）利用城市交通综合协调机构开展交通秩序综合治理工作； （2）定期开展交通拥堵节点和交通秩序乱点排查工作； （3）制定交通秩序综合治理重点工程实施计划，任务分解、工作责任及进度目标明确； （4）重大交通建设和改善项目征求公众意见； （5）持续开展严重违法行为整治行动； （6）建立严重交通违法与银行信贷信用考评、机动车保险费率挂钩制度。 单位：无 二、道路通行条件指数 1、道路网密度 符号：P5 定义：建成区内道路长度与建成区面积的比值（道路指有铺装的宽度3.5米以上的城市道路）。 单位：km/ km2 表5 道路网密度分级表 2、人均道路面积 符号：P6 定义：市区拥有的道路面积（道路指有铺装的宽度3.5米以上的路，不包括人行道）与市区人口（包括农业人口）的比值。
新型智能交通信号控制系统 报名号：BS2011-B241设计者：GARDING指导教师：匿名 摘要：本作品针对当前日益严重的交通拥堵问题，以EXP-89S51单片机为核心，设计出了一种新型智能交通信号控制系统，实现了对交通信号灯的实时智能控制。该新型控制系统在控制方案上采用了我们自主设计的新型两级模糊控制方案，该方案是一种同时具有自适应控制、分级模糊控制、相位繁忙优先和准确显时等优势的控制方案，更适用于实际的交通情况，且已获国家实用新型专利和相关论文已在科技核心期刊《现代电子技术》上发表。在软件设计上，采用了MATLAB和VB进行动态模拟，并与当前正在采用的几种控制方案进行了对比验证，验证了新方案的优越性。在硬件设计上，我们采用了EXP-89S51单片机、SP-MDCE25A 交通灯模组、E-TRY通用板和倒计时LED数码管模块等，并搭建了较好的逼真的外围平台来对其实现更具真实性的实时控制。该作品不论是在创新性、实用性、技术先进性，还是在可靠性、经济性上都具有很强的优势。 关键词：智能交通信号新型两级模糊控制 VB动态模拟 EXP-89S51单片机 1、系统总体方案介绍 1.1自主提出的新型智能交通信号控制的总控制系统原理 我们自主提出的新型智能交通信号控制的总控制系统原理如图1所示： 图1自主提出的新型智能交通信号控制的总控制系统原理图在该系统中，交叉口的交通参数经检测装置检测，将被测参数转换成统一的标准电信号，再经A/D转换器进行模数转换，转换后的数字量通过I/O接口电路送入新型两级模糊控制器再到控制台。 在新型两级模糊控制器和控制台内部，用软件对采集的数据进行处理和计算，然后经数字量输出通道输出。输出的数字量通过D/A转换器转换成模拟量，再经驱动模块对交通情况进行控制，从而实现对交叉口的实时智能交通控制。 1.2 基于EXP-89S51单片机的新型智能交通信号控制系统的总控制系统设计 本系统运用我们的新型两级模糊控制方案，采用了EXP-89S51来控制智能交通系统。系统的整体结构框图如图2所示：
城市轨道交通信号与通信系统基础知识 填空题 城市轨道交通信号系统通常包括两大部分，分别为联锁装置和列车自动运行控制系统。 列车自动运行控制系统ATC包括ATO（列车自动驾驶）、ATP（列车自动超速防护）、ATS（列车自动监控系统）。 信号机是由机柱、机构、托架、梯子、基础组成。（此一般指高柱信号机，若矮型信号机则无梯子。） 机构是由透镜组（聚焦的作用）、灯座（安放灯泡）、灯泡（光源）、机箱（安装诸零件）、遮檐（避免其它光线射入）、背板（增大色灯信号与周围背景的亮度）等组成。 透镜式信号机是指用信号的颜色和数目来组成的设备，并且采用光学材料的透镜组。 通过色灯的显示，提供列车运营的条件，拥有一系列显示的设备称为信号机。 信号机按高矮可分为高柱信号机与矮型信号机。 信号机按作用的不同可分为：防护信号机、阻挡信号机、出段信号机、入段信号机、调车信号机。 道岔区段设置的信号机称为防护信号机。 10、控制列车的进入与速度的设备称为信号。传送各种信息（图像、信息等）称为通信。 11、继电器是由电磁系统和接点系统组成。电磁系统是由线圈和铁芯组成，即输入系统。接点系统是由前接点和后接点组成，即输出系统。 12、转辙机的功能有：转换道岔、锁闭道岔、给出表示。 13、转辙机按用电性质，可分为直流电动转辙机和三相交流电动转辙机。 14、转辙机按道岔锁闭位置，可分为内锁闭和外锁闭。 15、转辙机按动力，可分为电动和液压。 16、50Hz微电子相敏轨道电路应用于车辆段内，其作用是接受来自轨道上列车占用的情况。 17、音频数字编码无绝缘轨道电路应用于正线上和试车线上，其作用是接受和发送各种信息。
智慧交通产品解决方案 智能交通管控平台 【面向城市交通】
目录 1.1.概述 (3) 1.2.智能交通管控平台 (5) 1.2.1.平台概述 (5) 1.2.2.平台特点 (5) 1.2.3.平台结构 (7) 1.2.4.业务流程 (9) 1.2.5.平台组成 (17) 1.2.6.平台接口 (21)
1.1.概述 我公司在用户需求的基础上，通过对城市公安交通指挥系统各技术子系统的功能进行梳理、分类，根据GA/T445-2010《公安交通指挥系统建设技术规范》、GAT1146-2014《公安交通集成指挥平台结构和功能》要求的功能和我公司自行拓展的功能，将城市公安交通管理的业务应用划分为五大核心平台，即智能交通管控平台、交通信息服务平台、交通运维管理平台、交通地理信息平台和交通信息资源平台，如下表所示： 表错误！文档中没有指定样式的文字。-1核心业务平台及功能
1）智能交通管控平台 作为公安交通指挥中心核心应用平台，以总队、支队、大队、路面岗勤为主用户群，以城市交通状况监测、交通日常管控、突发事件处置为核心业务，通过交通信息资源云中心对接交互，为指挥中心、科室、路面等各角色提供各类应用的业务平台。 2）交通地理信息平台 针对交管平台专门打造的地理信息应用系统，以公安网为基础，以警用电子地图为核心，以地理信息技术为支撑，对空间地理数据进行可视化展现及空间数据分析，为核心业务平台提供基础支撑。 3）交通信息服务平台 为公安交管用户提供面向公众的交通信息服务，实现交通信息采、编、审、发，通过诱导屏、微信、微博等方式对外发布。 4）交通运维管理平台 作为交通技术服务部门提供运维管理工具，通过设备管理、设施管理、警力资源管理、应用运行监测和系统管理等手段有效管理交通设备、应用系统和警力资源，提高智能交通系统的整体运行效率。 5）交通信息资源平台 交通信息资源平台为应用系统提供统一的数据采集和传输服务，支撑跨单位间按需信息交换与共享。实现多种类型的数据采集，可靠、快速、安全地数据传输，多种类型的数据交换等一系列的功能和非功能性需求，从而实现互连互通、数据共享。
交通信号灯控系统技术文件（集中控制型） 1．交通信号管理系统方案 1.1概述 交通是城市的主要功能之一。城市交通是城市经济和社会发展的动脉，而城市交通设施是城市基础设施的重要组成部分。一个城市的交通的服务水平反映了一个城市的现代化水平。 随着我国经济的高速发展，城市化速度加快，人口和车辆数量剧增，由此引起交通拥挤阻塞、交通事故频发、交通环境恶化，交通问题成为令人困扰的严重问题。如何改善城市交通状况？直接办法就是修路扩路。但任何一个城市，可供修建道路的空间都有限，且需巨额资金。因此，在现有硬件设施的条件下，提高交通控制和管理水平，合理使用交通设施，充分发挥其能力，并采用软设施来改善城市的交通状况。 欧美、日本及澳大利亚等，对交通控制系统的研究给予高度重视，投入了大量人力物力。从1994年起，智能交通(ITS)这一术语得到全世界的广泛承认，它研究的一个重要方面就是智能交通控制与管理。其中英国的SCOOTS系统和澳大利亚的SCATS 系统都是较成功的区域交通控制系统，在世界几十个大城市中运用。由于我国为混合交通，自行车较多，行人交通安全意识淡薄，交通控制设备落后，一些实例已经证明：简单引进SCOOTS和SCATS 系统并不适合我国国情。 京安城市交通信号管理系统是基于城市中的主干道的线控而开发出来的，它把整个城市路口作为一个有机的整体来看待，车流通过路口时可以全部是遇上绿灯，根本不用停车，车速可以大大加快；在一定程度上使机动车不会冲红灯：因为当红灯时，司机可以看到下面相邻的路口也是红灯，过了本路口，还是红灯；当绿灯时，主干道的车多，车速快，车流连续，另方向的车难以穿过其中，所以也取消了冲红灯的念头。人通过交叉路口的安全性也有很大提高：主干道是红灯时，减少了从上游路口过来的车辆，人流通过路口时再也不用与机动车抢道了；主干道是绿灯时，人流慑于机动车的连续快速行驶，不会强行通过路口。这样，使繁忙拥挤的城市交通变得有规律，人车各行其道，既保障了交通安全又规范了道路的管理，为城市的发展奠定了坚实的基础。 1.2交通信号控制系统结构 系统采用两级分布式控制结构，由控制中心计算机、交通信号控制机、通信设备、路口交通设备等组成，如下图所示：
附件20： 高职交通运输大类轨道交通信号控制系统设计与应用赛项技能竞赛规程、评分标准及选手须知 一、竞赛内容 本次竞赛的核心内容是：搭建轨道交通信号控制系统，实现符合真实列控中心规范的核心功能（如三点检查、列控中心初始化、改方请求、轨道电路发码控制、轨道电路模拟量和开关量数据的实时监测、CAN总线通讯等功能）。 轨道交通信号控制系统设计与应用主要以地面列车运行控制系统为技术主体，由轨道交通信号控制系统实物组合柜和信号主控制台组成。轨道交通信号控制系统实物组合柜包含列控中心模拟机、模拟轨道（8区段）、移频柜内设备（发送器、接收器、衰耗盘）、防雷模拟网络盘、继电器等设备；信号主控制台包含与列控中心相关信号设备模拟系统、列控中心操作客户端、轨道交通信号控制系统维护终端。 参赛选手根据任务书要求（比赛开始时，任务书一次性下达），利用大赛提供的竞赛设备，在3小时内连续完成以下各项子任务： 子任务1：列控中心、移频柜内设备、模拟环境等信号系统逻辑关系设计。 根据提供的轨道交通信号系统使用场景，在信号主控制台上设计各信号设备所对应的位置和逻辑关系。 子任务2：信号控制系统组合内部安装、配线、焊接、调试、测量和分析。 根据提供的电路原理图和设备组合内部配线图，按照信号设备施工标准和要求进行安装、更换和配线，按规定工艺进行焊接；根据要求进行通电试验和调试。 子任务3：完成信号控制系统的故障检测与处理。 学生通过观察系统故障现象、分析故障原因、用测试工具查找故障点并处理故障。 子任务4：信号控制系统的综合应用。 按照要求，完成特定场景的应用。通过操作模拟列控中心、模拟移频柜、轨道和列车等设备实现场景的演变过程。 子任务5：信号主控台设计与调试。
1.1 城市交通综合管理系统平台 1.1.1背景 随着社会和经济的发展，城市人口不断增加，市区机动车数量也随之猛增，原有的道路、交通标志、标线等已经无法满足现代交通的需求，城区多条道路存在不同程度的交通拥堵现象。 针对目前的交通状况，引入先进的信息化技术缓解当前的交通拥堵现状。采用先进的采集特定车辆信息分析交通流技术，收集城区公交车、出租车GPS信号并通过专业交通分析运算平台，分析出城区道路可能已经出现的拥堵点并自动预警，指挥中心利用视频监控系统进行图像验证后可就近调警并根据情况进行信号灯控制调整。 1.1.2平台概述 iVMS-8600智能交通综合管控平台，是一个基于服务器、操作系统、依托于数据库、架构于网络的服务系统，是支撑起智能交通类监控系统产品的中央管理平台，一个能够实现设备接入与用户服务的综合软硬件体系。综合管控平台利用统一的数据库、软件及服务，接入分散的设备并建立用户、业务接口，以完成分散设备的统一管理并提供用户业务需要的服务。 iVMS-8600智能交通综合管控平台需在指定的路段安装数据采集设备，通过各级接入服务器及其应用软件，最终实现诸如交通违法记录与处理、交通事件监测、通行车辆记录、智能研判、交通流量统计等交通业务的功能与应用。 软件平台包括数据库服务器、CMS管理平台、交通应用服务器、图片服务器、区间测速/套牌分析服务器、设备接入服务器、网络存储服务器、存储管理服务器、网管服务器、流媒体服务器、电视墙服务器、CS控制客户端、WEB配置客户端、WEB控制客户端以及路口前端进行数据采集、处理、发送的道口管理主机，可实现对通行路口车辆的牌照识别、测速及超速报警、闯红灯检测、布控车辆检测报警、查询统计、智能研判等功能。 1.1.3平台架构 城市交通综合管理系统平台结构分为三层：协议层、服务层和应用层，具体模块包
城市交通信号集中控制系统 技术方案
目录 1、系统设计依据 (2) 2、系统的组成 (3) 3、功能与特点： (6) 4、系统指标 (7) 4.1 中心计算机配置指标: (7) 4.2、通讯系统 (8) 4．3 、交通信号机的技术指标： (9) 4.4、环行线圈车辆检测器的技术指标： (9) 5、组成设备介绍 (10) 5.1、UTC1000集中协调式交通信号控制机 (10) 5．2、环形线圈车辆检测器： (12) 5．3、GIS地理信息系统（可选）： (14) 5．4、通讯计算机系统 (14) 5．5、中心软件 (15) 5．5．3、操作台软件基本功能说明: (18) 附件1、信号机基础件： (44) 附件2、信号机外型图： (45) 附件3、信号机实际效果图： (1)
城市交通集中协调式控制系统（UTCS, Urban Traffic Control System）是现代城市智能交通系统（ITS ）的重要组成之一，主要用于城市道路交通的控制与智能化管理。 交通信号控制系统主要功能是自动协调和控制区域内交通信号灯的配时方案，均衡路网内交通流运行，使停车次数、延误时间及环境污染等减至最小，充分发挥道路系统的交通效益。必要时，可通过指挥中心人工干预，直接控制路口信号机执行指定相位，强制疏导交通。 通过安装在道路上的车辆检测器，智能信号控制系统可以优化交通信号灯网络的交通方案，使其适应交通流变化条件，从而使在控路网中运行的车辆的延误和停车次数达到最小，交通信号控制系统全面实施以后，在控制区域内应达到：行车延误减少15％以上、行车速度提高10%以上，停车次数减少15%以上。 1、系统设计依据 依据国家和行业相关标准、相关研究成果等资料进行本设计，具体如下： 《全面推进公安交通管理信息系统建设和应用工作的意见》 《道路交通信号机标准》（GA47-2002） 《道路交通信号控制系统术语》（GA/T509---2004） 《公安交通指挥系统工程设计规范》（GA/T515---2004） 《城市道路交通信号控制方式适用规范》（GA/T527-2005） 《交通信号控制机与上位机间的数据通信协》 （GB20999-2007-T）《倒记时显示器》（GAT508-2004） 《计算机信息系统安全保护等级划分准则》（GB17859） 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198）
智能交通信号灯控制系统设计 摘要：本文对交通灯控制系统进行了研究，通过分析交通规则和交通灯的工作原理，给出了交通灯控制系统的设计方案。本系统是以89C51单片机为核心器件，采用双机容错技术，硬件实现了红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左、右转提示和紧急情况发生时手动控制等功能。 关键词：交通灯；单片机；双机容错 0 引言 近年来随着机动车辆发展迅速，给城市交通带来巨大压力，城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，特别是街道各十字路口，更是成为交通网中通行能力的“隘口”和交通事故的“多发源”。为保证交通安全，防止交通阻塞，使城市交通井然有序，交通信号灯在大多数城市得到了广泛应用。而且随着计算机技术、自动控制技术和人工智能技术的不断发展，城市交通的智能控制也有了良好的技术基础，使各种交通方案实现的可能性大大提高。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。本文设计的交通灯管理系统在实现了现代交通灯系统的基本功能的基础上，增加了容错处理技术（双机容错）、左右转提示和紧急情况（重要车队通过、急救车通过等）发生时手动控制等功能，增强了系统的安全性和可控性。 1 系统硬件电路的设计 该智能交通灯控制系统采用模块化设计兼用双机容错技术，以单片机89C51为控制核心，采用双机容错机制，结合通行灯输出控制显示模块、时间显示模块、手动模块以及电源、复位等功能模块。现就主要的硬件模块电路进行说明。 1.1 主控制系统 在介绍主控制系统之前，先对交通规则进行分析。设计中暂不考虑人行道和主干道差别，对一个双向六车道的十字路口进行分析，共确定了9种交通灯状态，其中状态0为系统上电初始化后的所有交通灯初试状态，为全部亮红灯，进入正常工作阶段后有8个状态，大致分为南北直行，南北左右转，东西直行，与东西左右转四个主要状态，及黄灯过渡的辅助状态。主控制器采用89C51单片机。单片机的P0口和P2口分别用于控制南北和东西的通行灯。 本文的创新之处在于采用了双机容错技术，很大程度上增强了系统的可靠性。容错技术以冗余为实质，针对错误频次较高的功能模块进行备份或者决策机制处理。但当无法查知运行系统最易出错的功能，或者系统对整体运行的可靠性要求很高时，双机容错技术则是不二选择。 双机容错从本质上讲，可以认为备置了两台结构与功能相同的控制机，一台正常工作，一台备用待命。传统的双机容错的示意图如图1所示，中U1和U2单元的软硬件结构完全相同。如有必要，在设计各单元时，通过采用自诊断技术、软件陷阱或Watch dog等系统自行恢复措施可使单元可靠性达到最大限度的提高。其关键部位为检测转换（切换）电路。
安庆市公安局交通警察支队集成指挥平台软硬件采购 项目附件 一、项目背景 为贯彻落实《全国主干公路交通安全防控体系三年规划》，根据《公安交通集成指挥平台建设指导意见》要求，并依据安徽省公安厅交警总队下发《公安交通集成指挥平台技术实施方案》文件，安庆市交警支队组织搭建《公安交通集成指挥平台》软硬件系统运行环境，确保集成指挥平台部署和正常运行，满足支队3年以上的实际应用扩展的需要。 二、建设依据 （1）《全国主干公路交通安全防控体系三年规划》 （2）《公安交通集成指挥平台建设指导意见》 （3）《公安交通集成指挥平台技术实施方案》 （4）《公安交通管理信息系统安全防范体系建设规范》 （5）《公安信息通信网边界接入平台安全规范》 三、建设内容 （一）总体构架 集成指挥平台核心数据库及其应用系统软件部署在公安网内，系统在现有机动车缉查布控系统基础上升级而成。集成指挥平台管理的各类动态数据量非常大、需要传输交换视频、图片等资源，对网络要求较高，集成指挥平台按部、省、地市三级分布，按部、省、地市三级建设。如下图所示：
1、部级集成指挥平台。部署部级集成指挥平台数据库及其应用系统。数据库包括：用于平台日常业务管理、数据分发的Oracle数据库和用于数据分析研判的云计算环境分布式数据库。部级平台数据库汇聚存储全国各地道路交通的基础信息、道路交通监控状态信息、缉查布控应急指挥业务信息、车辆轨迹及部分图片信息、部分点段交通流量气象信息、勤务考核监管信息、部分交通事件视频信息、跨省分发业务信息、跨地共享查询授权信息、各类业务统计分析信息等。 2、省级集成指挥平台。部署省级集成指挥平台数据库及其应用系统，部署云计算环境分布式数据库。省级平台数据库汇聚存储本省各地道路交通的基础信息、道路交通监控状态信息、缉查布控应急指挥业务信息、车辆轨迹及部分图片信息、交警执法站车辆检查登记信息、交通流量气象信息、勤务考核监管信息、部分交通事件视频信息、跨地分发业务信息、跨地共享查询授权信息、各类业务统计分析信息、网上业务监管等。 3、地市集成指挥平台。部署地市集成指挥平台数据库及其应用系统。根据业务数据量部署云计算环境分布式数据库（目前数据量安庆市暂不搭建云计算环境分布式数据库，但是需要配置流数据处理中间件软件及相关服务器）。地市平台数据库汇聚存储本地道路交通的基础信息、道路交通监控状态信息、缉查布控应急指挥业务信息、车辆轨迹及图片信息、非