城市交通信號誘導及遠程傳輸系統設計

候 志 軍

(太原市市政工程設計研究院，山西 太原 030002)

1 概述

隨著社會的進步，機動車輛呈現爆發式增長，同時對交通信號誘導及傳輸系統提出了更高的要求。一個先進、高效、簡潔的交通信號誘導及傳輸系統可以在現有的道路條件下實現更高的交通流量并且能大大緩解城市的交通擁擠狀況。

交通信號誘導系統是現代城市交通管理的重要內容，也是交通系統中最基本、最關鍵的組成部分，其協調、控制、誘導的最終效果將直接決定整個ITS的運行高效性，其控制策略的多樣性以及后期的服務水平將決定著整個智能交通系統建設的效果。

為實現城市交通效率的整體提高，提升道路交通控制水平，根據模塊化設計原則、分級設計原則以及集中控制要求，對所有新建燈控路口實現單個路口內所有交通信號燈、監控攝像機聯動控制。每個燈控路口將所有信號、監控的數據編碼壓縮后通過路口的信號控制機轉換成光信號，然后通過光纖傳輸到城市的交通控制中心以實現集中控制要求。

2 交通信號誘導、遠程傳輸設計的組成

交通信號誘導、遠程傳輸設計共包含四大部分內容：

1)燈控路口內單個設備的設計。2)燈控路口的綜合控制系統。3)信號傳輸路由系統。4)交警設備的防雷設計。

3 燈控路口內單設備設計

3.1 信號燈

信號燈具應滿足GB 14887—2011道路交通信號燈的要求。

3.2 信號燈的設置

機動車道信號燈的設置為燈控路口在每個車輛行駛方向采取對向安裝，燈桿的挑臂長度最短不應小于最內側車道的邊線，最長不應大于道路雙黃線。信號燈的設置應以道路標線為依據，不分相位的設置滿屏信號燈。需要左轉、直行、右轉分相位放行的，每個相位最少設置一組信號燈。機動車信號燈為豎向三聯燈組成，分別由綠黃紅三色組成。信號燈三種顏色的切換時間由燈控路口信號機自動控制，在特殊時刻可以由交通警察手動控制。

人行橫道信號燈設置于人行橫道兩側，同樣采取對向安裝方式，有中央分隔綠化帶或者安全島的需增加一組人行橫道燈。在小型路口可以兩個方向共享一組信號燈桿，安裝雙頭信號燈。人行信號燈的組成由紅色行人站立圖案及動態綠色行人行走圖案組成。

非機動車信號燈一般懸掛于機動車道信號燈桿上，同樣為豎向三聯燈組成，分別由綠黃紅三種顏色的自行車圖樣組成。

3.3 大屏誘導設備的設置

現代城市的道路網密度已經很大，當某條道路擁堵時，選擇其他道路繞行，可以大大減少通行時間，同時也可以減少機動車怠速等待所產生的空氣污染。而大屏誘導設備就提供了一個可視的城市道路的通行狀態，擁堵用紅色表示、暢通用綠色表示。在大屏誘導設備中室外LED交通顯示屏由于其具有視角大、可全天候運行、信息量大、實時性好等優點，從而成為最常用的誘導形式。LED大屏在播報道路通行狀態的同時也可播報天氣預報、交通事故、道路施工禁行、機動車限行等信息，從而大大豐富了機動車駕駛員的信息，提高了道路通行效率。設計中一般在城市主干路的燈控路口的出口方向100 m左右設置LED誘導屏。

3.4 車檢線圈的設置

車檢線圈主要是為了對機動車流量檢測而設置的設備。每當機動車通過時，車檢線圈會將檢測到的信號累加，從而能夠計算出單位時間內通過的機動車數量。檢測器線圈一般采用耐800 ℃以上高溫、高強度塑料護套,截面面積1.5 mm2單芯多股非屏蔽銅線制作。

燈控路口設備設置完畢后如圖1所示。

4 燈控路口的綜合控制系統

燈控路口的控制系統主要由通訊管線、信號機構成。

每個燈控路口都在路口內形成環形管線，環形管線將所有的設備的信號線集中在一起送往信號機，信號機經過一系列的運算后對燈控路口內的所有設備做出精確控制。信號機的構成包括：CPU板、具有通信功能主控板、16車道車輛檢測器、4塊4相位燈控板、電源模塊、串口板、機箱。

信號機的主要功能為對燈控路口的信號燈、電子警察、車檢線圈等設備的信號采集，然后經過信號機內部控制器的精確計算，對燈控路口所有設備實現自動控制。包括電子警察與信號燈的聯動、事件監測攝像機與電子警察攝像機的聯動等。同時信號機內部的通信模塊能夠實現與交警控制中心遠程光纖通訊，當遠程通訊失效時，能夠將所有的日志記錄、視頻信號存儲在信號機內置的硬盤上，硬盤的容量需要能滿足3×24 h的記錄。

此外信號機能夠對本地燈控路口的信號燈實現遠程遙控以及就地手動控制，并且信號燈顏色能夠任意控制，比如:紅→紅黃→綠→黃→紅。信號機還可以對每個信號燈的不同相位實現單獨相位控制功能。

5 信號傳輸路由系統

5.1 系統描述

根據通信設計要求，每個燈控路口設置1臺遠端接入設備，作為通信匯聚點。每個燈控路口的信號及監控設備，信號燈、電子警察、攝像機、可變情報板、卡口的數據全部接入通訊匯聚點。一個或者兩個燈控路口自建光纖環網，然后通過光纖主干網傳輸到交警控制中心。將信號接入控制中心的機房中心光傳輸管理平臺并存儲，如圖2所示。

5.2 路由設計

城市主要道路一般都全線敷設2根24芯單模光纜。在每個平交口設置6芯單模光纜分支至平交口配電箱內的ODF。燈控路口之間的零星設備單獨敷設4芯單模光纜就近接入周邊路口配電箱，所有監控設備傳輸視頻信號時，當距離小于80 m時采用超五類線直連，當超過80 m時采用4芯單模光纜連接。道路內所有信號匯總后，沿周邊道路引至城市主干路，最后沿主干路進入交通警察指揮中心。

6 交警設備防雷設計

交通信號的設備一般都安裝在6.5 m或者更高的信號桿或監控桿上，所以由于架設位置較高，有比較大的受到雷電直擊的風險。所以將雷電直擊過電壓、電源線過電壓作為防護重點。每個信號桿或者監控桿上都應安裝限流避雷針進行直擊雷保護，桿體本身作為接地引下線。當桿體本身基礎的接地電阻足夠小時使用桿體基礎內部鋼筋作為自然接地極。當接地電阻達不到要求時，增加L50×5的角鋼接地極，接地母線采用40×40扁鋼，接地電阻要求小于4 Ω。在交通信號燈與信號控制機電源引線處采用過電壓保護器作為電源防護，接地電阻小于4 Ω。

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