城市交通监控系统城市交通监控系统 交通监视十交通控制交通监视十交通控制 城市道路交通科学城市道路交通科学化化& & 现代化管理现代化管理 2021/9/241集集成成现现代代计计算算机机、通通信信、网网络络、系系统统控控制制、电电子监视等方面及其交叉领域的先进技术子监视等方面及其交叉领域的先进技术;交通监视与实时交通感应控制互相关连；交通监视与实时交通感应控制互相关连；交交通通控控制制趋趋于于控控制制（自自适适应应）、协协调调、诱诱导导和和导航的综合实现。导航的综合实现。 特点特点:对象：对象：网状的城市道路网状的城市道路 目标：目标：交通组织，道路畅通交通组织，道路畅通2021/9/242基础：基础：先进的硬件设施装备，如先进的硬件设施装备，如. 核心：核心：结合实际开发交通管理的应用软件结合实际开发交通管理的应用软件 功功能能：疏疏导导指指挥挥各各种种交交通通流流，以以有有效效地地缓缓解解城城市市交交通通出出现现的的拥拥堵堵，（提提高高交交警警快快速速反反应应和和处处置置突突发事件能力，确发事件能力，确保所控区域内交通的有序畅通保所控区域内交通的有序畅通）。）。 总总结结：实实时时有有效效的的疏疏导导来来源源于于正正确确、有有针针对对性性的的控控制制方方案案决决策策，方方案案决决策策的的有有效效性性依依赖赖于于各各类类交交通通信信息息的的及及时时准准确确，同同时时还还必必须须依依靠靠强强有有力力的的执执行行手手段段，因因此此，信信息息、决决策策、执执行行手手段段是是构构成成交交通通监监控控（指指挥挥）系系统统的的三三大大要要素素，而而网网络络通通信信系系统统是是沟通这三大要素并使之协调运行的沟通这三大要素并使之协调运行的枢枢纽纽。 2021/9/243系统结构图系统结构图2021/9/244交通管理信息子系统网络逻辑结构： 2021/9/245公安交通综合业务管理网的构建公安交通综合业务管理网的构建 背景背景 设计原则设计原则 网络设计方案网络设计方案 1、网络体系结构、网络体系结构“网际网网际网”体系结构体系结构 核心层网络核心层网络+接入层网络接入层网络+Internet国际互联网国际互联网 +各科室局域网各科室局域网 2、网络通信环境、网络通信环境 1)广域网网络环境的选择方案；广域网网络环境的选择方案； 2)网络协议；网络协议； 3)网管平台；网管平台；网络的划分网络的划分 骨干网骨干网+子网子网2021/9/246主要网络设备造型主要网络设备造型选用广域网路由设备（如多协议路由器选用广域网路由设备（如多协议路由器Cisco 7500、Cisco4500系列和系列和Cisco2500系列）系列）选用局域网交换机（选用局域网交换机（Cisco公司的公司的Calalyst 5000）作为交警支队计算机网的骨干网络设备，达到实用作为交警支队计算机网的骨干网络设备，达到实用的要求、备份的要求以及今后整个网络的升级。的要求、备份的要求以及今后整个网络的升级。系统设计方案系统设计方案1）系统软件平台选择方案）系统软件平台选择方案2）子系统设计）子系统设计2021/9/247参考文献参考文献1.“对建立公安交通管理信息系统的探讨对建立公安交通管理信息系统的探讨”，交，交通管理通管理1998年第年第6期；期；2 .“移动无线数据传输系统在公安交通管理上的应移动无线数据传输系统在公安交通管理上的应用用”，当代通信，当代通信 2003年第年第15期；期；3 . “GPS与与GIS集成在公安交通指挥系统中的应用集成在公安交通指挥系统中的应用”，吉林大学学报，吉林大学学报(信息科学版）第信息科学版）第2l卷第卷第l期，期， 2003年年2月；月；2021/9/248交通模型和算法及优化软件交通模型和算法及优化软件一、中国城市交通的特点一、中国城市交通的特点二、交通控制模型二、交通控制模型 1、机动车交通控制模型、机动车交通控制模型 2、自行车交通控制模型、自行车交通控制模型三、优化算法三、优化算法 1、优化原理、优化原理 2、控制结构与功能、控制结构与功能 3、机动车交通控制模型优化算法、机动车交通控制模型优化算法 4、自行车交通控制模型优化算法、自行车交通控制模型优化算法 5、软件接口、效益降级和检测故障流量补偿、软件接口、效益降级和检测故障流量补偿2021/9/249优化算法框图优化算法框图2021/9/2410机动车自行车混合交通实时自适应城市交通控制系统机动车自行车混合交通实时自适应城市交通控制系统 一、系统设计的指导思想一、系统设计的指导思想 以混合交通的实际状况为控制对象，把降低全控以混合交通的实际状况为控制对象，把降低全控制区整体延误、停车率及堵塞程度为效益优化指标；制区整体延误、停车率及堵塞程度为效益优化指标； 开发现代化交通控制系统必须与对交通进行综合开发现代化交通控制系统必须与对交通进行综合治理和宣传教育相结合。治理和宣传教育相结合。二、系统的控制策略二、系统的控制策略 1. 1.设计实时自适应控制方式，针对自行车与机动设计实时自适应控制方式，针对自行车与机动车混合交通的特点，研究建立能对机动车和自行车实车混合交通的特点，研究建立能对机动车和自行车实施控制的交通模型和软件；施控制的交通模型和软件； 2. 2.针对交叉口间距不齐，交通流变化大的情况，针对交叉口间距不齐，交通流变化大的情况，强化绿信比优化和控制功能；强化绿信比优化和控制功能； 2021/9/2411 3. 3.设计固定配时工作方式，实施对不同交通态势设计固定配时工作方式，实施对不同交通态势的有效控制；的有效控制； 4. 4.增强交通信号机的自主控制功能，提高系统控增强交通信号机的自主控制功能，提高系统控制的灵活性和可靠性；制的灵活性和可靠性； 5. 5.设计系统自动降级和自动恢复功能，提高系统设计系统自动降级和自动恢复功能，提高系统工作的可用性；工作的可用性； 6. 6.保障人对系统的绝对控制，设计多种便于监督保障人对系统的绝对控制，设计多种便于监督调看控制系统工作的人工干预命令；调看控制系统工作的人工干预命令； 7. 7.满足特殊需要增设特殊功能，如特勤路线指定满足特殊需要增设特殊功能，如特勤路线指定路口相位等；路口相位等； 8. 8.为了保障系统运行的高效率，可实时修改系统为了保障系统运行的高效率，可实时修改系统属性参数；属性参数； 2021/9/2412三、系统基本结构与功能三、系统基本结构与功能三级分布式控制结构三级分布式控制结构 1. 1.中心控制级中心控制级 1 1）对区域级，并通过区域级对所需了解的控制区）对区域级，并通过区域级对所需了解的控制区交通状况和设备运行情况进行监视和控制；交通状况和设备运行情况进行监视和控制； 2 2）实现所控范围内的特殊功能（如特勤、特种车）实现所控范围内的特殊功能（如特勤、特种车队优先路线等），进行交通疏导控制；队优先路线等），进行交通疏导控制； 3 3）交通数据的统计、存贮、显示。）交通数据的统计、存贮、显示。 2. 2.区域控制级区域控制级 1 1）对检测器检测到的数据进行实时处理；）对检测器检测到的数据进行实时处理； 2 2）对受控区域内的交通信号进行协调控制；）对受控区域内的交通信号进行协调控制； 3 3）向区域控制中心的人员显示有关信息；）向区域控制中心的人员显示有关信息； 2021/9/2413 4 4）对区域级中的设备工作状况和故障进行监视和）对区域级中的设备工作状况和故障进行监视和控制；控制； 5 5）实现人工干预命令。）实现人工干预命令。 3 3）交通数据的统计、存贮、显示。）交通数据的统计、存贮、显示。 3. 3.路口控制级路口控制级 1 1）接收来自检测器的数据信息，并向区域中心传）接收来自检测器的数据信息，并向区域中心传送送 ； 2 2）控制路口信号灯色）控制路口信号灯色 ； 3 3）接收区域控制级各种命令，并向区域控制中心）接收区域控制级各种命令，并向区域控制中心报告自身工作状态、信号控制参数和故障信息。报告自身工作状态、信号控制参数和故障信息。 2021/9/2414区域控制级基本配置区域控制级基本配置2021/9/2415四、系统的组成与功能四、系统的组成与功能（区域级和路口级（区域级和路口级 ） 1. 1.区域控制级基本配置区域控制级基本配置 区域级中心控制计算机；区域级中心控制计算机； 交通信号机、机动车和自行车检测器：负责收集、交通信号机、机动车和自行车检测器：负责收集、处理、传送机动车自行车运行动态信息，控制路口灯色；处理、传送机动车自行车运行动态信息，控制路口灯色； 彩色图形显示器（交通工程师工作台），彩色图形显示器（交通工程师工作台），用于监用于监视、协调、控制系统的工作状态；视、协调、控制系统的工作状态； 动态地图板（动态交通状况显示屏）：实时显示动态地图板（动态交通状况显示屏）：实时显示控制区内交通状况；控制区内交通状况； 室内交通信息板：显示系统和主要路口交通参数；室内交通信息板：显示系统和主要路口交通参数； 室外可变情报板（交通疏导显示屏）：显示文字室外可变情报板（交通疏导显示屏）：显示文字和图形，以期引导司机，疏导交通；和图形，以期引导司机，疏导交通； 2021/9/2416 语音报告装置：以语音形式报告系统工作状态和语音报告装置：以语音形式报告系统工作状态和故障报警故障报警； 根据用户需要也可以配置电视监控等其它分系统。根据用户需要也可以配置电视监控等其它分系统。五、系统工作方式五、系统工作方式 1 1实时自适应协调控制实时自适应协调控制 2 2固定配时控制固定配时控制 3 3无电缆联动无电缆联动 六、特殊工作方式六、特殊工作方式 1 1）指定路口相位工作方式）指定路口相位工作方式 2 2）特钢、特种车队）特钢、特种车队“绿波带绿波带”工作方式工作方式 3 3）路口税所有灯色）路口税所有灯色“全红全红”工作方式工作方式 4 4）系统闪灯工作方式）系统闪灯工作方式 5 5）系统关灯工作方式）系统关灯工作方式 2021/9/2417七、路口单点控制七、路口单点控制 l l）路口单点实时自适应工作方式）路口单点实时自适应工作方式 2 2）感应控制工作方式）感应控制工作方式 3 3）定周期工作方式）定周期工作方式 4 4）手动工作方式）手动工作方式 5 5）自关灯工作方式）自关灯工作方式 6 6）“全红全红”工作方式工作方式 7 7）闪灯工作方式）闪灯工作方式 8 8）组合工作方式：每天分十六个时段，每个时段可）组合工作方式：每天分十六个时段，每个时段可以任选某种工作方式或某几种工作方式下的不同控制参以任选某种工作方式或某几种工作方式下的不同控制参数。数。八、工作方式的转换八、工作方式的转换 人工控制或自动控制人工控制或自动控制 自动控制的条件：故障原因、交通流量准则、时间准自动控制的条件：故障原因、交通流量准则、时间准则或时间与流量的某种组合则或时间与流量的某种组合 2021/9/2418九、主要硬件设备的技术特点九、主要硬件设备的技术特点 十、系统软件十、系统软件 1.1.系统软件的主要功能和特点系统软件的主要功能和特点 1 1）建立全系统运行环境，对整个系统所有软件进）建立全系统运行环境，对整个系统所有软件进行控制和调度；行控制和调度； 2 2）对系统进行全面管理和控制，对）对系统进行全面管理和控制，对系统和设备的系统和设备的运行状况进行监视运行状况进行监视; ; 3 3）控制与各种设备的通信，并负责）控制与各种设备的通信，并负责检错和纠错；检错和纠错； 4 4）优化软件负责决定执行相位个数及顺序，并优）优化软件负责决定执行相位个数及顺序，并优化计算出主要交通控制参数：化计算出主要交通控制参数：绿信比、相位差和周期；绿信比、相位差和周期； 5 5）故障自动处理、系统自动升级和）故障自动处理、系统自动升级和降级；降级； 6 6）控制系统所有显示、标志和报警）控制系统所有显示、标志和报警设备的工作；设备的工作； 7 7）通过人机会活干预指挥系统运）通过人机会活干预指挥系统运行；行； 8 8）统计与数据库功能；）统计与数据库功能； 2021/9/2419 9 9）系统运行的属性参数可实时修改，实现对系统系统运行的属性参数可实时修改，实现对系统动态随机调整，以提高系统动态随机调整，以提高系统运行效益和控制水平；运行效益和控制水平； 10 10）采用微观和宏观相结合的方法建）采用微观和宏观相结合的方法建立系统仿真软立系统仿真软件，较真实地模拟实际交通情况，系统开发提供良好的件，较真实地模拟实际交通情况，系统开发提供良好的调试手段；调试手段； 2.2.系统软件主要组成模块系统软件主要组成模块 系统初始化模块、系统初始化模块、与交通信号机通信模块、与交通信号机通信模块、人机会话模块、人机会话模块、与其他设备通信模块、与其他设备通信模块、系统监视模块、系统监视模块、系统仿真模块、系统仿真模块、交通专用数据库模块、交通专用数据库模块、交通数据预处理模块、交通数据预处理模块、周期优化模块、周期优化模块、相位差优化模块、相位差优化模块、绿信比优化模块、绿信比优化模块、优化参数综合处理模块、优化参数综合处理模块、交通参数统计模块、交通参数统计模块、故障处理模块、故障处理模块、系统自动降级和升级系统自动降级和升级 2021/9/24203.3.优化算法优化算法 1)设计思想设计思想控制方法的主辅关系；控制方法的主辅关系；整体效益指标；整体效益指标；提高单个路口的应变控制能力：提高单个路口的应变控制能力：。 2)主控机动车时的交通模型和优化算法主控机动车时的交通模型和优化算法 以整个区域的延误、停车率和堵塞程度最小为优以整个区域的延误、停车率和堵塞程度最小为优化目标化目标 3)主控自行车时的交通模型和优化算法主控自行车时的交通模型和优化算法 根据自行车交通流的特性，周期不宜过长；根据自行车交通流的特性，周期不宜过长； 2021/9/2421以减少延误和排队长度为优化目标以减少延误和排队长度为优化目标; ; 以自行车信号控制为主时一定要考虑机动车交通以自行车信号控制为主时一定要考虑机动车交通; ; 以时间和流量的某种准则组合为其转换条件，其以时间和流量的某种准则组合为其转换条件，其过渡是平滑的、动态的。过渡是平滑的、动态的。 2021/9/2422