专利名称：基于远程托管的交通信号控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于远程托管的交通信号控制系统，属于智能交通控制与管理领 域。
背景技术：
随着我国改革开放的不断深入，城市化进程的日益加快，城市交通需求迅速增长， 有限的交通资源与迅速增长的交通需求之间的矛盾导致了一系列问题。道路交通拥堵及其 衍生的环境污染、能源消耗、交通事故频发等已经成为影响城市正常运转和可持续发展的 关键问题。作为解决城市交通拥堵问题的有效手段，智能化交通信号控制系统对规范路口通 行秩序、确保路口安全、提高路口通行能力等方面发挥了重要的作用。目前，国内大型城市 基本上都引入了智能交通信号控制系统，典型的有英国SCOOT系统、澳大利亚SCATS系统、 美国ACTRA系统、西班牙SANCO系统、海信HSC系统等，在城市的发展过程中起到了积极的 推动作用。随着我国城市化进程的深入，更多的中小城市面临交通拥堵的压力，而要在这些 城市中建立智能交通信号控制系统存在资金和人才的两大瓶颈。如何在巨大的交通控制需 求和匮乏的资金、人才条件之间寻找结合点是城市交通管理部门需要迫切解决的难题。目前主要是以大中城市为单位建立的智能交通信号控制系统，是由现场信号控制 设备、通讯网络、中心控制系统组成的复杂的网络系统。仅以SCOOT系统为例，其软件成本 在100万元左右，加上硬件系统和配套中心机房、配电、通讯及后期维护等费用，其建设和 运营成本在几百万元，这对于中小城市而言是一笔不小的投资，而且一套SCOOT系统理论 上可以控制上千路口，其容量远远大于中小城市交通控制的需求，势必造成不必要的浪费。 另一方面由于交通信号控制系统技术复杂，应用功能开发、调试专业性强，系统维护难度 大，需要有专门的交通工程、控制专业技术人员作技术支持来挖掘信号控制系统的潜在性 能，而在这一领域我国呈严重的人才匮乏之势。正因如此有的中小城市虽然已经建立了交 通信号控制系统，却不能充分发挥其功效，应用效果欠佳，不能有效地规范路口秩序、减少 交通事故和提高路口通行效率，甚至有的城市建立的道路交通信号控制系统只能工作在单 点状态，当有大型警卫任务、大型活动等突发事件时，根本无法实现在指挥中心对信号灯进 行集中控制。
发明内容
本发明提出了一种基于远程托管的交通信号控制系统，其目的在于实现交通信号 控制系统的异地控制、远程数据处理与控制策略的有效协同运行，共享系统软硬件资源、人 力资源和信息资源，实现对城市交通控制水平的快速提升。本发明所述的基于远程托管的交通信号控制系统，包括现场设备部分、远程通信 部分、远程托管中心三个部分。现场设备部分包含路口交通信号机、本地交通数据网关；远 程托管中心部分包含托管中心信号控制系统、托管中心交通数据网关；远程通信部分是基
3于互联网的。所述的基于远程托管的交通信号控制系统，远程托管中心与现场设备部分之间通 过托管中心交通数据网关和本地交通数据网关进行信息交换。由本地交通数据网关和托管 中心交通数据网关通过互联网实现远程通讯联接。托管中心信号控制系统还配置有托管中 心操作终端、大容量数据库和标准化城市电子地图。现场设备部分设置在受托管的城市，现 场设备部分还包含本地通讯网络和本地操作终端。所述的基于远程托管的交通信号控制系统采用模块化设计，分为设备控制层、网 络通讯层、托管中心服务层和应用层。设备控制层为分布于不同城市的路口交通信号机，信 号机将自身的控制状态、本路口的交通流数据等进行收集传送至网络通讯层，并接受来自 网络通讯层的控制指令控制本路口的交通控制行为。网络通讯层一方面将由设备控制层上 传的数据和信息进行加密、封装、分发、转发至托管中心，并在托管中心对这些数据进行接 收、解密、分解，提供给托管中心服务层进行处理；另一方面，将来自托管中心服务层的指令 和数据传递、解释和应用到设备控制层。托管中心服务层完成交通信号控制、交通数据处理 和挖掘、数据库服务、交通信息发布等应用功能。应用层分为托管中心应用和城市终端应用 两部分。本发明的优点在于对于受托管城市而言，仅需要配置路口信号机、通讯设备和客 户终端，由远程托管中心对各个受托管城市的交通信号进行实时的自适应控制，可实现中 心交通信号控制系统与不同种类路口交通信号机之间的无障碍接入，不仅可以节省系统资 金投入，解决中小城市交通专业人才不足的问题，而且可以在短时间内极大地提升我国城 市交通信号控制的现代化水平。
图1本发明所述的基于远程托管的交通信号控制系统结构的示意图；图2本发明所述的基于远程托管的交通信号控制系统功能结构图；图3本发明所述的基于远程托管的交通信号控制系统信息流程图；图4a和4b为本发明所述交通信号控制系统实施后与现有技术控制系统的控制效 果对比图。
具体实施例方式为了使本领域的技术人员对本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效 易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。1.系统架构本发明所述的基于远程托管的交通信号控制系统结构如附图1所示，系统结构包 括现场设备部分、远程通信部分、远程托管中心三个部分。现场设备部分设置在受托管的城 市，包含路口交通信号机、本地交通数据网关、本地通讯网络和本地操作终端；远程托管中 心部分包含托管中心信号控制系统、托管中心交通数据网关、托管中心操作终端、大容量数 据库和标准化城市电子地图；远程通信部分是基于互联网的。远程托管中心是本系统的控制中心、通讯中心、数据处理与存储中心，同时也是控 制各受托管城市交通运行的核心，利用互联网建立托管中心信号控制系统与受托管城市现场设备之间的通讯联接，并以专用虚拟网络方式在交通控制系统与受托管城市路口信号 机、操作终端之间进行数据交互，实现实时控制。托管中心交通数据网关基于自定义的网络 通信协议软件，实现不同交通信号机与中心交通信号控制系统的通讯解析。远程通信部分由互联网实现托管中心交通数据网关与受托城市本地交通数据网 关之间的联接，实现受托城市交通控制设备与托管中心信号控制系统的实时解耦控制。现场设备部分中，本地交通数据网关基于自定义的网络通信协议软件，实现不同 交通信号控制系统与路口交通信号机的通讯解析；本地通讯网络保障本地交通数据网关与 路口交通信号机的交互；本地操作终端在远程网络通讯正常时通过访问远程中心系统实现 对路口交通信号机的优化控制；当远程网络通讯故障时采用只读方式监控路口交通信号机 的运行状态，从而保障本地交管部门对交通信号机的无盲区掌控。2.系统主要功能通过远程托管中心的多个交通信号控制系统可对受托管城市内的路口交通信号 机实现无差别实时控制，网络时延不大于5秒，不影响系统正常运行。当远程网络通讯故障 大于5秒时，受控城市的路口交通信号机同步采用本地控制模式。受托管城市通过虚拟专用网络方式实现对路口交通信号机的掌控，并且在远程网 络通讯故障时在本地可以以只读方式了解路口交通信号机的工作状态。除此之外，基于开 放式的系统结构，系统还可以实现先进交通控制技术与管理方法的嵌入、组合和二次开发。本系统采用模块化设计，分为设备控制层、网络通讯层、托管中心服务层和应用 层，各功能层包含不同的功能模块，并具有很强的移植性和扩展性；不同的城市或指挥中心 可根据实际情况选择采用本中心系统全部或部分的功能。附图2为本发明交通信号控制系 统的功能结构。图2中，设备控制层为分布于不同城市的路口交通信号机，信号机将自身的控制 状态、本路口的交通流数据等进行收集传送至网络通讯层，并接受来自网络通讯层的控制 指令控制本路口的交通控制行为。网络通讯层一方面将由设备控制层上传的数据和信息进行加密、封装、分发、转发 至托管中心，并在托管中心对这些数据进行接收、解密、分解，提供给托管中心服务层进行 处理；另一方面，将来自托管中心服务层的指令和数据传递、解释和应用到设备控制层。托管中心服务层是本系统的功能核心，完成交通信号控制、交通数据处理和挖掘、 数据库服务、交通信息发布等应用功能，不同的城市可实现不同功能的任意组合。应用层分为托管中心应用和城市终端应用两部分。在托管中心根据不同的城市交 通情况，实现不同交通信号控制系统的具体应用，包括控制子区划分、区域信号配时协调、 相位差优化等。受控城市操作终端根据本地实际情况对所辖区域内的交通信号控制路口进 行实时调控，调控过程通过远程访问托管中心的具体信号系统来实现；当远程网络出现通 讯故障时，操作终端对路口交通信号机进行运行状态监控。附图3为本发明的基于远程托管的交通信号控制系统信息流程图。对应用基于远程托管的交通信号控制系统后的交通控制效果进行测试，测试对象 为大连金州高速公路下匝道进入五一路到达桃园路口，涉及路口的基本交通资料如表1所 示。测试过程采用浮动车方法及交通流量调查仪等，调查时间选择高峰、平峰、低峰时段分 别进行。
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表1大连金州五一路到桃园路口交通资料
权利要求
基于远程托管的交通信号控制系统，其特征在于，整个系统包括现场设备部分、远程通信部分、远程托管中心部分；现场设备部分包含路口交通信号机、本地交通数据网关；远程托管中心部分包含托管中心信号控制系统、托管中心交通数据网关；远程通信部分是基于互联网的。
2.根据权利要求1所述的交通信号控制系统，其特征在于，远程托管中心与现场设备 部分之间通过托管中心交通数据网关和本地交通数据网关进行信息交换。
3.根据权利要求1所述的交通信号控制系统，其特征在于，由本地交通数据网关和托 管中心交通数据网关通过互联网实现远程通讯联接，采用网络时延预测补偿方式解决通过 互联网进行远程交通信号控制的可靠性。
4.根据权利要求2所述的交通信号控制系统，其特征在于，由本地交通数据网关和托 管中心交通数据网关通过互联网实现远程通讯联接，采用网络时延预测补偿方式解决通过 互联网进行远程交通信号控制的可靠性。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的交通信号控制系统，其特征在于，远程托 管中心部分中，托管中心信号控制系统还配置有托管中心操作终端、大容量数据库和标准 化城市电子地图。
6.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的交通信号控制系统，其特征在于，现场设 备部分设置在受托管的城市，现场设备部分还包含本地通讯网络和本地操作终端。
7.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的交通信号控制系统，其特征在于，以专用 虚拟网络方式在托管中心信号控制系统与受托城市路口信号机、本地操作终端之间进行数 据交互。
8.根据权利要求5所述的交通信号控制系统，其特征在于，以专用虚拟网络方式在托 管中心信号控制系统与受托城市路口信号机、本地操作终端之间进行数据交互。
9.根据权利要求6所述的交通信号控制系统，其特征在于，以专用虚拟网络方式在托 管中心信号控制系统与受托城市路口信号机、本地操作终端之间进行数据交互。
10.根据权利要求1所述的交通信号控制系统，其特征在于，采用模块化设计，分为设 备控制层、网络通讯层、托管中心服务层和应用层；设备控制层为分布于不同城市的路口交 通信号机，信号机将自身的控制状态、本路口的交通流数据等进行收集传送至网络通讯层， 并接受来自网络通讯层的控制指令控制本路口的交通控制行为；网络通讯层一方面将由设 备控制层上传的数据和信息进行加密、封装、分发、转发至托管中心，并在托管中心对这些 数据进行接收、解密、分解，提供给托管中心服务层进行处理，另一方面，将来自托管中心服 务层的指令和数据传递、解释和应用到设备控制层；托管中心服务层完成交通信号控制、交 通数据处理和挖掘、数据库服务、交通信息发布等应用功能；应用层分为托管中心应用和城 市终端应用两部分。
全文摘要
本发明提出了一种基于远程托管的交通信号控制系统，属于智能交通控制与管理领域，系统结构包括现场设备部分、远程通信部分、远程托管中心部分。现场设备部分包含路口交通信号机、本地交通数据网关；远程托管中心部分包含托管中心信号控制系统、托管中心交通数据网关；远程通信部分是基于互联网的，由本地交通数据网关和托管中心交通数据网关通过互联网实现远程通讯联接。本发明通过互联网实现以虚拟机技术为支撑的远程交通信号控制资源的管理与共享；通过兼容多种智能交通控制系统的通讯协议，实现了多种智能交通系统数据的融合和共享，从而实现了由中心交通控制系统对多城市、多区域的交通信号远程实时协调控制。
文档编号G08G1/07GK101976507SQ201010510749
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者刘小明, 张永忠, 张福生, 李正熙, 李颖宏 申请人:北方工业大学