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第一章  交警道路交通信号控制系统

1.前端子系统设计

1.1系统架构设计

前端子系统包括信号机、检测器、信号灯等。信号机根据车辆检测器获得的交叉口交通信息(车流量等)通过实时调整整个交叉口交通信号灯参数进而调整配时方案,实现单个交叉口交通信号灯的自适应控制。
  • 车辆检测器
  • 主要负责完成道路交叉口交通参数的采集和上传。视频车辆检测器支持车流量、平均车速、车头间距、车头时距、车道空间占有率、车道时间占有率、车辆排队长度等交通参数的采集输出。
  • 信号机
  • 若控制中心下发特殊控制方案时,完成控制中心下发方案的执行;若控制中心无下发方案,信号机在信号周期结束的前两秒内,读取自身连接车辆检测器检测到的数据,计算并保存相关参数,并通过网络与相邻交叉口信号机交换数据,最后用参数动态调整信号相位的绿信比,最终实现交叉口交通信号灯的自适应控制。
  • 信号灯
  • 负责交通信号的显示,是系统对外输出的直接体现。交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行,绿灯表示准许通行,黄灯表示慢行或警示。交通信号灯分为:机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯等。

    1.2信号灯布设原则

    1.2.1基本原则

  • 对应于路口某进口,可根据需要安装一个或多个信号灯组。
  • 信号灯可安装在出口左侧、出口上方、出口右侧、进口左侧、进口上方和进口右侧。若只安装一个信号灯组,应安装在出口处。 
  • 至少有一个信号灯组的安装位置能确保,在该信号灯组所指示的车道上的驾驶人,位于下表规定的范围内时均能清晰观察到信号灯。若不能确保驾驶人在该范围内能清晰观察到信号灯显示状态时,应设置相应的警告标志。 
    1. 交叉口视距要求
    道路设计车速
    (km/h)
    30
    40
    50
    60
    70
    80
    距停车线
    最小距离(m)
    50
    65
    85
    110
    140
    165

    1.2.2安装数量

  • 当进口停车线与对向信号灯的距离大于50米时,应在进口处增设至少一个信号灯组;当进口停车线与对向信号灯的距离大于70米时,对向信号灯应选用发光单元透光面尺寸为φ400mm的信号灯。 
  • 安装在出口处的信号灯组中某组信号灯指示车道较多,所指示车道从停车线至停车线后50m不在以下三种范围内时,应相应增加一组或多组信号灯: 
  • —— 无图案宽角度信号灯基准轴左右各10°,如图21; 
    —— 无图案窄角度信号灯基准轴左右各5°; 
    —— 图案指示信号灯基准轴左右各10°。 
     
    1. 信号灯车道覆盖示意图

    1.2.3机动车信号灯安装位置 

  • 没有机动车道和非机动车道隔离带的道路,对向信号灯灯杆宜安装在路缘线切点附近。当道路较宽时,可采用悬臂式安装在道路右侧人行道上,也可根据需要在左侧人行道上增设一个信号灯组,如图22所示;当道路较窄时(机非道路总宽12米以下)时,可采用柱式安装在道路两侧人行道上,如图23所示。当进口停车线与对向信号灯的距离大于50米时,应在进口停车线附近增设一个信号灯组。

  • 图2. 机动车信号灯组设置示意
     

  • 设有机动车道和非机动车道隔离带的道路,在隔离带的宽度允许情况下,对向信号灯灯杆宜安装在机非隔离带缘头切点向后2米以内。当道路较宽时,可采用悬臂式安装在右侧隔离带,也可根据需要在左侧机非隔离带内增设一个信号灯组;当道路较窄时(机动车道路宽10米以下)时,可采用柱式安装在两侧隔离带内。当停车线与对向信号灯的距离大于50米时,应在进口隔离带内增设一个信号灯组。
  • 桥下路口或较大的平交路口划有左弯待转区时,如果进入左弯待转区的车辆不容易观察到本方位的对向信号灯的变化时,宜在另一方位的对向增设一组左转方向指示信号灯。
  • 1.2.4非机动车信号灯安装位置

  • 没有机动车道和非机动车道隔离带的道路,非机动车信号灯宜采用附着式安装在指导机动车通行的信号灯灯杆上,如图24所示。


  • 图3.非机动车信号灯附着安装
  • 当非机动车停车线与对向非机动车信号灯的距离大于50米时,应在进口增设一组非机动车信号灯,可安装在进口停车线前0.8m至2m处右侧距路缘的距离为0.8m至2m的人行道上或非机动车道左侧的机非隔离带内。
  • 立交桥下非机动车信号灯安装在桥体上,立交桥另一侧应增设一组非机动车信号灯。
  • 1.2.5人行横道信号灯安装位置

  • 人行横道信号灯应安装在人行横道两端内沿或外沿线的延长线、距路缘的距离为0.8m至2m的人行道上,采取对向灯安装。
  • 具有中心隔离带(含立交桥下)的路口,隔离带宽度大于1.5米的,应在隔离带上增设人行横道信号灯。
  • 采用行人按钮时,行人按钮安装高度宜在1.2~1.5米范围内。
  • 2.网络传输子系统设计
    网络传输子系统主要由路口局域网、接入线路和中心网络组成。
  • 路口局域网
  • 路口局域网主要用于汇聚前端各种网络设备。包括有线、无线网络模式。
  • 接入线路
  • 接入线路建议采用独立光纤传输,连接路口局域网和中心网络,传输带宽不小于100M。
  • 中心网络
  • 中心网络采用“汇聚-核心”的网络架构,用于连接路口局域网的带宽不小于100M,用于中心网络交换的带宽不小于1000M。3.后端管理子系统

    3.1信号控制联网系统概述

    iVMS-8600信号控制联网系统是对道路交通信号机进行集中管理的系统,作为智能交通综合管控平台信号机配套子系统使用。主要实现对道路交通信号控制设备的管理,以路口简单渠化示意图的方式展示道路交通信号控制设备运行状态、周期、倒计时等数据,提供对道路交通信号控制设备采集的车流量查询与统计,并以报表的形式进行展示,另外实现静态单向绿波配置、特勤路线配置监控,同时也实现了在地图中对路口、绿波带和特勤路线的操作。
    本系统主要应用在交通管理部门,主要用于:
    • 协助交警进行路口信号机当前运行状态监控,帮助交警针对路口的车流量调整路口信号灯运行方案或者手动控制更改运行状态,以提高路口同行效率,保障正常交通秩序。
    • 用于特殊情况比如警卫、救护、抢险等情况下,保证勤务车辆准时、顺利安全通过指定路口,达到警卫任务要求。
    • 为交通管理部门提供行车流量统计信息,进行相应的信号机配时优化、规划改进。
    本系统采用C/S架构,后台服务器能够充分发挥大内存、多核/多处理器的硬件性能,总体架构适用于各种规模项目扩展。客户端界面直观,操作步骤简单,易于管理。
    整体结构如下:

    图4.结构示意图

    3.2信号控制联网系统运行环境要求

    3.2.1  CS客户端

  • 硬件环境
  • CPU:1*Xeon E5620-2.4G(四核12M/5.86GT/s)
  • 内存:2*2GB DDR3
  • 软件环境
  • Microsoft® Windows XP Pro SP2/SP3 32-bit/64-bit
  • Microsoft® Windows 7 32-bit/64-bit
  • 3.2.2服务端

  • 产品运行硬件环境
  • CPU:1*Xeon E5620-2.4G(四核12M/5.86GT/s)
  • 内存:2*4GB DDR3
  • 产品运行软件环境
  • Windows Server 2003/2008各系列版本
  • 3.3信号控制联网系统功能设计

    信号控制联网系统功能菜单:

    功能包括路口监控、地图监控、绿波监控、特勤路线、运行监控、查询统计和系统管理。
    • 路口监控主要包含当前运行信息、手动控制等功能,用于监控和控制信号机的状态。
    • 地图监控主要实现地图上对路口信号机的查看控制以及绿波特勤的监控。
    • 绿波监控主要是对绿波带的监控查看以及绿波的参数修改。
    • 特勤监控主要是特勤路线的监控执行。
    • 运行监控主要用于对用户、服务器和设备信息及状态的监控,以及整个系统工作日志的查询及展示。
    • 查询统计主要是对历史流量的查询、统计,为用户对信号机的运行方案配置、区域协调等提供参考。
    • 系统管理主要功能为配置整个系统运行时的参数,以及组织资源、用户管理、地图管理、绿波管理、特勤管理等功能模块。
    第二章 交通管理闯红灯自动记录系统
    1.前端子系统

    1.1工作流程设计

    一.1.1卡口过车抓拍流程

    不管信号灯状态为绿灯、红灯或黄灯相位,当车辆离开第一个检测线圈时,电警抓拍单元抓拍一张图片,将该图片上传到终端服务器作为卡口图片记录并保存。

    若线圈故障,卡口抓拍的工作自动切换到视频检测。
    当信号灯状态为绿灯或黄灯时,系统在触发线1位置前抓拍1张车辆尾部图片作为卡口图片记录并保存。

    1.1.1.1视频电警

    当信号灯状态为绿灯或黄灯时,系统在触发线1位置前抓拍1张车辆尾部图片作为卡口图片记录并保存。

    一.1.1闯红灯违法取证流程

    系统对通行车辆进行实时监控抓拍,每条闯红灯违法记录由三张图片构成,能够清晰表现机动车未到达停止线、越过停止线、越过停止线后继续向前位移的完整过程,违法过程的图片位移保持适宜的距离,以清晰反映机动车闯红灯违法过程。抓拍图片符合《GA/T496-2014闯红灯自动记录系统通用技术条件》和《GA/T832-2014道路交通安全违法行为图像取证技术规范》中的相关要求:
    a)能反映机动车未到达停止线的图片,并能清晰辨别车辆类型、交通信号灯红灯、停止线;
    b) 能反映机动车已越过停止线的图片,并能清晰辨别车辆类型、号牌号码、交通信号灯红灯、停止线;
    c) 能反映机动车与b)图片中机动车向前位移的图片,并能清晰辨别车辆类型、交通信号灯红灯、停止线。

    一体化电警抓拍单元对每帧图像进行视频分析,实时检测车辆及红灯信号状态。当有车辆进入视频检测区域时,对车辆行驶轨迹进行跟踪分析,并结合信号灯当前状态和车道属性(左转、直行、右转)判断车辆是否存在交通违法行为。
    下面以车辆直行闯红灯为例,简要介绍闯红灯的抓拍流程
  • 当一体化电警抓拍单元检测到有目标进入停车线内的视频检测区域时,立即对检测的目标进行车牌识别,若能识别到车牌,则将该图片作为第一张闯红灯图片保存,保证车辆未到达停止线;若识别不到车牌或车牌未露出,系统会在车辆到达触发线1位置之前抓拍图片进行缓存,当跟踪车辆轨迹判定车辆存在闯红灯违法行为时,则将该图片作为第一张闯红灯图片输出。


  • 当一体化电警抓拍单元检测到红灯期间该车辆离开触发线1时(已越过停止线),系统采集第二张闯红灯图片,并将抓拍的图片连同红灯开启时间、该辆车违法时间、路口名称、车道号等信息用同一个ID号存储在摄像机缓存内。

  • 当一体化电警抓拍单元检测到红灯期间该车辆离开触发线2时(已越过停止线),系统采集第三张闯红灯图片。

  • \
    这样将形成一组完整的车辆闯红灯违法图片记录,并由一体化电警抓拍单元实现图片合成,转发至路口终端进行暂存。

    一.1.1其它违法行为取证流程

    当有车辆进入视频检测区域时,一体化电警抓拍单元对车辆行驶轨迹进行跟踪分析,并结合信号灯当前状态和车道属性(左转、直行、右转)判断车辆是否存在不按所需行进方向驶入导向车道行驶、不按规定车道行驶、压线/变道、逆行、机占非、路口停车等其他交通违法行为。

    一.1.2人脸取证工作流程

    车辆分别通过卡口抓拍单元和电子警察抓拍单元后,对应的正向卡口图片和闯红灯违法合成图片都汇聚到了路口终端主机上。主机通过图片对应的车道方向属性和车牌识别结果,把同一车辆的闯红灯图片、正向卡口图片和卡口人脸特写图片做匹配合成,形成完整的包含车辆头部、尾部画面的违法合成图片,最终达到闯红灯违法处罚到人的目的。

    1.2视频电警现场详细设计

    1.1.1前端子系统结构



    前端子系统包括终端服务器、一体化电警抓拍单元(含车牌补光灯)、环境补光灯(小角度频闪LED灯)、信号灯检测器、交换机、光纤收发器及杆件等相关组件。
    1)一体化电警抓拍单元:采用300万/700万像素一体化智能高清摄像机,在内置车牌补光灯和外置环境补光灯的配合下,可实现图像采集、成像控制、车辆检测、车牌识别、违章检测,可支持SD卡前端存储。
    2)终端服务器:具备交换机功能,同时完成路口数据的汇聚,支持前端数据暂存和数据上传。
    3)环境补光灯:选用LED灯作为光源,主要用以环境补光,有效提高夜间图像显示效果和标识标线的显示效果,灯光亮度符合国家环保标准,对人眼无刺激。具有良好的防水、防尘功能,能长时间适应室外工作环境。
    4)信号灯检测器:实时检测红灯信号,将红灯维持状态、红灯切换至绿灯脉冲信号、绿灯切换至红灯脉冲信号,发送给一体化电警抓拍单元。单台信号灯检测器最大可以支持16路红灯信号接入。多相位红灯信号接口,可根据不同车道设置红灯信号和组合红灯信号。

    1.2.2前端子系统工程布局

    电子警察系统用于交叉路口或路段对闯红灯行为进行记录,因此通常情况下是十字路口或丁字路口,少有情况为直行路段。如下图所示:


    1.2.3前端子系统工程实施要点




    1)一体化电警抓拍单元、LED补光灯安装于立杆挑臂上,环境补光灯安装在距离摄像机4米处。
    2)信号灯检测器、终端服务器、交换机安装于落地机柜,落地机柜选址靠近信号灯控制箱。
    3)立杆安装位置通常在停车线后18米(300万)/20米(700万)左右,立杆高度一般在6米左右。
    4)设备线缆选型:
    线缆名称
    线缆型号
    网线
    STP/Y 4*2*0.5 
    信号灯信号传输线
    RVSP2*0.5 
    电源线
    RVV3*1 
    补光灯控制线
    RVVP2*1 
     

    第三章 机动车测速系统

    1.系统设计

    1.1系统结构

    本系统的设计基于分布式系统的集中管理策略,采用分层结构设计,从逻辑关系上看主要分为三层:前端子系统—传输子系统—后端管理子系统。
    后端管理子系统构建时,按照职能重点的不同分为“监控管理中心”和“业务应用中心”,根据具体的单点应用、区县级应用、地市级应用、乃至全省规模大范围联网应用灵活部署,强化上级部门的管理职能、突出实战部门的应用职能,做到全网资源的统一管理。
    以自建路口局域网、专用接入网、中心视频专网、现有公安光纤网络资源为传输通道,构建网络传输子系统,实现前端子系统与后端管理子系统之间的互联互通。

    1.2 系统组成

    机动车测速系统由前端子系统、网络传输子系统和后端管理子系统组成。实现对通行车辆信息的采集、传输、处理、分析与集中管理。
    1. 前端子系统
    负责完成车辆综合信息的采集,包括车辆特征照片、车牌号码与车牌颜色等。并完成图片信息识别、车辆速度检测、超速判别、数据缓存以及压缩上传等功能,主要由抓拍单元、补光灯、雷达、终端服务器、外场工业交换机、光纤收发器、开关电源、防雷器等设备组成。
    1. 网络传输子系统
    负责系统组网,完成数据、图片的传输与交换。
    因机动车测速系统的安全性需要,一般通过租用运营商光纤链路组建专网,每个前端点位到中心一条裸光纤,对于市区较密集的点位可通过EPON方式组网,对于偏远地区也可采用无线方式组网。
    1. 后端管理子系统
    负责实现对辖区内相关数据的汇聚、处理、存储、应用、管理与共享,由中心管理平台和存储系统组成。中心管理平台由搭载平台软件模块的服务器组成,包括:管理服务器、应用服务器、Web服务器、图片服务器和数据库服务器等。2.正装模式2.前端子系统设计

    2.1前端子系统组成

    2.1.1前端子系统组成

    机动车测速系统前端子系统主要由以下功能单元组成:
  • 车辆测速单元:测速雷达;
  • 图像采集识别处理单元:含抓拍单元和补光灯;
  • 前端数据处理及上传单元:含终端服务器;
  • 网络传输单元:含路口交换机和光纤收发器;
  • 视频监控单元(选配):含高清全景摄像机、辅助照明设备。


  •  机动车测速系统前端组成结构图

    2.1.2车辆测速单元



    系统采用窄波束雷达测速的方法对车辆进行速度检测,雷达的有效测量范围,只限定在一个车道,有效的避免了相邻车道的车辆速度干扰,雷达根据多普勒原理,换算出车辆行驶速度,将对应的速度信息传输至高清摄像机。
    雷达与高清摄像机之间采用RS-485串口通信,雷达通过485信号将车辆速度信息传递给高清摄像机。

    2.1.3图像采集识别处理单元

    图像采集处理单元由高清摄像机加补光灯组成。
    系统选用的高清摄像机采用高清CCD+高清ISP+高性能嵌入式DSP一体化架构设计,集高清视频采集、高清视频处理等核心功能于一体。300万像素高清抓拍相机有效像素达到2048×1536,700万像素高清抓拍相机有效像素达到:3392×2008,所拍摄的图片能清晰的分辨车牌号码、车牌颜色、车辆类型、车身颜色、人员脸部特征等,车牌识别率能否保证取决于车牌在照片中所占像素的多少,本系统所采用的号牌识别算法能够在车牌横向像素点不小于120时保证号牌识别的准确率95%以上。
    高清摄像机能同时输出高清照片和车牌识别数据,具备强光(逆、顺)抑制功能,减弱白天日光对高清摄像机和夜间机动车大灯对高清摄像机拍照的影响,从所拍照片上能清晰呈现机动车正面全貌和车牌特征。

    2.1.4前端数据处理及上传单元

    前端数据处理及上传单元由终端服务器加相关软件组成。终端服务器采用嵌入式低功耗无风扇设计,能够在室外恶劣环境下正常工作,采用大容量工业级硬盘作为存储介质,能够保存大容量车辆信息记录,当超出最大存储容量时,自动对车辆信息和图片进行循环覆盖。
    机动车测速系统前端数据可以在终端服务器内就地备份存储,并上传中心管理平台。当网络传输通道故障情况下,终端服务器可以暂存车辆通行数据,当通信恢复以后,临时存储的数据能自动续传,补录到中心管理平台集中存储。续传策略有两种可选:历史数据优先上传、最新数据优先上传。

    2.1.5网络传输单元

    网络传输单元主要由路口工业交换机、光纤收发器以及光纤等资源组成,实现前端子系统与中心平台之间的互联互通。

    2.1.6视频监控单元(选配)

    视频监控单元由高清全景摄像机加上补光设备组成(含光控开关、补光灯等)。每个方向的所有车道,全景摄像机具有强光抑制、日夜模式自动转换等功能,以实现24小时全天候不间断的高质量图像视频信息采集。高清全景摄像机的数据输出接口为RJ45(100M电口),通过网线接入路口工业交换机。

    2.2系统现场布局

    在本系统中采用1台300万像素的抓拍单元覆盖2个车道(国标宽度3.75m)/1 台700万像素的抓拍单元覆盖3个车道(国标宽度3.75m),保证视场范围的全覆盖。除了能够捕获在车道上正常行驶的车辆外,还具备捕获跨线行驶车辆的功能。
    抓拍单元与补光灯安装在同一根立杆上,立杆高度一般6米。300万抓拍单元投影位置与触发位置相距22米(700万约24米)。

    2.2.1现场布局俯视图

    监测点的现场布局示意图如下:

    300万测速系统现场布局俯视图

     

    700万测速系统现场布局俯视图
     

    2.2.2现场布局侧视图



    现场布局侧视图
     

    2.3硬件设备配置原则

    1. 每2条车道配置1台300万抓拍单元/每3条车道配置1台700万抓拍单元,用于采集行驶车辆的完整外形图片和实时数据处理;其中ISP成像控制、补光灯联动信号输出、车牌号码识别等关键技术均集成在高清摄像机中;
    2. 每个车道配置一台闪光灯作为辅助光源,确保抓拍图片能够清晰识别车牌号码和前排驾驶室人脸;
    3. 每个车道设置一台雷达,用作车辆速度检测;
    4. 每个卡点(≤12车道)设置一台终端服务器,用作前端信息备份存储;
    5. 每个卡点配置一个落地机柜,机箱安装在立杆的适当位置,机箱内安装配电设备、安装支架和线槽,并提供维护电源插座。

    每个卡点配置一台UPS电源,在外部供电突然停止的情况下,能够保证持续供电(备选)。
     

    2.3硬件设备配置原则

    1. 每2条车道配置1台300万抓拍单元/每3条车道配置1台700万抓拍单元,用于采集行驶车辆的完整外形图片和实时数据处理;其中ISP成像控制、补光灯联动信号输出、车牌号码识别等关键技术均集成在高清摄像机中;
    2. 每个车道配置一台闪光灯作为辅助光源,确保抓拍图片能够清晰识别车牌号码和前排驾驶室人脸;
    3. 每个车道设置一台雷达,用作车辆速度检测;
    4. 每个卡点(≤12车道)设置一台终端服务器,用作前端信息备份存储;
    5. 每个卡点配置一个落地机柜,机箱安装在立杆的适当位置,机箱内安装配电设备、安装支架和线槽,并提供维护电源插座。
    每个卡点配置一台UPS电源,在外部供电突然停止的情况下,能够保证持续供电(备选)。