美国麦肯交通信号控制系统在沈阳市大浑南地区的应用

　　1、前言

　　近年来，沈阳市浑南地区的城市建设飞速发展，高楼大厦拔地而起，机动车数量成倍增长，为适应不断增长的交通流量，04年浑南新区引入了美国麦肯交通信号控制系统，08年沈阳奥体中心作为北京奥运会的分赛场，其周边路口均安装了麦肯交通信号机，该系统经受住了考验，圆满地完成了赛场临时调流和大型交通勤务保卫工作。为迎接2013年全运会，沈阳市将东陵去、浑南新区（高新技术产业开发区）、航高基地合并，要把大浑南建设成沈阳经济区的地理中心、国家中心城市的新都心、第三代城市典范，面积达到600百平方公里，常住人口50万人。

　　2、麦肯交通信号控制系统介绍

　　北京麦肯富顿智能交通系统有限公司是在北京合资建立的外资公司，采用美国麦肯交通控制设备公司(McCain Traffic Supply.Inc)提供的麦肯交通信号控制系统。在世界200多个城市的40000多个交叉口使用，国内包括西安、哈尔滨、洛阳、海口、沈阳（浑南地区）等城市。

　　2.1系统结构：

　　麦肯系统采用了基于分布式、网络化的技术机构，建立在通用计算机平台和标准的TCP/IP网络协议上，系统具有良好的开放性、扩展性，可通过标准的网络通信协议和开放的数据格式向所互连的交通综合信息系统输出有关交通数据。地区机、路口信号机，通过光纤连接，能运行中心控制、路口人工控制、路口感应控制、路口定周期控制、路口特种优先控制和日时方案协调等多种控制方式，能识别相应的车辆检测器、行人过街按钮、优先控制或特殊控制请求等输入信号。有故障诊断、冲突检测和信号灯故障检测功能，能监控系统软、硬件工作状态、故障记录、操作记录，采集、统计和处理的有关交通数据。

　　2.2路口信号控制机：

　　采用铝合金外壳，非常耐腐蚀，机架式结构，机箱前后都设有独立的开关门，方便日常使用与维护。机柜内设有温度检测功能可以通过风扇调温，门锁具有三点琐紧功能，设有独立的手动开关门，可现场人工控制信号机相位。LCD显示，可以键盘输入控制指令。可安装8个机动车相位、4个行人相位、8个预留相位驱动模块，可安装14个插板式2/4通道车辆检测器，具有硬件保护功能的冲突相位/信号机状态检测板，避免（全绿灯）等意外事故发生。

　　2.3 地区控制机:

　　地区机就是市售的PC机，作为地区控制中心，它接收路口机传来的实时交通信息，通过计算得出最佳控制方案发送路口机执行。路口能以组合成组的形式作为方案选择,能使一个路口机和其它组动态接合，每个组有系统检测器，每个组协调方案选择既可根据组内系统检测器的流量、占有率而定，也可根据日时方案而定。操作由日, 时、周或特殊日方案启动，可以设置方案的开始、结束时间。系统检测器可以设置于交通控制系统范围内任何点，不需和路口控制机联接。检测器分成进入组、出去组，根据检测器的平均值、最高值及与预设的流量水平相比对，选择合适的协调方案。地区机对整个控制系统和路口机的运行状态进行监视，控制数据可以上下存储、修改、执行。其核心是“智能分布式”，控制灵活度高，实时性明显。

　　2.4 麦肯交通信号控制系统的运行模式：

　　区域（主干道）交通信号协调控制功能：

　　区域交通信号协调控制是把一个区域内的交通流作为优化控制目标，实现区域交通流延误最小、停车次数最少为目的。主干道线控的目标也是减少沿主干道行驶的交通流的交通延误和停车次数，追求主干道交通流的畅通（即所谓绿波带）。

　　全感应、半感应控制：

　　通过埋在路口停车线内的机动车感应线圈，控制红绿灯时间，需要事先设置好最大绿灯时间和最小绿灯时间。当路口A相位有机动车绿灯，B相位检测到有机动车时，如果A相位无机动车（走完最小绿灯一般3秒）B相位立即变绿灯；如果A相位一直有机动车（走完最大绿灯时间）B相位才变绿灯。半感应控制就是有的相位走感应，有的相位走定周期。全感应控制适合在夜间或车辆少、边远的路口，半感应控制适合在有特殊要求的路口。

　　定周期控制: 就是相位、周期、红绿灯时间都是固定的信号控制方式。

　　路口人工手动控制：由人工现场控制信号机的相位、红绿灯时间等。

　　3、应用体会

　　沈阳市浑南交通控制指挥中心包括：交通信号控制、电视监控、电子警察、大屏幕显示等系统组成，其中的交通信号控制是重要组成部分。笔者经过到美国培训、考察和多年的应用实践，麦肯交通信号控制系统为有效缓解浑南地区不断增长的交通流量和解决交通拥堵发挥了重要作用，体会较深。

　　从控制理念和技术方面看，麦肯交通信号控制系统是相当优秀的系统，它技术成熟、功能全面，可以适应各种复杂的路口，控制方式简单、灵活，系统、设备性能稳定可靠。系统经汉化后在WindowsXP上运行，以多用户、多窗口的形式显示操作界面，软件设计合理，界面信息丰富直观、图形化。

　　地图（事先将地图扫描到系统中）显示整个控制区域，点击路口（一般路口设成一个小圆点表示，蓝色表示路口机和主机通信正常，红色表示通信中断，绿色表示信号机正在运行协调控制）并能进行放大和缩小，能图符化的实时显示路口信号运行状态，动态显示的内容包括交通控制状态（周期、绿信比、相位差）、设备状态、阻塞状态等交通控制信息和交通状态信息，包括时-距图显示和交通控制模型的图形化实时动态显示。 具备图形编辑工具，可以多层次地对图形的背景、显示符号、颜色和人机交互的方式进行用户自定义， 对路口控制状态进行监视，包括运行方案、红绿灯配时时间等， 完整的下拉和弹出式菜单， 灵活的操作命令窗口和对错误操作的提醒和拒绝， 实时的综合信息输出窗口，全面的在线帮助说明窗口，所有显示窗口和下拉式操作菜单均可用中文显示，通过这一界面，可以输入中文，显示窗口信息和多种系统输出信息。

　　系统能够同时允许5个以上用户同时进行使用，设定用户的级别、数量、权限、密码等相关内容，记录用户的登录时间、在线时间、离线时间、保留所有的操作员操作命令和系统执行命令的记录，显示用户的工作状态以及是否在线等方面的用户信息。

　　软件和硬件的故障监视和报警指示。信号灯、信号控制器、车辆检测器、数据通信设备的故障信息传输到控制中心，通过异常信息显示通知操作员，并生成故障记录。综合记录需至少在系统中保留3个月，可用多种方法查询在某个时刻发生特殊事件的记录。

　　系统能够上载和下载设备的常用交通参数，并可对这些交通参数进行修改，在操作者改变并贮存数据前，即可以通过纠错检查技术通知这些参数是否合法。同时，对系统数据库文本文件自动备份，不用重新输入所有数据就能恢复系统的操作。

　　系统通过车辆检测器采集交通数据，交通信号机对所采集的数据进行处理，形成的交通统计结果要有：交通流量、延误、阻塞程度、流饱和度、原始流量、占有率、旅行时间等。

　　浑南地区40处路口连入了麦肯交通信号控制系统，传输网络采用了点对点的光纤通信，主干网敷设在市区道路地下的市政通信管网中，支线自己挖沟埋管敷设，每个路口预留1根两芯光纤。路口机上的通信板-网线-光端机（发射）-通信光缆-光端机（接收）-网线-交换机-网线-主机，光端机采用了复合光端机，这样1根光纤可以传输多路数据，如路口的电视监控、电子警察、交通诱导屏等数据，节省了通信费用。

　　通过对浑南地区机动车流量的观察分析发现，由于浑南是高新技术开发区，它的交通流特点是：早高峰大量的车辆流入，晚高峰大量流出，造成交通拥堵。因此适合采用主干道交通信号单向协调控制方式，根据相邻两个路口的距离做好相位差以及整条道路的周期、绿信比，使车辆按一定速度一路绿灯通过，很好地解决了高峰时段交通拥堵问题。对于相邻很近的两个路口，采用全天双向协调控制，白天信号灯多相位（有左转弯箭头灯）控制的路口，在夜间车辆不是很多时，浪费了相位时间，采用减少相位（去掉箭头灯）控制，减少了路口车辆等待时间，提高了路口车辆通行能力。通过这几年对麦肯系统不断地实践、总结、积累及采纳交通参与者的建议，浑南地区的所有路口信号灯的红绿灯时间基本与车流量相符，做到了快速、有序一个信号周期交通参与者都能通过。

　　麦肯交通信号控制系统没有室内关闭信号灯功能，如需关闭路口信号灯，需要人工到路口关闭。在警卫路线需要绿灯相位时，没有自动锁住绿灯相位功能，经过笔者研究发现，可以一个路口一个路口地剔除不需要的相位，这样路口机停在了需要相位的绿灯上，相位不运行了，实在是没有办法的办法，这可能中国与美国交通信号控制理念不同，中国特色吧。

　　当路口有突发事件造成交通阻塞时，麦肯系统不能及时作出反应，需要进行人工干预，浑南的电视监控系统具有车辆拥堵报警、排队长度等智能功能，便于指挥中心及时发现处理。

　　麦肯系统由于采用了大信号机、小主机的设计理念，也就是说着眼点在“路口”，它追求的是每个路口都能畅通，大量的数据由路口机处理，对主机的依赖性减少，一些控制方案等数据下载到路口机后，即使主机关闭后，路口机仍能执行协调控制、定周期控制等控制方案，不受影响。而纵观世界几大交通信号控制系统，例如SCATS系统，大量的数据由主机处理，一旦主机出故障，系统降为无电缆控制，路口机运行事先写入信号机里的特征软件里的定周期控制，由此看出对主机的依赖性有多大。所以大信号机、小主机的设计理念代表了世界未来交通信号控制系统的发展趋势。

　　当然要使一个交通信号控制系统运行好、发挥效益，除需要取得领导支持外（现实是交警队领导轮换制对信号系统不是很熟悉），还需要交通控制人员每天对交通做调查（包括交通流量、交通延误、停车次数、排队长度、旅行时间、行车速度等）一般采用浮动车即测速车，当遇到雨雪天气或突发事件时，实际车速已经很低，此时如不及时增加周期长度、相位差、绿信比运行协调控制时，车辆将口口遇红灯堵上加堵，所以根据道路车辆实际运行情况，及时调整控制参数和控制方案，是保证道路畅通发挥交通信号控制系统优势的前提。