交通信號控制機是“能夠改變道路交通信號順序、調節配時並能控制道路交通信號燈運行的裝置”。
交通信號控制機是城市交通信號控制系統的核心組成部分，是交通信號控制系統中位於交叉口現場的底層執行單元，其核心功能是實現交叉口交通信號控制，兼有交通信息採集、通信、交叉口監控等功能。
基本介紹
- 中文名：交通信號控制機
- 外文名：Traffic signal control machine
- 結構：緊湊合理
- 採用系統：MCU
- 設計：模組化設計
- 學科：電機控制
一、基本含義,二、主要構成,三、發展現狀,主要特點,主要功能,方式分類,單點控制,線控制,區域控制,
一、基本含義
交通信號控制機一般指用於控制交通信號燈運行的安裝在機櫃中的全部電子機械，包括機櫃。其中信號控制單元是交通信號控制機的核心部分，用來選擇信號燈顯示順序及調節配時，同時控制道路交通信號燈的運行。目前，隨著交通管理集成套用的發展，出現了一類更為集成化的交通信號控制機，除了傳統的信號燈控制功能外還包括車道控制單元及其他套用(如可變信息板控制等)。
二、主要構成
大部分現代交通信號控制機主要由以下幾部分組成：控制單元、燈相輸出單元、閃爍單元、輸出/輸入接口、電源配置和機櫃。
1、控制單元
控制單元是信號控制機的核心部分，主要由中央處理模組(微處理器、存儲卡等)、顯示控制臺模組(鍵盤和顯示器)、監視模組(故障管理模組，或稱作衝突監視器)、電源模組四部分組成。
控制單元的主要功能包括：根據不同交通需求時段，選擇配時方案；接收行人及車輛優先控制信號；接收中心計算機下傳的最佳化配時方案；執行燈色變換並監視燈色衝突，監視電源電壓，監視燈泡以及燈相輸出模組等。
2、燈相輸出單元
燈相輸出單元可以控制燈泡亮滅，包括若干組紅、黃、綠可控組件。每個燈相輸出單元都可以提供機動車紅、黃、綠和行人與非機動車紅、綠可控組件，以控制燈泡亮滅。
3、閃爍單元
閃爍單元可以提供故障(包括微處理器模組故障或綠一綠衝突故障等)警示，發生故障時信號燈閃爍。閃爍單元一般位於燈相輸出模組左側，有兩個可控組件，分別為閃爍燈以及電源指示燈。不僅可以實現軟體閃爍控制，還可以實現發生重要故障時的硬體強制閃爍。
4、輸出/輸入接口
信號控制機的輸人/輸出接口提供交通信號控制信息的內外傳輸以及控制電源的連線，包括倒計時器及外圍設備接口、車輛檢測器接口、各進口電力輸出連線器接口(輸出電路驅動，即電壓切換驅動信號顯示)、外部通信連線件(串列連線埠、FSK數據機、USB接口、光纖收發器、無線收發器、乙太網交換機等，一台信號控制機不一定包括全部通信類型)等。
5、電源配置
電源配置為信號控制機提供電力，將外部輸入220V轉換為內部使用的直流24V、12V、5V。我國的國家標準《道路交通信號控制機》(GB 25280-2016)規定的信號機主要電源額定電壓為：220V±44V、50Hz±2Hz。
6、機櫃
信號控制機機櫃能夠保護信號機內部結構。信號機機櫃內、外表面及控制臺應光潔、平整，不應有凹痕、劃傷、裂縫、變形等缺陷。機櫃表面應有牢固的防鏽、防腐蝕鍍層或漆層，金屬零件不應有鏽蝕及其他機械損傷，各滑動或轉動部件活動應靈活，緊固部件不鬆動，機櫃的外部表面不應有可能導致傷害的尖銳的突起或拐角。
三、發展現狀
國外交通信號機的發展
英國、澳大利亞、美國、法國、義大利和加拿大等西方已開發國家在交通控制套用研究方面開發早，人力、物力投入量大，成果先進，控制效果好。交通信號控制隨從控制範圍上看，交通信號控制經歷了點控、線控，發展到面控。從控制方式上看，經歷了定周期控制、感應控制發展的自適應控制。
我國交通信號控制機的發展
隨著我國道路交通的快速發展、城市化水平不斷提高以及城市規模的不斷擴大，交通管理工作對道路交通控制技術的依賴和對道信號機產品的需求呈日益擴大的趨勢。特別是近年來，隨著暢通工程的深入實施，各地政府及道路交通管理部門積極採用各種先進科技手段提高城市道路交通管理水平，加大對各種道路交通基礎設施和重要的道路交通管理設備的投入，我國信號機製造業因此面臨了良好的市場機遇，得到了迅速的發展。
信號機是控制交叉路口交通信號的重要設備，它是交通信號控制的重要組成部分，各種交通控制方案，最終都要由信號機來實現。目前在我國的大、中型城市交通管理中，已經普遍使用了信號機對交叉路口交通信號進行單點、幹線或區域控制。信號機的技術水平、可靠性直接關係到它在道路交通信號控制及信號控制系統中所發揮作用的大小，從而對城市道路交通管理的科學性、有效性產生最直接的影響。
據不完全統計，我國目前信號機生產企業約有50餘家，產品類型主要為多時段定時式、感應式、集中協調式。自上世紀70年代我國自行研製開發信號機起，經過三十多年的發展，國內信號機質量水平有了明顯的提高。特別是在公共安全行業標準GA47—2002《道路交通信號控制機》實施後，國內各企業在研發、生產時認真貫徹標準，提高了質量意識，加強了質量管理，並且能夠產生集中協調式信號機的企業明顯增加，從整體上看，我國信號機產品製造和研發水平及信號機的技術水平得到了明顯提高。
但是，從整個行業現狀來看，企業規模普遍較小，科研、開發、創新能力不強，產品多以多時段定時式信號機為主流，能開發生產系統協調式信號機的企業還不是很多。另外還有不少城市使用的信號機是由當地交通管理部門自行研製的，結構簡單、功能單一。2003年第3季度公安部交通安全產品質量監督檢測中心對國內企業生產的信號機進行了國家質量監督抽查，產品抽樣合格率僅為36.4%，基本上反映了國內信號機質量水平。同時也可清醒地看到，我國信號機總體水平與國外信號機還有一定差距。
主要特點
採用多MCU、模組化設計，結構緊湊合理，便於維護和功能擴充；
採用國際標準的工業現場匯流排，具備很強的環境適應能力；
設定完全獨立的純硬體系統監控電路，確保設備長期可靠運行；
常規通訊可兼容光纖和電話線兩種方式，也可根據需求擴展TCP/IP協定的網路通訊方式。
主要功能
（1）聯網實時協調控制：通過與指揮中心通訊機連線，實現數據雙向實時傳輸；信號機可及時上報現場各種交通參數和工作狀態；中央控制系統可實時下發控制命令，進行遠程同步步進遙控。
（2）運行參數遠程設定：中央控制系統可將各種經過最佳化的控制方案及時下載到信號控制機中保存，使信號控制機在獨立運行狀態下也能按照指揮中心制訂的方案運行。
（3）自動降級處理：在通訊異常或中斷等異常情況下具有自動降級處理功能。
（5）無線纜自協調控制：依靠設備內置的精密時鐘和最佳化的方案配置，可在無系統或通訊中斷情形下實現無線纜自協調控制。
（6）交通參數採集存儲：配置車輛檢測模組後，可實時上報檢測器狀態及自動採集、儲存並傳送車流量、占有率等交通參數。
（7）單點感應控制：在信號機獨立運行狀態下，可根據車輛檢測器的檢測參數，進行半感應或全感應控制。
（8）分時段、變周期控制：在信號機獨立運行狀態下，依據信號機中在座的多時段控制方案實現按不同日期、分時段、變周期控制。
（9）現場手動控制：可通過控制臺在路口現場進行手動步進控制或手動強制黃閃控制。
（10）其他控制方式：擴充相應的接口模組和檢測設備，可實現公車輛優先等特殊控制方式。
方式分類
單點控制
單路口的交通信號控制是最基本的交通控制形式，也是線控和面控系統的基礎，其目的是通過合理的信號配時，消除或減少各向交通流的衝突點，同時使車輛和行人的總延誤最小。單路口的交通信號控制方式適用於相鄰信號機間距較遠、線控無多大效果時，因各相位交通需求變動顯著，其交叉口的周期長和綠信比的獨立控制比線控更有效的情況。單路口的交通信號控制主要分為定時控制、感應控制、實自適應控制等，其中定時控制和感應控制是最基本的交通控制方法。
線控制
城市幹線交通的信號協調控制對主幹線各個交叉口的協調控制是一種線控方式。在城市道路網中，交叉口相距很近，兩個相鄰的交叉口之間的距離通常不足以使一小隊車流完全疏散。各交叉口分別設定單點信號控制時，車輛經常遇到紅燈，時停時開，通行不暢。為了減少車輛在各個交叉口的停車次數，使車輛在主幹線上暢通行駛，人們研究了一種幹線相鄰交叉口協調控制策略。
協調信號計時的最初方法是基於綠波的概念：當一列車隊在具有許多交叉口的一條主幹道行駛時，協調控制使得車輛在通過幹線交叉口時總是在綠燈開始時到達，因而無須停車地通過交叉口。實踐證明，通過協調各個交叉口之間的信號配時可獲得很大的效益。主幹線交通信號控制可分為離線方式和線上方式。離線方式下，主幹線上設定一台主信號機和多台從信號機，由主信號機向各個從信號機傳送同步信號，從信號機根據預先設定的相位差和綠信比分配紅、綠燈起始時間和持續時間，從而實現綠波帶控制。線上控制方式是由城市中心計算機對主幹線各個交叉口的交通信號機進行協調控制，各個交叉口的交通信號機將檢測到的交通流信息傳送給中心計算機，後者根據採集到的幹線上的交通流數據進行最佳化處理，然後向各交叉口的交通信號機傳送紅、綠燈起始信號實現綠波帶控制。
區域控制
區域交通信號控制又稱為線上網路控制，系統的控制對象是某個區域中所有交叉口的交通信號。人們把其中所有的交通信號聯結起來加以協調控制，以使得區域內的各個車輛在通過交叉口時所產生的總損失最小。區域控制系統是隨著交通控制理論的不斷發展，以及通訊、檢測、計算機技術在交通控制領域的廣泛套用而發展起來的現代化交通信號控制系統。
區域交通控制從控制策略上基本分為兩大類：
- 定時式面控：這種系統，利用交通流歷史及現狀統計數據，進行脫機最佳化處理，得出多時段的最優信號配時方案，存入控制器內，對整區交通實施多時段控制。
- 感應式面控：是一種能夠適應交通量變化的“自適應控制系統”。
