liuyandong

城市智能交通——中山市智能交通管理的探索0

城市智能交通——中山市智能交通管理的探索0

卢一夫，刘延东，周飞雄0

（广东省中山市公安局交通警察支队，邮编：528400）0

摘要：随着我国经济的高速发展，城市化、汽车化步伐的加快，城

市交通拥挤、事故增多、环境污染等问0题日益恶化，而智能交通系统作为现代交通运输发展的趋势，在城市

交通发展中正扮演者越来越重要的角0色。本文针对中山市智能交通管理系统ITMS（IntelligentTraffic

ManagementSystem），通过介绍智能0交通管理系统的整体平台及交通信号控制系统，提出了基于智能交通

理论的中小城市交通发展的新思路和0新模式。0关键词：UITS；ITMS；Actra；渠化交通；区域控制；自适应控制

0

UrbanIntelligentTraffic0

——Explorationofzhongshanintelligenttrafficmanagement

00

YifuLu,YandongLiu,FeixiongZhou00

ThefacilitiesctionsofZhongshantrafficpolicedetachment

inPublicSecurityDepartment00(Zhongshan,GuangdongZIPCode:528400)0

Abstract:00

WithChina'srapideconomicdevelopment,urbanizationandthe

acceleratingofthepaceinvehiclearea,00veralproblemssuchasurbantrafficcongestion,incread

accidents,andenvironmentalpollutionareworning.

0Inthemeanwhile,theintelligenttrafficsystem,whichisthe

trendsofmoderntransportationdevelopment,playsa

0moreandmoreimportantroleinurbantrafficdevelopment.

0

ThissayfocusonthetopicsofZhongshanintelligent

trafficmanagementsystem——ITMS(Intelligent0

TrafficManagementSystem).Throughtheintroductionofthe

overallplatformandtrafficsignalcontrolsystemin

0ITMS,theauthormakesasuggestionofnewideasandnewmodels

onmedium-smallurbantransportation0development,whichisbadonthetheoryofintelligent

transportation.00Keywords:UITS；ITMS；ACTRA；ChannelizationTraffic；Adaptive

Control0

1.智能交通发展概况00智能交通系统是以信息通信技术将人、车、路三者紧密协调，和谐统

一，而建立起的大00范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的交通管理系统。目前，

智能交通在全球形成0了以美国、日本、欧洲为代表的三大研究中心，并成为继航天航空、

军事领域之后高新技术0应用最为集中的领域。现阶段，我国经济持续快速发展，特别是改革

开放以来，城市化与汽0车化进程迅猛发展，并由此产生了交通、环境等众多问题，因此发展

智能交通，特别是城市0智能交通UITS（UrbanIntelligentTransportationSystem），在

我国具有重大意义。00

当前，智能交通在中国仍处于探索阶段，由于我国特定的交通特点，

智能交通的发展在00我国面临众多问题。首先，我国城市交通成分复杂，自行车拥有量大，

公共交通服务水平较0低；其次，城市交通路网结构不合理，道路功能不完善，道路交通设

施及管理水平不能跟上0机动车的增长速度；再次，我国交通运输业面临着经济发展与资源制

约的双重压力。因此，0我国发展智能交通必须在借鉴国际发展历程的基础上，立足于本国实

际，走属于中国的智能0交通发展之路。0

2.中山智能交通发展历程0广东省中山市是伟大的民主革命家孙中山先生的故乡，它位于珠江三

角洲南部，南邻珠010

海，北接广州，属于典型的走廊型城市。中山全市总面积1800多平

方公里，常住人口约1400万，外来流动人口130多万。改革开放后，随着中山经济迅速发展，

各产业快速进步。目前，00中山拥有机动车51.4万辆，机动车驾驶员51万余人，且数量以每

年超过5％的速度递增；0现有105国道、京珠高速、中江高速、西部沿海高速和部分省道贯

穿全境，形成对外交通运00输路网主干框架，日均车流量高达17万车次。0

近10年来，中山市上至政府，下至交警支队都对城市交通建设极为

重视，政府投入了00相当的资金用于市政建设和交通管理，针对中山实际情况开发了各种

现代化的交通事务管0理、交通监控和交通诱导等交通信息系统，信息化程度不断提高，交

通环境不断改善。但是，00交通环境的改善，又诱使大量新的交通需求不断产生；人民生活水平

的提高也对交通基础设0施和交通管理工作提出了更高的要求，这一切，都要求中山交通实现

一个智能化、信息化的0管理模式——中山市智能交通管理系统（ITMS）便伴随着期望和责任

提上了日程。00

中山市智能交通系统实施领导小组从项目开始，即组织了智能交通等

相关行业各方面专00家及工程技术人员反复论证，结合国内外ITS的最新技术确定了“中

山市智能交通管理体系0工程”的总体框架及实施的技术方案，并结合中山的具体情况提出几

点目标：0

(1)针对中山市作为中小城市的特点，形成结构合理、功能完善的城

市交通管系统，保00障道路畅通，减少交通违规，改善交通安全。0(2)构建高效的交通信息基础设施使整个交通系统实现信息共享，为

交通规划部门和管00理部门提供信息化的决策手段。0(3)提高对交通事件的快速反应能力，增强出行的安全性和可靠性。

00(4)提高交通资源的利用率，降低能耗，减少交通对环境的污染，保

证交通业的可持续00发展。003.中山市智能交通管理系统（ITMS）003.1ITMS组成框架0中山市智能交通管理系统ITMS的建立，是在中山市原有交通管理系

统的基础上，以国00家智能交通系统体系框架和中山市地方智能交通系统体系框架为指

导，新建11个子系统，0在全市范围内初步建立起系统比较齐全，功能比较完善的高效运行的

智能化城市交通管理系0统，并最终实现了项目要求的4个方面的目标功能。0

智能交通管理系统ITMS主要由11个子系统构成，包括：信号控制

子系统、交通流采00集子系统、交通电视监控子系统、交通违法取证子系统、公路车辆监

测记录子系统、可变情0报板显示子系统、122接处警子系统、GPS定位及警用移动数据应用

系统、交通通信子系统、00指挥中心支撑平台子系统和ITMS集成指挥调度软件平台子系统。各

系统的组成和相互关系0如图所示：0

20

中山市智能交通管理系统ITMS0

交通控制指挥交通综合管理交通协调管理交通辅助支持0

集成指挥调试软件平台子系统0计算机网络子系统00指挥中心支撑平台子系统00交通通讯子系统0交0通0流0采0集0子0系0统0交0通0电0视0监0控0子0系0统0信0号0控0制0子0

系0统0交0通0违0法0取0证0子0系0统0公0路0车0辆0监0测0记0录0子0系0统01220接0处0警0子0系0统0可0变0

情0报0板0子0系0统0GPS0车0辆0定0位0子0系0统0车0辆0驾0驶0员0管0理0系0统0违0法0管0理0管0理0系0统0

其0他0交0通0信0息0系0统0图（1）0

目前，现有的城市交通管理系统大多存在以下问题：子系统繁多，各

系统之间数据相互00独立；个系统设备繁多，管理起来非常复杂；没有真正意义上的专家

系统来辅助交通指挥调0度。而中山的“城市交通管理系统应用软件管理平台”这借助于一系

列关键技术，将城市交0通管理系统所涉及的所有子系统有机地结合为一个整体，实现统一的

信息管理和发布，真正0意义上实现了信息共享，各子系统的协同工作。0

ITMS平台基于GIS地理信息系统和交通数据共用信息平台，采用了

C/S，B/S混合体系0结构，集成了其他所有十个子系统的主要管理和监控功能，依靠指挥

调度中心硬件平台的支0撑，对系统数据信息进行融合和复用，通过预案的编辑和管理，在各

子系统之间进行协调控0制和联动，从而实现交通管理的辅助决策功能。其实施技术架构总图

如下图所示：00

30

图（2）0

3.2ITMS系统功能0ITMS在系统总体功能设计上，集中山市公安、交通日常综合业务管

理于一体，并充分00兼顾公交智能化调度体系、出租车智能化调度管理系统、综合物流管

理系统、出行信息服务0系统、交通诱导系统、停车管理系统等中山市ITS重要组成部分的

功能扩展需求，在统一的00公用信息平台上实现公安、交通日常业务管理的集成统一和有效资源

共享；利用数据通信、0计算机网络、自适应控制、信息检测、数据融合、模式识别、图象处

理、数据库及系统集成0等现代高科技手段，整合现有资源，充分发挥现有交通基础设施及管

理设备潜能，最大限度0地减少人为因素影响，提高了公安、交通业务管理部门的工作效率。

0

经过ITMS的实施，中山市不但使现有的交通基础设施发挥出最大的

效能，提高了交通00服务质量；同时使社会能够高效的使用交通设施和能源，获得了巨大

的社会经济效益。其产0生的效果及功能主要表现在：0

(1)提高交通效率00(2)提高交通安全00(3)减小环境污染00(4)信息服务功能00(5)治安防治功能00

作为中小城市ITS示范工程，中山ITMS在有限的城市空间和资金投

入下，通过引进先00进的交通管理技术，成功地协调了城市交通发展中面临的矛盾。特别

在城市交通矛盾突出的0道路交叉口，信号控制技术的应用对城市交通的改善成效显著。

0

4.信号控制子系统0基于对中山市现行城市路网布局结构及交通流特点的分析，中山市现

行城市路网交通信040

50号控制系统采用美国西门子ACTRA(advancedcontrol&traffic

responsivealgorithm)00交通信号控制系统及智能化信号控制机2070ATC。0目前，在中山市已有42个路口建设具备单点自适应和区域控制能力

的信号控制系统，0并在6个子区域实现区域面控。00自2002年以来中山市大力推进智能交通工程建设，智能交通理念以

及技术应用得到了00很大程度的推广，交通信号控制子系统的发展也经历了点控、线控和

面控3个阶段。把控制00对象区域内全部交通信号的监控作为一个交通监控中心管理下的整

体控制系统,是单点信00号、干线信号和网络信号系统的综合控制系统。0中山智能交通在整体控制战略上是主要采用南北主要干线实行协调

控制，通过保证干线0协调的同时优化不同主干线间的相位差，将多条干线协调又有机地结

合起来，实现覆盖城区0由线到面的网络状控制。同时结合电子监控、车辆诱导屏等子系统有

效调度与引导车辆行驶，0及时避免由于事故或者特勤造成的路口堵塞。0在具体技术层面上我们长期结合路面民警提出意见，对各个路口路段

车流量进行多次交00通流量调查统计，同时借助车流量子系统相关统计资料，对每个控制

点的信号配时、采用控0制方式、及时作出适当调整，例如05年11月份，我们通过大量对

兴中道收集统计车流量数00据，经过现场分析，决定采用通过分时段结合相位差控制方案，对位

于兴中道上的四个路口0进行相位、配时、以及干线协调（绿波带）调整，在兴中道上实现了

绿波带控制，使得在早0高峰时由北往南直行车辆能一路绿灯通过四个路口，晚高峰时实现由

北往南一路绿灯通过四0个路口，同时对相位差参数的调整优化以及应用双环控制技术，大大

提高路口放行效率，很0大程度上缓解了上下班高峰期由于南北车流量不均等带来的交通压

力。用同样的方法我们在00华柏路、中山路等路段实现干线协调，通过网络将各主干线再联网协

调，由线到面通过整个0区域的控制，有效将车流量过饱和的路口压力及时分解到周边各个路

口，充分发挥区域控制0的优越性，大大方便市民日常出行。00狮窖河大桥00广0珠0公0路0延龄路0单位：pcu/h0第一子区0第0二0子0区第三子区00第0四0子0区0第0六0子0

区0第0五0子0区0图（3）0

4.1系统设备0中山交通信号控制系统采用美国西门子提供的2070信号机。

2070ATC（AdvancedTraffic00Controller）控制机是一种最新的开放式结构的信号机，信号机的软

件和硬件分离，可按照02070ATC的硬件和软件的标准由不同的供应商竞争获得，大大降低成

本，提高采购自主性。02070ATC信号机具有多任务、多CPU和内置10Ba-T以太网的IP

地址，大大加强通信能力。0另外，由于该信号机软件具有自适应和多种灵活的控制战略，使得系

统的许多自适应控制运0算在下端完成，提高整个系统的反应速度和适应各种复杂交通条件的

能力。特别在系统未建0成时或故障情况下，本地信号机仍能实施有效的自适应控制，这是

ACTRA系统优越于其他系0统的特点之一。0

4.2控制原理00ACTRA系统集成了最先进的自适应控制系统及传统的预配时方案，同

时允许信号机的单00点控制方式，是一种用感应控制对配时方案作局部调整的选择系统。

系统在实行对各控制区0域的整体协调控制的同时，允许每个交叉口实行车辆感应控制，即

“单点交叉路口优化控制、0干线（绿波带）的战术控制（中心弱干预），中心（区域）网络的战

略控制（中心强干预）0的控制策略”，二者的有机结合，大大提高了系统本身的控制效率。

0

系统的控制优先级遵循“单点交叉路口自适应控制->区域（子区）协

调信号控制->中心00网络协调信号控制”原则。因此，在进行中山市交通信号控制系统实

现流程设计时，采用了0三级分布式系统结构框架：单点路口级信号控制、区域（子区）级信

号控制、中心网络级信0号控制，并按照严格的时段划分，对城市路网中的信号控制区域级交

叉路口进行交通信号协0调控制，从而极大地提高了整个城市路网的通行能力。0

4.300控制策略0ACTRA支持两种信号控制模式，包括本地信号控制模式和系统控制模

式。0在信号优化上，ACTRA系统以综合流量及占有率为主要依据，将信号

周期、绿信比及相00位差作为各自独立的参数分别进行优化。此类交通响应模式使得系统

可根据交通变化或非典0型交通状况进行系统范围内的优化配时及方案的执行。在实际应用

中，中山信号控制方案主00要进行了以下分析，包括：信号周期长度的选择、绿信比方案的选择、

绿灯起步时距的方案0选择。具体如下：0

(1)信号周期优化00预先根据历史交通数据设计多套信号周期控制方案，信号周期长度以

控制子区域为基0础，根据每个系统监测器（线圈）搜集的交通流量和占有率数据确定

整个子区域的信号周期0方案。00

(2)绿信比的选择00根据各路口实测交通数据，并考虑到各特征时段时段不同的交通流

量，制定了多个绿信0比方案，并在每一个绿信比方案中规定各相位的绿灯时间及相位次

序。当系统运行时，会根00据当前实测的占有率及相应的绿灯时间，推算其他未被执行的绿信比

方案下的评价因子，从0而选出最优方案。0

(3)相位差的选择00相位差选择分为两类：各子区内交叉口之间的信号协调和相邻子区之

间的车流协调。根00据各交叉口所在路段情况，通常设定一个基于最小周期长度的相位

差，具体方案根据实测流00量及推算结果选择。00

5.案例分析：博爱路－银通街改善方案060

705.1方案背景00博爱路作为中山市东西方向主干道，2005年经过改造后基本达到城

市快速路的标准。00但道路情况的改善和博爱路主干道的地位使得博爱路车流量剧增，位

于博爱路的平面交叉口0面临着越来越大的通行压力，在博爱路－银通街交叉路口显得尤其突

出05.2方案分析00根据博爱路－银通街平面交叉路口的流量特征，从总体上提出针对性

的放行方案：即将00全天的交通放行方案划分为若干个时段，通过路口的感应线圈实时优

化信号相位，实施自适0应和对应方案相结合的放行方式，最大限度地减少无效绿灯时间，提

高路口放行效率。同时，0通过路口感应线圈收集流量数据，通过中心进行交通分析，准确掌握

流量特征，不断优化、0改进方案。0交警手井0施工手井0银0通0街0博爱路0检测00线圈00检测00线圈00检测00线圈00

检测00线圈00检测00线圈00检测00线圈00检测00线圈00检测00线圈00检测00线圈00检测00线圈00检测00线圈00检测00线圈00检测00线圈00检测00线圈00检测00线圈00检测00线圈00交警手井0施工手井0信号机箱基础0光纤点00图（4）0

博爱路－银通街平面交叉路口如上图所示。博爱路方向渠化为两条直

行和一条左转车0道，右转车辆渠化为不受灯控直接通行，但由于直行车辆排队长度较

大，路面展开宽度长度0不够，高峰期时段出现右转车辆通行不畅，渠化岛未能充分发挥作用

的情况。银通街方向与0博爱路方向渠化设计一致，由于博爱路方向流量远远大于银通街方

向，所以银通街方向显得00通行能力过剩。从路口的现状来看，已很难通过渠化（增加左转入口

车道）来加大博爱路方0向受灯控车流的通行能力，只能从信号控制方案上通过缩短银通街的

相位时间来加大博爱路0通行量。05.3信号周期分析0原有信号周期的最长时间达到240秒，周期过长导致诸多问题：车

辆等待时间过长，车0辆的排队长度增加；路口的车头时距加大，影响放行效率；绿灯时间

损失严重等。而周期过0短又会导致车辆启动延误和信号相位过渡时间过于频繁，使得交叉口

通行能力降低。可见，0信号周期的确定关系到交叉路口的通行能力和车辆延误。0

在博爱路－银通街交叉口，我们根据调查数据计算出最佳信号周期，

并结合2070信号0机的多时段感应协调确定信号周期方案。利用韦伯斯特定理计算最佳

周期，简要过程如下：0Co＝(1.5L+5)/(1-Y)00

其中Co——最佳周期0

L——周期损失时间00

Y——交叉路口关键进口道流率比0

改进后，最佳周期时间确定在131秒左右，对原方案周期时间进行

了较大幅度的调整，0有效地减少了该交叉口的拥堵情况。00

5.4交叉口信号相位改进05.4.1原信号相位0博爱路－银通街交叉口原控制方案采用标准4相位，博爱路方向左

转直行实施对等时间0放行。由于博爱路方向东西流量存在不对称的情况，特别是西向东的

左转车流远远大于东向0西左转车流，导致相位时间严重损失。原相位配置如下：0

1P01P003P3P0

图（5）0

5.4.2改进后信号相位00改进方案将东西方向的信号灯拆分为四个相位，采用双环结构，上下

两个环同时运行。00东西方向每个相位进行独立控制，实现信号相位配时的灵活结合，以

适应交通流的变化，较0好地解决了因交通流不对称而引起的绿灯损失，大大提高了路口的通

行能力。改进后信号相0位如图所示：00

1P01P003P3P0

图（6）0

5.5改善效果080

博爱路－银通街交叉路口经改善后，有效地协调了博爱路方向左转、

直行车辆的严重不00对称性，使主干道东西方向车流得以畅顺通行。通过信号周期调整，

改进后信号周期减小了0109秒，相对原有周期减小了近一半，并通过交叉口信号相位的调整，

极大地提高了放行效0率。0

在社会经济效益上，该路口的改善效益同样显著。新信号方案使该路

口交通状况有了较00大的改观，营造了一个安全、畅顺、有序的交通环境：交通事故率相

对改造前明显下降，交0通事故伤亡人数下降5.6％；干道平均车辆延误统计降低了近一秒，

直接经济损失下降了0

24.3％。该交通管理技术的实施，与交通传统的道路设施改善方案（建

立高架路或地下隧道）0相比，既减少了不必要的经济开支，又有利于城市景观的美化，为城

市建设和社会经济的可0持续发展提供了更多的资源和空间。006.结语00中山市智能交通管理系统（ITMS）根据中山交通发展现状和特点制定

合理的发展战略，00优先选择发展对城市交通运行状况有明显改善作用，技术相对成熟和

稳定的智能交通技术，0实践证明是一个成功的探索，其成功的经验为我国中小城市的智能交

通发展指明了一种新的0思维模式。0

中山ITMS目前已建立起比较完善的智能管理体系整体框架，并有多

项成果在国内处于00领先水平，荣获2005年中小城市智能交通管理系统中山市科学技术

进步一等奖；2006年中0小城市智能交通管理系统广东省科学技术进步一等奖等奖项。籍此契

机，中山市正积极推进0智能交通先进技术的应用，不断完善ITMS系统功能，争取在2010

年实现全市范围内的系0统齐全、功能完善的智能化交通管理体系。0

参考文献0

[1]中山市公安局交警支队．亿阳信通股份有限公司.国家中小城市

ITS示范工程技术总结报告.2006年200月0[2]丁千峰，周涛.论我国中小城市智能交通的发展.维普资讯：

．2006年00[3]石建军，宋延，隋莉颖，等.城市交通信号控制系统（ACTRA）应

用简介及构想.维普资讯：00.2007年090

0