交通信號控制系統(tǒng)與公安交通集成指揮平臺通信協議

交通信號控制系統(tǒng)與公安交通集成指揮平臺通信協議研究1.引言交通信號控制系統(tǒng)是緩解城市交通擁擠、保障城市交通安全、有序、暢通的一種重要的交通解決方案。由于我國在道路交通信號控制系統(tǒng)的應用和研究工作方面相對國外發(fā)達國家來說起步較晚，因此系統(tǒng)建設走的是引進與自主研發(fā)并行的道路，經過20世紀80年代至今這幾十年的發(fā)展和建設，國內交通信號控制系統(tǒng)建設取得了快速發(fā)展，形成了眾多的的交通信號控制系統(tǒng)應用品牌。但是，作為交通信號控制系統(tǒng)建設非常重要一環(huán)的通信標準、通信協議的制定工作卻較為落后，現有系統(tǒng)大都基于各廠家私有協議，缺乏統(tǒng)一接口標準，直接導致了信號控制系統(tǒng)的信息難以為其他交通管理業(yè)務系統(tǒng)服務，大大降低了系統(tǒng)的應用效率。隨著我國經濟的飛速發(fā)展，為適應不斷增長的交通管理需求，各種交通管理應用系統(tǒng)逐步建成。如何綜合這些系統(tǒng)中種類繁多的交通信息，對其功能進行集成應用，從而及時全面地掌控復雜交通狀況，實時監(jiān)控和調度各類交通資源成為急需解決的問題。公安交通集成指揮平臺由此而誕生，它集成了公安交通管理中各業(yè)務系統(tǒng)的主要功能和信息，實現交通研判數據化和交通指揮精確化，使得交通管理部門決策科學、指揮靈敏、反應及時、響應快速，大大提高了指揮調度效率。而城市道路交通信號控制系統(tǒng)是城市交通管理中重要的組成部分，公安交通集成指揮平臺如何集成目前種類繁多的交通信號控制系統(tǒng)，實現數據的雙向交換成為急需解決的問題。本文針對我國目前交通信號控制系統(tǒng)和公安交通集成指揮平臺普遍建設中數據通信協議標準缺失的問題，通過分析國內外現有道路交通信號系統(tǒng)的應用及相關通信協議現狀，歸納整理了公安交通集成指揮平臺對交通信號控制系統(tǒng)的功能及數據需求，提出了基于信息層交換的輕量級構架，設計了基于XML組織數據內容的通信協議，為實現公安交通集成指揮平臺對交通信號控制系統(tǒng)的集成提供了一種較為通用的方法。2.國內外現2.1.國內信號系統(tǒng)及交通集成指揮平臺應用情況我國在城市交通信號控制系統(tǒng)的研究和應用工作方面起步較晚，20世紀80年代以來,一方面進行了以改善城市市中心交通為核心的UTSM（城市交通信號管理）技術研究；另一方面采取引進與開發(fā)相結合的方針，引入了部分國外的道路交通控制系統(tǒng)（如上海、杭州的SCATS系統(tǒng)，北京、成都的SCOOT系統(tǒng)，武漢、長春的ITACA系統(tǒng)等）。其后、隨著國內交通信號控制技術的逐步成熟，一批針對我國交通流特點、具有自主知識產權的交通信號控制系統(tǒng)（如華通HT-UTCS，海信HiCon等等）相繼出現。經過這幾十年的發(fā)展和建設，我國城市交通信號控制系統(tǒng)的市場品牌總數達到20多個，據不完全統(tǒng)計，截至2007年底，全國信號燈控制的路口數量達到四萬二千個，在道路上運行的信號機達到了四萬二千多臺。2000年全國交警部門開始建設公安交通集成指揮平臺，目前，全國共有590余個城市（包括縣級市）建成了集警情采集、交通流信息采集、交通控制等功能于一體的交通集成指揮平臺，其中400余個城市實現了信號區(qū)域控制或主次干道“綠波帶”（線協調控制）控制。2.2.國內外信號控制系統(tǒng)的通信協議、標準現狀在國外，城市交通信號控制系統(tǒng)技術已較為成熟，但也出現了系統(tǒng)與設備、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的互聯、互操作的難題。于是，美國國家電器制造商協會NEMA（NationalElectricalManufacturersAssociation）于1992年著手開發(fā)通用性的交通信號控制系統(tǒng)通信協議（NTCIP：NationalTransportationCommunicationsforITSProtocol）。其初步設計構想源自于交通信號機的應用需求：無論任何一種交通信號控制系統(tǒng)以及信號機只要遵從NTCIP協議就可以實現互聯、互操作和實時通信。目前，由ITE、AASHTO與NEMA共同組成的NTCIP聯合委員會已通過報告、期刊與網站等方式進行NTCIP技術與應用的推廣?，F階段，NTCIP已上升為針對智能交通系統(tǒng)電子設備間數據傳輸所制定的標準通信協議。其主要目標是確保交通控制與ITS系統(tǒng)組成單元彼此之間的“互操作性（Interoperability）”與“互換性（Interchangeability）”。NTCIP的應用一般分為兩大類：中心到外場（C2F）及中心到中心（C2C）的應用。前者通常包含路側設施或者是各運營部門所擁有的車輛與管理中心的計算機之間的信息傳輸。而后者則主要是管理中心的計算機或各個子系統(tǒng)之間的數據傳輸。NTCIP標準采用了分層的架構，分別為信息層，應用層，傳輸層，子網絡層和物理層。其架構如圖1所示可以看出，NTCIP是遵照OSI參考模型的規(guī)范，類似ISO的OSI七層協議模型，提供交通控制中心與現場設備或與不同控制中心之間通信的標準。對于應用層、傳輸層、子網絡層、實體層都應用了已有的成熟標準，其關鍵是制定了信息層的相關標準。而與交通信號控制系統(tǒng)中相關的NTCIP標準有：NTCIP1201、1202等，與中心到中心通信相關的NTCIP標準有：NTCIP2500、2501、2502等。國內交通信號控制系統(tǒng)通信協議、標準現狀1993年公安部制訂了我國信號機的行業(yè)標準GA/T47-93《交通信號機技術要求與測試方法》，該標準按基本功能對交通信號機作了分類，規(guī)定了交通信號機的技術要求和測試方法，是我國首個信號機標準。2002年公安部對該標準進行了修訂，并改為強制性標準GA47-2002《道路交通信號控制機》。新標準對集中協調式道路交通信號機的物理通信接口、基本通信內容進行了規(guī)定，但具體通信協議、格式等內容未包含在標準中。2004年，公安部頒布了行業(yè)標準GA/T509《城市交通信號控制系統(tǒng)術語》規(guī)定了城市交通信號控制系統(tǒng)中的專用術語。2005年，頒布了GA/T527《城市道路交通信號控制方式適用規(guī)范》規(guī)定了城市道路交通信號控制方式。以上標準都未涉及通信協議方面的內容。申合魄勿誠杯

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藍久熔可鴨實施嚷性粉數據毅交換饑的格豎式決蠅定系謝統(tǒng)運派行的昨效率洗以及暗對通近信的牲依賴戒程度細，要拌滿足紗系統(tǒng)腫的“蔥交互卻性”捐，數比據的滾格式伙應當領是一挑種能快夠容允易上局升為加標準超的格歪式，勝也能沫被系猛統(tǒng)開貝發(fā)者用便于紅接受黑和廣坐泛使退用的鼻格式紡。虛協議有應立捧足交頂通信雖號控暴制系握統(tǒng)的缸客觀艱需求鏈，著袍眼于佛我國冊交通示信號找控制嚼系統(tǒng)詢的發(fā)顆展趨饅勢，梯以標核準化趙系統(tǒng)煉的應油用開你發(fā)以暮及統(tǒng)徒一化訊數據漸交換奔格式滴為目柔標。襲就目贈前來種說，捉該數儉據交悔換通庭信協熊議力您求建洽立一吉個符陵合我位國城固市交辛通信銜號控幣制系陰統(tǒng)中馳心與文公安春交通疤集成產指揮盡平臺懸數據交交換糖要求魔的基煌本規(guī)科范。云它能費夠提蟻供一膊套統(tǒng)息一、征靈活逼、開利放和異可擴般充的嘴交通制信號赤控制越系統(tǒng)癥數據求交換根規(guī)范吳語言摔，并施充分喚考慮提了城韻市交襯通信鋼號控抵制系旺統(tǒng)與冷公安童交通梅集成判指揮秒平臺駁的接熔口及改接入隆方式疊的可騙行性蚊及實盡施代曠價。故4.獻2.召跟協御議結約構搬1）匆釣OS冬I模遮型痛OS去I模矩型是為一個輕由國射際標屋準化塘組織除（I彩SO桃）提梨出的仿開放盼系統(tǒng)甲互連坐參考同模型砍，有目7層囑結構堵，每雁層都蝴可以吃有幾盞個子漫層。滲OS芝I的乒7層疑從上艱到下緊分別奸是：播7應辯用層藏->膚6表招示層角->摟5會慶話層史->鍵4傳翠輸層懼->宣3網驚絡層宴->程2數會據鏈餡路層膝->應1物穿理層柔。其鋒中高火層，跨既7金、6粘、5廟、4脫層定慢義了奏應用冤程序枝的功我能，聚下面百3層騰，既奏3、蛾2、駕1層忠主要鬼面向還通過桌網絡丸的端專到端增的數繼據流早。燙OS怨I模削型通揚過七壺個層尿次化征的結晨構模亡型使罰不同棍的系勝統(tǒng)不謹同的母網絡次之間短實現營可靠孝的通炒訊，叢最主擦要的哨功能餐使就等是幫摘助不推同類凡型的蛛主機染實現掩數據廁傳輸造。劑2）秀妻NT貌CI廢P使透用的古5層稿模型遙結構備OS佳I潤7層獄模型仆是現葡有計餓算機脖網絡吉應用拉的基料礎，牛目前療廣泛川應用搜的各宋類計祖算機鍛通信犯協議獵都是敢基于吳它設資計建領立的判，例疾如著等名的孫In足te粥rn愿et箭通訊巨基礎混協議紹TC聰P/膽IP蒸。現渣有交罪通控初制自啊動化茄技術有都是用以計慧算機咸信息刺技術廈為基它礎建唯立起肅來的道，因誰此交鵲通控裝制相抽關通伙信協例議的歇設計悄都參膜考和茂借鑒故了計柳算機斷通信懶的協粘議、非規(guī)范綁。車NT渣CI況P協的議的棟設計螞同樣衣參考駛了O掩SI屆分層嚴模型他，但部是簡騙化為肝了5本層。裁通常桌，兩少個計絞算機疫或其欲他的轎電子現設備翻之間耍的數孤據通莊信能攻夠包青括以縫下的棋主要珠層：隙叫做仙NT選CI物P“宵層”釋，用煉來和礎OS墓I模概型定泉義的雷層相脊區(qū)分召。院NT哄CI級P信連息層抖－信譯息標傻準定報義了重數據區(qū)和信喪息的軌意義障，并除且通畜常涉烤及I顏TS訪信息項（不陣同于有通信耀網絡扔信息置）。換NT砌CI牛P應重用層離－應梢用標續(xù)準定手義了債數據川交換撒信息嚼的規(guī)棵則和皺程序峽。相NT洗CI爽P括傳輸嚇層－餃傳輸犬標準疲定義井了交孫換網流絡上統(tǒng)兩點烘之間括的應較用數娘據的暫規(guī)則乘和程辯序，鉤包括杠任何鞠必要則的路斥經、穿信息哀拆分難/重揮組和顫網絡矮管理卡功能腦。么NT箏CI殊P子濾網絡膝層－謹子網歲絡標尺準定朽義了惹某些稻通信屢媒體菌上兩仙個“遵相臨跪”設藝備間違的數昌據交曲換的袍規(guī)則紡和程騎序。餓NT痕CI恰P實瓣體層相－實濾體層禁包括允使用齒NT僻CI哄P通捧信標蠶準并載將對耍用于紹挑選耐出的奉通信壯基礎覽設施首上適傾當的飼子網鳥絡層佳的選價擇有該直接昆影響禁的通置信設默施。搏3）科余本通蘿信協尿議的撒結構槐設計孕本協甜議結痛構的堵設計孤在借牲鑒上巧述模翼型的捆同時滴也考旨慮了炎目前態(tài)國內心的實文際情壯況。敗我國傻交通剃信號鈔控制扣機以卡及其椅控制堤系統(tǒng)吳主要病由企練業(yè)設抗計制凡造，只目前咐市場萍上已率有國球內外緒的多剩家信游號機阿生產楊廠商甘開發(fā)綱的信銀號控撞制系姻統(tǒng)實愛際應擴用，袖在目咱前先由有系魂統(tǒng)后膝設計敵通信慢協議階的實射際情跨況下差要充朗分考戴慮現害有系繞統(tǒng)的貨實際睜應用姿情況秋，各喝個信逆號系丸統(tǒng)廠惱商的夸接受太程度取以及俗實施豎代價掏，這淹也是飄通信忍協議終能否芹被順詞利采臂納的桌重要笨因素唉。修從目掉前已場有交噴通信她號控繪制系壺統(tǒng)接施口來紐看，顧主要甜包含脅以下謝幾類弟：基和于S票oc挪ke藏t的雅字節(jié)耐數據底封裝纖接口鬼、基痰于X咬ML蝕的消奴息通鋪訊接賀口、灘基于盞CO既RB加A的裁接口循、以在及基霞于S嘉oc候ke智t的財自定約義消稀息接己口。副這4頑大類抱接口標在N唱TC告IP最的各怕層（墻參見雀圖遭1）擔中的箏實現遼都具啄備多循條選季擇路道徑，脖每一掃層都特基于波現有影的通殺信協斷議可目選擇醉多種縣實現放，各輛廠商全根據武自身聞的技攏術儲上備及講應用杯要求咬在從席應用悶層到犬實體慶層的稿實現世各不賽相同駱。當擾前如演果在舌設計叉通信獨協議詳中對瘋每一林層的茄具體匙實現隨技術寬、協演議再歐做出恒唯一釋的規(guī)破定顯鑒然不煮切合藍實際錫情況區(qū)，也烏不可禁能為富廣大鑼信號吼系統(tǒng)足廠商柿接受凳。箭因此愿，基惰于“范信息蠶層”突來定雁義確甜定交眼通信甲號控碧制系妙統(tǒng)與止集成嫩指揮耍平臺三交換架數據邪的范艱圍，跨定義吧數據野和信儲息的超意義據，對紐于應孩用層芹、傳日輸層翅、子醒網絡渡層及盒實體膜層不染做強綿制要溝求，厘由各槳個廠刃商選確擇最銳適合鉆應用饒場景賠的技史術來剩實現礦，是謹符合票當前腿實際粥情況詠的最栗佳選嚇擇。瞞參考跨NT傳CI賠P協肺議的暖分層碧結構洋，結剛合交確通信板號控釘制系役統(tǒng)與福公安凡交通岡集成淹指揮漠系統(tǒng)膀的具果體通淡信需億求，封以及拐目前愁我國觸市場算上使視用的糧各種逐國內詞外交泛通信障號控竿制系速統(tǒng)的境實際盈情況溜，設梢計了內基于廟“信貸息層輩”的桑數據請交換張通信鄙協議姜，見賴圖6攻。誠4.辯3.曬擠基拖于X稈ML射的協晝議內孤容組術織四XM遞L作溜為一架種元低標記訴語言股，它搬提供丟了一涼個標踏準，慈利用痰這個席標準裝，應禁用系本統(tǒng)可化以根屠據需嶄要制站定自暖身領策域的俗新標稅記語婚言和爹配套寄標簽掙。X仿ML朝這一偉能夠渴以統(tǒng)椒一的逗格式炸描述貫信息榨的文灶本化唐語言捐，將厲不同墨系統(tǒng)蝶來源傲的信騾息按迫照統(tǒng)構一的鋒格式棵描述瘋和相領互轉出換，平已經臉成為能了信交息標析準化哄進程祝和數熔據交稼換的鼻有力召工具曬。X裁ML窩最突龜出的餐應用槳就在拳于作翅為信趨息交雷換的棕數據刮格式屋技術翻標準滋，它弟本身妖具有艷自描梨述性偵、可言擴展彼性、膜可移能植性斗和結絕構性偽的特申點，食所以文基于胖XM忠L的政數據胖描述槽格式消的擴勞展性堆和靈濱活性帝允許休它描噴述不它同種片類應懼用軟棋件中否的數礦據。涼XM絨L不朵依賴秩于平廳臺、疑廠商氏和特在定應吊用程電序的狐特性毫，因君此可糖以被敏應用照于異寺構平彼臺和萌不同深應用頃程序鍋間的謎數據際交換斗和集匠成，撤允許撥異構累數據習系統(tǒng)怖之間叛交換承數據甘的一順種辦唐法是款為所系有的穩(wěn)輸入搜輸出差系統(tǒng)梨分別印制定喂統(tǒng)一削的數副據交惑換格伙式。黨XM禿L能順根據若特定敗的應唇用定川義自軌己的如標簽熔來描愈述數飄據是雀其最捆重要隔的功助能，矮而且楚XM線L的叼最終當目標現是提壓供異倚構與唯系統(tǒng)憶、廠構商無國關的撒統(tǒng)一暴解決連方案騾。勵交通化信號繞控制緞系統(tǒng)懶中存翁在中殺心到巾中心剩數據廣交換初和共嘉享的哨需求鞏，通慣過分胃析發(fā)給現，急由于央現有克系統(tǒng)導是由墨不同執(zhí)的軟編件開午發(fā)商觀采用竊各自階喜好鞭的數劈據格錢式來核開發(fā)瞇實施顯，存眾在數擴據格席式的棄差異柏性，雖導致緩了系狂統(tǒng)集搭成和藍系統(tǒng)貝之間殼數據仗交換益的難替度、擠甚至擇不能剖進行歪數據瑞交換惡。要油使交后通信異號系協統(tǒng)能撓被有必效的也集成庫到智挽能交鑒通系蘋統(tǒng)體而系中萄，大喜家已亭經公蠅認只遙有通遷過采神用統(tǒng)申一、惹標準制化的沈數據今格式殺或采旁用達澇成一壩致的腸中間誤件才蝦能的歌得到慨有效似的解慢決。傳XM抹L正產是能扔滿足喬這些廳需求湯的一列種開亭放的殃、通池用的濟數據辮描述另標準浴，在糧定義嚷數據祥結構宇的同濃時可豎以突階出對撓結構桃的描腎述，麗從而許體現諒出數鬧據之樸間的牛關系材。而墾且，鮮基于寸XM凍L的永數據欲格式笨標準馬不依米賴于夫操作買系統(tǒng)虹、編戒程模史式或生編程停語言申，以憂及目忙前大拋量X慕ML匹開發(fā)擦工具延在各顧種軟完硬件賞平臺齡上都今具備供豐富優(yōu)應用售的實慧際情廟況，俱為交北通信鋤號控鹿制系州統(tǒng)的汗集成鼠提供匯了一頑種簡南單、昂性價岡比好跨的解團決方訓案。躲4.隊4.閉掉通罵信封為包挪通信乘雙方癥設計背以互奴發(fā)數殲據包械的模熟式來臥實現禮數據導交換恨。數格據包獄也稱參為消耕息以鋪XM成L序賀言加吳上根口元素漫標記峽開頭敘，U計TC宗SP仆kg擴>標爐記結灶尾的申一組向字符咱串數身據。乘采用起XM介L語廣言封蜜裝，歌XM射L版址本1臉.0倉，使道用G兼B1孩80萬30午字符息集，猛UT緣F-炮8編潑碼。金參考拜GB暖-2碌09索99陸標準喉中消參息類掛型的騾定義餐，我額們設嫩計了繼類似鳥的消此息類罵型以形及對賭應消呢息類彼型的形處理殖流程絞，通拉過如破下圖奪7僻的通境信包均結構掙來封揭裝所凱有通膊訊數艙據。固具體物定義論如下紐：甚UT說F-哀8"奇?>武隆陡版本冠號V輸er撤>令牌輪覽偉源地伯址S紗rc跟>咬辜鬼目的晶地址享De蹈st趟>棟大港消息價類型正序列饞號S即eq基>貫企招攀鍬發(fā)理”順飾序編駕號”鳥n攀am蘆e=眉”操艦作說達明”緞>耕塘埋遇拌貫此炎圈……攜怖凳債肢瓦躍UT吵CS豪Pk別g>混n

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