中新天津生态城智能交通工程设计

1引言

中新天津生态城位于天津滨海新区，面积34.2km2，规划总人口35万，是中国、新加坡两国高度合作的国家重点项目，也是一个具有一定前瞻性和探索性、具备国际先进水平的生态文明示范城市开发项目。生态城要充分吸收和借鉴国内外生态城市规划、建设的相关经验，结合天津的实际情况，以生态资源环境条件为前提，吸收循环经济、和谐社区、文化构建等方面的理念，运用节地节能节水环保、绿色交通、绿色建筑等领域的先进技术，开发循环型资源、能源利用模式，有利于形成资源节约、环境友好、经济高效、社会和谐的城镇发展新格局，并构建我国新时期的生态文明示范地区。具体位置及规划如下图：

图1生态城位置及规划

智能交通系统是生态城建设的重要组成部分，既可以提高生态城的交通服务水平和管理水平，增强生态城吸引力，又可以起到示范作用，推广到天津市乃至全国其他区域。

2智能交通与生态城数字化管理

中新天津生态城智能交通系统定位为生态城数字化城市综合管理信息平台的一个模块，与市政管理系统、建筑管理系统、商业开发管理系统并列，由生态城数字化城市综合管理信息平台统一管理。

中新天津生态城规划了目前国内最为先进和完整的智能交通系统，生态城的智能交通系统设计在"信息采集综合化、交通管理智能化、交通信息服务人性化"理念指导下，建立起的一套在大范围内全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统，采用了交通综合管理信息平台和各级子平台的分层管理体制。

生态城的智能交通系统包含了1个总平台--交通管理平台，和7个子系统--交通信息采集与服务系统、交通信号控制系统、交通应急管理系统、智能公共交通系统、高清交通视频监控系统、电子警察系统、卡口牌照识别系统、停车诱导系统、智能公共交通系统，几乎涵盖了智能交通的所有内容，是一套具有国内领先水平的系统，也是国内首例对一个新建区域进行完备的智能交通专项设计的项目，作为我院第一个实施的规划、设计紧密衔接、一体化完成的智能交通设计，保证了无工程反复和废弃，做到资源节约和效益最大化。

智能交通与生态城数字化管理的构成图如如图1所示：

图2中新天津生态城智能交通系统

3智能交通系统设计

中新天津生态城智能交通系统定位于数字化城市综合管理信息平台的重要组成，起点高，要求严，分阶段实施，因此技术难点多，工程复杂：既要考虑一期建设体现生态城特色，适应科技的发展和生态城地位调整的需要,又要做好总体设计，满足后续建设需求。

在工程设计中，注重以系统工程的理念指导设计，按照一次设计、分步实施要求，统筹兼顾，衔接合理，工程界面清晰，可扩展性好，灵活性强，在系统构建基础的网络、通信设施和管理软、硬件平台时，充分考虑生态城整体智能交通的设计目标及后续二期工程的实施，体系结构、功能方面注重创新性，将总体设计与功能设计有机衔接，按照分散控制、分层架构、集中管理、资源共享的原则进行设计，保证技术领先、规划统一、架构清晰和信息完整，既实现总体功能，又便于分步实施；按照功能模块制定统一的接口标准，并在预埋和主干敷设上留有冗余，具备可伸缩性并保证智能交通系统的累进完善；加强"控制智能化"与"管理信息化"的融合，满足多元化信息服务的需求。

以下具体介绍各子系统的设计。

3.1交通信号控制系统设计

交通信号控制系统主要由交通信号控制中心、通信网络、路口控制机以及交通信号灯等组成。

交通信号控制中心设在智能交通管理中心内。考虑到生态城与天津市区和滨海新区的距离和独立性，由于生态城远离天津市中心城区，被高速公路隔离，无需与天津市中心城区进行协调控制，其交通信号控制不必受原有系统的约束。

交通信号控制系统采用多层次分布式控制结构，共分为三层，包括：中心控制级、通信级和路口级，如图3（a）所示：

图3.交通信号控制及路口信号灯详细设计

在生态城建设先进的交通信号控制系统，实现自适应控制、生态城区域协调控制。自适应控制是指在各交叉口，交通信号控制系统可以根据实时采集的各方向车流信息自动地调整信号配时方案，使交通信号根据各方向交通需求的变化而变化。区域协调控制是指交叉口与相邻信号交叉口可以进行协调控制，实现"绿波"控制，可以灵活的设置绿波区间，根据需要合并与分离绿波区间，并可以与相交道路实现协调控制。采用该系统可以提高整个生态城的道路通行能力，提高交通运行的整体效率，减少车辆在路口的停车延误，降低车辆尾气污染和噪音污染，保障生态城的绿色交通环境。具体路口设计如如图3（b）所示。

3.2高清交通视频监控系统

高清交通视频监控系统主要用于道路的交通监视和控制，并向有关部门提供所需要的视频信息。视频信息不仅表征了道路交通实时状态，视频信号还作为视频分析等系统的信息源提供给有关系统应用，所以视频监视信号的取得和传输过程中必须保持画面的清晰质量，在回放中的视频信号也必须尽量减少失真。

高清交通视频监控系统主要由前端高清彩色摄像机、控制室监视操作设备和视频信号传输系统组成，高清视频监控系统按照"全数字化视频"的概念进行总体设计，完全基于IP的方式进行图像的传输、存储、调用和共享。如下图（a）所示。

本次设计以地面道路主要以路口交通监视为主，在路段中间的楼宇顶层设置1台带云台摄像机，在交通问题严重的区域，摄像机的监视覆盖范围需重叠，具体监控布点如下图（b）所示。

　　图4.交通监控架构及监控点位

摄像机布设在一般路面交叉路口主要以路口交通监视为主，在交叉口设置高清一体化块球摄像机。摄像机采用单立杆式安装、安装高度为8m，监视整个地面路口及进入路口前主线段的交通状况；如下图：

图5.路口摄像机布设详细图

3.3电子警察

"电子警察系统"由前台自动取证设备和后台违章信息处罚管理设备构成。前台取证是系统的基础，由车辆检测、摄像机及控制器等组成。后台管理是系统的核心，可按生态城的工作流程而进行调整。通过合法、有效的执法过程使它真正起到科技强警、抑制违章、提高生态城交通管理智能化水平的效果。设计方案满足以下功能：闯红灯违法车辆抓拍功能；超速违法车辆抓拍功能。

电子警察前端系统主要组成为控制主机、高清抓拍摄像机、辅助照明设备、检测设备、软件及设备基础设施等，前端设置的高清晰摄像机、控制主机完成了违法判断、图像抓拍到图片信息采集等处理的一个完整过程。设备安装在外场路段，通过前端管理软件实现全天候不间断的对检测目标的图片抓拍和信息处理、存储、通信等功能，所有信息在前端控制主机内进行存储，并由专用通信软件将获取的所有信息实时传递给信息中心。下图（a）为总体架构示意图：

图6.电子警察系统图及典型路口布设

本次设计在南部片区中新大道、中天大道、中津大道、中生大道主干道18个主要路口安装闯红灯电子警察63个探头；在跨蓟运河桥、跨慧风溪桥上安装超速电子警察，典型路口布设如图6（b）所示。

3.4卡口牌照识别系统

智能交通系统从卡口设备采集以下信息：车辆牌照信息；车辆特征；通过时间。卡口牌照识别系统由前端高清抓拍摄像机、触发检测单元、辅助光源设备及后端中央处理系统组成。下图是卡口牌照识别系统的构成示意图：

　　图7.卡口牌照识别系统构成示意图

在道路每个检测断面以三车道为一个单位安装一台高清摄像机，超出三车道则相应增加。高清摄像机用于采集行驶车辆的完整外形图片和实时数据处理。其采用识别与处理一体化设计，直接对捕获的车辆号牌图片进行实时处理，自动识别车辆（包括车辆牌号和号牌颜色、车身颜色），生成的数据信息（含图片）可进行本地存储。

每个检测断面设置一套车辆检测单元，用于图像抓拍触发及交通基本参数检测。车辆检测单元对应每一条车道设置一组感应线圈，用作图片抓取检测的触发信号。每个检测断面需配置一台前端主机，负责车辆通行信息的接收存储、管理和上传。同时，管理中心可通过该主机查询检测数据和图像，并对前端设备进行参数设置和软件升级。单台主机至少能够同时连接10台摄像机，用硬盘实现本地存储。

外场采集断面捕获的车辆与号牌的图片信息和数据信息都实时写入本地前端主机，全部信息在本地按一定周期完整保存；外场所有采集断面捕获的车辆与号牌的数据信息在写本地数据库的同时也要求实时写入中心数据库。

本次设计针对生态城的主要进出口，规划4个卡口检测点，本次工程涉及2个卡口检测点，在绿灯相位时对通过路口的每辆车抓拍一张特写图片，自动识别车辆号牌与颜色，图片上叠加路口编号、车道号、经过时间、车牌号码、车辆颜色等信息。实现对交通流进行OD统计分析，掌握区域内的交通分布状况，各路段的行程时间等功能。

3.5交通信息采集与发布系统

交通信息采集与服务系统由交通信息采集系统、交通信息处理系统、交通信息发布系统组成。

生态城交通信息采集的内容包括交通参数信息采集、移动视频信息采集。其中交通参数信息采集主要通过交通信号控制系统中布设的交通参数检测器获得。交通状态信息采集主要通过高清交通视频监控系统获得的视频图像信息经过加工处理获得。移动视频信息采集主要通过车载移动视频信息采集设备获得。

在进出生态城主要道路分流点设置可变交通信息诱导板。可变交通信息诱导板用于动态发布前方道路交通拥挤程度信息、交通事件信息。其中交通拥挤和交通事件信息来源于生态城交通拥挤自动识别和交通事件自动检测结果。为了满足地面道路交通信息采集系统的近期和远期功能需求，需要新建一个交通信息采集和发布中央控制和处理系统，完成本系统的各种交通信息的汇集、存储、处理、管理和发布控制，并为交通管理人员提供与系统的接口界面，完成所要求的各项功能。

系统总体架构如下图所示：

图8.交通信息采集与发布系统构成示意图

3.6智能交通管理中心

智能交通信息管理与服务平台为中新天津生态城智能交通管理的核心控制机构，总体功能包括：信息采集、数据处理、交通控制、协调管理、信息展示、统计查询、数据存储。

智能交通管理中心内设置智能交通信息管理与服务平台，平台内部可根据各类应用的需要划分成不同的功能模块，对中新天津生态城内所有道路的交通运行进行集中监视、管理，实时处理外场设备采集的交通数据及视频信息，同时也负责与上级平台和外界的信息沟通。通过各业务子系统的接入及与平台内部各功能模块的有效集成，来完成整个生态城智能交通系统的功能要求。

具体系统图设计如下图所示：

图9.智能交通管理中心系统图

本次设计中为将各子系统信息与智能交通信息管理与服务平台有效集成，通信系统传输网络的设计遵循统一通信、带宽递增、分层构建的原则，使用视频与数据融合的网络技术，运用光纤环网的组网形式完成外场设施与中心的通信连接，总体架构如下图所示：

图10.通信系统

4结语

中新天津生态城智能交通工程一期工程的设计及施工已完成，本次设计立足于打造国内首创的低碳宜居生态新城智能交通系统，从整体规划到设计连贯性强，一致性突出，智能交通工程与生态城一次性同时建成，设计体现生态城特色和先进性，满足绿色交通的通达、有序；安全、舒适需求；本次设计理念新颖、技术手段先进、规划起点高，国内第一个全区域采用数字高清技术；设计成果技术先进，例如网络化、自适应的交通信号系统为公交优先做好准备，并为慢行交通提供便利，以绿色交通提升生态城服务水平；在交通信息服务方面，强调以人为本，注重服务性和便利性，适应多功能、外向型的需求，强化生态城内外的各种信息的收集、应用，对使用者和管理者提供有效的信息服务和充分的决策依据。

本次设计落实了中新天津生态城智能交通规划（获全国优秀工程咨询奖二等奖）的成果，理论水平高，同时注重实践方面的创新性，设计中注重采用低碳、节能的智能交通系统设计；紧扣"生态城可持续发展城市楷模"的定位，功能完备、理念先进的设计方案将助力打造生态城市典范。

中新天津生态城智能交通系统作为生态城建设的重要组成部分，其设计贯彻了生态及绿色交通理念，既可以提高生态城的交通服务水平和管理水平，增强生态城吸引力，将助力生态城建设成国内最为先进和完整的智能交通系统。

参考文献

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[4]陈朝霞,王辰昊,曾伟,王志华.中新天津生态城交通系统设计[J].天津建设科技,2009(03):54-55

作者简介

肖宾杰:上海市城市建设设计研究总院工程师,中国计算机学会会员,主要从事智能交通及智能系统设计、研究工作。

戴孙放:上海市城市建设设计研究总院