《公安交通集成指揮平臺通信協議第2部分：交通信號控制系統》行業標準解讀

關鍵詞：交通信號，信號控制系統，通信協議，統一信控平臺

0引言

2024年7月4日，新版公共安全行業標準《公安交通集成指揮平臺通信協議第2部分：交通信號控制系統》（GA/T1049.2—2024）發布，將于2025年1月1日正式實施。新標準旨在規范道路交通信號控制系統（以下簡稱“信控系統”）與公安交通集成指揮平臺（以下簡稱“集指平臺”）通信協議，將為交通管理部門建設城市統一的交通信號管理平臺，開展道路交通信號聯網聯控提供標準依據與技術支撐，也為面向車聯網車路云一體化的道路交通信號信息發布提供數據支撐。

1標準修訂背景

如何解決不同品牌信控系統之間系統不兼容、數據不共享、操作不便捷、跨區域統籌優化無法實現等問題，建設城市級交通信號統一管控平臺，提升城市道路交通信號控制魯棒性與協同管控能力，是國內各城市信號控制普遍存在的技術難點[1-2]。近年來，公安部高度重視交通信號聯網聯控工作，在《關于進一步加強道路城市交通信號控制應用工作的指導意見》（公交管〔2020〕302號）、《公安交通管理科技發展規劃（2021-2023年）》中提出要加強交通信號聯網聯控，制修訂交通信號控制系列標準，聯網接入不同品牌信號機，推進城市統一的交通信號管理平臺建設，開展公交優先和應急聯動等應用，實現交通信號聯網聯控和跨區域統籌優化[3]。

原標準2013年頒布實施，主要考慮集指平臺對道路交通信號的運行監測、指定方案等干預控制及特勤控制等應用需求，為支撐當前城市交通信號聯網聯控的管理與應用亟需，需通過修訂標準來支持。同時隨著近些年城市交通管理智能化、精細化要求的提升，以及信控系統功能持續擴充與完善，針對可變導向車道、干線協調、公交優先、快速路匝道控制等新應用場景、新增功能的數據對象在原標準未考慮，也需通過標準修訂完善補充。

2適用范圍與主要技術變化

2.1適用范圍

標準規定了集指平臺與信控系統信息層之間的通信協議，包括通信交互使用的通用數據包格式，封裝協議具體交互信息的配置參數、運行信息、控制命令3類數據對象，以及針對各類數據對象進行請求應答、主動推送的操作要求。適用于信控系統、集指平臺的設計和開發，也適用于信控系統、城市信號管理平臺的設計和開發。

2.2主要技術變化

新標準是對2013版的修訂，修訂目標為保持總體框架不變、現支持功能不減，通過修改完善與新增擴充，在原支撐集指平臺應用需求的基礎上，進一步支撐信號標準化聯網聯控的管理與應用需求。

標準本次修訂，共更改18處、增加17處、刪除3處。主要技術內容變化概括以下方面。

（1）統一基礎概念，與GB/T31418—2015《道路交通信號控制系統術語》保持一致，刪除“交通信號控制系統”“子區”“區域”“相位”“階段”“周期”“當量小汽車”等國標包含的術語。

（2）優化配置參數邏輯關系結構，修改與擴充子區、路口、信號機、檢測器、車道等基礎配置參數，進一步完善路口的各項基礎配置信息，支撐路口精細化管控。

（3）增加信號組、配時方案、日計劃、調度等配時相關配置參數，構建統一、規范的交通信號配時參數數據結構，支持信號配時方案的統一配置與管理功能。

（4）增加設置配時方案、日計劃、調度參數、下發中心預案、階段干預、設置可變導向車道等控制命令，滿足城市開展跨信控系統配時方案統一下發、運行調度、信號優化、可變車道調控等交通信號管控需求。

3標準主要技術內容

3.1通用技術要求

通用技術要求主要規定了通信協議使用的數據包、XML綱要等一般要求，以及通信雙方對于配置參數、運行信息、控制命令這3大類數據對象的請求應答、主動通知操作要求。本次修訂該節主體內容保持不變，在“一般要求”中增加了針對數據包版本號的要求，由原來的1.0統一調整升級為2.0，用于通信雙方識別通信協議對應標準修訂前后的不同版本。

3.2配置參數邏輯關系結構

配置參數規定了交通信號控制系統運行所需的各類基本參數，為實現跨品牌信控系統聯網聯控，在最大限度適配國內外主流信控系統現用參數結構的基礎上，對配置參數邏輯關系結構作了優化調整，如圖1所示。

主要修改包括：路口對象由原來在區域下級移至系統全局定義，適應未劃分區域控制的情況；路口節點中增加“日計劃”和“調度”對象ID列表，支持路口配時方案與調度管理；增加“線路參數”對象，包含“路口”和可選“子區”子對象；在“信號機參數”節點下增加“路口ID列表”子對象，適應單個信號機控制多個路口的情況。

3.3配置參數

配置參數數據對象的主要修訂內容及考慮如下。

（1）新增線路參數

線路參數由以上下游路口為起止點的連續路段連接而成，該參數可支撐干線協調、警衛特勤、公交優先等應用場景中協調線路、警衛線路、公交優先線路的數據定義。

（2）完善路口參數

增加經緯度等地理位置信息，便于上層平臺標定路口位置進行地圖展示，并支撐基于車輛位置信息的信號管控應用中判別車輛前方到達路口；增加人行橫道信息，支撐行人過街信號管理；增加日計劃號列表和調度號列表等配時方案調度參數信息，支撐路口配時方案的調度管理。

（3）修改信號機參數

增加信號機通信接口、經緯度信息，便于了解信號機通信機制，評估通信質量、速度，支撐信號機設備運維管理；考慮到信號燈組是信控路口的關鍵信息，信號機僅管理接線端子，從信號機參數中刪除信號燈組列表，移至信控路口中，適應單個信號機管理多個路口的情況。

（4）修改信號燈組參數

更改“方向”為“控制進口方向”，進一步明確“方向”的意義指該信號燈組指示的交通信號所控制進口的方向，避免與燈組安裝位置所在方向混淆。

（5）完善車道參數

增加方位角，標識路口各車道的實際方位角；增加待行區信息，支撐特勤控制等高優先級信號優先控制模式下插入相位時，待行區清空判別與處理；增加可變車道信息，支撐可變車道的實時運行監測與中心干預控制，如圖2所示。

（6）新增信號組、配時方案、日計劃、調度參數

原標準在定義信號方案參數時僅考慮集指平臺對路口實時交通信號對應放行車道情況的運行監視，未考慮方案配置管理要求。為實現跨系統信控配時方案統一配置與調度，通過提取共性、關鍵配時方案信息，定義了統一、規范配時方案對象，并在此基礎上與不同信控系統進行對話。在具體應用時，標準配時方案數據對象下發到各信控系統后，由信控系統轉換成各自內部數據對象來執行，不改變現有各系統的內部實現與底層邏輯，如圖3所示。

基于上述原則與考慮，新增了信號組、配時方案、日計劃、調度等配時相關參數。

3.4運行信息

運行信息為交通信號運行過程中產生的各類狀態數據，其主要修訂內容及考慮如下。

（1）完善路口控制方式方案

刪除路口控制方案，合并至路口控制方式中，簡化控制運行信息，也可適應信控系統控制方案內含控制方式，或控制方式、方案相互獨立這2種應用情況。

（2）新增階段交通流數據

在固定統計周期（5、15分鐘……）交通流數據基礎上，新增階段交通流數據，即以交通信號每個階段實際運行時長這個動態起止時間范圍統計的交通流數據，通過更細粒度、更適配信號方案的感知控制一體化數據，支撐實時性較強的信號優化控制應用。

（3）新增可變導向車道狀態

面向可變車道控制新型應用，新增包含了實施可變車道的路口、可變車道序號、當前功能及控制方式的可變導向車道狀態，便于用戶獲取可變導向車道的實時運行控制信息。

（4）新增干線控制方式、干線路段推薦車速

面向交通信號控制中普遍使用的干線協調控制應用場景，新增干線控制方式對象，便于用戶獲取協調干線的實時控制狀態信息；新增干線路段推薦車速對象，便于用戶獲取干線協調控制中上下游路口劃分路段的推薦車速，支撐駕駛人車速引導應用。

（5）新增信號機柜門狀態

增加信號機柜門狀態數據對象，支撐中心平臺對使用智能鎖體、具備網聯功能智能機柜信號機的柜門開/關狀態及時間的監測管理。

3.5控制命令

控制命令主要用于上位平臺通過信控系統間接向信控路口發送命令，查詢配置參數、運行狀態，修改配時方案、調度等配置參數，或進行各種干預控制，控制命令數據對象的主要修訂內容及考慮如下。

（1）完善鎖定交通流向

新增鎖定類型屬性，可提供當前方案中符合此流向的階段、單進口方向放行、只放行此流向、指定階段共4種鎖定類型，支撐用戶對不同特勤任務或優先控制場景對鎖定效果的精準控制要求。

（2）新增下發中心預案

根據GB/T39900—2021《道路交通信號控制系統通用技術要求》要求信控系統需支持中心預案功能[4]，中心預案命令主體采用了與配時方案完全相同的數據結構，并增加最大運行時間屬性，支撐通過中心預案對信控路口進行方案級優化調整的控制需求。

（3）新增設置配時方案、設置日計劃參數、設置調度參數

為支撐信號配時方案的統一管理，新增配時方案及調度管理命令，實現用戶對路口保存的信號配時方案及其調度計劃的增、刪、改等操作。

（4）階段干預

為適應公交優先、動態優化等需實時動態調控各個階段時長的應用需求，實現對路口當前運行階段的實時干預控制，新增階段干預命令，可支持延長、縮短、切換到下階段3種類型及指定干預時長。

（5）設置可變導向車道功能

為支撐中心用戶手動或系統平臺自動發送命令設置可變車道當前功能（轉向）的應用需求，新增設置可變導向車道功能控制指令，包括車道序號、設置的功能（轉向）、控制模式、起止時間。

（6）重傳運行信息

在實際應用中因通信網絡故障、服務器或通信等設備運維、系統軟件升級維護等原因會導致通信雙方連接斷開，為保證信號機故障、路口控制方式方案、路口交通流信息等關鍵運行信息的可靠性、完整性，增加重傳運行信息命令，可在通信恢復后發送該命令至信控系統，補傳通信斷開期間未上傳數據。

3.6附錄

附錄A定義了對標準中規定通信協議數據包的格式和數據內容應進行XML語法校驗的XMLSchema，附錄B給出了標準規定的信控系統各個數據對象的具體定義，包括對象名稱、包含的元素名、元素說明、類型與要求，本次修訂2個附錄與標準正文的修改內容同步進行了相應的更新。

4重點內容解析

4.1配置參數與運行信息查詢命令

該命令主要用于查詢信控系統、路口的當前配置參數，以及最新運行信息，由上位平臺發起查詢命令，信控系統收到后立即應答。

（1）ObjName對象名稱指需查詢的配置參數或運行信息對象元素名，如路口參數CrossParam、配時方案參數PlanParam、路口周期CrossCycle等。

（2）ID為具體對象編號，對應參數邏輯關系結構圖中第2級對象的ID，如路口編號CrossID、線路編號RouteID等。ID取值為空時，查詢該類對象的全體信息，不為空時，查詢編號為指定ID的個體信息。

（3）No為索引序號，對應參數邏輯關系結構圖中第3級對象的序號，如車道序號LaneNo、信號燈組序號LampGroupNo等。No取值0表示，查詢該類對象的全體信息，不為0時，查詢序號為指定No的個體信息。

示例2：查詢路口編號為320200800001、車道序號為2的車道參數。

4.2配置參數與運行信息通知命令

該命令主要用于在配置參數或運行信息發生變化后，立即發送命令主動通知上位平臺。配置參數變化主動通知中，需注意以下事項。

（1）通知命令中僅告知某個編號或編號+序號的一類參數發生變化，參數具體變化內容不包含在通知命令中，需要在收到變化通知后發送查詢命令，獲取變化后參數信息。

（2）配置參數具有樹狀的層次結構關系，為適應不同信控系統對配置參數的內部管理差異，在參數變化通知時遵循上級覆蓋下級的原則，各信控系統可根據自身現狀選擇簡易處理或精細處理模式，如圖4所示。以路口參數變化通知為例，在ID1路口的1號車道更新變化后，可發送ID1路口參數變化通知、也可以發送ID1路口1號車道參數變化通知。

4.3信號方案控制命令

標準中定義了設置配時方案參數、下發中心預案2類信號方案控制命令，主要異同點如圖5所示。

需注意新增配時方案參數時，為適配不同品牌信控系統中階段參數全局配置多個配時方案復用，以及每個配時方案中獨立配置階段使用這2種情況，在階段參數列表StageParamList中規定了2種填充方式。

（1）新增配時方案引用現有階段參數時，StageParamList為空列表，配時方案參數PlanParam的階段配時信息列表StageTimingList中引用現有階段號。

（2）新增配時方案并同步新增階段參數時，StageParamList填入新增StageParam信息，階段號StageNo取值0，配時方案參數PlanParam的階段配時信息列表StageTimingList中階段號StageNo同樣取值0，階段順序與StageParamList中順序列出的階段參數保持一致。新增配時方案成功后，可從成功應答的SetPlanParam數據對象中，獲取信控系統分配的方案號、階段號。

4.4手動步進控制

手動步進控制是對信控路口進行遠程干預的主要方式，其實現的通信流程如圖6所示，包括以下主要步驟。

（1）發送設置控制方式方案命令，包體中Operation的name取值Set，控制方式方案數據對象中，控制方式ControlMode取值51（手動控制），方案號PlanNo取值路口當前運行方案號，路口本地時間Time取值任意。

（2）收到控制方式方案設置成功應答后，等待路口安全過渡至手動控制模式，并發送控制方式方案變化主動通知命令。

（3）發送階段干預控制命令，階段號StageNo取值任意值，干預類型Type取值3（切換到下階段），并等待階段干預設置成功應答；在需要繼續步進至下階段時，再次發送階段干預控制命令。

（4）在需要結束手動控制時，發送設置控制方式方案命令，控制方式方案數據對象中，控制方式ControlMode取值00（恢復信號機自主控制），方案號PlanNo取值、路口本地時間Time取值任意值。

（5）收到控制方式方案設置成功應答后，等待路口安全退出手動控制模式，并發送控制方式方案變化主動通知命令，成功退出手動控制。

4.5鎖定交通流向

鎖定交通流向控制命令即鎖定要放行交通流所對應交通信號，信控系統中通常也稱為鎖定相位、相位駐留等。根據實際應用反饋，本次對該命令進行了修改擴充，增加鎖定類型來支撐進行更精細化的鎖定控制，包括以下4種鎖定類型。

（1）匹配當前方案中放行此流向的階段。根據進、出口確定的放行流向，在路口當前運行方案中，搜索匹配的階段并進行鎖定。

（2）單個進口方向放行。當交通流類型Type為機動車時，僅放行進口方向Entrance對應的所有機動車信號，其他進口方向機動車信號為禁行。當交通流類型Type為行人時，僅放行進口所在人行橫道對應的行人信號，其他信號組為禁行。

（3）只放行此流向信號組。根據進、出口確定的放行流向，選擇匹配的信號組并進行鎖定。比如鎖定南進口、北出口的交通流向時，即使路口當前使用南北直行的對稱放行運行方案，也僅放行南進口直行對應信號組，不放行北進口直行對應信號組。

（4）鎖定指定階段。直接根據鎖定階段號LockStageNo進行鎖定，可適應復雜配時方案中，直接選中包含搭接相位的階段進行鎖定控制。

5結語

新標準在功能范圍、實用性、可操作性等方面進一步完善，對指導信控系統、統一信號控制管理平臺及集指平臺的設計、研發、建設，開展城市跨品牌、跨系統、跨區域的交通信號統一配置與管理、協調聯動起到重要支撐作用。2024年公安部交通管理局下發專項研究任務“異構交通信號控制系統標準化聯網聯控關鍵技術研究”，按照任務要求，公安部交通管理科學研究所設計并研發了信號標準化聯網聯控系統，基于新標準構建的標準化接入服務已完成了與近20余家國內主流信控系統對接測試，并通過協議適配轉化開展了與SCATS、西門子等國外信控系統的標準化對接測試應用，目前系統正在無錫、蘇州等地交管部門開展試點應用。

本標準也已納入“車路云一體化”應用試點推薦標準清單，基于標準可實現交通信號聯網聯控，并在此基礎上開展交通信號信息化、數字化，形成信息網絡空間的交通指揮“數字信號”，向車聯網應用服務平臺、車路云云控平臺等進行標準化發布，助力“數字信號”上云、上車，為賦能智能網聯汽車提升通行安全與效率，奠定堅實基礎。