交通信号控制机是“能够改变道路交通信号顺序、调节配时并能控制道路交通信号灯运行的装置”。

交通信号控制机一般指用于控制交通信号灯运行的安装在机柜中的全部电子机械，包括机柜。其中信号控制单元是交通信号控制机的核心部分，用来选择信号灯显示顺序及调节配时，同时控制道路交通信号灯的运行。随着交通管理集成应用的发展，出现了一类更为集成化的交通信号控制机，除了传统的信号灯控制功能外还包括车道控制单元及其他应用(如可变信息板控制等)。

大部分现代交通信号控制机主要由以下几部分组成：控制单元、灯相输出单元、闪烁单元、输出/输入接口、电源配置和机柜。

1、控制单元

控制单元是信号控制机的核心部分，主要由中央处理模块(微处理器、存储卡等)、显示控制面板模块(键盘和显示器)、监视模块(故障管理模块，或称作冲突监视器)、电源模块四部分组成。

控制单元的主要功能包括：根据不同交通需求时段，选择配时方案；接收行人及车辆优先控制信号；接收中心计算机下传的优化配时方案；执行灯色变换并监视灯色冲突，监视电源电压，监视灯泡以及灯相输出模块等。

2、灯相输出单元

灯相输出单元可以控制灯泡亮灭，包括若干组红、黄、绿可控组件。每个灯相输出单元都可以提供机动车红、黄、绿和行人与非机动车红、绿可控组件，以控制灯泡亮灭。

3、闪烁单元

闪烁单元可以提供故障(包括微处理器模块故障或绿一绿冲突故障等)警示，发生故障时信号灯闪烁。闪烁单元一般位于灯相输出模块左侧，有两个可控组件，分别为闪烁灯以及电源指示灯。不仅可以实现软件闪烁控制，还可以实现发生重要故障时的硬件强制闪烁。

4、输出/输入接口

信号控制机的输人/输出接口提供交通信号控制信息的内外传输以及控制电源的连接，包括倒计时器及外围设备接口、车辆检测器接口、各进口电力输出连接器接口(输出电路驱动，即电压切换驱动信号显示)、外部通信连接件(串行端口、FSK调制解调器、USB接口、光纤收发器、无线收发器、以太网交换机等，一台信号控制机不一定包括全部通信类型)等。

5、电源配置

电源配置为信号控制机提供电力，将外部输入220V转换为内部使用的直流24V、12V、5V。我国的国家标准《道路交通信号控制机》(GB 25280-2016)规定的信号机主要电源额定电压为：220V±44V、50Hz±2Hz。

6、机柜

信号控制机机柜能够保护信号机内部结构。信号机机柜内、外表面及控制面板应光洁、平整，不应有凹痕、划伤、裂缝、变形等缺陷。机柜表面应有牢固的防锈、防腐蚀镀层或漆层，金属零件不应有锈蚀及其他机械损伤，各滑动或转动部件活动应灵活，紧固部件不松动，机柜的外部表面不应有可能导致伤害的尖锐的突起或拐角。

国外交通信号机的发展

英国、澳大利亚、美国、法国、意大利和加拿大等西方发达国家在交通控制应用研究方面开发早，人力、物力投入量大，成果先进，控制效果好。交通信号控制随从控制范围上看，交通信号控制经历了点控、线控，发展到面控。从控制方式上看，经历了定周期控制、感应控制发展的自适应控制。

我国交通信号控制机的发展

随着我国道路交通的快速发展、城市化水平不断提高以及城市规模的不断扩大，交通管理工作对道路交通控制技术的依赖和对道信号机产品的需求呈日益扩大的趋势。特别是近年来，随着畅通工程的深入实施，各地政府及道路交通管理部门积极采用各种先进科技手段提高城市道路交通管理水平，加大对各种道路交通基础设施和重要的道路交通管理设备的投入，我国信号机制造业因此面临了良好的市场机遇，得到了迅速的发展。

信号机是控制交叉路口交通信号的重要设备，它是交通信号控制的重要组成部分，各种交通控制方案，最终都要由信号机来实现。在我国的大、中型城市交通管理中，已经普遍使用了信号机对交叉路口交通信号进行单点、干线或区域控制。信号机的技术水平、可靠性直接关系到它在道路交通信号控制及信号控制系统中所发挥作用的大小，从而对城市道路交通管理的科学性、有效性产生最直接的影响。

据不完全统计，我国信号机生产企业约有50余家，产品类型主要为多时段定时式、感应式、集中协调式。自上世纪70年代我国自行研制开发信号机起，经过三十多年的发展，国内信号机质量水平有了明显的提高。特别是在公共安全行业标准GA47—2002《道路交通信号控制机》实施后，国内各企业在研发、生产时认真贯彻标准，提高了质量意识，加强了质量管理，并且能够产生集中协调式信号机的企业明显增加，从整体上看，我国信号机产品制造和研发水平及信号机的技术水平得到了明显提高。

但是，从整个行业现状来看，企业规模普遍较小，科研、开发、创新能力不强，产品多以多时段定时式信号机为主流，能开发生产系统协调式信号机的企业还不是很多。另外还有不少城市使用的信号机是由当地交通管理部门自行研制的，结构简单、功能单一。2003年第3季度公安部交通安全产品质量监督检测中心对国内企业生产的信号机进行了国家质量监督抽查，产品抽样合格率仅为36.4%，基本上反映了国内信号机质量水平。同时也可清醒地看到，我国信号机总体水平与国外信号机还有一定差距。

采用多MCU、模块化设计，结构紧凑合理，便于维护和功能扩充；

采用国际标准的工业现场总线，具备很强的环境适应能力；

设置完全独立的纯硬件系统监控电路，确保设备长期可靠运行；

常规通讯可兼容光纤和电话线两种方式，也可根据需求扩展TCP/IP协议的网络通讯方式。

（1）联网实时协调控制：通过与指挥中心通讯机连接，实现数据双向实时传输；信号机可及时上报现场各种交通参数和工作状态；中央控制系统可实时下发控制命令，进行远程同步步进遥控。

（2）运行参数远程设置：中央控制系统可将各种经过优化的控制方案及时下载到信号控制机中保存，使信号控制机在独立运行状态下也能按照指挥中心制订的方案运行。

（3）自动降级处理：在通讯异常或中断等异常情况下具有自动降级处理功能。

（4）运行参数现场修改：控制方案及参数也可在现场通过控制面板进行修改，或用手提电脑连接到串行接口上直接输入修改。

（5）无线缆自协调控制：依靠设备内置的精密时钟和优化的方案配置，可在无系统或通讯中断情形下实现无线缆自协调控制。

（6）交通参数采集存储：配置车辆检测模块后，可实时上报检测器状态及自动采集、储存并传送车流量、占有率等交通参数。

（7）单点感应控制：在信号机独立运行状态下，可根据车辆检测器的检测参数，进行半感应或全感应控制。

（8）分时段、变周期控制：在信号机独立运行状态下，依据信号机中在座的多时段控制方案实现按不同日期、分时段、变周期控制。

（9）现场手动控制：可通过控制面板在路口现场进行手动步进控制或手动强制黄闪控制。

（10）其他控制方式：扩充相应的接口模块和检测设备，可实现公交车辆优先等特殊控制方式。

单路口的交通信号控制是最基本的交通控制形式，也是线控和面控系统的基础，其目的是通过合理的信号配时，消除或减少各向交通流的冲突点，同时使车辆和行人的总延误最小。单路口的交通信号控制方式适用于相邻信号机间距较远、线控无多大效果时，因各相位交通需求变动显著，其交叉口的周期长和绿信比的独立控制比线控更有效的情况。单路口的交通信号控制主要分为定时控制、感应控制、实自适应控制等，其中定时控制和感应控制是最基本的交通控制方法。

城市干线交通的信号协调控制对主干线各个交叉口的协调控制是一种线控方式。在城市道路网中，交叉口相距很近，两个相邻的交叉口之间的距离通常不足以使一小队车流完全疏散。各交叉口分别设置单点信号控制时，车辆经常遇到红灯，时停时开，通行不畅。为了减少车辆在各个交叉口的停车次数，使车辆在主干线上畅通行驶，人们研究了一种干线相邻交叉口协调控制策略。

协调信号计时的最初方法是基于绿波的概念：当一列车队在具有许多交叉口的一条主干道行驶时，协调控制使得车辆在通过干线交叉口时总是在绿灯开始时到达，因而无须停车地通过交叉口。实践证明，通过协调各个交叉口之间的信号配时可获得很大的效益。主干线交通信号控制可分为离线方式和在线方式。离线方式下，主干线上设定一台主信号机和多台从信号机，由主信号机向各个从信号机发送同步信号，从信号机根据预先设定的相位差和绿信比分配红、绿灯起始时间和持续时间，从而实现绿波带控制。在线控制方式是由城市中心计算机对主干线各个交叉口的交通信号机进行协调控制，各个交叉口的交通信号机将检测到的交通流信息发送给中心计算机，后者根据采集到的干线上的交通流数据进行优化处理，然后向各交叉口的交通信号机发送红、绿灯起始信号实现绿波带控制。

区域交通信号控制又称为在线网络控制，系统的控制对象是某个区域中所有交叉口的交通信号。人们把其中所有的交通信号联结起来加以协调控制，以使得区域内的各个车辆在通过交叉口时所产生的总损失最小。区域控制系统是随着交通控制理论的不断发展，以及通讯、检测、计算机技术在交通控制领域的广泛应用而发展起来的现代化交通信号控制系统。

区域交通控制从控制策略上基本分为两大类：