我国道路交通信号机产品质量现状及对策研究
2012-06-29 15:16:03   来源： 作者:潘汉中 陆海峰 龚标   作者:    评论：0

　　文章加注：论文来自国家高新技术研究发展计划（863项目）课题"智能化交通控制系统测试与认证平台技术框架研究"，编号2006AA11Z207

　　摘要：道路交通信号控制机是控制交叉路口交通信号的重要设备，它是交通控制系统的重要组成部分。然而目前国内信号机产品质量参差不齐，因此，如何规范市场，提高产品质量在当前显得尤为重要。本文根据我国信号机产品质量的现状，提出了提高产品质量的相应对策。

　　道路交通信号机（以下简称信号机）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。目前在我国的大、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。

 

　　一、信号机行业状况

　　（一）产品企业分布

　　据不完全统计、我国目前信号机生产企业约有50余家，主要分布在北京、上海、江苏、浙江、江西、广东、山东、河南、安徽等省（市），产品类型主要为多时段定时式、感应式、集中协调式。

 

　　（二）行业整体水平

　　自上世纪70年代我国自行研制开发信号机起，几十余年的时间，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。同时也让我们清醒地看到，我国信号机总体水平与国外信号机还有一定差距。

　　二、存在主要质量问题

　　1、信号机产品的故障监控功能不能达标。部分企业生产的产品对绿冲突、红灯熄灭等严重故障无监控功能，集中协调式信号机也无法上传故障信息。

　　2、信号机产品的电磁抗扰度性能不能达标。企业在产品设计之初未考虑到电磁抗扰度问题，导致信号机在恶劣的电磁环境下，抗电磁干扰能力差，电子元器件经常被烧毁，造成信号机在面临电磁骚扰时可靠性降低甚至功能失效。

　　3、部分企业信号机产品基本功能不能达标。在实际使用中，有的信号机产品无启动时序，在通电开始工作时直接进入相位运行，根本没有用于警示的黄闪信号和用于清空路口的全红信号；控制方式转换时也未按标准要求留有安全时间，相位突变，这样就极易诱发交通事故，对路口交通安全构成严重威胁。

　　4、连续工作可靠性较差。由于大多数信号机是在城市道路上露天安装使用的，工作环境严酷，连续工作时间长，因而在实际使用过程中，一些信号机产品连续运行时间短，频繁出现故障。

　　三、信号机存在质量问题分析

　　（一）元器件质量低劣。部分企业在产品生产研发时，为了降低成本，选用一些低价、无质量保证的元器件，造成信号机实际使用中，频繁发生故障。

　　（二）技术研发能力不足。一些企业规模较小，甚至有些是跨行业，因而产品研发能力较弱，有些企业只能通过采用外购零配件组装的方式来组织生产，因而产品结构粗糙，功能单一，质量不稳定。

　　（三）产品研发过程中，随意性太大。一些企业为了迎合市场需求，在研发生产过程中，降低功能要求，使得产品在一些基本控制功能上与标准相差太大，以致于产品质量无法保证。

　　（四）OEM，也就是所谓的"贴牌"。目前有不少信号机销售企业采用这种方式，但是这种生产方式却存在两个问题，一是产品质量无法控制，生产厂的生产规模、质量控制体系直接影响产品质量，风险极大；二是在产品售后服务中，因产品质量引发纠纷，销售企业和生产企业相互推诿，使用户蒙受损失。

　　（五）产品整改后不能转换为生产工艺。一些企业在做型式试验时，出现不符合标准要求的项目，追溯原因多为生产工艺落后。但是企业整改通过型式试验后，在组织规模生产时，还是沿用老的生产工艺，质量根本无法得到保证。

　　（六）除了缺乏应有的市场监督及企业自身的原因外，另一个主要原因就是目前对信号机尚未实施某种方式的市场准入制度，基层交警在选择信号机产品时，由于对企业的技术水平和产品质量水平等缺乏了解，因而选用的产品质量也良莠不齐。

　　二、对策研究

　　（一）加强产品质量控制

　　一款信号机从研发到投入生产，其功能及整机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。因此对这些功能及整机可靠性进行测试的方法尤为重要。

　　测试项目包括信号机功能测试、整机性能测试、交通控制算法测试和整机运行稳定性测试。

　　1、信号机功能测试：包括整机功能测试、外围设备功能测试和通信功能测试。

　　（1）信号机整机功能测试(见图2)

　　--信号机基本功能的测试验证；

　　--模拟真实场景，实现不同控制方式、控制模式的功能测试；

　　--利用不同类型的信号发生器，模拟实现多种方式、多种类型的数据采集、存储功能测试；

　　--基于模拟现场用电环境，实现信号机长时间运行稳定性测试；

　　--模拟多种故障场景，实现信号机故障检测功能测试；

　　--实现感应式线协调、无电缆线协调、动态方案选择、单点感应、公交优先、单点优化等控制功能测试；

　　--手动换相功能测试。

　　（2）外围设备功能测试

　　--倒计时牌；

　　--手动按钮；

　　--车辆检测器、环形线圈检测器、视频检测器、远红外检测器及微波检测器；

　　--可变信息标志；

　　--遥控器；

　　--GPS、GPRS模块测试。

　　2、信号机整机性能测试

　　信号机正常运行过程中，自身组成部分的匹配程度、数据信号的衰减、不同模块间的相互影响、外界设备间的干扰、用电环境、气候环境、安装环境（变压器的辐射干扰、大吨位货车过路振动、灯具短路）都影响到信号机的可靠性。严格、有序、完整、有效的信号机整机性能测试是质量好坏最直接的保证。

　　信号机整机性能测试包括电气安全性测试、电磁抗扰度测试、气候环境适应性测试及机械环境适应性测试。

　　3、交通控制算法验证

　　在交通控制中，交通控制算法是整个系统的核心功能，其效果的好坏直接影响到交通状况。因此算法测试是整个测试工作的重点和难点。

　　整个算法测试工作从三个层面展开：

　　（1）实验室中完成算法是否被正确实现

　　在

试验中针对算法的测试主要完成算法是否按照设计要求正确实现，不对算法控制效果进行评价其测试方法一般采用：根据算法设计，人工输入交通流数据，验证算法实现的正确性。

　　（2）仿真软件对算法的控制效果进行初步评价

　　根据交通调查获得的数据，利用仿真软件，验证控制方案的控制效果，并给出基本评价。

　　（3）路口现场验证算法的控制效果

　　控制算法经过仿真软件进行初步验证后，必须到路口进行实际测试。测试一般采用：

　　（1）、交通调查：获取交通状况信息；

　　（2）、方案配置：根据交通状况，配置算法运行需要的参数，设计满足路口交通要求的控制方案；

　　（3）、路口验证控制效果：

　　路口验证一般按照算法要求，安排不同数量的车辆在不同时段实际跑路获得通行时间、停车测试、以及车辆通行数量等数据。

　　分析测试所得数据，对算法控制效果进行评价和优化。

　　4、整机运行稳定性测试

　　稳定、可靠的运行对信号机来说是至关重要的。

　　（1）稳定性测试一般安排在功能测试结束后，选取3～5台样机，升级软件进行测试。要求：

　　--每台样机运行不同的控制方案；

　　--持续不间断运行不少于10天；

　　--信号机输出要接负载；

　　--计算机捕获信号机运行过程中的所有打印信息；

　　--每天都要对前一天信号机运行记录进行分析；

　　（2）、联网功能的稳定性

　　稳定可靠的联网功能是实现智能交通控制的必备条件。联网功能的稳定性和适

　　用性也是重要测试项目之一。

　　联网测试的要点：

　　1)长时间联网时，联网功能是否稳定

　　信号机、通信服务器、数据库服务器、应用服务器处于不同网段；（测试重点）

　　3)不同联网方式：拨号、RJ45、GPRS；

　　4)利用联网，通过中心系统控制信号机；

　　（二）采用产品认证方式

　　1、国内交通安全产品认证情况

　　为了加强道路交通安全产品质量监督，2005年9月12日，国家质量监督检验检疫总局发布2005年第137号公告，将汽车行驶记录仪、车身反光标识两种道路交通安全产品列入我国强制性产品认证目录。公告规定，自2006年12月1日起，未获得强制性产品认证证书和未施加中国强制性产品认证标志的，不得出厂、销售、进口或在其他经营活动中使用。到2007年底，共计有61个单元75种型号汽车行驶记录仪产品和10个单元14种型号车身反光标识产品进行了强制性认证检测，并获得相应强制性产品认证证书，产品质量明显提高。

　　2、国外产品认证制度

　　20世纪初，英国、德国、丹麦等国为了使生产者树立产品信誉，并且保障消费者利益，率先建立了自己的产品认证制度。从认证发展的模上看，主要使用了以下八种形式：型式试验；型式试验十工厂抽样检验；为型式试验十市场抽样检验；型式试验十工厂十市场抽样检验；型式试验十工厂十市场抽样检验十企业质量体系检查十发证后跟踪监督；企业质量体系检查；批量检验和100％检验等。

　　而国外发达国家对信号机产品早已实行认证制度，型式试验主要采取以下方式（以CE认证为例,信号机产品认证包括功能测试及电气安全设备测试）：

　　1、功能测试。功能测试主要由企业自行完成，也可委托第三方测试机构进行；企业根据产品功能标准（TR2100A等），进行自测。依据测试结果，如实记录产品符合等级；产品自测结束后，企业将测试报告上报至运输部审查，然后签发功能合格证书。

　　2、电气安全设备测试。主要包括EMC测试及低压电气安全设备测试（LVD），测试由第三方认证机构完成。企业向认证机构（TüV）提出测试申请，TüV检查申请单位资料是否齐全，然后根据产品种类确定测试标准；TüV将测试任务下派给签约实验室，由实验室根据测试标准及实施规程，确定测试计划，然后开始测试；测试结束后，出具产品测试报告及测试人员评价报告，TüV审查后签发证书。

　　3、我国信号机产品质量认证框架体系

　　为了从源头上控制信号机的产品质量，保证交通安全；同时尽快与国际发展接轨，建议对我国交通信号机产品实施认证制度。为了更好的控制信号机产品质量,规范市场,鉴于国内外目前产品的认证模式及流程，建议我国信号机产品认证体系如下：

　　（1）、认证模式

　　型式试验+初始工厂检查+获证后监督

　　（2）、认证基本流程（见图2）

　　图2认证流程框图
 

　　1）认证的委托和受理

　　a)认证单元划分原则上按产品型号委托认证。但产品的结构形式以及影响性能的关键件均相同，即设计型号一致，而只是销售型号不同的产品，可作为一个单元委托认证；

　　b)在同一境内，同一制造商、同一产品设计型号，由不同生产厂生产的产品不可作为一个认证单元，但型式试验仅对一个工厂生产的样品进行，试验结果可覆盖上述其他认证单元的产品；

　　c)室内型和室外型信号机不可划分为一个认证单元；

　　d)信号机分类不同不可划分为一个认证单元；

　　e)认证委托人应向指定认证机构提交正式委托认证的申请，并随附产品生产依据的标准、关键元器件（表一）清单、电气原理框图、产品照片等资料
 

　　2）型式试验

　　a）由认证机构指定的测试机构按照信号机标准及相关文件进行试验；

　　b）样品要求按单元划分原则进行。

　　3）初始工厂检查

　　工厂检查的内容为工厂质量保证能力检查和产品一致性检查。初始工厂检查的范围应覆盖委托认证产品的加工场所，产品一致性检查应覆盖委托认证产品的所有型号。

　　4）认证结果评价与批准

　　认证机构负责对型式试验和工厂检查结果进行综合评价。认证结果符合要求的，由认证机构按照认证单元向委托人颁发认证证书。认证结果不符合要求的，终止本次认证。

　　5）获证后的监督

　　a)认证监督检查一般情况下每年至少进行一次监督,监督间隔时间不超过12个月。

　　b)获证后的监督方式是：工厂质量保证能力复查+认证产品一致性检查+产品抽样检测。

　　（3）、认证产品的变更

　　获证后的产品，如果其产品中属于关键元器件和材料的规格、型号、生产厂或涉及产品安全设计、电气结构发生变化时，应向认证机构提出申请。认证机构根据变更的内容和提供的资料进行评价，确定是否可以变更或需送样品进行检测，如需送样检测，检测合格后方能进行变更。

　　三、结束语

　　目前，国产信号机在国内大部分城市已被广泛使用，并且它在城市道路交通组织和疏导中的作用也将会越来越大。如何保证质量，对生产企业来说尤为重要，同时作为产品使用单位以及产品质量监督部门，也应给予更多的关心，确保为公安交通管理部门提供合格的信号机产品，为广大交通参与者和人民群众创造安全、畅通的道路交通环境。

　　参考文献：

　　[1]陆海峰.我国道路交通信号机产品质量现状分析[J].中国智能交通，2004

　　[2]陆海峰.道路交通信号控制机测试方法探讨[J].交通标准化，2008

　　[3]李克平译.交通信号控制指南-德国现行规范（RiLSA）[M].北京：中国建筑工业出版社，2006

　　[4]国家认证认可监督管理委员会.中国强制性产品认证全书[M].北京：中国计量出版社，2007

　　[5]包勇强.标准《道路交通信号控制机》（GA47-2002）