“互联网+”环境下的交通信号动态控制关键技术探讨

      一、前言

根据信号控制策略的不同，信号控制分为定时控制和动态控制，定时控制是指信号控制方案固定，动态控制是指根据交通流的变化情况实时调整信号控制方案。目前国内外的信号控制已经逐步由定时控制发展到动态控制研究，专家学者构建了一些信号动态控制模型，但这些模型的数据参数容易老化、失效，难以实现真正意义上的动态控制，具有一定的局限性。在信号动态控制系统上，以SCATS和SCOOT应用较为广泛，然而SCATS系统未使用任何的实时交通模型、仅根据类饱和度和综合流量从有限数目的既定方案中选择配时参数，限制了其配时参数的优化程度，使其不能及时而准确地适应实时交通变化的客观要求；SCOOT系统的信号相位则不能自动增减，相序也无法改变，控制子区也不能自动划分，动态性不强。

在“互联网+”环境下，如何突破传统信号控制理论的限制，实现动态信号控制成为当前信号控制理论研究新趋势。将大量的实时动态交通数据与信号控制系统自身的数据资源融合应用后，通过构建一套新的控制参数模型能进一步提升控制方案与交通的适配性，从而提高交叉口和路段的通行效率。

二、“互联网+”环境下的交通信号技术发展趋势

1．通过大数据评价信号控制效果

在“互联网+”环境下，交通数据更加丰富、多样，且能获得实时的交通状态数据，将这些数据进行预处理、融合，构建一套全面反映交通状态及信号控制效果的评价指标辅助日常的交通信号优化工作以及交通决策管理是大数据时代的信号发展趋势。

2．利用大数据辅助构建信号控制优化模型

随着数据源的不断增多、实时性增强，信号控制系统对交通状态的感知增强，利用完善的数据构建信号控制优化模型辅助交通信号控制系统，完善系统参数设置，提高信号控制的水平，对缓解城市交通拥堵有较大的改善作用。

三、“互联网+”环境下的交通信号关键技术

1．基于“互联网+”数据的交通信号控制评价体系构建及指标计算

基于浮动车、导航、手机APP等移动互联技术能获得路段的行程时间、速度，交通流检测器能获得断面的交通流量和点速度，信号控制系统能获得交叉口的流量数据，如何处理、融合“互联网+”环境下的这些多源异构数据构建一套有效可行的信号控制评价指标体系是本次研究的关键。本项目研究致力于挖掘各种数据的价值，提出一套面向出行者、管理者和设计者、针对路口和路段的信号控制评价体系，并研究利用这些数据实现该体系的指标的计算结果。

2．不同交通状态下的路口动态信号控制关键技术

现有信号控制技术由于无法全息感知路口状态并动态调整配时，导致交叉口产生不必要的拥堵，绿灯利用率不高。本项目研究重点通过“互联网+”获得信号控制指标，在控制模型中引入指标值优化配时方案，形成反馈机制动态优化信号控制，其中路口在不同的交通状态时优化的策略与方法不同，在未饱和时以各方向延误均衡及总延误最小建立模型，在饱和时研究主要方向溢出时的动态疏导模型。

3．不同交通状态下的路段动态协调控制关键技术

在路段协调控制上，现有研究主要以静态相位差协调为主，然而城市主干道交通高峰、潮汐现象明显，采用静态协调制方法并不能满足实际的交通需求。本项目研究将针对不同交通状态实现自适应动态协调控制，其中在未饱和状态下实现子区的动态划分以及子区内的动态相位差协调，在饱和状态实现饱和交叉口的上游控流、下游疏导技术。

四、技术路线

对“互联网+”环境下的多种数据源进行格式分析、数据预处理以及融合，形成统一的交通数据库，数据可应用于信号控制评价、交通信号动态控制；以融合后的数据为基础，构建交通信号控制评价指标体系，体系包括了路口及路段的多项指标；利用该指标可进一步研判交通状态，当交通处于未饱和状态时，以延误、失衡指数等为输入构建动态控制模型优化路口的控制参数，在路段层面上动态优化相位差实现路段的协调控制，在过饱和状态下，构建动态疏导控制模型疏导排队溢出现象，在拥堵无法疏导的情况下从路段层面采用动态控制疏导技术缓解交通拥堵；将方案与信号控制系统进行关联，实现方案的运行。

五、应用展望

传统的交通信号控制理念与技术已经无法满足城市的交通发展需求，在“互联网+”环境下，有待利用新技术、新方法提升城市的交通控制水平，引领新一代交通信号控制系统的发展。