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    【智能交通二十年】我国城市智能交通信号控制技术发展回顾

    2018-12-04 11:52:28 来源:中国智能交通协会 作者:徐亚国徐广宁 评论:
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     一、我国城市交通信号控制的起步

    交通信号控制系统是城市道路交通管理指挥的延续。城市交通信号控制技术是公安科技工作中属于起步晚,但发展快的。我国从几个城市使用单点定周期式交通信号控制器控制交通信号灯开始,1973年北京在前三门大街进行交通干道的协调控制系统的试验研究;1978年广州、北京、上海等城市开始了单点定周期交通信号控制器研发和使用;1985年全国城市交通管理工作会议在广州召开,推广广州市应用自动交通信号控制机模式,即以固定配时方式实现交通信号自动控制;1986年全国公安计算机应用展览会上,广州研发的电脑交通信号机同北京、沈阳研发的电脑交通信号机一起获得全国公安计算机应用三等奖。电脑交通信号机可以按照路口的各个方向车辆检测器的检测的车流量,进行感应式的交通信号控制。

    我国的交通控制系统研发始于上个世纪80年代开始,国家“七五”科技攻关项目 “南京城市交通实时自适应控制系统”,在国家“八五”科技攻关项目 “城市交通控制系统应用技术”、“九五”科技攻关项目 “缓解城市道路交通堵塞关键技术的研究及示范工程”,研发了交通信号控制系统和交通动态信息系统。之后随着科技进步,多所大学、多个企业或基于国家和省部级的各类研究计划,或自发地研发了交通信号控制系统等不少系统,在一些城市得到了局部应用。

    80年代初广州与上海分别引进了我国第一条线控的丹麦 “爱立信”JCC-JCF交通信号控制系统,广州市在东风路5个路口实现了交通信号绿波带控制, 使用到1992年后被新引进的澳大利亚SCATS系统取代。

    自1980年代至今,我国研发和建立了适合中国混合交通流特性的控制系统,较有代表性的系统为HT-UTCS和Hicon系统。HT-UTCS系统是由交通运输部、公安部与南京市合作自主研发的实时自适应系统,采用三级分布式控制(区域协调、线协调和单点控制),为方案形成+专家系统式自适应控制系统。Hicon系统由青岛海信网络科技开发的自适应系统,采用三级控制模式,包括路口级、区域级和中心级控制,路口级负责实时数据采集、上传至上级、接收上级指令;区域级负责子区控制优化、数据采集、交通预测;中心级负责监控下级运行状态,提供人机交互平台。

    由于诸多原因,我国的城市交通控制系统主要仍靠国外引进,从赛文交通网去年对31个省会/直辖市的主城区安装的交通信号机调查数据来看,国外交通信号机在我国交通信号控制市场占有率为54%,国内交通信号机比例46%;其中北京、上海、广州、武汉、杭州、沈阳等大城市皆是应用SCOOT系统或SCATS系统。

    二、智能交通信号控制系统的应用回顾

    从80年代开始,我国大多数城市陆续建立了交通信号控制系统。根据去年的调查,从调查82座样本城市中心区交通信号机的灯控路口数量共有56000多个。其中1000个以上的灯控路口有17座城市,分别是上海、重庆、天津、郑州、武汉、杭州、深圳、哈尔滨、合肥、广州、南京、北京、西安、无锡、成都、苏州、和济南。在全国700多个地级市、县级市的城市中,上海中心城区灯控路口数最多,有5000多个;其次北京3000多个灯控路口;再次是深圳2400多个灯控路口。一线城市中,共有信号机32000多套,其中集中协调式27000多套,集中协调占比为84.2%,还有5000多套单点信号机。

    从当前我国来看,城市交通信号控制系统在协调和控制城市区域内应用中,发挥了均衡路网内交通流的分布,减少停车次数、延误时间及环境污染等系统的控制作用。实践证明,任何交通信号控制系统只有与当地、当时的实际交通状况结合起来,不断优化信号配时,并运用新技术,不断创新信号控制模式,才能发挥系统的控制效率,达到预定的控制目标的。

    1、配时参数优化,发挥控制效率

    交通信号控制系统的控制策略无论是系统定时控制还是自适应控制,其传统信号配时,要么依靠从业经验丰富的交通管理部门业务人员来确定配时时长,要么依靠路面线圈、地磁、视频等方式的车辆检测器采集动态数据,由交通信号控制系统通过其模型算法或设置来自动调整信号配时时长。而我国现阶段城市发展较为迅速,各地尤其是大中型城市道路改造频繁,检测设备完好率低、控制效果差等问题,而系统又有一定规模,由于公安交通管理部门编制内人员受限,专业性技术人才缺乏,难以使交通信号控制系统发挥效率。自公安部的“两化”文件发布以后,信号控制配时优化的社会化服务也逐渐开始爆发,以往主要集中在广东、浙江等发达地区,现在一些小城市也开始将交通信号配时参数优化工作逐步向“社会化”采购服务发展。

    通过交通信号配时参数优化社会化服务,专业社会化服务企业在日常工作中落实信号灯台账系统、信号控制评估系统,并运用协调控制计算、单点路口配时计算平台优化配时参数,优化过程既考虑了路网交通的均衡疏导,也精细挖潜和提升了路口/干线通行效率。广州、深圳、济南、自贡、平遥、大理等城市的交通信号配时优化交予社会化服务后,实现交通信号控制优化的精细化管理,提高了区域内交叉口和干道通行能力,从而达到了缓解交通拥堵、保障交通安全、实现有序通行的控制效果。

    2、感知技术突破,提升控制效益

    现在交通感知技术的突破性改变,交通信号控制系统除了路口和区域的车辆检测器外,还有运用道路上的电子警察、视频卡口系统都记录通过的车辆相关信息,提取对应检测车道的车流量、车型大小、速度、占有率及排队长度以及车轨迹等信息,按照路口交通流量和车辆运行轨迹,来预先设置交通信号控制方案,达到系统控制效率最佳状态。例如安徽省宣城市交通信号控制系统通过断面/区域检测与轨迹检测相结合,分析了城市道路的承载力,掌握路网交通流变化趋势特征,从交通需求和道路资源供给的角度通过交通信号控制的方式实现交通合理分流,并利用交通仿真先评估方法与交通匹配度、旅行时间以及交通延误等后评价相结合的方式,全面规划改造了智能信号控制系统,通过优化信号配时,致使道路通行效率最大化。

    3、互联网+交通灯

    在微观层面,路面终端感知数据,通过精准的描绘出路口排队、放行等通行状态特征,更好的实现与交通信号系统物联。在路网层面,移动互联出行的数据,准确描绘出车速/拥堵点段等运行状态规律,最终实现交通信号控制系统开放对接。例如针对交通信号控制系统是通过线圈进行感应,只是断面检测,无法感知道路路网的交通运行情况进行的交通信号控制。2016年广州与高德地图合作,借助“互联网”在车辆出行轨迹信息采集上具有优势,试点“互联网+交通灯”交通信号控制优化平台,在海珠区的试点中,南华中路—宝岗大道存在严重的路口交通失衡现象,优化后南华中路高峰期间拥堵下降11.83%—25.75%。从试点效果来看,“互联网+交通灯”实时反映道路交通宏观和中观层面的态势,通过优化信号配时、均衡路网交通流分布,提升了路网通行能力。为此,广州还将把市区的1200多个交通信号控制路口纳入该平台。

    三、展望

    首先,传统的智能交通信号控制系统主要是基于路面车辆检测设备对车流量、占有率等数据的采集,控制效果直接受制于检测设备的完好度。而基于互联网大数据的检测则有效地回避了设备和配时数据维护问题,在移动互联网不断普及的形势下有其独有的优势。但是交通信号控制系统的信号配时属于微观层面,必须精确到分钟之内,而互联网数据中的少部分无效数据必须准确甄别剔除出去,否则配时优化和均衡交通控制将无从谈起。

    其次,交通信号控制系统逐步从交通控制到交通信息服务转变,推动信息服务内容更加的精准有效,采取多样的手段,将交通信号控制信息推送给所有的出行者,只有这样才能把被动交通信号控制转变为主动交通信号控制。

    最后,随着车联网时代的到来,新一代交通信号控制系统将有可能为实现自动驾驶发挥作用,从而推进车路协同大规模的应用。


  • 关键字: 智能交通 信号控制技术
  •    责任编辑:梁兰春
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