中小城市信号感应控制探索—湘潭市全城感应控制经验分享

本文为湘潭市公安局交警支队指挥中心主任蔡小柯在2022年11月11日第十七届中国智能交通年会专业论坛之一的道路交通控制与优化论坛上所做演讲的速记整理而来，未经本人审核，如有错漏，敬请谅解。

感应控制是把信号灯变聪明的技术，但是很多人不太认可它，觉得感应控制比较基础和入门。现在一说智能信号控制，就要大数据、云计算，顶层架构要做得很高大上。实际上在中小城市用感应控制可能更合适。

信号感控制在中小城市是可行的吗？

以湘潭为例，百分之百可行，而且非常好用，非常经济。湘潭市是典型的中小城市，全市机动车保有量71.4万辆，主路网长500.9公里，城市主干道123.85公里，灯控路口292个。

湘潭交通一个最大的问题就是过江交通。湘潭城区目前没有一条环线，只一条二环线还有一半多没建，很多断头路。

其次，湘潭立体交通极其缺乏，行人过街设施都很少。极少有单行线、禁左等交通组织，对交叉口交通信号依赖性非常大。

平峰期，湘潭城区交通以非饱和交通状态为主，到了高峰期和节假日等，很容易出现饱和，会引发强烈的连锁反应。在湘潭，灯控路口分布平均密度1.7公里，核心区达0.5公里，最小密度只有0.2公里，这么多的信号灯分布在这么小的城市，而且分好几种型号，控制不好，就会堵得一塌糊涂。

2017年之前，湘潭信控对重点路口做了很多的配时方案和策略，还安排了很多的民警在高峰期手动控制信号灯，但是依然效果不佳。从2017年开始，湘潭交警借助“智慧湘潭”项目建设，把交通信号自动控制提上日程。很多厂商拿出了很多一线城市自适应的大数据、云计算方案，基本上是把方案名字改一下，就给我们论证，说这套系统其他城市都在用，湘潭也可以，但经过反复论证后，我们认为全自适应在湘潭根本没有办法落地。

不说5年前，就是今天也没有办法落地，因为湘潭不具备那样的条件，基础条件太差。后来，湘潭交警又考虑线协调和面协调。因为湘潭城区太小了，这个方案也被放弃了。

最后，选定了全路口感应控制方案，让所有路口实现全自动感知。这是一个完全依赖一体化的综合视频检测单元的感知实现自动配时的系统，依靠纯视频检测的感应控制装置，实现所有的信号灯没有固定配时，根据实时流量全自动配时。

当时也想在全国找一个全市都实施全自动感知的城市去考察学习，但没有找到。即便如此，湘潭交警一直坚信这个方案在湘潭是可行的，怎么办？自己做实验，做论证。最开始，湘潭是设计了一整套智慧交管系统，造价1个亿。而如果建设信号灯秒级全感应控制系统，预算大约2000万，而湘潭用2000万就可实现城市拥堵下降20%。这几年系统部署以后，拥堵指数在下降，2021年已经下降到1.23，城市拥堵整体下降19%，达到了预期目标。

2022年上半年，湘潭市的拥堵指数是1.24，在全省14个地市州指数最低，远低于第二名的株洲，是湖南最不堵的城市。

以前，湘潭信号控制联网率55%，检测设备安装率25%，通过努力，现在这几个已经全部到了100%。湘潭的做法很简单，全市城区264个路口，全部标配高清电子警察，均为新国际双向抓拍，实现所有路口信号灯与电子警察1:1配备。这也为感应控制的全面实现提供了良好的基础。因此，全市将近300个路口都实现完全自动配时，基本消除绿灯浪费，每时每刻都自动调整。路口通行效率提高20%，而且借助绿灯浪费时间闯红灯的摩托车数量下降40%。

一个路口24小时的流量变化曲线图。以前民警绘出这样的曲线，会被说配时岗的民警真的很努力。现在，湘潭灯控路口的24小时周期变化曲线是根据流量曲线得来，不管流量怎么变化，信号配时都可无缝切换。特别在节假日和疫情期间，交通流量断崖式下降，但交警不需要调整，系统会自动调整。

为了缩短夜间车辆等待时间，要么使用黄闪，要么减少相位阶段的方式，以达到通行效率提高的目的，但是这样存在一定的安全隐患。这个有一点安全隐患，在湘潭实现感应控制之后，近300个路口，是没有夜间黄闪的，晚上等待的时间相当短。这样会达到效率和安全双兼顾的效果。

中小城市感应控制应该怎么样用？

应该满足以下面几个关键点。信号灯和电子警察比例要达到100%，要达到1比1。就是一个方向的信号灯必须有一个电子警察，湘潭292个路口全部配备了电子警察。所有路口没有电子警察，交警不验收，从而给信号感应控制提供了一个良好的设备支撑基础和环境支撑基础。

在设备的选用上，很多城市在做统一信控平台，湘潭把这个问题简单化了。湘潭225台信号机全部更换，现在湘潭就一个品牌的信号机，其他品牌不用，问题就解决了。所有的路口、所有信号机都配备了流量采集设备。现在新建道路要交警验收，路口设施不把信号、流量采集设备配齐，交警不签字，坚持到现在。

感应方面采用专用的视频方案，而且不与电子警察和道路监控复合使用。湘潭市配套安装了1100套专用视频流量采集设备，复用设备，可能对信控系统造成影响。不同条件下，会不会有检测率降低的问题？会有，但大面积使用、每个路口都用，整体上检测准确率不会有问题；作为信号灯“触发器”，并不需要过于精确，一个路口的流量较小的变化，对于信号控制来说影响不大，重要的是把它放在需要的相位、位置来进行信号灯的触发。

采用了感应控制之后，倒计时没有办法显示。倒计时显示，国标也没有强制安装，而且倒计时有一定副作用，湘潭是把倒计时全部拆除，新建路口也不要求有倒计时。

基于感应控制的全面应用

做到现在有一个感受，感应信控如果用得合适，每个路口，每条路，每个区域辅以适当的监测，会发现其可以达到近似于大数据下的全生命周期监控的效果。湘潭近300个路口，而且是很密集的分布，每时每刻自动调节配时。平峰期自动调节，避免绿灯放空。

其次，自动调节可以有一个效果，每个红灯最多等待一次，车辆不管排在什么位置都可以通过路口。这就使得路口停车次数不会大于1，这就是湘潭交通拥堵指数低很关键的因素。这种自动调节，其高绿信比是每时每刻自动调给了车流量大的路口。每个路口都这样，全市几百个路口的效应叠加起来以后，区域平均通行效率不断在提高。

高峰期。如果高峰期还像平峰期那样控制，车辆都会往最大流量的道路行驶，就会造成核心区的严重拥堵。因此，湘潭交警在高峰期采取缓进快出、量出为入的控制策略。这种策略在感应信号机上很好实现，不需要依托大数据。

瓶颈控制。这是湘潭的双桥口，没有做控制策略前非常堵，实施策略后，同样的时间，拥堵大为缓解。湘潭交警采用非对称的方向，黄箭头是限流，绿箭头是一次走通，时间差设置在5—45秒之间，根据出来的车流自动调节，有多少车就一次出来多少，这种自动调节在以前固定信号灯时代没有办法实现，现在用感应控制非常容易实现。

环岛控制。图上是直径50米的大环岛，现在车流已经超过环岛承载极限，畅通流量一般是3000标准车，但通常会超到4000，5000、6000，甚至更高。按理来说，可以将环岛拆除做成平交路口，但这有个君子莲的标志性雕塑，不能拆。怎么办？现在湘潭交警采用全自动信控系统，在环岛四周安装了4台流量监控设备，实时采集车流量，流量在4400—4500以下时，信号灯黄闪，让环岛车辆自由通行，确保发挥环岛在非锁死状态下的通行优势，让环岛路口通行效率最大化。一旦流量采集设备探测到即将突破4400-4500标准车时，自动控制开启信号灯，环岛随即进入二次信号灯控制模式，达到最大通行效率，待流量下降至2000-2400辆的安全流量以后，自动控制将信号灯切换回黄闪，恢复环岛自由通行。环岛在流量较小时，通行效率比信控时的效率高。但就怕锁死，一旦锁死就变成零了。而这就是一套全自动防锁死设置。

系统已在建设路口环岛应用多年时间，每周平均信号灯启动不超过5次，每次不超过2小时，环岛内交通事故下降70%，从此在未发生过锁死现象，完全不需要人工管控。

合流控制。某合流路口日常是自然合流，当下游两车道出现拥堵征兆时，进入下游路口的信号灯自动开始运行，同时监测上游6车道来车，当交通流下降，信号灯将自动关闭，恢复自然合流。

主干道优先的自动感应控制。有两条从湘潭到株洲的主干道，一般处理是设置绿波，但用感应信控就不用做绿波方案，而是将感应控制70%以上的通行时间用于主干道通行，因此在主干道通行70%—90%的概率会遇到绿灯，湘潭出租车司机表示只要控制得好，可以做到一路绿灯。这条主干道的感应控制设置只需要2—3个小时，而且效果相当好。现在在湘潭已经做了三条主线优先，后续新建的滨江路也准备用主线优先。主向车流优先感应控制的优势包括：无需精密计算，只需策略方案；没有严格的限速范围；对非主方向突增车流从容应对；手工干预后可立即恢复。

流量传导式自动感应控制。这里是铁路跨线桥是一个瓶颈部位，北向连接长沙的快速路，没有节点自动汇入就会非常堵。怎么处理？用感应信号灯，有一个南向北的车流从窄路往宽路行驶，用北往南的设置，采用对冲控制，采用非对称的方式，车流出去得少对该车流的抑制少，根据节点里面的流量自动调节。现在该路段的拥堵状况已经完全得到了解决。基本策略就是里面堵，车流进来就慢，里面不堵外面进来得快。 

感应控制的问题和注意事项

首先对专业人员要求较高。精细化调整是一个难题，信号优化只有更好，没有最好。要把事情做好，不是把智能信号机往路上一装就可以了，还需要大量的调整，但现在很缺这样的专业人员。而且如果将调优当成一份工作，也很难做好，一定要将其当成一种爱好，有成就感。此外，现在缺乏一个信号系统运行效果评价标准，信号调优交给企业，也一定要有评估标准。

其次，维保难度加大。设备、系统越智能，运维要求也更高，现在的设备都需要电、网，而湘潭的信号配时都不是固定配时，每个路口4个方向任何一个设备断电或断网都会造成信号灯控制的异常，所以维保要求非常高。现在管理体系下，湘潭的设备维保可以达到99%以上。

斑马线（二次过街）的问题。最好4条斑马线通过设置二次过街，变成8条斑马线，这样可以提升行人过街效率，感应时间由原来20秒减少5—9秒，行人过街的时间也多了。

交通组织渠化配合问题。

执勤民警在路段的配合问题。在路口中间出现了拥堵，大概率两端车流会溢出路口，现在将路口民警调到路段指挥。此外，发生突发事故或事件，民警要迅速前往处置，保证路口不出现因车流溢出而造成路口锁死，不可自作主张违背信号灯策略放行，甚至采用红灯放行车辆、绿灯卡停车辆的方式放行。

以上就是我们做的评价体系。