厦门：全域智慧交通信号的探索与思考

本文为厦门公安交通警察支队副支队长朱仕政在2023中国智能交通大会（ITSAC 2023）道路交通控制与优化论坛上进行主题分享的现场录音整理而来，未经本人审核，如有错漏，敬请谅解。

一、现状

01基本情况

厦门市是福建省辖地级市、副省级市，辖六个区，常住人口531万人，城市道路密度是度8.7km/km²，在36个大城市中仅次于深圳，思明区的路网密度甚至达到了每平方公里9.7，道路是以“两环八射”为特点，也就是以高快速路为骨干，以城市干道为补充的路网结构，同时因为岛内的人口和岗位提供比较集中，存在着“向心发展”“职住分离”的空间格局。

这就导致进出岛的交通中，通勤占比达到了69%，市域出行仍以“向心联系+组团内部联系”为主，连通岛内外依赖“五桥两隧一堤”，跨岛交通常年承压。

从交通特点来看，主要有交通要素数量激增和结构变化并行突出；桥隧过境交通流与城市通勤流相互叠加；岛内岛外以海为邻，岛内路网较密，自然环境原因影响道路分布等方面。针对这样道路特点，建设智慧信控的重点是八个进出岛通道的两端通联区域，以及岛内人口和车辆比较集中的重点片区。

02挑战

当前厦门市的交通信号控制工总体上还存在一定问题，平峰时段停车次数多，通而不畅，高峰时段潮汐现象明显，流量饱和。针对这些不足，厦门逐渐完善交通设备设施，建设有600余套地磁和卡口设备，但数据质量不高，同时互联网平台的数据支撑也不够，全市的灯控路口有1300余处，主要信号机品牌为易华录和海信，目前全市的联网率达到92.65%，岛内的联网率是100%，今年要实现全市联网率100%的目标。

厦门智慧信控工作还面临着诸多挑战，一是拥堵组团形成，进出岛通道及沙坡尾等路段形成了组团出行的需求，导致拥堵加剧；二是交通感知薄弱，目前在用的采集感知设备不足，难以支撑信号控制优化；三是监测要素不全，目前侧重于机动车的感知，对慢行交通这一块重视不足，厦门是旅游城市，慢行交通流量比较大；四是信控手段单一，交通信号管控效能不足；五是评价体系缺失，交通运行水平判断不准。

二、探索

要怎么解决上述的问题？先是走出去，到各地交流，然后成立联合创新应用基地，通过联创基地联合校、企、院、所，建立共学共研的机制，目前联创基地已经推进了19个课题，其中关于信号控制的课题正在实施中。

通过“找老师”“见朋友圈”形成了一些想法，要从整体实现交通拥堵治理，一定要先“知堵”后“治堵”，形成“感知－分析－优化－评价－服务”的闭环体系。为什么要全流程？因为当前很多的做法是通过前端的感知分析，智能AI控制策略的制定，对整体交通流和区域交通流的分析来制定优化策略，最后通过评价和服务来反哺校验交通信号控制的水平。

01“感知”

目前各个维度的感知已经做得比较丰富了，在全面了解相关感知设备的基础上，未来不仅要对机动车进行感知，还要实现非机动车、行人等的更多探索，通过“点”上的全维度感知，延伸到线和面，课对整体交通状态进行判断。

02“分析”

通过全维度的感知来融合分析交通拥堵的成因，同时对交通组织当前信号配置的总体情况进行判断，以此生成控制策略。举个例子，可以通过系统的配置优化来生成新的配置方案，比如通行需求与车道供给能力差距比较大的时候，以及发生区域性交通拥堵的时候，都可以通过算法优化来生成新的方案。

03“优化”

采用上层制定区域控制策略+下层调整信号配时的双层控制思想，实现周期、相阶、绿信比、相位差、协调车流、子区、控制策略等七个维度动态均衡控制，对于路网运行来说，需要知道在途车辆的OD会对未来短时间内的交通产生什么影响，下层是模型和算法，单纯的模型算法是纯数据的，如果没有路网动态OD协调模型是不成熟的，所以要进行上层策略和下层控制的相互联动。

根据双层控制思想，把全市分为三层区域：人流、车流比较集中的核心区、岛内管控区、岛外管控区。核心区通过调控措施使得区域内总的车辆数维持在最大通行能力的最佳范围内。岛内管控区通过拦截管制进入核心区的流量来均衡分流。岛外区域以内部交通流疏导、通行效率保障为主。对于跨岛通道，可以通过加强两端的调控优化配时和运行速度，通过运行速度监测进行关系分析，对上下游匝道实施节流和限流，也就是综合性地采取可变限速、交通诱导以及信号控制等来确保通道顺畅。

其中，核心区为易拥堵区，可以根据交通流时变特征和路口关联关系自动划分子区和协调路径，动态均衡子区内交通流，目前有一个核心片区已经实现了动态绿波协调、低峰期小周期感应控制和单点自适应控制。在实施的过程中，对于单路口周期动态调整，建议以单周期或多周期为粒度实现自适应变化，对于子区动态协调，建议以一定时长如15分钟，自动调整相位差。

04“评价”

目前设想通过信控效能评价、运行效果评价、专项场景评价等全方位、多维度的评价方式，来检验信号控制运行的效果是否达到了期望的目标。

05“服务”

在实施过程中坚持“人机共管”理念，目前的服务流程机制是在交通指挥中心下面成立交通信号配时中心，同时以智慧信号调优平台，引入路网动态OD协调模型等，来实现分析研判和优化。

三、实践

在中心城区选取了10个交通需求量较大的路口，将位置相邻的“一大一小”两个路口组成5个信号控制子区进行课题测试。为什么选择“一大一小”？因为割裂的路口不能检验一个企业对于入口采集设备以及信控能力，测试不限设备、不限技术、不限系统，各家八仙过海，各显神通，最终聘请第三方的专家来评价，同时也邀请市民进行评价打分，得到了良好的反响，总共有14125名市民给了很好的建议和反馈，经过1个多月的测试，这5个子区的平均排队长度下降13.29%，路口平均延误指数下降了11.63%，各项技术都能够有效地提高路口的通行能力和通行效率。

在检验了相关的技术以后，着手对部分热点区域进行信控优化。

邮轮母港片区是新兴的网红打卡地。支队首先在相邻路口建立了智能化的交通流采集设备，希望通过AI能力来实现整体的区域协调控制，后来发现效果不好，因为邮轮母港片区的路网结构有不同的特点，双狮西路各路口流量小，相位设置不合理，绿损严重，东渡路高峰流量较大，路口间不协调，因此在了解清楚整个运行特征后，把东渡路的信号调控策略定为快进快出，双狮西路的策略改为慢进快出，总体效果是比较好的。

此外，对沙坡尾拥堵区也进行了改善，主要是采用动态子区划分、内控外疏、近距离协调控制、相位优化、交通组织改善、停车诱导等措施进行，实施完成后区域的拥堵指数下降了12.13%。

四、总结

总体来说，建设全域的智慧交通信号控制，需要形成“一平台、一中心、一标准、一机制”的建设模式，就是要打造1个基于交通动态分析的智能调优平台，建设1个全域信控配时服务中心，形成一套交通数据采集和建设标准，建立1个交通信号配时优化服务机制，来保障智慧交通信号的日常运行。

对促进路网提质增效也有五点思考和建议，一是要分析路网运行规律，制定交通控制策略；二是要进行多元数据融合分析，精准感知交通态势；三是要应用信控调优技术，提升智慧控制水平；四是要兼顾行人、非机动车的通行，提升群众出行体验；五是要建立交通评价机制，精准评价运行成效。

路网动态OD协调技术、自适应控制技术等实践需要谨慎，不可盲目降低下发频率和频繁变换相位、倒计时器不能影响市民出行、不可完全依靠系统、不能只考虑机动车交通感知等。