讨论：有绿波，不能有红波？

　本文来自微信群：交通信号控制论坛，参与交流的来自全球各地的华人交通信号学者以及国内的教授学者、信号企业总工等。群内交流活跃，9月20日，有一场关于“红波”的讨论，观点相左，讨论激烈，主争论点在于是否存在红波，红波的定义等，整理如下，共同学习。未经讨论参与者审定，如有曲枉之处，还请见谅。

　　田宗忠教授：红波技术真的很有效吗？

　　徐洪峰：我倒是认为如果有一种技术能准确检测到行人位置然后动态调整行人清空时间更有实践价值。 红波就是信号控制技术的一种扮丑

　　王小刚：@徐洪峰-大连理工大学  想不到还有人提红波，真是无语凝噎。

　　王小刚：@田宗忠教授 我好像见过在行人驻足区设置重力传感器，确定行人的过街需求，然后优化的一篇报道，我觉得这个不错。@戴高_重庆攸亮 主要是提法有问题。本质是缩短对应向的绿灯时间，而不是杜撰个红波概念。并说这是协调，唉…

　　陈绍宽：@田宗忠教授 田老师，所谓红波是系统最优的思想，达不到用户均衡，但可能避免系统瘫痪。不过关键是执行，如果用户可以自觉地不堵交叉口，其实用不到所谓红波。这也是目前交通人文环境下的无奈之举。

　　刘冠军： 红波在国内各高校的研究论文较多，我们在应用中效果也不错，二位老师对红波的意见可否更具体些？

　　徐洪峰：@刘冠军_深圳交通中心 现实中，不曾试过这样做，但敢预言，如果达康书记遇到红波，会不会让孙连城支队长去执勤？只是心里想着公平正义，对于红波可能带来的不公平、不正义，有些担忧。

　　刘冠军：红波有时也是无奈而为之，这篇稿子也有争取领导理解的初衷，短距离饱和交叉口不仅要考虑上下游的能力均衡（在没详细OD情况下也只能这样了），还要让每个路段尽可能的多容纳车流，把路网的压力均衡分担，这时如果不上下游协调联控"腾笼换鸟"，溢出就容易发生，一旦溢出，效率就无从谈起，而且可能扩散到整个脆弱的路网。红波策略考虑了整个路网，如何会体现不公平？

　　田宗忠教授：很明显这个红波的概念只适合于饱和拥堵状态，而且是短距离交叉口。如果交叉口距离足够长，也就是说绿灯时间内排队不能清空，那么决定通过多少车不是由相位差来定的（即红波还是绿波），而是绿灯时间来定的。如果目的是为了防止车辆堵在交叉口，这已不是同一类性质的问题。如果人人都遵守规则，不堵在交叉口中间，在饱和状态下，红波还是绿波可能效果上没有太大区别。近距离交叉口会有区别。因为相位差不同会产生是否有绿灯空放，因而影响通过车辆数，全线实行红波设计不会是可取的措施。

　　刘冠军：要看路口间距，在饱和度较高情况下也难以实现部分路段绿波，即使间距大。

　　赵天昊：都不能一棒子打死，红波有自己的使用条件。最大的用处是增加车辆到达红波带下游的时间，使得高峰期适当扁平化。我理解的使用条件是在本身不拥堵的路段架设红波，避免车辆快速通过。造成下游已经趋近于饱和的路段更加拥堵。

　　田宗忠教授：所以我说绿波红波没有什么区别。如果是这样，为什么要设计红波呢？如果突然不堵了，红波方案怎么办？

　　刘冠军：相位差一般会根据饱和度变化进行精细设计。

　　赵天昊：红波，不能和限流、截流混为一谈。红波只是让你随机遇到红灯停车的次数，从偶发变为频发，固定延长了一部分车辆通过整个路段的行驶时间。

　　田宗忠教授：@赵天昊广东方纬 下方拥堵不是因为上游车辆快速还是慢速通过，是因为通过了多少车辆。决定通过多少车辆的更是绿灯时间，而不是相位差。

　　赵天昊：@田宗忠教授 说到点上了。红波不结合限流的话，其实并没有减少单独路口的通行效率。降低的是驾驶感受，低于高峰期持续时间不长的路段，比如有的路段3到4次排队的过饱和，持续15到20分钟左右，那么上有做个红波带，减缓大车流到达时间几分钟，这样的红波肯定是有好处的，起到一个扁平化高峰期的作用。

　　田宗忠教授：@刘冠军_深圳交通中心 我相信你们是经过验证的了，所以肯定有道理。我只能亲身体验以后才能真正信服，所以下次留点时间仔细体验一下。只是美国还没听说谁这么做。

　　刘冠军：红波更多是为了防溢，保持路网稳定运行，其他情况感觉没必要设。

　　田宗忠：@刘冠军_深圳交通中心  防溢出是指防车辆堵在中间？

　　刘冠军：排队至上游路口。

　　赵天昊：我理解的是短时间段内，红波有一定限制作用，但是单纯不做限流缩减绿信比的红波，在一个小时内的过车数量，应该不会有所减少。

　　刘冠军：现有自适应控制检测策略也是有问题的，单独检测上游路口左直右并不能很好进行防溢控制，还要能识别OD，知道上游来的车到下游是往哪个流向，不然压缩上游绿灯时间就缺乏目标了。

　　赵天昊：如果说控制回溢，最好的手段就是两个路口连控，上游绿灯放行的时候，下游已经放空一定空间。同时，上游信号灯绿信比降低限流。

　　田忠宗教授：防止排队逾出（注意假设是逾出了车辆就不要再进了堵在中间），目的是提高通过车辆数还是减少？逾出了说明绿灯损失多，反而起到减少通行车辆的效果。红波的真正目的到底是什么呢？

　　杨斐：如果是非感应式协调路口，为了防止溢出，主要措施应该还是缩小上游路口绿信比时间，短连线需要适当调整相位差。如果有防溢出检测等措施，还可以采取一些其他的控制策略。红波倒是可以用来抑制超速。

　　刘冠军：@田忠宗教授 防溢的目的还是提效，秩序是效率的前提，没有秩序也就没了效率。

　　王小刚：@刘冠军_深圳交通中心，有几个问题：

　　1，决定通过多少车辆的是绿灯时间，而不是相位差；2，红波并不能减少路口的通行效率，反而降低了驾驶感受；3，防溢出控制实质是排队长度的管理，也就是管理上游来车量，你不能减少来车量，防溢出从何说起；4，实际操作是不是关键得考虑上游绿灯时间每周期都不至于将车填满下游可排队空间；5，既然是基于共周期的协调控制，以红灯开始还是以绿灯开始有区别吗？绿灯的相位差能不能描述？为啥非得弄个不伦不类的红波的概念？

　　王小刚：短连线的交叉口密集路段防溢出用绿灯相位差更好描述，也就是平峰0相位差，高峰负相位差。再根据绿灯时间的分配，决定负多少。整体方阵式搬运。二十年前，翟忠民先生在出版"道路交通组织优化"的时候，有两段很纠结。一段就是这个红波的描述，一个就是红绿灯加密可以增加通行能力的描述。 最终出版时，前者保留下来，后者删掉了。

　　刘冠华：讨论几点：一是决定通过多少车辆的确非相位差，但相位差能控制最大排队长度，防止溢出。上游头车衔接下游绿初还是绿尾，排队长度是完全不一样的。红波和绿波更多表达的是一种驾驶的直观感受。

　　王小刚：非得把他的感受弄得极差吗？

　　刘冠华：这个感受极差的参考对象是什么？溢出死锁？

　　王小刚：牺牲人家的利益也就罢了，还非得奚落一通。

　　刘冠军：到底交通参与者更愿意连续红灯，还是长时间不动？

　　刘冠军：哪一个影响范围更大？红波是在高饱和常溢出路口用，是有使用场景的；防溢出控制实质的确是排队长度的管理，一是要管理上游来车量，二是要管理上游来车的时间点，来车量要根据下游的消散能力来做调整，配合相位差完全可以控制最大排队长度，低于路口间距。

　　王小刚：@刘冠军_深圳交通中心 "短连线的交叉口密集路段防溢出用绿灯相位差更好描述，也就是平峰0相位差，高峰负相位差。再根据绿灯时间的分配，决定负多少。是不是红波呢？有可能，但特意设置就不对了！"好好理解上这段话，或许会有收获。

　　刘冠军：我们对红波理解的可能有偏差，在设计中都是以绿灯相位差作为设计相位差，但下游绿灯时间不能完全释放排队车流，上游车辆到达时呈现的就是红灯状态。我所说的红波并非以红灯开始做相位差设计，而是一种驾驶体验。

　　田宗忠：当考虑了一个方向的体验改善（我认为单凭这种相位差上的处理不能解决逾出问题），另一方向也能照顾到吗？那种通过检测器来防止逾出的措施实际是综合了控制绿灯时间的办法。我认为这里的讨论还是很有意义的。也许亲身经历一下才能真正体会其效果。

　　刘冠军：@田宗忠-内华达大学 田老师，单独相位差调整的确无法解决溢出问题，在会配合上下游通行能力的调整（也不算准确），另一个方向如果饱和度不高会采用绿波。

　　田宗忠：@刘冠军_深圳交通中心 你有没有一个实际案例，能否提供一个时距图，显示一个方向是红波另一个方向是绿波吗？

　　刘冠军：有的，下周发给您。

　　辛武平：为什么大家对"红波"不太支持？ "绿波" 是指按车流方向，从上游向下游看，信号灯依次变绿，好像"波"的传导，因此类比叫绿波。如果按照某种控制逻辑，按车流方向，从下游到上游，信号灯依次变红，那不就是"红波"吗？

　　辛武平：绿波的"波速"是车流(或者primary platoon， 主车队)的平均速度，"红波"的"波速"是跟车流方向反向的Shockwave的速度。这都很好解释。 或者换句话说，从本质上，绿波是对"移动车队"在空间上向前挪移，红波是对"排队车辆"在空间上的向后挪移。我不明白"红波"的提法有什么问题？红波和绿波是两种截然不同的设计理念，适用的是不同的交通流状况。

　　王小刚：@辛武平 (KLD) 既然以一个参考点可以说明白，我们不知道再杜撰一个概念有何必要。

　　戴高：红波不算乱，红波协调要乱一些。当拥堵截断相关OD，特别是影响秩序，增加摩擦力时，红一下未尝不可。

　　马万经教授：1.待行区对通行能力可能有正有负，但很多情况下不利于节能减排；2.直右车道时设置直行待行区有利于提高通行能力和降低延误；3.红波是设计结果，而不是目标。目标是不溢流而且总体上跑得快流得多。

　　王小刚：@马万经 问题是，把红波当作一个概念，去设计，去实践，真是无理。协调关系，就是绿灯起始的关系和长度的叠加效应，描述不清楚吗？

　　戴高：@马万经-同济 第一点，假定渠化合理信控自由且合理，待行区不会提高通行能力。但对于不同习惯的一方驾驶者还有细微区别。

　　王小刚：@戴高_重庆攸亮 哪天再来个黄波，或者过渡波，我也可以清楚去说明和界定。

　　马万经：@戴高_重庆攸亮  比如左转待行，即使纯理论计算，通行能力增量也会有正有负，大小和待行区长度，待行车道数、四相位还是两相位、启动波速、速度等有关，这个严格计算过。

　　辛武平：@马万经-同济 马老师，"红波是设计结果"我对此有不同看法。如果红波是按照Shockwave的传递速度来设计的，那应该就是设计目标。@王小刚--路通信联 小刚兄，说红波是杜撰的概念，我不能赞同。

　　王小刚：@辛武平 钻牛角尖还是要维护权威？

　　辛武平：@王小刚 没有权威，就是讨论问题。

　　辛武平：@马万经 问题是，很多渠化相位有问题，或者受制于已成型物理条件，行家一看搞个待行区吧。

　　王小刚：@辛武平 (KLD) 如果基于周期协调，绿灯时间的差值和红灯的差，是不是可以等效说明？

　　辛武平：绿波是按照车队实际速度来设计的，红波是按照Shockwave的传递速度和路段队列存储长度来设计单位。两者的理念和出发点并不一样。

　　马万经：辛博士，我觉得目标和用什么方法是两回事。

　　辛武平：@马万经-同济  红波的设计目标，并不是让车队组团；组团是绿波的出发点。红波的设计目标是对排队截流，防止"绿灯空放"，调整排队的空间分布。从设计理念，设计手段和概念的出发，我认为红波和绿波是两个不同的概念。

　　辛武平：小刚兄说，相位差表达用红波还是绿波是时间等效的，我认我我们说的完全是两码事。

　　徐峰：@辛武平(KLD)  某些拥堵路段的手工调试，不知不觉就用了红波控制。具体下来，除了传统MOE，还考虑其他指标吗？比如bottleneck处的排队长度。

　　马靖：我认为，"红波"的作用是截流，目标是防溢出，做法是从下游往上游依次截流，一直截到上游有足够排队空间不溢出的地方。

　　李克平：@马靖（重庆交巡警） ：如果"红波"的作用是截流，那是不现实的：一是截了上游车辆，还有左右转的车辆，能截得住吗？只能用全红，包括右转也设置红灯，才能"截住加入下游的车辆；二是Shockwave的波速是跟到达流强度相关的，现在的控制技术能跟踪和控制吗？

　　陶云：@马靖（重庆交巡警） 原本并无红波，人们为了与绿波相对应，硬生生造出个红波的概念，那是不是再造个黄波呢？

　　李克平：关于直行待行区田教授的问题，我认为按德国信号控制的基本理念，设置待行区就大大缩短了停车线到冲突的的距离，而清空距离没有变，因此所需绿间隔时间需相应增加，正好抵消了"通行能力"增加的部分。中国城市采用待行区确实增加了"通行能力"，因为绿灯间隔时间（或全红时间）并没有因此增加，实际是增加了安全风险。

　　朱圣发：@李克平_同济大学  同意李老师说的，现在很多地方为了道路看起来更畅通，采取不论是待行区，还是左转直行箭头同放，都增加了很多的安全风险。

　　陶云：@李克平_同济大学  绿波的成立本就有条件，带宽、速度等，试想一下，30公里绿波，车以60公里来开，绿波就变成红波了，所以，红波从概念上本就不成立。

　　辛武平：我认同@马靖（重庆交巡警） 的观点。至于李老师说的左转右转的问题，确实是个实际问题。那么在实践中，一般需要设通过单行道和No Turn On Red来解决。

　　辛武平：@陶云－重庆 陶兄，我认为你举的例子，跟"红波"概念不相关。红波和绿波都是设计，但设计的出发点，和理论基础完全不同。我并不认为是"杜撰"的概念，也不是绿波的另一个角度，而是完全不同的设计。

　　辛武平：至于李老师说Shockwave的实时监控，也不是我们这里讨论的设计问题。难道各位设计绿波的时候，考虑的是实时监测的车速么？另外shockwave的传播速度，主要是由驾驶员的reaction time和平均排队间距决定的。在设计红波时，可以取统计值，不需要实时监控。

　　陶云：@辛武平 (KLD) 设计、实践是一回事，理论是另一回事。在设计中我认可你的说法。但造出个没有没有明确定义的红波就没多大意义了。

　　马婧："红波"在现实中是存在的，而且需要设计，跟绿波相仿，就是相位差，只不过绿波协调的是绿灯，红波协调的是上游绿灯和下游红灯。至于设置"红波"的意义，我认为主要还是防溢出和控进入量（虽然只能控一时），而且跟"中游"转向出路口流量相关。

　　辛武平：@陶云－重庆  为什么纠结"红波"是杜撰出来的呢？就是"绿波"，本身也根本不是文献上的正式说法，而是"民间"通俗易懂的一种表达而已。在正式文献中，"绿波"反而不是规范的表达。既然绿波叫得，怎么红波就叫不得了？大家什么时候开始有洁癖了？红波正式的学术性的叫法可以是forward offset， reverse offset， simultaneous offset， equity offset。绿波被来就不是标准的学术性术语，红波也不是。那么，为啥红波是杜撰，绿波就不是杜撰？

　　辛武平：我个人觉得"红波"是比较直观的说法。尤其是在科普性，介绍性的大众文章中，跟绿波一样，都是可以接受的。再说，一开始引爆讨论的，也不是什么学术文章，只是微信公众号的科普小文而已。

　　李克平：在极度系统性过饱和的时候，信号控制完全失效，绿跟红已经没有意义了，所以无所谓红波或绿波。

　　田宗忠：红波的概念在非饱和状态下与排队清空类似，就是车队在排队清空后到达。这种措施在短距离交叉口效果更明显。如果是长距离交叉口过饱和状态下，只是红波解决不了拥堵，也不能提高能力，也不能截流。换来的只是一种驾驶感受。就是看到绿灯至少可以向前蹭一段。截流需要改变绿灯时间。

　　辛武平：@田宗忠-内华达大学  田老师说的对。"红波"的最佳使用场景是短路段，单行线，同时红灯禁右。具体问题具体分析，也并不是放之四海皆准的圭臬。但在过饱和下，红波的设计方式就是按Shockwave 的速度来设计。具体而言，就是上游的红灯在下游的队尾马上溢出(或者在一定预设距离内溢出)的时候变红。这时候，从上游向下游看去，红灯由远及进，次第变红，所以叫红波是很贴近的叫法！

　　田宗忠：@辛武平 如果是饱和状态，下游每周期通过的车辆数不变，如果不改变绿灯时间，逾出无论怎么也不会避免吧？这种应用需要很苛刻的条件，绝对不是普遍的技术。一旦交叉口不饱和了，需要立刻转换成绿波协调。所以虽然这个概念已不是什么新的东西，在美国应用很少。中国有它的一席之地就是过饱和非常普遍，持续时间长。

　　李克平：辛博士说的"红波"就是截流控制，是有意义的。不过我觉得没有必要强调"红波"这个说法，造成误解。这就是一个控制策略。我们没有必要把每一个控制策略都去造一个专用名词。