智能信號控制提升城市交通管理探析

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臺州市是浙江沿海的區(qū)域性中心城市和現(xiàn)代化港口城市，是“大陳島墾荒精神”的發(fā)源地和實踐地。目前，主城區(qū)主要道路共有530公里，2021年一季度新增道路10公里，城市建設(shè)方興未艾，但路網(wǎng)結(jié)構(gòu)先天不足，隨著城市的發(fā)展，越來越多的特勤信號管控需求，也使得有限的警力愈發(fā)捉襟見肘。為更好地解決交通信號管控方面存在的不足，有效緩解道路通行壓力，近年來，臺州市公安局交通警察局聚焦臺州城市治理“兩智融合”，大力推進“智慧交管”行動，建設(shè)和投入使用的交通信號智能控制系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)），有效提高了臺州交通信號智能化管控水平和服務(wù)水平，提升了城市交通通行效率。

一、動態(tài)調(diào)控按等級劃分路口信號

在項目需求調(diào)研之初，臺州交警便提出了“動態(tài)綠波”概念，在干線協(xié)調(diào)上，采用綠波動態(tài)調(diào)控方法。要求系統(tǒng)在固定綠波的基礎(chǔ)上，依據(jù)公安網(wǎng)上的過車數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)上的浮動車數(shù)據(jù)來評估車輛速度和行程時間，動態(tài)調(diào)整協(xié)調(diào)帶寬和相位差，不同時段設(shè)定不同的綠波速度。同時，通過安裝在路口信號燈桿上的電子情報板向公眾提示當(dāng)前道路當(dāng)前時段較為合適的綠波行進速度。在項目規(guī)劃設(shè)計時，臺州交警明確提出信號調(diào)控追求“本周期響應(yīng)、全過程智能”的建設(shè)目標(biāo)，在路口優(yōu)化上，采用自適應(yīng)算法，將路口信號自適應(yīng)能力按5個等級進行劃分。在L1級別（計劃調(diào)控），系統(tǒng)根據(jù)人工預(yù)先設(shè)定的配時方案，每天按計劃執(zhí)行；在L2級別（周期調(diào)控），系統(tǒng)根據(jù)實時流量數(shù)據(jù)，每3-8分鐘計算1次“空放指數(shù)”“飽和指數(shù)”“溢出指數(shù)”“失衡指數(shù)”“失調(diào)指數(shù)”等閉環(huán)評估指標(biāo)，當(dāng)指標(biāo)發(fā)生較大變化時，自動調(diào)整并下發(fā)新的配時方案；在L3級別（綠時調(diào)控），系統(tǒng)根據(jù)各個方向的進口實時排隊長度和出口溢出趨勢，恰當(dāng)調(diào)整每一次的綠燈時長；在L4級別（行非調(diào)控），系統(tǒng)在L3的基礎(chǔ)上，結(jié)合路口行人、非機動車的實際流量，實時調(diào)整綠燈時長；在L5級別（相序調(diào)控），系統(tǒng)在L4的基礎(chǔ)上，結(jié)合路口各方向流量的失衡情況，實時插入相位或調(diào)整相序。目前，系統(tǒng)的自適應(yīng)能力已達(dá)到L3級別。

二、創(chuàng)新方法優(yōu)化通行服務(wù)

在項目建設(shè)準(zhǔn)備階段，臺州交警經(jīng)過多次論證和實際測試，充分比較地磁、線圈、微波等各種交通流量感知設(shè)備，決定在數(shù)據(jù)來源上采用實時多維的微波檢測數(shù)據(jù)。在市區(qū)大規(guī)模運用微波檢測技術(shù)，獲取各車道、各方向流量、排隊長度、車頭時距、車輛速度、路口溢出等多維度數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)既包含交通流的斷面數(shù)據(jù)，也包含交通流的過程數(shù)據(jù)，實時性好、準(zhǔn)確度高，能較好地保障交通信號的實時、動態(tài)調(diào)控。在項目建設(shè)過程中，臺州交警與合作伙伴一起不斷探索，在優(yōu)先通行服務(wù)上，創(chuàng)新性地提出了服務(wù)于車輛“優(yōu)先通行”的中心協(xié)調(diào)控制方法，包括“綠燈鎖定法”“動態(tài)調(diào)相法”“周期適配法”“綠波推進法”和“綜合調(diào)控法”。采用該方法，無需大量增加路口專用檢測設(shè)備、專用信號燈，以及專用車載設(shè)備的建設(shè)投入；不受左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)、直行待行區(qū)的影響，無需進行專用道路和路口渠化改造；可以使享受“優(yōu)先通行”服務(wù)的消防車、救護車、社會求助車輛等應(yīng)急救援“VIP車輛”，只需通過App選取起點、終點位置自動獲取導(dǎo)航路徑，提出申請并獲得信控中心管理人員批準(zhǔn)后，由系統(tǒng)依靠智能化的云計算能力，保障其一路暢行。

三、云控模式讓信號控制更智能

系統(tǒng)采用中心智能云控模式，既可以與不同廠商的信號系統(tǒng)對接，也可以跨過中心機、區(qū)域機，直接調(diào)度路口信號機，減少網(wǎng)絡(luò)層級，降低故障概率，增強系統(tǒng)的健壯度。云控模式充分發(fā)揮了分布式計算、多任務(wù)并發(fā)等云計算優(yōu)點，加強了信號控制中心的計算能力和全域協(xié)調(diào)能力，確保了信號調(diào)控的精度、頻度和協(xié)調(diào)性；增強了系統(tǒng)的兼容性、開放性和擴充性，靈活適應(yīng)城市不斷發(fā)展的需求，提高了地市級中心城區(qū)交通信號管控的智能化水平。系統(tǒng)交互界面上，采用立體式可視化互動場景，以精細(xì)化矢量地圖為基礎(chǔ)，精心刻畫路口渠化信息，建立2.5D信號燈桿模型，模擬顯示微波的實時車流信息，輔助對接實時監(jiān)控圖像，平面與立體互動、虛擬與現(xiàn)實相映、動態(tài)與靜態(tài)共存、圖文與表格并列，數(shù)據(jù)詳實，人機界面極具掌控感，極大方便了信號管控人員的各種操作。另外，為進一步發(fā)揮交通信號在“治堵保暢”工作中的作用，臺州交警從實際工作需要出發(fā)，在《公安交通集成指揮平臺通信協(xié)議（GA／T1049.2-2013）》第二部分（交通信號控制系統(tǒng)）的基礎(chǔ)上，增加了配時方案和調(diào)度計劃下發(fā)、階段早斷與延長、中心校時等接口要求，增加了控制方式、狀態(tài)類型、日志內(nèi)容和配置運行等參數(shù)要求，形成適合臺州市交通信號智能控制所需的新協(xié)議。臺州市區(qū)交通信號的智能控制能力雖然得到了長足的發(fā)展，但仍存在不少可以提質(zhì)升檔的空間。臺州交警將繼續(xù)加強前端感知體系建設(shè)，優(yōu)化系統(tǒng)算法、功能和性能，進一步提高交通信號在“提效減排、疏堵保暢”方面的能力；不斷拓展系統(tǒng)應(yīng)用范圍，實現(xiàn)跨縣市區(qū)的信號聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控，進一步提高全市交通信號的智能化管控水平，提升城市暢通指數(shù)；加強高精度衛(wèi)星定位系統(tǒng)建設(shè)，進一步提高信號調(diào)控精準(zhǔn)度，使“優(yōu)先通行”不但能更好地服務(wù)于“VIP車輛”，還能服務(wù)于公交車、有軌電車等公共交通，讓廣大群眾能從臺州“智慧交管”建設(shè)、應(yīng)用中體會更多的獲得感、幸福感和安全感。

作者:徐長青 單位:無