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域性中心城市和現代化港口城市，是“大陳島墾荒精神”的發源地和實踐地。目前，主城區主要道路共有530公里，2021年一季度新增道路10公里，城市建設方興未艾，但路網結構先天不足，隨著城市的發展，越來越多的特勤信號管控需求，也使得有限的警力愈發捉襟見肘。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，建設和投入使用的交通信號智能控制系統（以下簡稱系統），有效提高了臺州交通信號智能化管控水平和服務水平，提升了城市交通通行效率。

一、動態調控按等級劃分路口信號

在項目需求調研之初，臺州交警便提出了“動態綠波”概念，在干線協調上，采用綠波動態調控方法。要求系統在固定綠波的基礎上，依據公安網上的過車數據和互聯網上的浮動車數據來評估車輛速度和行程時間，動態調整協調帶寬和相位差，不同時段設定不同的綠波速度。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前道路當前時段較為合適的綠波行進速度。在項目規劃設計時，臺州交警明確提出信號調控追求“本周期響應、全過程智能”的建設目標，在路口優化上，采用自適應算法，將路口信號自適應能力按5個等級進行劃分。在L1級別（計劃調控），系統根據人工預先設定的配時方案，每天按計劃執行；在L2級別（周期調控），系統根據實時流量數據，每3-8分鐘計算1次“空放指數”“飽和指數”“溢出指數”“失衡指數”“失調指數”等閉環評估指標，當指標發生較大變化時，自動調整并下發新的配時方案；在L3級別（綠時調控），系統根據各個方向的進口實時排隊長度和出口溢出趨勢，恰當調整每一次的綠燈時長；在L4級別（行非調控），系統在L3的基礎上，結合路口行人、非機動車的實際流量，實時調整綠燈時長；在L5級別（相序調控），系統在L4的基礎上，結合路口各方向流量的失衡情況，實時插入相位或調整相序。目前，系統的自適應能力已達到L3級別。

二、創新方法優化通行服務

在項目建設準備階段，臺州交警經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備，決定在數據來源上采用實時多維的微波檢測數據。在市區大規模運用微波檢測技術，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據，這些數據既包含交通流的斷面數據，也包含交通流的過程數據，實時性好、準確度高，能較好地保障交通信號的實時、動態調控。在項目建設過程中，臺州交警與合作伙伴一起不斷探索，在優先通行服務上，創新性地提出了服務于車輛“優先通行”的中心協調控制方法，包括“綠燈鎖定法”“動態調相法”“周期適配法”“綠波推進法”和“綜合調控法”。采用該方法，無需大量增加路口專用檢測設備、專用信號燈，以及專用車載設備的建設投入；不受左轉待轉區、直行待行區的影響，無需進行專用道路和路口渠化改造；可以使享受“優先通行”服務的消防車、救護車、社會求助車輛等應急救援“VIP車輛”，只需通過App選取起點、終點位置自動獲取導航路徑，提出申請并獲得信控中心管理人員批準后，由系統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

系統采用中心智能云控模式，既可以與不同廠商的信號系統對接，也可以跨過中心機、區域機，直接調度路口信號機，減少網絡層級，降低故障概率，增強系統的健壯度。云控模式充分發揮了分布式計算、多任務并發等云計算優點，加強了信號控制中心的計算能力和全域協調能力，確保了信號調控的精度、頻度和協調性；增強了系統的兼容性、開放性和擴充性，靈活適應城市不斷發展的需求，提高了地市級中心城區交通信號管控的智能化水平。系統交互界面上，采用立體式可視化互動場景，以精細化矢量地圖為基礎，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，輔助對接實時監控圖像，平面與立體互動、虛擬與現實相映、動態與靜態共存、圖文與表格并列，數據詳實，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，在《公安交通集成指揮平臺通信協議（GA／T1049.2-2013）》第二部分（交通信號控制系統）的基礎上，增加了配時方案和調度計劃下發、階段早斷與延長、中心校時等接口要求，增加了控制方式、狀態類型、日志內容和配置運行等參數要求，形成適合臺州市交通信號智能控制所需的新協議。臺州市區交通信號的智能控制能力雖然得到了長足的發展，但仍存在不少可以提質升檔的空間。臺州交警將繼續加強前端感知體系建設，優化系統算法、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；不斷拓展系統應用范圍，實現跨縣市區的信號聯網聯控，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；加強高精度衛星定位系統建設，進一步提高信號調控精準度，使“優先通行”不但能更好地服務于“VIP車輛”，還能服務于公交車、有軌電車等公共交通，讓廣大群眾能從臺州“智慧交管”建設、應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