城市道路交通信號控制系統的思考

楊超

【摘? 要】隨著經濟的快速發展，以及城市汽車保有量持續增長，城市道路交通擁堵問題日益嚴重。城市道路交通是否擁堵受路網中各交叉口的制約，據有關資料統計，車輛在城市中的行程時間約有1/3耗費在交叉口。因此，在有限的空間、經濟和環境條件制約下，如何提高交叉口通行效率是解決城市道路交通擁堵的關鍵，交通信號系統作為控制城市路網節點的重要設施，對解決交通擁堵起著舉足輕重的作用。

【關鍵詞】交通信號;控制系統

1.現狀分析

在國內市場，一二線城市應用的主流信號控制系統絕大多數都是國外品牌，比如英國的TRANSYT，澳大利亞的SCATS，英國的 SCOOT等，但這些品牌信號機價位較高、二次開發受限、對基礎建設要求較高，不符合大多數交通項目需求;國內生產研發信號機的廠家也達到100余家，但從整體水平來看，普遍存在科研水平不高、標準不統一、協議私有化等問題。

目前國內大部分城市都配置了信號機，提供不同需求的信號優化服務，同時面臨各種挑戰，比如一二線城市，面臨價格、售后服務和協議私有化等問題;二線以下城市，面臨重建設輕服務、設備和方案運維服務較差，智能應用較少等問題;鄉鎮級城市面臨信號機功能缺失，產品故障率高，無售后保障等問題。

2.交通信號控制策略設計

交通信號控制，將轄區內的所有信號控制機在指揮中心統一管理，深度融合Big Data、Machine Learning、Cloud Computing及Edge Computing等先進技術，提供滿足不同場景信號控制需求的系統功能，可實現單點定時控制、單點感應控制、單點自適應控制、綠波控制、紅波控制、警衛路線（特勤路線）、公交優先、可變車道、潮汐車道、行人過街、環島控制、匝道控制、瓶頸控制、區域控制等。

（1）單點定時控制。單點定時控制可分為兩種形式：①單點固定定時控制：針對單個交叉路口的，采用的是單一的固定配時方式，一天只運行一個信號配時方案。②單點多時段定時控制：把一天按交通流大小分成若干時段，在不同峰值各執行高峰配時方案、低峰配時方案、平峰信號配時方案，從而提高交通信號的控制效率。

（2）單點感應控制。路口信號機根據設定的感應策略，接入前端不同感知設備，按照路口實時車輛感應情況，進行路口車流調控，關注的是當前運行相位的交通流，可隨時改變綠燈時長，控制邏輯簡單。

（3）單點自適應控制。單點自適應控制功能由作為關鍵擴展單元的本地自適應控制器來實現，該控制器通過以太網絡，可以混合接入多路視頻、線圈、無線地磁和雷達等多種類型的車輛檢測器，直接在路口發起本周期的控制方案調整和改變下一周期的控制方案策略。

單點自適應控制功能的最大優勢是能夠在系統運行一兩周后，自動推算出路口不同時段的優化配時方案，能夠有效地降低交警的配時工作壓力;同時，系統能夠給出控制方案的優化指標，供配時維護人員參考。

（4）綠波協調控制。干線綠波控制是線控的核心技術，通過協調相鄰交叉口之間的周期和相位差，來實現車輛在一定車速條件下通過相鄰交叉口而無需等待，提高通行效率的控制策略。功能主要包括：綠波線路管理、協調路口管理、協調時段管理、綠波相位差管理和基本配時方案管理等。

（5）警衛、特勤路線。由于警衛路線的特殊性，所以警衛路線的信號協調控制要予以特殊考慮，因此只有在特定的情況下，才采用這種控制方式。由于警衛路線的車速是一定的，而且受其他道路影響較小，所以控制起來相對較為容易，只要保證好車隊的前方到達路口時，車隊不用減速的通過路口即可。

通過在警用帶道車上安裝帶有定位模塊的專網通訊設備，預設定行駛預案線路，信號控制系統可以根據實時車輛定位坐標，在中心地理信息基礎應用平臺（GIS）上實現動態追蹤，并由信號控制系統根據車隊位置、車速、車隊長度情況，實時自動對前方路口下達“綠波”指令;當車隊駛離道路交叉口時，信號控制系統自動向交通信號機（燈）下達復原指令。

（6）人工干預控制。由指揮中心或得到授權的分控中心操作員，通過控制系統發布指令，指揮信號控制機對信號燈進行控制;

（7）降級策略控制。系統能夠實現系統能夠實現自動降級處理功能，在區域計算機發生故障時，受影響的路口不會簡單的關閉信號控制機，而是降級處理，最大限度的維持信號的正常運轉，在故障消除后自動恢復聯機運行，系統依次降為：系統控制→單點控制→黃閃。

（8）評價方法。根據交通信號控制系統建設的階段性及建設特點，在未來交通信號控制系統的建設過程中，需要結合交通仿真與實地調查兩種方法進行評價。

①交通仿真評價。交通仿真評價主要是針對項目實施之前，項目建設單位需要針對對道路交叉口交通流量的調查情況，給出典型交叉口配時策略及配時方案，并且在改造之前采用交通仿真的技術進行項目實施前的評價分析工作。

要求采用微觀交通仿真模型進行評價。根據評價結果對提供的配時方案進行分析說明。

②實地調查評價。在項目實施前，由項目建設單位委托專門單位針對的典型交叉口及典型路段進行實地評價指標的調查工作，并形成相應的調查分析報告。

調查日期：選擇多日（例如周一、周三、周五、周日）;

調查時段：覆蓋早高峰、上午平峰、下午平峰、晚高峰。

在項目實施之后，要針對項目實施前同樣的調查內容進行調查分析，對同樣的周日、同樣時段的同一參數進行調查對比。

③評價指標。針對交通現狀特點，提出以下的評價指標客觀評價信號系統產生的效益：

①延誤及旅行時間。分為路口延誤、某路段延誤（跨多個路口，主要衡量協調控制的效果）及旅行時間。②停車次數。調查典型路口的停車次數進行對比。③平均車速。調查典型路段的平均車速進行對比。④交叉口通過能力。

3.方案特色

（1）標準化通信協議，兼容性更強。支持標準NTCIP協議，體系完整，通用性和兼容性好。

（2）智能化信號控制，配時更精細。信號控制系統根據交叉口交通流變化狀況，以歷史交通流流數據及實時交通流數據作為計算依據，實時調整信號配時方案以適應交通流變化，從而減少停車等待時間，降低交通延誤，提高交叉口通行效率。

（3）可視化信號控制，應用更方便。傳統交通信號控制，在配時調整時，需到交叉口現場，對照交叉口交通現狀反復調整信號配時，新一代信號控制系統與交叉口視頻監控進行融合，在指揮中心對照實時監控視頻，掌握交通運行狀況，完成信號配時優化調整，節約優化調整時間，不受交叉口外界環境影響，信號配時調整更加方便。

（4）一體化平臺設計，安裝更方便。基于WEB架構，集成信號管理、視頻管理、車輛管理、違法管理、車輛偵查、電子地圖、指揮調度、運維管理、前端管理、系統設置等十大模塊，實現交通信息資源整合與共享、部署方便。

（5）互聯網大數據接入，能力更強。能夠提供互聯網交通大數據接口，實現與互利網交通大數據的數據交換，實現系統交通 檢測數據與來自互聯網的交通大數據融合。

4.結束語

交通信號控制系統的本質是通過對路口信號燈的配時控制，解決路口不同交通狀態下對各個方向交通流的路權分配問題，從而保障安全和提升效率。總之，一個城市道路通行，可以沒有道路電警、卡口，但不能沒有交通信號控制系統。

參考文獻

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