一提到道路交通控制，信號(hào)控制，仍然是行業(yè)里重要的管控和優(yōu)化手段之一。對(duì)于信號(hào)管控，當(dāng)前行業(yè)現(xiàn)狀如何？信號(hào)的管控需求有哪些？又該如何解決？典型的信控場景有哪些？未來的信控又會(huì)怎樣？

    對(duì)于信號(hào)管控的行業(yè)現(xiàn)狀?？傮w來說，有以下幾點(diǎn)特征：

    第一，城市交通特征的差異決定了管控目標(biāo)的輕重緩急。

    對(duì)于像北上廣深這樣的一線城市，工作日早晚高峰主干道擁堵，通行時(shí)間長，相信大家都深有體會(huì)，如何借助信號(hào)管控的力量去平衡路網(wǎng)交通資源，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)是信控管理的重要目標(biāo)；而二線城市由于基礎(chǔ)交通標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的過渡需求明顯，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、智能化的交通信號(hào)設(shè)施設(shè)備更為當(dāng)務(wù)之急；三四線城市交通管控由于缺乏專業(yè)指導(dǎo)，紅綠燈設(shè)置明顯不合理的情況較為普遍，因此提供智能化的合理優(yōu)化方案刻不容緩。

    第二：國內(nèi)外信控系統(tǒng)百家爭鳴的局面，大大提升了信控管理的難度。

例如上海就是澳大利亞的SCATS系統(tǒng)與寶康等國產(chǎn)信號(hào)機(jī)并存，北京更是并存SCOOT、海信、ACTRA、TACA等多種信號(hào)機(jī)，行業(yè)里笑稱“八國聯(lián)軍”。2020年賽文交通網(wǎng)信號(hào)機(jī)市場調(diào)研報(bào)告統(tǒng)計(jì)，全國使用2種品牌信號(hào)機(jī)的城市高達(dá)39%以上。

    帶來的問題就是，不同品牌信號(hào)機(jī)和信控系統(tǒng)難以有效融合。如果統(tǒng)一管控的問題不能有效解決，那么信號(hào)優(yōu)化控制其實(shí)也成了一句空話。

    因此，引申的行業(yè)現(xiàn)狀的第三點(diǎn)就是：各大城市試圖打通不同的信控系統(tǒng)，力圖實(shí)現(xiàn)信號(hào)機(jī)的統(tǒng)一管控。

    2020年，賽文交通網(wǎng)對(duì)常州市、大連市、東莞市、佛山市、福州市、廣州市等83座城市調(diào)研結(jié)果顯示，已經(jīng)有北京、大連、?？诘?7座城市建設(shè)了統(tǒng)一信控平臺(tái)，占32.5%；有22座城市正在進(jìn)行可行性論證，占26.5%，合計(jì)有59%的城市用戶已經(jīng)或者希望建設(shè)統(tǒng)一的信號(hào)管控平臺(tái)。

    在實(shí)現(xiàn)手段上，大多數(shù)都是通過從信號(hào)機(jī)到信控平臺(tái)再到中心平臺(tái)的間接方式，來實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管控。

    如何實(shí)現(xiàn)求同存異的統(tǒng)一直接管控，在根本上實(shí)現(xiàn)協(xié)議統(tǒng)一，保留不同品牌信號(hào)機(jī)的特點(diǎn)；同時(shí)支持分層、分級(jí)控制，讓信號(hào)機(jī)的共性與個(gè)性并存；未來還能支持車路協(xié)同場景的管控應(yīng)用，是行業(yè)共同的探索和挑戰(zhàn)方向。

    總結(jié)了行業(yè)現(xiàn)狀，那么城市交通管理者的管控需求究竟是什么？又需要怎樣的解決方案？

    現(xiàn)有的信號(hào)管控，實(shí)際上分為中心控制、路口控制兩級(jí)。不管是系統(tǒng)中心的管理人員，還是路口控制的民警，核心訴求都是實(shí)現(xiàn)信控管理的智能化，在真正意義上為他們的日常工作減負(fù)。而智能化落地到實(shí)處，具體體現(xiàn)在四個(gè)方面：

    交通感知層面，數(shù)據(jù)來源的多元化；分析決策層面，場景方案的動(dòng)態(tài)化；控制操作層面，信號(hào)管理的簡單化；效果研判層面，判斷標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化。

    從傳統(tǒng)行業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的當(dāng)前服務(wù)能力來看。傳統(tǒng)行業(yè)具備專業(yè)的信號(hào)優(yōu)化團(tuán)隊(duì)，但依賴人工配置，智能性不足，比如配時(shí)方案時(shí)段劃分較為固定，主要來自管理經(jīng)驗(yàn)；問題發(fā)現(xiàn)以依賴外界的交通反饋等；相比之下，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商主要提供了數(shù)據(jù)上云的服務(wù)，但是如何有效利用數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)賦能，當(dāng)前仍然沒有提出較為精細(xì)的信號(hào)場景管控方案。

    此外，在信號(hào)優(yōu)化效果方面，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的方案評(píng)價(jià)和反饋機(jī)制，優(yōu)化效果究竟是好是壞，缺乏定量判斷標(biāo)準(zhǔn)。

    另一方面，由于現(xiàn)有的信號(hào)管控機(jī)制是中心到路口的集中式控制模式。系統(tǒng)架構(gòu)層面的弊病也十分明顯：比如中心系統(tǒng)過于龐大復(fù)雜，難于維護(hù)；響應(yīng)速度有時(shí)延，效率低；當(dāng)中心通訊中斷的情況下，路口無法動(dòng)態(tài)優(yōu)化。

    針對(duì)這些問題，解決方案在系統(tǒng)架構(gòu)層面，應(yīng)該考慮將中心到路口的兩級(jí)管控，升級(jí)成邊端實(shí)時(shí)計(jì)算、路口全自動(dòng)放行、中心遠(yuǎn)程控制的三級(jí)信號(hào)管控機(jī)制，有針對(duì)性地彌補(bǔ)現(xiàn)有集中式信號(hào)管控的不足。

    管控層面上，即使中心通訊中斷，邊緣智能管控設(shè)備仍然可以對(duì)信號(hào)機(jī)動(dòng)態(tài)優(yōu)化，根據(jù)路網(wǎng)實(shí)際流量，對(duì)路口信號(hào)燈進(jìn)行相位插入、跳過，綠燈延長或提前結(jié)束等操作，同時(shí)由于數(shù)據(jù)傳輸是從路口到邊端，大大提升管控效率，減少時(shí)延，能完成周期內(nèi)對(duì)路口的信號(hào)干預(yù)。

    服務(wù)層面上，方案上應(yīng)該實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全息化、管控智能化、以及場景精細(xì)化。在交通感知方面，支持雷達(dá)、攝像頭等設(shè)備數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接入、標(biāo)準(zhǔn)化處理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量的自動(dòng)判別和主動(dòng)修復(fù)；控制操作方面，提供對(duì)跨品牌信號(hào)機(jī)統(tǒng)一管控的能力，包括國外以SCATS為代表的信號(hào)機(jī)，以及按最新國標(biāo)《交通信號(hào)控制機(jī)與上位機(jī)間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議》GBT 20999-2017協(xié)議對(duì)接的國產(chǎn)信號(hào)機(jī)；分析決策方面，需根據(jù)不同的信控場景，比如單個(gè)路口的優(yōu)化、區(qū)域優(yōu)化、交保路線、公交優(yōu)先等場景，以目標(biāo)導(dǎo)向，靶向治理。實(shí)現(xiàn)從問題的主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、到方案自動(dòng)生成、動(dòng)態(tài)優(yōu)化、按場景提取定量化指標(biāo)評(píng)價(jià)的閉環(huán)管理。

    那么對(duì)于這些不同的交管場景，對(duì)于信號(hào)管控的需求又有哪些不同呢？ 

首先是單個(gè)路口的智能管控，需實(shí)現(xiàn)根據(jù)路口上下游實(shí)時(shí)交通流量，動(dòng)態(tài)干預(yù)路口各方向綠燈時(shí)長。比如，如果上游流量大，本路口的綠燈會(huì)提前結(jié)束，避免排隊(duì)溢出；如果上游流量小，則綠燈提前開始，減少不必要的排隊(duì)等候，將傳統(tǒng)的單路口控制模式，升級(jí)成上下游路口的協(xié)調(diào)控制模式。

    在數(shù)據(jù)感應(yīng)上，感知設(shè)備應(yīng)融合視頻、雷達(dá)等數(shù)據(jù)，解決現(xiàn)有信號(hào)機(jī)線圈感應(yīng)精度低，數(shù)據(jù)質(zhì)量差的問題；時(shí)段劃分上，實(shí)現(xiàn)了按照路口流量自動(dòng)劃分時(shí)段，替代了人工劃分固定時(shí)段的手動(dòng)配置模式。 

    區(qū)域?qū)用?，?yīng)該實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)子區(qū)劃分，通過均衡時(shí)空資源分配，最終達(dá)到路網(wǎng)通行全局最優(yōu)。在解決策略上，會(huì)包含區(qū)域主通道識(shí)別、子區(qū)動(dòng)態(tài)劃分、協(xié)調(diào)參數(shù)計(jì)算三大步驟。主通道識(shí)別的目的在于判斷區(qū)域內(nèi)的交通需求分布，根據(jù)有效的車輛軌跡判斷出大流量路徑。

    其次是根據(jù)路段、交叉口的供需矛盾和擁堵指數(shù)，識(shí)別出主通道中的瓶頸路口，進(jìn)行瓶頸路口和協(xié)調(diào)路口的子區(qū)動(dòng)態(tài)劃分工作；最后則進(jìn)行協(xié)調(diào)參數(shù)計(jì)算工作，給出信號(hào)綠信比、路口相位差等一整套配時(shí)方案。

    保障警衛(wèi)車輛的暢通出行，智慧賦能路口信號(hào)控制，就是交保路線場景下我們的重要管控目標(biāo)。在交保任務(wù)的執(zhí)行過程中，我們了解到交管人員首先是要提前做好綠波保障方案，在警衛(wèi)車輛的通行過程中，注意力需要十分集中，一方面需要人工跟蹤車輛的視頻路口位置，另一方面還要手動(dòng)執(zhí)行鎖相位的操作，操作過程復(fù)雜、專業(yè)要求高。

    另外，為了保證任務(wù)的順利執(zhí)行，經(jīng)常進(jìn)行道路封閉管制，嚴(yán)重影響社會(huì)車輛的正常通行。

    對(duì)這些痛點(diǎn)，交保路線場景下對(duì)信控管理的需求有：在車輛識(shí)別上，需突破高低相機(jī)聯(lián)動(dòng)、攝像頭預(yù)置位自動(dòng)切換的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)警衛(wèi)車輛的智能跟蹤；信號(hào)干預(yù)上，利用人工智能算法，一方面優(yōu)先保障警衛(wèi)車輛在路口通行，另一方面在警衛(wèi)車輛行駛過路口后，對(duì)犧牲的社會(huì)車輛通行時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，最大化發(fā)揮信號(hào)管控的智能性。

    對(duì)公交車輛的信控管理上，希望實(shí)現(xiàn)公交優(yōu)先場景。在項(xiàng)目的實(shí)際建設(shè)中，通過對(duì)公交車行程時(shí)間真實(shí)數(shù)據(jù)的采集和分析，我們發(fā)現(xiàn)公交車可調(diào)的行程時(shí)間比例，高達(dá)28~55%。這部分時(shí)間，主要來自行人過街的停車時(shí)間、路口紅燈的等候時(shí)間、以及擁堵狀態(tài)下的停車耗時(shí)。

    因此，通過對(duì)公交車的GPS精準(zhǔn)定位，在公交車行駛到人行橫道上游時(shí)，通過對(duì)人行橫道的邊緣管控設(shè)備發(fā)出請(qǐng)求，可以將對(duì)行人的過街請(qǐng)求進(jìn)行延時(shí)處理，確保公交先行。

    同樣地，當(dāng)公交車行駛到路口時(shí)，通過邊緣管控設(shè)備的智能聯(lián)動(dòng)，可以對(duì)路口信號(hào)燈進(jìn)行延長、提前、插入的動(dòng)態(tài)干預(yù)，大幅度減少公交車的停車耗時(shí)。

    不僅公交車需要優(yōu)先行駛，救護(hù)車、消防車、工程搶險(xiǎn)車輛的通行，更需要。雖然這些特殊車輛擁有一定的闖紅燈特權(quán)，但是如果通行路段擁堵，也一樣要排隊(duì)等候。所以在信控策略上，也不太一樣。

    一方面，特車先行場景通過一鍵錄入特殊車輛的號(hào)牌、起終點(diǎn)等信息，快速創(chuàng)建臨時(shí)緊急任務(wù)；同時(shí)支持按照目的地動(dòng)態(tài)規(guī)劃車輛行駛路徑，主動(dòng)避開擁堵路段。

    另一方面，在路口信號(hào)的管控策略上，需要同時(shí)計(jì)算車輛到達(dá)路口的時(shí)間，和路口當(dāng)前的排隊(duì)車輛清空時(shí)間，實(shí)現(xiàn)綠燈的提前或自動(dòng)延長控制。

隨著5G等通信技術(shù)的不斷成熟，智能網(wǎng)聯(lián)、車路協(xié)同等場景也逐漸走入了大眾的視野。我想，車路協(xié)同場景應(yīng)該是一套整合了無人駕駛技術(shù)、邊緣管控技術(shù)、以及智能信號(hào)控制技術(shù)的綜合應(yīng)用解決方案。

    當(dāng)前文一開始提到的，信號(hào)燈“求同存異”的統(tǒng)一直接管控技術(shù)不再是技術(shù)壁壘，真正意義上實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)機(jī)的分層和分級(jí)控制，最大程度的發(fā)揮信號(hào)機(jī)自身的功能優(yōu)勢，那么車車探測通信、車路實(shí)時(shí)通信、車燈感知通信的未來也一定即將到來。