7月28日,籌備近4個月的2016中國城市智能交通管理暨科技創(chuàng)新論壇在彩云之 南、滇池之畔的春城昆明成功召開。此次論壇吸引了來自全國40余個交警單位的100多位應用單位代表以及全國各地智能交通行業(yè)260余人與會。上海寶康電 子控制工程有限公司智能交通事業(yè)部總經(jīng)理管青博士發(fā)表主題演講，主題是《基于大數(shù)據(jù)的智能交通信號控制》，文章為速記稿，未經(jīng)演講者審定。

　　管青：謝謝陳老師，感謝大會給我們提供這么一個機會。今天匯報的題目是《基于大數(shù)據(jù)的智能交通信號控制》，大會給我定這個題目的時候，我還有點 誠惶誠恐。因為很多地方的交通信號控制設施都不完善，而且現(xiàn)在談大數(shù)據(jù)，可連數(shù)據(jù)都沒有，怎么談大數(shù)據(jù)。借這個題目我花了大概一個月的時間來反思這么多年 交通信號控制到底是怎么做的。不專業(yè)之處敬請指正。

　　一、關于寶康電子

　　寶康電子很早就開始做智能交通，到現(xiàn)在為止差不多做了有20多年，實際上已經(jīng)成為城市道路的優(yōu)化專家。在這20年里面寶康有很好的發(fā)展機會，因 為寶康有前端的信號機、電警卡口、集成平臺軟件等全套產(chǎn)品，所以讓寶康能夠有機會從前端開始一直審視我國的交通信號控制到底是怎么樣的應用情況。目前國內(nèi) 的信號機其實都差不多，功能上大同小異，包括綠波控制、線控控、單點感應控制、公交優(yōu)先控制等。寶康的信號系統(tǒng)做的很早，在2003年、2006年的時 候，寶康獲得過國家的一些獎項，做過很多的交通信號控制項目，包括BRT公交優(yōu)先控制、有軌電車優(yōu)先控制。目前國內(nèi)海外很多企業(yè)像海康、電科、海信、易華 錄等等都在做信號控制，可以說信號控制系統(tǒng)市場是風起云涌，現(xiàn)在系統(tǒng)的復雜度、數(shù)量都要比以前高很多。六月份的時候公安部交管局發(fā)了一份文件，即推進城市 道路交通信號配置智能方案，然后我也在6月份的時候去公安部交通管理科學研究所開了兩個會，一個是道路交通信號控制系統(tǒng)的通用技術調(diào)節(jié)研討會，第二是城市 道路交通管理精細化設計咨詢服務座談會。公安部的這份文件和召開的這兩次會議使大家形成了一個共識：交通信號控制對城市管理非常的重要。第二個，實際上目 前各大廠商推出的交通控制系統(tǒng)控制效果并不理想，再專業(yè)化的系統(tǒng)也需要專業(yè)的人來維護和使用，但是交警不管是從經(jīng)費還是從人力資源配備等角度來說，資源投 入都非常少，可能卡口的抓拍處罰量遠遠大于在信號控制上的投入，公安部的文件也非常明確的指出了，鼓勵交警來購買社會化服務。
 

　　二、當今的信號控制系統(tǒng)

　　不管是SCATS信號系統(tǒng)，還是SCOOT信號系統(tǒng)，實際上都是三段治理的結(jié)構(gòu)，自己建立自己的交通檢測系統(tǒng)，然后通過一個模型算法形成一個方 案，再通過一個軟件平臺展示出來，把這個方案下發(fā)到信號控制系統(tǒng)里面去，這是兩個非常經(jīng)典的信號控制系統(tǒng)，而中控、海信、寶康，實際上都是仿造國外信號系 統(tǒng)來做的。

　　從80年代開始到現(xiàn)在，這個主體架構(gòu)并沒有大的改變，只不過是前端檢測設備發(fā)生一些改變，一開始用的是線圈，而線圈損害率太高，所以后來線圈變成了地磁、視頻和其他的設備，但實質(zhì)沒有變。

　　1、當今信號控制系統(tǒng)的特征

　　這個系統(tǒng)里面前端檢測遇到的問題是：第一，信號控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)是相對封閉，很多地方要所謂的協(xié)調(diào)信號控制系統(tǒng)一定要配自己的線圈、自己的設備，不 兼容其他的產(chǎn)品的數(shù)據(jù)接入。第二，數(shù)據(jù)采集往往只能夠針對機動車，但是實際上影響信號燈的不僅僅是機動車，還包括非機動車、行人、以及車型數(shù)據(jù)等，僅僅是 機動車流量，輸入用戶做的模型中并不能完整的反映到信號布置系統(tǒng)中來。第三，數(shù)據(jù)采集往往都是基于固定位置的點數(shù)據(jù)，一個點的數(shù)據(jù)能否代表完整的路段，這 是還有待商榷的。第四，建設和維護的成本其實是非常高的，像上海高架路的修建以及通車之后的維護成本是非常高的。但是這些信號控制設備不產(chǎn)生直接的效益， 沒有收益只有成本導致維護往往不到位。在座的很多是交警管理部門的，大家都有經(jīng)驗，一個設備壞了就得派人去修，但是信號或者采集設備壞了，沒有經(jīng)費去修 理，而且它不產(chǎn)生效益。第五，信號配時的模型是根據(jù)交通工程師、專家學者形成的，采集數(shù)據(jù)去套這個模型，最后形成一個對位體。但是由于不管是駕駛?cè)诉€是行 人的行為是非常復雜和隨機的，所以到目前為止很難有一個模型真正能夠說明整個復雜的交通系統(tǒng)到底是如何運作的，而且這個參數(shù)往往是非常專業(yè)的，所以信號控 制涉及到各種各樣的交通參數(shù)以后，相關的控制人員都不會用，一個城市真正用信號控制系統(tǒng)的人并的多。第六，信號控制效果難以評價，有專家看到寶康的項目系 統(tǒng)，覺得項目系統(tǒng)太復雜，因為每一個參數(shù)是精確的，可控的，但是每一個交通是不可控的，所以寶康在懷疑這條路到底對不對，按照寶康的建流量建模型形成規(guī) 劃，這個幅度到底對不對。

　　2、信號控制系統(tǒng)的部分應用情況

　　這是前兩天拍的（如圖1），這個時間段四個方向都沒有車，但是要足足等一分多鐘才有綠燈放行。配置都是一樣的，所以它不能隨路口的實時情況來變 化。再例如，像這樣的路口（如圖2），交警看到路口堵了以后會提供手動控制，這個完全打破了所謂的模型控制，但是上一個路口與下一個路口的承載能力是否相 匹配值得懷疑。這是一種比較原始的做法，沒有全局觀的單點手控，在這么一個復雜的情況下要做區(qū)域化控制確實是比較難的事情。
 

　　圖1

　　圖2

　　另外一個案例是在上海，上海市政府五月份開始頒布了一份文件，進行道路交通違法行為大整治行動，并對外埠車限行時間延長，范圍擴大，雖然文件頒 布了，但是地面信號控制系統(tǒng)并沒有相應的變化，該怎么走還是怎么走。大家可以看到，現(xiàn)在整個上海市擁堵比以前更加惡化，再一個就是高架道路擁堵，實際上僅 僅是擁堵時間做了延后，擁堵還是存在的，這就說明所謂的協(xié)調(diào)交通系統(tǒng)可能很難跟得上目前各種交通管理政策的改變。

　　三、數(shù)據(jù)環(huán)境下的交通信號控制

　　道路建設、分配使用的主導設計往往不是交警部門，有的車道本來是四車道，但公交專用道一封就變成三車道。按常理，信號控制系統(tǒng)應該會改變，但是往往是 沒有改變的，所以這種情況下協(xié)調(diào)控制應該是處于一個單聯(lián)的狀態(tài)。因此：第一，就整個模型來說一開始這套系統(tǒng)沒有什么太大的差別，既然在系統(tǒng)外部有很多數(shù)據(jù) 可以獲得，交通信號控制基礎的數(shù)據(jù)一定要由自己的系統(tǒng)來監(jiān)管；第二，如果這個信號控制系統(tǒng)涉及到政策變化、道路維護、交通旅游維護使用情況等，如何破局； 第三，目前階段的信號控制不是有大數(shù)據(jù)，而是很多根本沒有數(shù)據(jù)；第四，模型非常重要，目前條件下能否做好一些事情來提高整個控制系統(tǒng)的實用性，來保證系統(tǒng) 的效果，所以大概做了一個分析，實際上從目前整個和交通信號相關的數(shù)據(jù)分下來，可以分幾類：一是交通信號控制系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，這里面可能包括時間、基 礎配置、檢測系統(tǒng)產(chǎn)生的參數(shù)、交通信號運行產(chǎn)生的日志數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)；有些地方有而有些地方?jīng)]有的道路基本數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)出自市政城建部門。二是公安交警 所屬智能交通系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，尤其是現(xiàn)在的卡口電警可以產(chǎn)生各個車道的參數(shù)數(shù)據(jù)，卡口可以獲得流量、速度、車輛號牌等數(shù)據(jù)；交警的數(shù)據(jù)還有專業(yè)交通信息采 集設備的數(shù)據(jù)，警員警車的數(shù)據(jù)，大家可能會對警員警車的數(shù)據(jù)產(chǎn)生疑問，這個后面會做一個解釋。三是公安交警外部產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，剛才說到信號系統(tǒng)是封閉的，它 的數(shù)據(jù)只來源于自己采集的數(shù)據(jù)，但是現(xiàn)在除了信號系統(tǒng)，還包括互聯(lián)網(wǎng)公司手中的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)、老百姓報警（信號故障、擁堵等）產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，上次開會時廣東 某地就提到他們大概一個月接到了1700多次老百姓的報警，但是反過來說，老百姓報警產(chǎn)生的數(shù)據(jù)實際上客觀反映了有些地方可能是交警巡查的死角，分析這些 數(shù)據(jù)可以得知路面信號控制系統(tǒng)和指揮中心到底是不是匹配。外部數(shù)據(jù)還包括出租車產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)、手機產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，天氣數(shù)據(jù)，還有不同部門包括規(guī) 劃部門產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，如果這些數(shù)據(jù)都拿過來用的話，交通數(shù)據(jù)應該是可以有大數(shù)據(jù)的，可是現(xiàn)在網(wǎng)絡數(shù)據(jù)還不能實現(xiàn)。寶康現(xiàn)在就是朝著這個方向去努力。

　　寶康的一些做法

　　1、單點控制

　　第一，先對一個路口的交通對象進行檔案化描述。做信號配時時往往不知道路口的基本信息，圖上這個數(shù)據(jù)是電信提供的，不是拿著數(shù)據(jù)馬上做實時的優(yōu) 化，而是拿它做分析。這個路口堵到底是一個車道還是整個路口都堵。一個路口到底是不是高峰、幾個高峰期，早高峰到底是7點開始還是7點半開始，把這個時間 具體摸準。另外，現(xiàn)在很多城市信號配時，信號配時與高峰配時是否匹配，有些地方需不需要警員在現(xiàn)場，都需要做一個數(shù)據(jù)分析，這些數(shù)據(jù)實際上都和單點數(shù)據(jù)相 關，現(xiàn)在基于這個數(shù)據(jù)做分析。現(xiàn)在按照新的目標要求，有些數(shù)據(jù)是反向來抓拍的，把每個路口的通行規(guī)律按照5分鐘做一個統(tǒng)計，當然這個數(shù)據(jù)現(xiàn)在也在做一些改 變，只是讓它和信號配時周期綁定起來，因為5分鐘可能含了一個或者兩個周期。然后通過這些報表可以看出到底是哪一個方向堵，如果堵的話到底是周一堵還是周 五堵。把這個規(guī)律分析清楚，基于這個規(guī)律再來做它的相關配置。所以信號配時并沒有直接說怎么做信號配置，而是說怎么精確的劃分時段，優(yōu)化配置。

　　第二個節(jié)省建設和維護的成本，因為它里面的數(shù)據(jù)是共享的。

　　第三個是根據(jù)流量流向優(yōu)化相位相序。

　　第四個就是分析勤務安排與擁堵時間、程度的關系，發(fā)現(xiàn)堵點，把有限的警力資源投入到關鍵堵點的優(yōu)化上。

　　最后一個就是利用數(shù)據(jù)找問題，到底是信號配時問題還是渠化問題還是其他問題。

　　還有一點，現(xiàn)在采集的數(shù)據(jù)在指揮中心里面，但是路口民警實際上得不到這些數(shù)據(jù)，他是通過目視感覺來做的，如果把數(shù)據(jù)給一線交警，讓信息走出指揮 中心，讓一線民警調(diào)整配時的時候不再簡單憑感覺，更加有的放矢。另外一個就是分析哪些路口最容易被手動控制，減少對干線協(xié)調(diào)控制等的干擾。

　　2、線協(xié)調(diào)控制

　　首先在線協(xié)調(diào)方面即智能綠波燈控制，寶康的綠波控制實際上和別人不太一樣，寶康可能會給一個限行測速，因為很多綠波感覺能夠開多少速度，但是駕 駛員保持多少的速度去開，實際上沒有一個量的標準，寶康就把建議的行駛速度直接顯示在路口的顯示牌上，每隔一個路口，這種小型的牌很便宜。通過測試發(fā)現(xiàn)這 種方式效率更高。

　　其次就是綠波監(jiān)管。實際上寶康做了綠波，但是真正調(diào)整以后，由于系統(tǒng)的各種原因這種綠波到底是不是寶康設計時所要實現(xiàn)的效果，實際上并不知道。 這時就會把和綠波相關所有的參數(shù)在后臺做一個分析，給它進行一個打分，說這條綠波到底是不是達到了設計時的預定目標。現(xiàn)在做的綠波優(yōu)化是一個方面，綠波時 的車行速度是可變帶速，不是說一條綠波的車行速度從頭到尾都是50或者是60，那中間可能有些關鍵點可以變速，因為可以控速駕駛員，如此可能會使綠波帶速 更寬。其次，做一個閉環(huán)評估，（如圖）這是在一個地方做的實驗，可以看到所有的數(shù)據(jù)都是來自卡口數(shù)據(jù)。再次，交互控制，形成一些監(jiān)管，實際上也是對于數(shù)據(jù) 的應用，但是沒有上升到大數(shù)據(jù)的層面，這種方式實際上可以有效的保證綠波進行有效運轉(zhuǎn)。再一個就是在帶速基因這個層面，大家都覺得很復雜，有時候看不出效 果來。那么現(xiàn)在用數(shù)據(jù)干什么，是真正找到堵點和找到擁堵特征，比如周一哪邊最堵，周二哪些點最堵，那可以通過數(shù)據(jù)來得到這些信息，包括這里的路段數(shù)據(jù)， （圖）像這條道路是6點－9點是最堵的，中間是下午3點最堵，而不是在高峰，下面這條路可能是上午9點鐘最堵，然后是下午5點鐘開始堵。那么找出堵的關 系。再一個就是逐步看懂車標。因為現(xiàn)在有了卡口數(shù)據(jù)，像南京的場景比較好，它有環(huán)保電子標簽的一些數(shù)據(jù)。可以基于這個數(shù)據(jù)逐步了解一個車道里面到底是有多 少是走固定路線的通行車段，有多少是臨時過來的車輛。

　　3、區(qū)域控制

　　這是基于手機來做分析。是干什么？判斷他住在什么地方，他在哪里上班。有70%的時間在那個地方，那可能就是他的家，基于這個數(shù)據(jù)再和卡口車牌 數(shù)據(jù)聯(lián)合起來做OD分析，電子車牌是一種方式，這種卡口和手機結(jié)合也是一種方式，所以分析完這種交通文案以后，現(xiàn)在做的數(shù)據(jù)也是做OD分析，基于手機數(shù)據(jù) 和OD分析來做一個基礎的控制，找出城市的主動脈到底應該怎么修，怎么維護，主動脈、主干道的通行能力最大化就是區(qū)域控制的主要思路。不是作為一個簡單的 區(qū)域控制，而是找城市主要的通道。

　　4、預案及應急控制

　　信號控制談了很多優(yōu)化的思路。其實交警在信號控制系統(tǒng)還有一個很重要的就是預案和應急控制，像那種大型活動一樣，把很多路口的方案結(jié)合預案做在 一起。比如建一個昆明市的停車場，做了規(guī)劃，如果周邊有大型活動，那入場的時候就需要把道路調(diào)控先設好，先模擬好放到里面去。模擬好以后如果要開運動會， 入場一個方案，散場的時候再調(diào)用另外一個方案，這樣的話區(qū)域控制是通過人工先預測好的方式來做。另外一個就是停車路線，干擾的就是交警需要用到信號控制關 鍵的一點，和技術相結(jié)合，包括監(jiān)控等都直接緩沖出來，這時候來提高信號定位效率。

　　還有一個就是災害信號的快速調(diào)整，深有體會，上次上海大雨的時候，在上海高架上堵了整整6個小時，走也走不了，因為那時候上海的信號控制系統(tǒng)， 對于暴雨這種情況可能很難應對，只要一下雨就容易堵。這種下雨容易擁堵的路口如果能通過數(shù)據(jù)和天氣做一個分析的話，就把下雨容易堵的點拎出來，針對它來做 預案，如果這里發(fā)生擁堵預案該怎么來疏散，把這種方式做好以后，天氣數(shù)據(jù)和信號會產(chǎn)生關聯(lián)。另外一個就是突發(fā)事件事故的調(diào)整，上海清明節(jié)時由于一次交通事 故產(chǎn)生了大量的擁堵，通過分析得出最容易發(fā)生事故的點，周邊的信號控制要如何設置，這個也應該是信號控制需要做的事情，所以大數(shù)據(jù)的信號控制和傳統(tǒng)的信號 控制還是有很大的不一樣，不管是數(shù)據(jù)來源還是單個的控制方式還是信息類的控制應用，如果能結(jié)合其他方案的數(shù)據(jù)還有很多文章可以去做。

　　四、結(jié)語

　　所以得出的結(jié)論：第一，大數(shù)據(jù)下的信號控制，要利用一切可以利用的數(shù)據(jù)，扎扎實實做好現(xiàn)在信號的服務，不是要做很多漂亮優(yōu)化的模型，而是把模型通過交通信號的高級運用，預案控制等這些要并重，然后優(yōu)先利用數(shù)據(jù)提升單點控制和線協(xié)控制的智能化和實戰(zhàn)水平。

　　第二，交通信號的數(shù)據(jù)分析和應用正在深入，還遠遠沒有進入一個大數(shù)據(jù)時代，交通信號的基礎設施是交通里面最古老的學科，從80年代進入中國，那 時候還沒有監(jiān)控、電警卡口等。交通信號控制是最古老的東西，以后隨著通信網(wǎng)絡發(fā)展以及網(wǎng)聯(lián)車輛的改進，信號控制這種最古老的控制系統(tǒng)才會進入到大數(shù)據(jù)的時 代。

　　謝謝大家。

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