CICTP2018城市交通信號控制與仿真
CICTP系列是全國范圍內(nèi)交通專業(yè)人士和致力于更深刻理解中國或其他發(fā)展中國家交通的交通專業(yè)人士盛會。近年來，汽車的電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和共享話技術(shù)讓汽車與交通產(chǎn)生了深度融合。未來交通體系正在被重構(gòu)，這一變化趨勢引起了交通行業(yè)的深切關(guān)注。
作為CICTP2018系列活動之一，交通信號控制與仿真專場邀請了、美國阿克倫大學教授易平、德克薩斯理工大學教授劉鴻潮、公安部交通管理科學研究院研究員趙永進、北方工業(yè)大學城市道路交通智能控制技術(shù)北京市重點實驗室研究員張福生、馬里蘭大學交通研究所所長，COTA主席張磊、清華大學教授吳建平、美國內(nèi)達華大學教授田宗忠、同濟大學教授李克平、北京市公安局公安交通管理局高級工程師范永強、安徽科力信息產(chǎn)業(yè)有限責任公司副總工程師梁子君博士、滴滴出行城市交通首席工程師聶曉健博士、滴滴出行鄭劍鋒、清華大學副教授李瑞敏等人進行了分享。
一、過飽和交叉信號控制配時策略
德克薩斯理工大學教授劉鴻潮認為，交通信控單元包括單交叉口或多交叉口，信控是指通過“控制策略”達到如最大流出車輛數(shù)、最小延誤、公交優(yōu)先等目的。非飽和交叉口配時原則為：單交叉口，確定周期長和相位、相序后以 流入率／飽和流率為基礎(chǔ)分配綠燈時間；多交叉口還需優(yōu)化相位差、相序、帶寬等其它參數(shù)。
過飽和交叉口配時原則為：單交叉口，設(shè)計程序同非飽和交叉口配時，同時應(yīng)遵循所謂bang－bang 控制原則。即所有排隊車輛應(yīng)在同一時間被清空；多交叉口，以區(qū)域為目標最小化延誤和停車，或最大化流出量。Bang－bang是控制論原則（而非配時原則），按此原則優(yōu)化配時，隊列清除時間最快。
本節(jié)重點：
（1）過飽和時，綠燈配時應(yīng)以 Departure ratio， 即流出率／飽和流率之比為原則進行配時。
（2）面向?qū)崟r控制
（3）只關(guān)注綠燈分配原則，假設(shè)：FIFO、周期、相位、相序（多交叉口）已知，無Permissive 等復(fù)雜相位。
二、城市交通信號控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展探討
2014年調(diào)查上報統(tǒng)計，全國31個�。ㄊ�、區(qū)）323個地級以上城市中有194個城市（61％）建有交通信號區(qū)域協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；157個城市（49％），實現(xiàn)了交通信號統(tǒng)一控制和管理；共有5．7萬臺信號機，其中“協(xié)調(diào)智能”信號機2．1萬臺（37％）。
斷面／區(qū)域檢測與軌跡檢測相結(jié)合，促進數(shù)據(jù)價值的發(fā)掘與應(yīng)用。基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的控制算法應(yīng)用，觀測矩陣擴展至周邊臨近的路口，每個智能體的控制行為獎勵函數(shù)與周邊智能體狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。每個智能體不僅考慮周邊智能體對自己的影響還考慮自己對周邊智能體的影響，以達到區(qū)域協(xié)調(diào)控制。
公安部交通管理科學研究院研究員趙永進還為參會者介紹了控制算法的數(shù)值仿真測試、車聯(lián)網(wǎng)LTE－V2X城市級示范項目和基于“數(shù)據(jù)大腦”的交通信號控制系統(tǒng)等相關(guān)的工作經(jīng)驗。
三、信號控制場景與交通流監(jiān)測
交通檢測流以檢測手段、檢測方法、檢測區(qū)域、檢測輸出以及控制應(yīng)用構(gòu)成。主要檢測指標為：車流量、瞬時速度、平均速度、時間占有率、車頭時距和車輛間距。
北方工業(yè)大學城市道路交通智能控制技術(shù)北京市重點實驗室研究員張福生從檢測域與檢測數(shù)據(jù)、交通流檢測評價系統(tǒng)、交通流檢測評價方法、視頻檢測評測、地磁檢測評測、RFID 電子車牌等方面介紹了信號控制場景與交通流監(jiān)測。并對檢測質(zhì)量優(yōu)化控制可能影響的SCOOT系統(tǒng)、優(yōu)先信號控制、感應(yīng)控制等進行了解說。
總結(jié)：
流量、占有率、車頭時距數(shù)據(jù)不能完全滿足控制需求
統(tǒng)計誤差無法全面評價交通檢測適用性與質(zhì)量
基于控制場景需求，選擇交通檢測設(shè)備，適用最好
四、整合出行需求及路網(wǎng)仿真的交通控制實時決策支持
馬里蘭大學交通研究所所長，COTA主席張磊通過對整合出行需求及路網(wǎng)仿真的交通控制實時決策支持的介紹，向參會人詳細分析了集成AgBM－DTA模擬、行為模型的校準、驗證走廊旅行時間、坡道計量以地域為基礎(chǔ)、DTA的匝道計量操作、DTA中的變速極限、運行時性能、行為反應(yīng)、匝道對走廊旅行時間的影響、按時間組合影響、選擇場景、交通控制策略、實時仿真部署、實時數(shù)據(jù)和計算等綜合需求管理和控制。
更值得一提的是，在報告最后，COTA主席張磊還與參會人分享了光纖傳感器技術(shù)。
五、無人駕駛－未來交通與仿真研究
全世界的汽車廠都在研究無人駕駛汽車，麥肯錫預(yù)測，在接下來的5年中，會出現(xiàn)SAE Level 4級別的無人駕駛，在接下來的10年中，會出現(xiàn)SAE Level 5級別的無人駕駛。
無人駕駛的全面實現(xiàn)，將給未來的社會帶來全新的景象。首先，道路通行能力將提高3－5倍（寬度減少，密度增加），或許路上不再擁堵，其次，極大提升道路交通的安全性，減少道路事故（70％）以上。
清華大學教授吳建平通過對無人駕駛的技術(shù)路線、無人駕駛的進程與挑戰(zhàn)和無人駕駛汽車測試與研究等領(lǐng)域介紹了無人駕駛虛擬仿真研究，分析了無人駕駛的通行能力、車流穩(wěn)定性以及旅行時間。
六、信號控制的基本概念及信號涉及規(guī)范
同濟大學教授李克平的報告題目是《信號控制的基本概念及信號涉及規(guī)范》，主要內(nèi)容包括：信號控制的若干基本問題、我國信號控制領(lǐng)域的法律法規(guī)和規(guī)范標準、安徽省城市道路交叉口信號設(shè)計控制規(guī)范和關(guān)于行人過街信號的法規(guī)和信號設(shè)計。
他表示，我國城市道路信號控制嚴重缺乏對于基本問題的共識；規(guī)范標準的缺失既是因，有是果；學者、企業(yè)和應(yīng)用部門應(yīng)該勇于創(chuàng)新、敢于實踐，為制定行業(yè)規(guī)范提供經(jīng)驗；政府主管部門、行業(yè)學會和組織，應(yīng)該擔負起制定和宣傳推廣的責任。
七、北京交通信號控制系統(tǒng)未來展望
北京市公安局公安交通管理局高級工程師范永強在會上詳細介紹了北京交通信號控制系統(tǒng)未來展望。
在頂層設(shè)計的規(guī)范化、標準化、智能化領(lǐng)域，目前完成《北京市道路交通信號控制系統(tǒng)建設(shè)指導(dǎo)原則（試行）》、修訂北京市地方標準《道路智能化交通管理設(shè)施設(shè)置要求》和加強對道路交通工程初設(shè)方案的審核“四同步”
對于信號燈缺失、老舊問題，重新啟動了2012年市發(fā)改委批復(fù)立項的“1700處智能交通綜合信號控制系統(tǒng)”項目，同時針對山區(qū)遠郊實際情況建設(shè)警示閃光信號燈，提升遠郊道路交通安全性，完成全市有建設(shè)需求的路口信號燈覆蓋率達到100％的目標。
與此同時，按照《新一代智慧交通管理科技發(fā)展規(guī)劃綱要》工作部署和“新三年規(guī)劃”科技工程建設(shè)任務(wù)要求，研究制定交通信號系統(tǒng)整體改造方案，由里到外、分批分次，解決設(shè)備老舊、機型雜亂的情況，完成全市交通信號燈實現(xiàn)統(tǒng)一管理、屬地負責的管理模式。
未來規(guī)劃在總體科技規(guī)劃下搭建系統(tǒng)、打通城市大動脈和科技武裝隊伍，全面提升交通信號控制系統(tǒng)智能化、規(guī)范化和安全性。
八、科力威師（KeliVS）信號控制系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用
目前，交通擁堵已成為中國城市普遍面臨的問題，交通信號控制效率提升是緩解城市交通擁堵的重要手段。
2013年，科力威師與同濟大學開展合作交流，首次接觸信號燈組精細化控制技術(shù)。2014－2015年，與瑞士VSAG開展全面合作，引進VS－PLUS燈組控制技術(shù)，完成“科力威師”信號機產(chǎn)品雛形。2016－2017年，完成中國交通現(xiàn)狀需求調(diào)研和具有中國交通特色的VS－PLUS工程化技術(shù)轉(zhuǎn)化�！翱屏ν䦷煛毙盘柨刂葡到y(tǒng)產(chǎn)品羽翼漸豐。2018年科力威師進一步完成應(yīng)用測試和產(chǎn)品化工作。
科力威師結(jié)合我國混合交通流現(xiàn)狀，通過引進、吸收和轉(zhuǎn)化瑞士VS－PLUS燈組控制技術(shù)，研發(fā)了集方案設(shè)計、動態(tài)優(yōu)化、公交優(yōu)先、效果評估于一體的“科力威師”信號控制系統(tǒng)產(chǎn)品。該產(chǎn)品通過融入基于行人、非機動車、小汽車、公交車、特種車輛及有軌電車等不同交通流的實時燈組控制算法技術(shù)，實現(xiàn)對各種城市交叉口復(fù)雜交通流的精細化動態(tài)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。
據(jù)安徽科力信息產(chǎn)業(yè)有限責任公司副總工程師梁子君博士介紹，科力威師（KeliVS）信號控制系統(tǒng)由信號平臺層和前端設(shè)備層構(gòu)成。目前，該系統(tǒng)應(yīng)用在滁州市、六安市、鄭州市、瑞士等地。
九、多源數(shù)據(jù)驅(qū)動的交通控制評價及優(yōu)化
目前，交通壓力日漸增大，檢測數(shù)據(jù)越來越多，相關(guān)系統(tǒng)趨于完善，居民的期望越來越高，因此，交通控制評價及優(yōu)化刻不容緩。
控制評價面臨著需求多樣性、數(shù)據(jù)準確性、評價全面性、指標標準化的挑戰(zhàn)。
清華大學副教授李瑞敏對當前控制評價應(yīng)用的診斷是失衡，其中包括方向失衡、轉(zhuǎn)向失衡、車道失衡。信號控制優(yōu)化領(lǐng)域，受到離線定時優(yōu)化以及在線實施優(yōu)化的影響。
未來交通控制評價趨勢為三足鼎立，首先是車路協(xié)同；其次是機器學習，機器最終能在多大程度上取代人類；最后是云計算：頭腦清晰、人工智能、邊緣計算、耳聰目明、手腳靈便。
最后李瑞敏教授建議數(shù)據(jù)整合：綜合利用各類數(shù)據(jù)、計算及估計多種指標；人機整合：在線自動評價與專家分析交互；應(yīng)用整合：評估、診斷、優(yōu)化相互整合，推向?qū)嵱谩?/p>
除上述代表外，滴滴出行鄭劍鋒、美國阿克倫大學易平教授、美國內(nèi)達華大學田宗忠教授、滴滴出行城市交通首席工程師聶曉健博士也發(fā)表了相關(guān)內(nèi)容的演講。
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