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“實(shí)際上我國(guó)擁有各種很好的信號(hào)控制系統(tǒng)，包括SCOOT、SCATS，但是沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)真正發(fā)揮了作用�！�9月20日，在云棲大會(huì)“城市大腦智慧交通專場(chǎng)”上浙江大學(xué)智能交通研究所所長(zhǎng)王殿海教授發(fā)表主題演講時(shí)曾表示。

王殿海教授還強(qiáng)調(diào)中國(guó)經(jīng)過(guò)30多年的跟蹤、引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新過(guò)程，有一些自主開發(fā)的典型高端產(chǎn)品在功能上已經(jīng)不遜色于國(guó)際典型品牌，甚至在有些方面更具特色。并指出了我國(guó)信號(hào)控制系統(tǒng)存在的數(shù)據(jù)問(wèn)題、交通問(wèn)題和基礎(chǔ)問(wèn)題。

以下為王殿海演講全文，未經(jīng)本人核實(shí)

信號(hào)控制從1868年至2018年，已經(jīng)走過(guò)了150年的歷史，這150年的歷史我們總結(jié)出了比較有特點(diǎn)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，比如1868年燃?xì)庑盘?hào)燈問(wèn)世，到2018年的今天我們用到了AI，技術(shù)上的變化可謂翻天覆地。

中間的幾個(gè)階段，比如1917年美國(guó)鹽湖城開始使用聯(lián)動(dòng)式信號(hào)系統(tǒng)，六個(gè)路口聯(lián)動(dòng)；1930年美國(guó)、英國(guó)產(chǎn)生了氣動(dòng)橡皮管式的車輛感應(yīng)信號(hào)控制器動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；1970年SCOOT系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)開始大規(guī)模應(yīng)用。

中國(guó)是上世紀(jì)80年代前后開始跟蹤、引進(jìn)，截止到今天，我們經(jīng)過(guò)30多年的跟蹤、引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新過(guò)程，有一些自主開發(fā)的典型高端產(chǎn)品在功能上已經(jīng)不遜色于國(guó)際典型品牌，甚至在有些方面更具特色。

下面我們梳理下交通信號(hào)控制的發(fā)展脈絡(luò)，我認(rèn)為要想梳理清楚交通信號(hào)控制的發(fā)展脈絡(luò)關(guān)鍵是數(shù)據(jù)。

我們今天就以數(shù)據(jù)為線索，現(xiàn)在多個(gè)企業(yè)在做城市大腦，有多個(gè)城市在實(shí)踐應(yīng)用城市大腦，在城市大腦中有多個(gè)版本，我參加的城市大腦評(píng)審就有好幾個(gè)版本。

那么，有了城市大腦以后，是不是就有了數(shù)據(jù)，是不是就有了智能的方案和無(wú)堵的交通？如果行，我們行在哪里；不行，又不行在哪，所以今天我們應(yīng)該梳理交通信號(hào)控制的發(fā)展歷程、當(dāng)前條件和未來(lái)走向。

說(shuō)到城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)的三個(gè)點(diǎn)，我認(rèn)為是策略、數(shù)據(jù)和算法。數(shù)據(jù)在這里是線索，實(shí)際上策略是核心，一個(gè)城市交通控制的關(guān)鍵是看我們的策略，而策略需要數(shù)據(jù)來(lái)支持，策略的實(shí)現(xiàn)又需要靠算法來(lái)支持。

所以策略、數(shù)據(jù)和算法構(gòu)成了這種三角關(guān)系，這種關(guān)系的目的是安全、效率和公平。這里需要注意，“公平”也是非常重要的，當(dāng)今提起信號(hào)控制似乎是把“公平”忘了，我們說(shuō)到信號(hào)控制似乎總是在想，如何做道路的效率會(huì)更高，如果做才可以讓車跑的更快。

數(shù)據(jù)在這里起到很重要的一個(gè)線索，下面我想從這么幾個(gè)階段講一下信號(hào)控制系統(tǒng)是怎么變化的。過(guò)去無(wú)數(shù)據(jù)，然后有了靜態(tài)數(shù)據(jù)，后來(lái)是斷面無(wú)標(biāo)識(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，再后來(lái)是斷面有標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)＋離散斷面抽樣數(shù)據(jù)，將來(lái)可能是移動(dòng)目標(biāo)全標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)。

無(wú)數(shù)據(jù)是信號(hào)控制的早期階段，比如說(shuō)上個(gè)世紀(jì)30年代、20年代，甚至是50年代前都是沒(méi)有數(shù)據(jù)，但那個(gè)時(shí)候的控制策略實(shí)際上是動(dòng)態(tài)，單點(diǎn)。因?yàn)槟菚r(shí)候信號(hào)控制大部分是手動(dòng)的，是無(wú)算法的，是真正的人工“智能”！“人工”是指手動(dòng)，“智能”是指人腦。

優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)，兼顧多交通方式；缺點(diǎn)是人工操作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制，效果因人而異，有經(jīng)驗(yàn)的人就可以做的很好。社會(huì)價(jià)值上，這是早期的主要方式，現(xiàn)在仍有臨時(shí)應(yīng)用，包括我們特大城市在內(nèi)，還是在人工操作。

靜態(tài)數(shù)據(jù)有幾種數(shù)據(jù)，包括人工調(diào)查數(shù)據(jù)、設(shè)備采集而不能聯(lián)機(jī)優(yōu)化的數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)可以做定時(shí)的控制方案，單點(diǎn)和協(xié)調(diào)也可以做到，靜態(tài)數(shù)據(jù)的初期都是這么用。算法上來(lái)看，計(jì)算PI：排隊(duì)、延誤、通行能力等，PI是優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化參數(shù)是周期、綠信比、相位差、協(xié)調(diào)子區(qū)。

這個(gè)時(shí)期的算法簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定，這是它的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)易老化，方案固定，對(duì)交通流的波動(dòng)適應(yīng)性差。社會(huì)價(jià)值來(lái)看，這是20世紀(jì)中期的主要方式，現(xiàn)今仍有大量應(yīng)用，多數(shù)城市是現(xiàn)代控制系統(tǒng)降級(jí)使用的后果。

transyt系統(tǒng)實(shí)際上在美國(guó)用的特別多，上個(gè)世紀(jì)后半期一直在用transyt系統(tǒng)，其實(shí)好多國(guó)家都已經(jīng)開始用動(dòng)態(tài)控制了，但美國(guó)一直在用transyt系統(tǒng)，那么transyt系統(tǒng)這個(gè)特點(diǎn)是這樣的，他是一個(gè)靜態(tài)數(shù)據(jù)的配時(shí)，是脫機(jī)仿真優(yōu)化。

那么控制策略上來(lái)看，他是定時(shí)式網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化控制。在算法上，是計(jì)算PI，計(jì)算綜合指標(biāo)，主要考慮停車、延誤、油耗等參數(shù)。那么PI值實(shí)際上到現(xiàn)在來(lái)看，建模仍然是難點(diǎn)。

參數(shù)優(yōu)化，關(guān)鍵是周期、綠信比、相位差、控制子區(qū)這四個(gè)參數(shù)，不同交通流條件下各參數(shù)與停車、延誤、油耗的定量關(guān)系建立是核心。那么相對(duì)差的優(yōu)化，在transyt系統(tǒng)中，用了爬山法。

效果上，應(yīng)該說(shuō)transyt系統(tǒng)的研究思想和優(yōu)化思路影響深遠(yuǎn)，盡管目前已經(jīng)落后，但實(shí)際上至今很多工作我們并沒(méi)有完成或?qū)崿F(xiàn)。

再說(shuō)斷面動(dòng)態(tài)無(wú)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，移動(dòng)目標(biāo)具體指的是車輛，比方說(shuō)過(guò)車數(shù)，我們可以統(tǒng)計(jì)成流量、占有率、速度，但是我們不知道，這個(gè)車是誰(shuí)？這種就是無(wú)標(biāo)識(shí)，那么在無(wú)標(biāo)識(shí)時(shí)代，主要傳感器，就是線圈、微波、地磁、雷達(dá)等等。那么這些數(shù)據(jù)采集主要就是流量、速度、占有率。

一般來(lái)說(shuō)單線圈，做速度還不是很準(zhǔn)確，雙線圈還準(zhǔn)確一點(diǎn)，這個(gè)數(shù)據(jù)在我國(guó)有一段時(shí)間已經(jīng)在大量使用，目標(biāo)其實(shí)是一樣的，就是安全、效率和公平，但是這里的目標(biāo)可擴(kuò)充。由于我們有了網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，其實(shí)我們的目標(biāo)，不一定是傳統(tǒng)控制上的目標(biāo)，我們的效率或者說(shuō)我們的組織目標(biāo)，都可以擴(kuò)展，關(guān)鍵是看我們?cè)趺词褂眠@些數(shù)據(jù)。方式上，這種數(shù)據(jù)情況下使用的最多的方式是自適應(yīng)點(diǎn)、線、面的控制。

算法上也是計(jì)算PI，因?yàn)檫@個(gè)好多的算法都是在transyt系統(tǒng)上發(fā)展起來(lái)的。參數(shù)優(yōu)化還是周期、綠信比、相位差、控制子區(qū)這四個(gè)。

從優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)點(diǎn)就是他是網(wǎng)絡(luò)控制，系統(tǒng)性強(qiáng)，對(duì)交通流的波動(dòng)適應(yīng)性好，缺點(diǎn)是對(duì)傳感器的依賴性高，對(duì)發(fā)生的位置比較敏感，還有對(duì)混合交通缺乏數(shù)據(jù)，以及過(guò)飽和交通控制效果不佳。

社會(huì)價(jià)值，這種數(shù)據(jù)所代表的相應(yīng)控制系統(tǒng)，是當(dāng)前的主流模式，在我國(guó)大城市、特大城市，周游城市普遍采用，但由于多種原因，導(dǎo)致現(xiàn)在的系統(tǒng)是降級(jí)使用。

比如第一個(gè)典型系統(tǒng)SCOOT，SCOOT系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)漸漸退出我國(guó)市場(chǎng)，但是我們不能說(shuō)，這個(gè)系統(tǒng)不好，這個(gè)系統(tǒng)可以說(shuō)仍然是當(dāng)前情況下最優(yōu)秀的系統(tǒng)之一。這個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)就是，網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)自適應(yīng)協(xié)調(diào)，采用的是固定子區(qū)，傳感器（線圈）布設(shè)在上游的斷面附近，可檢測(cè)測(cè)量排隊(duì)，實(shí)施排隊(duì)控制。

從策略來(lái)看，他是在transyt思想基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，算法上，主要有幾個(gè)特點(diǎn)：

第一，是擁擠度指標(biāo)，在不同的擁擠度下采用不同的策略；

第二，交通流預(yù)測(cè)成為核心；

第三，參數(shù)優(yōu)化采用小步距，勤調(diào)整策略，比方周期2－5分鐘，綠燈長(zhǎng)大概4秒鐘，從這個(gè)角度來(lái)看SCOOT系統(tǒng)是非常靈敏的。

效果評(píng)價(jià)，SCOOT系統(tǒng)應(yīng)該說(shuō)是當(dāng)今優(yōu)秀的信號(hào)控制系統(tǒng)之一，但是他對(duì)數(shù)據(jù)要求比較高，對(duì)混合交通控制思想，他沒(méi)有策略，或者說(shuō)策略較少，這樣情況下在我國(guó)就不是那么好用了。

下面說(shuō)第二個(gè)動(dòng)態(tài)交通系統(tǒng)SCATS。

SCATS應(yīng)該說(shuō)在我國(guó)使用較多，很多城市都在用，那么這個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)也是網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)自適應(yīng)配時(shí)，但他是方案選擇式，SCOOT是方案生成式。SCATS特點(diǎn)是線圈布設(shè)在停車線附近，這樣的情況下就要檢測(cè)車流，關(guān)鍵是檢測(cè)占有率。用占有率做綜合飽和度，所以說(shuō)他這個(gè)綜合飽和度是很重要的，這個(gè)控制系統(tǒng)也是小步距調(diào)整。

SCATS和SCOOT最關(guān)鍵的分歧，在于SCATS是方案選擇式，SCOOT是方案生成式。

在算法優(yōu)化上，SCATS是以飽和度為核心，控制系統(tǒng)里面不分大小車，只分占有率和時(shí)間長(zhǎng)短，這樣的情況下不同的占有率，可以綜合成不同的車，所以說(shuō)綜合飽和度很重要。那么綜合飽和度的幾個(gè)參數(shù)，像周期、綠信比、相位差他是按照一定的規(guī)則來(lái)選擇的。

那么他的控制效果是很好的，我們到澳大利亞一些城市，可以看到他的控制系統(tǒng)比較靈敏。比如說(shuō)有的城市我們可以看到?jīng)]車的時(shí)候，立刻變成紅燈，等有車了，一會(huì)就變成綠燈，應(yīng)該說(shuō)效果是蠻好的，在我們國(guó)內(nèi)，SCATS是占有率最高的外國(guó)控制系統(tǒng)。

下面說(shuō)說(shuō)我國(guó)的情況。

我國(guó)現(xiàn)在信號(hào)控制市場(chǎng)比較混亂，現(xiàn)在各地使用的信號(hào)控制系統(tǒng)繁雜，甚至同一個(gè)城市使用多種系統(tǒng)，系統(tǒng)水平、特點(diǎn)差別較大。比如有些地級(jí)市，100多個(gè)信號(hào)燈，竟然有9個(gè)信號(hào)控制系統(tǒng)。

我國(guó)幾個(gè)代表性的高端產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)自適應(yīng)配時(shí)，但是也仍然存在著問(wèn)題。

除了具有國(guó)外產(chǎn)品同等功能外，國(guó)內(nèi)典型系統(tǒng)還考慮了非機(jī)動(dòng)車交通流控制策略、平衡控制策略。

那么在我國(guó)目前存在的問(wèn)題是什么？

第一個(gè)就是數(shù)據(jù)問(wèn)題，一個(gè)是在獲取的層面上，其實(shí)我們國(guó)家傳感器布設(shè)密度低，有的信號(hào)交叉口有，有的信號(hào)交叉口沒(méi)有，還有傳感器損壞率高。應(yīng)用層面上的問(wèn)題，數(shù)據(jù)閑置，數(shù)值高擱這樣的問(wèn)題到處都是。

第二個(gè)是交通問(wèn)題，一個(gè)是擁堵問(wèn)題擁堵到一定程度以后，我們傳感器就失去了作用，比如說(shuō)我們SCATS系統(tǒng)，把線圈埋在了停車線上，四個(gè)方向都是滿負(fù)荷的，怎么判斷，沒(méi)法判斷了。包括SCOOT系統(tǒng)，當(dāng)車隊(duì)上線到排隊(duì)檢隊(duì)器上，所有的方向都在排隊(duì)，還怎么做，沒(méi)發(fā)做。

另外是混合交通問(wèn)題，我們對(duì)行人和自行車的數(shù)據(jù)，一無(wú)所知，沒(méi)法做。還有不規(guī)范交通，破壞了我們這個(gè)系統(tǒng)，比方說(shuō)我們的左轉(zhuǎn)車，直行車，還有電動(dòng)自行車闖紅燈等等問(wèn)題，把我們系統(tǒng)設(shè)計(jì)好的一些算法，都打亂了。

第三是基礎(chǔ)問(wèn)題，現(xiàn)在我們國(guó)家在做信號(hào)控制系統(tǒng)的時(shí)候，其實(shí)我們很多基礎(chǔ)性工作不充分，比如我們的渠化。還有基礎(chǔ)工程不扎實(shí)，基本理念不成熟。還有一個(gè)運(yùn)維問(wèn)題，我們?nèi)鄙賹�業(yè)隊(duì)伍，我們誰(shuí)在管這個(gè)信號(hào)控制，比如交叉口由警察來(lái)管，交警來(lái)管，一個(gè)交警支隊(duì)就兩三個(gè)人可以管信號(hào)配時(shí)，成千上萬(wàn)個(gè)交叉口怎么做，做不來(lái)。

包括像上海，我們調(diào)研的時(shí)候，他們也提出這個(gè)問(wèn)題，隊(duì)伍不足。

還有一個(gè)是應(yīng)用評(píng)價(jià)，實(shí)際上我們擁有各種很好的信號(hào)控制系統(tǒng)，包括SCOOT、SCATS，但是沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)真正發(fā)揮了作用�，F(xiàn)在需要?jiǎng)?chuàng)新，包括大學(xué)、企業(yè)都需要?jiǎng)?chuàng)新，但是更需要把我們已有的系統(tǒng)用好，我們投入巨資建成的系統(tǒng)，還沒(méi)有用好。

下面說(shuō)離散斷面抽樣。

這是我們GPS數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)特點(diǎn)就是，大范圍、動(dòng)態(tài)離散點(diǎn)數(shù)據(jù)、小樣本。那么這種數(shù)據(jù)對(duì)控制系統(tǒng)作用是對(duì)無(wú)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)補(bǔ)充，方便系統(tǒng)運(yùn)行效果評(píng)價(jià)。

優(yōu)點(diǎn)就是，這個(gè)數(shù)據(jù)不需要投錢了，高德、滴滴可以給你了，那么這個(gè)數(shù)據(jù)我拿來(lái)就準(zhǔn)備要用，其實(shí)我們交警已經(jīng)有了很好的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，自己沒(méi)用好。

缺點(diǎn)是需要樣本積累，因?yàn)槟銛?shù)據(jù)采用率低，所以需要積累，把一個(gè)月的，幾天的，一星期的打進(jìn)去，然后看規(guī)律。既然是這樣，就需要參數(shù)推算，不是直接給出來(lái)的，因?yàn)閿?shù)據(jù)量不足，不能形成實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)方案，但是做靜態(tài)方案是可以的，這樣的數(shù)據(jù)與已有信號(hào)控制系統(tǒng)融合困難。

再說(shuō)車輛有標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)。

催生新一代交通信號(hào)控制系統(tǒng)，就是當(dāng)前可以研發(fā)的。數(shù)據(jù)特點(diǎn)是：

我們的斷面有標(biāo)識(shí)車輛數(shù)據(jù)，是指視頻和電子標(biāo)簽，這樣我們的車輛數(shù)據(jù)是有標(biāo)識(shí)，但是非機(jī)動(dòng)車和行人的數(shù)據(jù)現(xiàn)在還沒(méi)有，GPS數(shù)據(jù)還是離散斷面抽樣。那么數(shù)據(jù)挖掘的價(jià)值還是比較大，比方說(shuō)我們通過(guò)車輛大樣本軌跡，挖掘OD、排隊(duì)、延誤，停車次數(shù)，駕駛員的偏好等。如果我們把這些做下來(lái)，可能我們的控制系統(tǒng)，原來(lái)的算法，原來(lái)的策略就都變了。

控制策略提升方面，比如說(shuō)在網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方面我們可以提升到，數(shù)據(jù)＋模型雙驅(qū)動(dòng)，原來(lái)我們是模型驅(qū)動(dòng)，現(xiàn)在我們能做到數(shù)據(jù)、模型雙驅(qū)動(dòng)，還可以增加網(wǎng)絡(luò)平衡控制。

那么我們控制就可以達(dá)到，控制＋誘導(dǎo)。在算法層面上，數(shù)據(jù)挖掘、PI計(jì)算、參數(shù)優(yōu)化還是要做的，還有部分人工智能技術(shù)。

那么這個(gè)問(wèn)題就在于，由于缺少非機(jī)動(dòng)車交通流數(shù)據(jù)，不能實(shí)現(xiàn)完全的智能控制。

那么下一個(gè)試點(diǎn)，可能就是全方式數(shù)據(jù)。

這個(gè)時(shí)候我們可以說(shuō)是未來(lái)可預(yù)期的，這個(gè)數(shù)據(jù)特點(diǎn)大概是，車輛和斷面有標(biāo)識(shí)，有視頻數(shù)據(jù)和電子標(biāo)簽。

非機(jī)動(dòng)車數(shù)據(jù)是可見(jiàn)到的，比方說(shuō)阿里云要把這視頻做好了，數(shù)據(jù)做好了，人臉識(shí)別可以做到每個(gè)人，如果人臉識(shí)別可以分辨出人的數(shù)量、自行車的數(shù)量和方向運(yùn)動(dòng)模式就行了，那這個(gè)時(shí)候，我們的GPS數(shù)據(jù)還是有的，那我們這個(gè)時(shí)候控制車輛還可以提升到以人為本，主動(dòng)控制。

像之前我們所講的控制都不是以人為本，以人為本就是我們控制對(duì)象直接具體到人，而不是車，其實(shí)我們控制的目標(biāo)不是控制人是控制車，如果要是變成控制人，以人為本了，那我們就可能是信號(hào)控制形成規(guī)劃和形成服務(wù)結(jié)合在一起。

那么這個(gè)比誘導(dǎo)可能更近一層，做到行程規(guī)劃，所謂的路權(quán)規(guī)劃，這個(gè)在算法里面看就是精確的出行需求預(yù)測(cè)是核心，因?yàn)槲覀內(nèi)四芸吹剑�車能看到，就把每個(gè)人和每個(gè)車的出行規(guī)律找到，找到以后，出行服務(wù)就可以告訴你如何出行，我認(rèn)為那個(gè)時(shí)代可以做這件事。

這樣的情況下，我們?nèi)斯ぶ悄芗夹g(shù)會(huì)提升一步。

再下一個(gè)時(shí)代，是未來(lái)可以想象的。

可以想象的是車聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，車聯(lián)網(wǎng)可能十年、十五年，或許更長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)，如果在城市真能實(shí)現(xiàn)了車聯(lián)網(wǎng)。其實(shí)那個(gè)時(shí)候我們可以人聯(lián)網(wǎng)，每個(gè)人跟蹤，每輛車跟蹤，這個(gè)時(shí)候就是移動(dòng)目標(biāo)全部識(shí)別跟蹤，這樣情況下是個(gè)全息時(shí)代。

到了全息時(shí)代，我認(rèn)為，智能控制可能就到了他的天地，但是無(wú)論是多優(yōu)秀的智能控制，沒(méi)有人的策略是不行的，但人的策略可以加到智能控制里面去，這個(gè)時(shí)候就是以人為本，主動(dòng)控制。所謂的主動(dòng)控制，就是信號(hào)控制＋行為控制＋方式調(diào)節(jié)。

甚至那個(gè)時(shí)候會(huì)建議你坐地鐵，還是開車，還是步行，就不是說(shuō)給你信號(hào)燈的問(wèn)題，就達(dá)到了全局控制或者全域控制。

最后，我的結(jié)語(yǔ)就一句話：數(shù)據(jù)拓展控制策略，提升控制效果！