高分辨率交通数据系统绘制交通规划新宏图
2016-01-27 17:26:01   来源：   作者:    评论：0

　　过去，交通工程师们被迫通过有限的数据来设计、调节交通主干道的流量。交通研究通常是每3年开展1次，短短几天就要得出更新评估方案。以短时期的"快照"数据为依据，来做出各种管理决定，包括信号周期的调整。操作者非常清楚这种模式的局限性，但是有限的资金都用来获取好的"数据"了。现在，很多类型的检测系统可以实现经济实惠的捕捉源源不断的数据，24x7，包括高分辨率的数据。这篇文章将探讨该种高分辨率数据系统的优点。

　　用于十字路口的高分辨率数据系统捕捉每一辆靠近、远离十字路的车辆的位置、速度、转向，同时捕捉当时的信号灯情况。这些数据既可以实时获取，又可以进行储存。实时数据可用于部署交通感应信号控制，包括自适应信号控制。存储数据可用于了解路口、道路、网络状况，评估设计更好的管理控制战略。

　　高分辨数据对真实世界的影响

　　在缓解交通拥堵，提高安全上，高分辨率数据系统对十字路口的影响是最大的。拿加利福尼亚的丹维尔的十字路口来说，从车辆启程，我们就可以测出每一段的饱和流率。如此我们可以准确计算出每一段路的容量比（交通量与道路容车量的比率）。容量比=车辆数/绿灯时间x饱和流率。
 

　表1

 
  　  表1展示的是某天两段路的容量比，间隔时间为15分钟，从图中可以看出交通状况。第4段显示出附近学校放学时间对附近十字路口交通造成的影响。从图中可明显看出需要从下午5点左右要缩短第8路段绿灯时间，加长第4路段绿灯时间。

　　很多城市几年对信号周期进行一次调整，而依据的是2~3天收集的数据。对于社区，交通模式日复一日、年复一年没什么变化，有限数据是可以的。但在一些因学校周期、特殊活动或者因新建社区受到影响，交通是波动的，而短期的有限数据是不能提供一个全面的交通状况，不足以做交通管理决策判断的依据，如交通信号周期的重设。
 

表2

　　表2是6个月来对每周二、周三、周四每15分钟车辆中位数的测算图。2月、3月、9月每天的上午8点和下午9点，数据会增加很多，而当附近的学校处于放假期间的7月、8月、12月，数据急剧减少。很明显，在学校放假的这三个月，学校附近的十字路口信号灯应该进行调整。而如果只是在某一周对该路段进行调查，是不会发现这一点的。
 

图3

　　正如每月的交通都会发生变化，每周的交通状况同样不同，即便是两周的同一天也会不同。交通规划如果考虑到每一天的交通状况必将提供成效。这一点我们从图3可以看出。左边的场景是十字路口每辆车的延迟状况，连续3周每个星期二，从早上6：15~9:45每15分钟交通状况。

　　右边的图是根据数据每15分钟进行一次周期调整后，延迟的减少状况。即使是这种非常简单的自适应交通控制也减少了5%~20%的交通延迟状况，但也像其它自适应方案一样，需要不断的测试调查，不能根据每年几次不能反映真实状况的数据采集来部署。

　　不过现在任何采用驱动式交通控制的十字路口都安装有车辆检测系统可提供最高分辨率的。从这些高分辨率数据中，我们可以判断现实中哪辆车闯红灯了，没有停车直接右转的，或加速通过十字路口的。所有这些危险事件都可能造成伤害。下午3点多，学校放学后，闯红灯率是最高的。当局可以安排警察值岗1~2周，督促驾驶人员更为小心的驾驶，同时可也加大安全意识的宣传。而宣传教育情况起到的效果，我们可以通过几周的闯红灯率来判断。在丹维尔，黄灯结束的1.5秒内，高速闯红灯的触发状况非常高，从这可以看出这几秒让司机们陷入了两难选择。

　　车联网

　　高分辨率的数据有助于车联网的实现，改善交通。十字路口的交通流为每小时1500辆，或每2.4秒一辆车，这意味着灯变绿后，一条15辆车的队伍通过十字路口需要36秒。通过对圣克拉利塔某一十字路口进行测试，视频数据却显示这个车队至少需要56秒才能通过十字路口，因为前辆车车启动后，后一辆车需要耗费少量时间来加速，这样导致时间增加了。如果交通控制设施能够向联网车队发出信号，信号灯将在2秒内变绿，那么这15辆车就可以一排前进。假设车队的加速度为30mph，15辆车的车队通过十字路口只需13.6秒，相较理论上的36秒，及实际生活中的56秒，这一模式大大提高了车速。

图4

　　图4是加利福尼亚安装在圣克拉丽塔某十字路口的车辆检测简略图。每一个小白点都是一个磁传感器记录检测区域车辆的进出时间。感受器通过无线电波将报告记录同信号相位同时传输到控制中心入口管理处。入口处安装有蓝牙或wifi读取设备，记录车载蓝牙或WiFi电子设施的匿名MAC地址。通过匹配这些MAC地址可获取相关车辆行程时间，生成相关起迄点模板。通过与高分辨率十字路口数据的结合，得到车辆行驶里程和行驶时间。如果只是单独检测车辆是不可能获取这些数据的。

　　如果没有持续的交通监控，不管是交通管理者还是公众都无法想象交通的糟糕程度。"如果你不知道道路上发生了什么，那么就不要企图管理好交通。"这个道理亘古不变。高分辨率的数据系统提供每一辆进入十字路口的车辆24x7持的续测量数据，车速、位置。实时数据可用于提高道路流通性与安全性。存储下来的数据可用于研究交通、设施状况，设计改善交通管理方案。有了高分辨率数据系统，管理者在也不需寻求"足够好"的数据，它将改变城市交通网的管理方式。