8月22日，由湖南省交警总队指导，湖南省智能交通行业协会、智慧交通（ITS114）主办，上海智能交通系统产业联盟、深圳市智慧交通产业促进会协办2019中国智慧交管论坛在长沙圆满落幕。湘潭市公安局交警支队主任蔡小柯在会上发表了《湘潭市信控优化实践与经验》的主题演讲，本文为演讲速记整理，未经本人审核，如有错漏，敬请原谅。
蔡小柯： 我给大家介绍一下信控优化工作中的一些经验和小技巧。 信号控制只是交通管理的最后一个环节，前面有规划、设计、建设和交通组织。前面的环节，出行者看不出来，信号控制有问题群众就会投诉，交警挨骂最多。这就有一个问题，前面的规划、设计、建设，哪怕是交通组织，交警是没有话语权的。我作为湘潭交警指挥中心的主任，有决定权的也只有信号灯，只能通过信控优化来尽量弥补前述环节的不足。 湘潭是典型的中小型城市，信号灯控路口225个，2011年实现了所有信号控制机联网，是在指挥中心远程单点的联网控制。从2018年底开始，借助智慧湘潭建设，升级更新了为秒级全感应信号控制系统。 湘潭市信号控制的主要问题 湘潭以前的信号控制主要有两个问题，一个是相位、相序搭配问题，第二是配时的合理性问题。 1相位、相序搭配问题 相位、相序搭配问题主要体现在老城区道路狭窄，断头路、丁字路口、异形路口多，流量分布不对称路口、无法拆除的环岛路口等等，运用信号灯基本相位、相序，难以满足需求。 我现在用几个事例来说怎么做的。 下图1是湘潭市的一大桥路口，对面是上桥，下面是下桥，桥路两侧流量极不对称，下桥的需求量非常大。长沙河西荣湾镇类似路口的处理方式，是远端分流。我曾多次建议用栏杆直接封闭，减少横向交通，但没有被采纳。这种情况下只好使用向外搭桥（图2），第一相位南北直行，第二相位是北侧车辆基本放完的情况下，马上实行搭桥，把下桥的左转车提前放，因为下桥左转的需求量比上桥多十倍以上。但提前把下桥左转车辆放出去会产生一个问题，右侧非机动车如果按照主信号灯行驶，会产生不同方向的车辆交织，不安全（图3）。所以，我们在右侧加了一个非机动车信号灯，在这个相位的时候不对左转非机动车放行，对两侧车辆同时放（图4），左转的相位时间短，因为对向的左转车非常少，然后才是双侧对放。以前湘潭一大桥经常出现对向放空、交通拥堵的问题，用了这个方式处理之后，基本都得到了解决。 图1 图2 图3 图4 这是湘潭的河东上桥口，六条车道相汇成两条车道上桥。这种情况下只能打散成三个相位交替放行。第一相位左侧两车道放行（图5），第二相位右侧两车道放行（图6），右侧因为斑马线原因，停车线设置离路口比较远，如果按照正常的相位交替就会出现空档，浪费时间和空间（图7）。针对这种情况，我们做这样的处理：对右侧相位提前6秒钟亮绿灯，这6秒钟是经过反复测算出来的，既安全又能够保证衔接的时间，形成鱼咬尾的效果，保证路口最大通行率。这座桥每天有十万辆车的通行量，而约60%的通行集中在早晚高峰两个小时内，通行压力很大，要保证每时每刻都有车辆上桥。另外，在右侧车辆走完后设置了6秒的全红清空时间（图8），因为右侧停车线比较远，正常相位交替情况下，左侧车辆没有清空右侧车辆就会咬上来，形成交织。设置这6秒钟的红灯清空，清空之后再由左侧的车辆接上去（图9），这样就保证了循环不断的最大通行量。 图5 图6 图7 图8 图9 这些其实是信号灯配时应用里的“雕虫小技”，根据实际路口交通组织现状，充分运用相位搭接，全红放空，左转调头车道右置等方法，实现在确保安全的基础上，对路口有限的时间空间资源最大化的利用。 2配时合理性的问题 问题一，湘潭是沿江城市，湘江把湘潭一分为二，湘潭的一桥和三桥的过江通道车流量集中，尤其是高峰期流量波动大而且频繁，极易因为相位差、配时不合理造成拥堵。 问题二，湘潭还有一个特色，在平峰期99%的路口基本处于非饱和状态，且波动规律性不强，使用固定配时造成绿灯时间浪费严重。 问题三，以前没有流量采集设备，缺少交通流量数据，信号控制虽然联网但无法有效的协调控制信号灯。 3智能交通系统建设前 在智能交通系统建设应用前是怎么解决的？以前会花大量的时间分各个时段观测车流变化，分时段调整配时，最多的时候分了早高峰、晚高峰、平峰、夜间等十个时段的配时，也在高晚峰期两桥两端重要节点路口安排3-5名民警协警同时对十几个重点路口的信号灯进行远程手动控制。尽管这样，绿灯时间浪费现象还是非常严重，不能满足交通需求。 4智慧交通建设 2017年开始，在湘潭市委市政府的支持下，打造了一套全新的智慧交通管理系统，投入超过1.2亿。方案按照智慧警务5+N（图10）设计思路，打造一套集感知、互联、分析、预测、控制等为一体的智慧交通管理系统，系统包括13个子系统，其中关键就是交通信号秒级全感应控制系统，解决配时的问题。 图10 信号灯秒级全感应控制系统 我们在设计智慧交通管理系统，尤其是信号灯秒级全感应控制系统的时候，提出不能好高骛远。湘潭是中型城市，无法跟北上广深比，跟长沙相比也是差几个级别，大数据、AI不要想，因为拿到湘潭也无法落地，没法用。现在视频识别技术很成熟了，就采用具有领先水平的秒级自适应交通信号控制技术，并采用全天候一体化综合视频检测单元和秒级自适应控制器，实现对路网交通流的秒级响应控制。同时可以为绿波控制和区域控制提供自动的自动生成参考方案。最终的目标是实现湘潭225个路口信号灯没有固定配时，完全根据实时流量自动配时。 方案有几个技术特点。我们在全市城区更换了225台秒级全感应信号机，配套安装了1100套专用视频流量采集设备，其中800多套分布在路口，200套分布在路段，实现了城区范围内流量相机的全覆盖。 为什么没有选择地磁方案？从2009年到现在，湘潭交警在维护地面设备方面花了大量精力，市里城建和各个建筑单位欠了交管部门感应线圈、地磁的费用不少，非常头痛。所以，现在坚决不用埋设在地面的设备，必须架设在空中，而且现在视频识别技术相当成熟，识别流量完全没有问题。 为什么采用专用流量相机，而不是复合流量相机。以我多年的经验来看，电子警察每3-5年就要更新换代一次，芯片会衰减，芯片衰减之后就无法作为电子警察进行抓拍，但可以作为流量相机，流量相机3-5年后也会衰减，但识别流速、密度、排队长度没有问题。所以，这次我们采用了专用流量相机架设在6米高的杆子上面，并且流量相机贴了标签，只许电子警察维护人员操作。三五年后，不管电子警察监控怎么换，流量相机和信号灯系统完全不会受影响，维护起来也相当简单。 所有的设备都架在电子警察杆和监控杆上面，这也是为什么很多专家到湘潭后说杆子上面像一排鸟在上面，地上却没有东西。这样，不管地面怎么进行建设，都不会受到影响。 下图是信号灯控制系统通过视频画面的识别限圈进行后台控制。后台控制有很多参数，可以分很多时间段来控制。 图11 这套系统完成之后，所有信号灯将实现秒级全感应控制，配时完全根据实时流量调节，前端设备无法显示倒计时。另外，倒计时本身并非国标强制配置，并且具有一定副作用，所以就全部取消倒计时显示。全部取消也会带来一个问题，红灯变绿灯的时候驾驶员没有起步提示，会影响交通通行效率，怎么办？在红灯最后的3秒加入3秒红闪，对这3秒红闪进行测算，一个左转车道假如规定25秒的绿灯，没有加红闪只能通行8-11台车，起步很慢，加入了3秒的红闪，可以通过的车辆达到了13-16辆。 运用信号灯秒级全感应控制系统，完全根据前端采集到的车流量适时调整，没有固定的配时，改善了非饱和交通和绿灯浪费现象，只要车走完了信号灯马上跳相位，提高了20%的道路通行效率，可以最大限度地延缓晚高峰的到来。同时，非机动车、摩托车闯红灯也下降了40%。 另外，平峰期路口也最大限度地消除了车辆积压和绿灯时间浪费，高峰期所有重点路口，基本不需要手动控制，只需要实时观测系统运行情况和路面突发情况，必要时再手工介入。比如说发生了交通事故或者是像一大桥那样的饱和路口，必要时在进行手工介入。 信号灯秒级全感应控制系统的深度应用 1破解城市拥堵难点 下图这个环岛非常令人头痛，50米直径的环岛，不大不小，但是又不能拆，怎么办？经过测算，在每小时通行3000辆车的时候交通比较顺畅，但车流量超过每小时3000达到5000的时候，基本就锁死了，转不动了。以前支队会至少派8位民警在路口疏导，两小时才能疏通。现在，运用秒级全感应信号灯，在进环岛的四个方向安排了流量相机，不间断检测，当检测到车流量达到4000-4500时，会自动开起信号灯，当车流量下降到2000-2400的时候，信号灯会自动关闭。该系统在路口应用已超过半年，平均每周信号灯启动不超过五次，每次不超过两小时，环岛内交通事故下降了70%，且该路口再未发生过锁死现象。 图12 今年7月份，我们把这个方案带到公安部教科所，专家认为，这套方案解决环岛锁死问题有借鉴作用，可供全国交流借鉴。 3加快城际交通融合 年初，支队在湘潭市的芙蓉大道和莲城大道两条路实现了“信号协同绿波带”控制，这两条路的出城方向车辆可以实现一路绿灯。双向动态绿波带，可以根据路面检测的车流量来调控行车速度，并显示在动态LED屏上，引导司机按照动态流量来进行全绿灯行驶。 图13 3联动缉查布控，精准打击 湘潭市将缉查布控车辆与信号灯控制系统完全融合，精准打击，用信号灯来进行安全稽查。当被稽查车辆出现的时候只需要一个按钮将行进方向的灯变成黄灯，真正实现了一键锁定并卡停被缉查车辆，这样以前需要三人同时配合完成的工作，只需要一个步骤便可完成，大大提高了缉查实战的效率。此外，信号灯还可以跟城市快警进行协调联动。 信号灯秒级全感应控制系统应用当中的问题 这里有三个问题。第一，对于操作员的要求比原来更高。特别是在高峰期，虽然从以前需要3-5人同时手动操作十几个信号灯，变成现在只需要1-2个人实时观测整个系统的运行状态，但是对人员的专业要求比以前高得多，急需培养具备相应水平的操作人员。 第二，维护难度增大，设备好的系统保障要求更高。由于新系、设备繁多，相较以前普通信号控制系统，维护难度大幅度增大，故障发生机率提高，对于维保单位的要求更高了。 第三，斑马线行人绿灯时间控制问题。由于斑马线行人信号灯绿灯时间，是和某一个相位的机动车绿灯时间相伴随的，所以可能会出现某个方向通行机动车较少的情况下，相应伴随的行人信号灯绿灯时间也少的情况。下一步，我们准备新增斑马线检测设备，当斑马线有行人的时候自动对信号灯时间进行改变。 我的汇报就到这里，谢谢各位！
