随着城市经济的发展，车辆剧增，出现的交通阻塞、交通事故发生频率高，交通环境污染，交通治安混乱等一系列问题，严重影响着当前城市经济的发展和人民的生活，而同时交通设施的建设存在普遍滞后的状况，解决这些问题是当前所需，也是刻不容缓的。通过建设智能道路交通管理系统，运用科学化、现代化的交通管理手段提升道路交通管理服务水平，实现交通管理智能化，将极大地提高交通管理的效率，满足城市交通可持续发展的需要。
两江交巡警支队启动智能信号配时专项工作，根据雷达、视频、和互联网等多数据源检测，结合现有的信号控制平台、配时方案优化及评估软件等技术手段，开展了本辖区泰山大道、洪湖路2条拥堵较为严重路段共13个路口的信号智能配时试点工作。
一、区域概况
泰山大道和洪湖路全长约5.3公里，与星光大道、人和大道、红锦大道等重要主干道相连，沿线与众多支路形成交叉，是重庆市两江新区的重要干道。泰山大道、洪湖路靠近内环、机场快速路，是通往重庆火车北站的主要通道，周围分布大量轻轨站、公交站，片区流量大且不稳定，受内环、机场路影响，高峰期间双向拥堵严重。
图1泰山大道、洪湖路位置示意图
二、总体策略
通过现场调研、技术座谈、视频观测、大数据分析等手段，对沿线交通特性进行了基于大数据的态势分析，制定了总量调控、能力匹配和分段协调的总体控制策略；通过对交叉口全息交通数据精确分析，根据局部存在的问题，制定每个交叉口的定制化、精细化的控制方案。
依据总体控制目标和局部控制要求，在每个路口的各个方向分别选用雷达检测器、视频检测器和互联网大数据作为数据源，对多元数据在广度、维度和精度方面进行充分融合。融合数据紧密结合控制策略和控制算法，真正实现了数据驱动下的控制方案生成和交通事件响应。
三、技术思路
依据总量调控、能力匹配和分段协调的总体控制策略，采用目标分解、逐层递进的方式进行信号控制方案的总体优化。
在总量调控方面，系统以互联网大数据为主进行数据融合，实时监测和分析控制区域和相邻路网交通状态、以路网交通压力均衡为控制目标，以截流和卸载为控制手段，实施渐次推进的门控制；
在通行能力区配方面，系统以车道通行能力、流向交通需求为基本抓手，以排队长度为基本控制参数，实时调整各相位绿信比，使交叉口各流向通行能力与交通需求基本匹配，从而提升路口通行效率，解决交叉口失衡问题；
根据交叉口分布和各连接路段的交通流状态，采用有效整流、分段协调的双向绿波控制。有效减少了绿灯时间损失，整流提高了交通通行效率；双向绿波控制减少了车辆停车次数和总体运行延误，提升了运行速度和驾驶员体验；
在精细化调整方面，采用当前最先进的弹性窗口技术，根据路口全样本精确数据，实施绿灯时间的微调，进一步将绿灯时间与交通需求进行精确匹配；
在联动控制方面，采用区域逻辑检测器定义，通过自动关联和逻辑关联，响应交通事件引发的突发需求，实现偶发性需求的快速联动响应和消散，避免流向的交通溢出和交通拥堵的漫延。
四、控制原理
为缓解整条线路的拥堵情况，在区域中安装视频检测、雷达检测，同时结合互联网大数据对泰山大道、洪湖路整条线路进行控制。创新性的将实体检测数据与互联网数据相结合进行控制。
图2 洪湖西路星光大道路口检测器位置
一、高峰全域控制
1、溢出控制：在泰山大道云岗路、民安转盘、泰山大道衡水路等5个路口运用了溢出控制。信号灯根据出口道方向检测器测得的路口回溢情况对该相位进行最小绿与最大绿之间实时动态调配。相位运行到最小绿，当“出口检测设备”感应到出口溢出时，马上切到跟随相位（跟随相位与主相位就差溢出车流灯组，上一相位时间+跟随相位时间=相位最大绿），当“出口检测设备”没有感应到车辆，相位运行最大绿。溢出控制优先级最高。
2、区域控制：在民安转盘、泰山大道-衡水路等7个路口运用了区域控制。根据检测设备检测出来的流量达到控制点时，系统开始进入区域控制模式，区域控制有以下特点。（1）分级控制。根据预设控制方案的优先级别，路口选择最优先的控制方案。（2）分子区控制。对区域中进行分子区划分，在各子区中设定相应的控制逻辑。（3）分方向控制。整个片区分南、北、东、西四个方向进行控制，根据路口流量采集情况进行分方向控制，如区域东方向拥堵，各个路口运行东方向拥堵的方案。（4）分力度控制。根据区域拥堵程度，选择不同力度的控制方案。如初级拥堵，区域中各个路口运行初级调控力度的方案；严重拥堵，区域各路口运行最大调控力度的方案。区域控制优先级别高于自适应控制。
3、自适应控制：对区域洪湖东路-青枫南路、民安转盘等10个路口运用了自适应控制。信号灯根据各方向检测器测得的路口整体交通情况，对下一周期方案进行选择。例如当东、西“排队检测设备”同时感应到车辆，下一周期路口放行优先东、西方向放行的方案；当西、北“排队检测设备”同时感应到车辆，下一周期路口放行优先西、北放行放行的方案。自适应控制优先级别高于感应控制。
4、感应控制：对区域洪湖东路-青枫南路、民安转盘10个路口运用感应控制。路口信号灯根据检测器测得交通流情况对该方向时间进行最小绿与最大绿之间动态调配。相位先运行到最小绿，当“进口检测设备”持续感应到车辆，相位持续增加时间，直至最大绿。其中最小绿灯时间通常是根据行人过街的最小时间，最大绿灯时间根据路口的实际流量来确定。感应控制优先级别高于互联网+控制。
图3 星光大道洪湖西路路口感应控制方案
5、互联网+控制：为弥补实体检测器的不足，实现控制策略的全局化、控制方式的多元化，对区域泰山大道-木桃路、泰山大道-衡水路等7个路口运用互联网+控制。根据路口实地调研结果，对各方向的拥堵情况进行预测并制定对应的信号配时方案。利用高德开放平台获取道路实时运行情况，让信控系统进行自主判定，在最佳时间点进行最优方案切换。互联网+控制优先级最低。
图4 洪湖东路财富东路路口互联网+触发点设置
图5洪湖东路财富东路互联网+控制逻辑
图6 各数据源在信控平台上的应用
二、平峰感应协调
针对泰山大道和洪湖路交通流特点，通过交通信号的动态协调，在确保主干道上各路口相位绿灯时间利用率的前提下，实现主干道双向车流不停车通行。根据实时的交通状况，动态计算公共信号周期时间、各路口的相位绿信比和相邻路口间相位差，并在线优化协调相位的启动时间。通过协调相位中左转信号的早断和迟起，避免主干道双向协调相位的绿冲突。
泰山大道和洪湖路等10个路口平峰运用分段感应协调。以节点路口为基准路口，节点路口根据感应情况对各方向绿信进行实时调整，其余路口周期跟随节点路口实时变化，同时各方向绿信比智能调整，并自动计算相位差，实现线路动态协调。
如：泰山大道段绿路以泰山大道人和大道路口为基准路口，当泰山大道人和大道运行最优方案后，其余路口在选择最优方案的基础上，对各方向绿信比智能调整，自动统一周期，同时自动计算相位差，实现线路动态协调。
下面以泰山大道段绿路周期为110s时，路段检测到主干线拥堵，泰山大道人和大道增加主干线放行时间3s后，泰山大道段绿路自动计算结果进行展示。其余情况动态协调原理相同。
图7周期110s绿路时距图（泰山大道段）
表1周期110s绿路相位差（泰山大道段）
图8 周期113s绿路时距图（泰山大道段配时调整后）
表2 周期113s绿路相位差（泰山大道段配时调整后）
图9各路口控制方式
五、试运行后优化效果
1、民安大道东段、洪湖路西段排队长度明显缩短，通行能力得到明显提升。
2、第三方高德数据显示泰山大道双向延时指数均明显下降，东往西方向高峰延时指数下降4.00%，平均速度上升4.43%；西往东方向高峰延时指数下降8.00%，平均速度上升4.47%。
图14 泰山大道优化前后全天延时指数对比（西往东）
图15 泰山大道优化前后全天延时指数对比（东往西）
第三方高德数据显示洪湖东路双向延时指数均明显下降，东往西方向高峰延时指数下降2.74%，平均速度上升7.14%；西往东方向高峰延时指数下降5.84%，平均速度上升8.09%。
图16 洪湖东路优化前后全天延时指数对比（西往东）
图17 洪湖东路优化前后全天延时指数对比（东往西）
六、结束语
在接入雷达检测器、视频检测器的基础上，配合互联网+数据检测，对道路车流量、路况态势进行综合判断，对系统配时方案进行校正和验算，科学、实时地调整与控制交叉口的红绿灯转换，能够有效降低车辆等待时间，从而极大程度缓解车辆拥堵现象。
