在信控中國俱樂部和賽文交通網(wǎng)聯(lián)合主辦的第二屆（2018）中國交通信號控制發(fā)展年會上，上海駿碼交通科技有限公司副總工程師宋高發(fā)表了《城市交通信號控制系統(tǒng)的現(xiàn)在與未來淺談》主題演講。

宋高主要分享了3部分內(nèi)容：

第一，回顧過去，不同飽和度下的分層信號控制策略應(yīng)用；

第二，展示現(xiàn)在，我們現(xiàn)在在實(shí)施的城市公交信號優(yōu)先項(xiàng)目中的技術(shù)應(yīng)用與實(shí)施效果；

第三，暢想未來，移動互聯(lián)大數(shù)據(jù)快速發(fā)展的大環(huán)境下城市交通信號控制行業(yè)能做些什么事情。

以下為宋高發(fā)言全文，內(nèi)容有刪減。

一、不同飽和度下的分層信號控制策略應(yīng)用

從研究生開始接觸信號已將近10來年時(shí)間。2008年以前聯(lián)網(wǎng)型以進(jìn)口設(shè)備居多、國內(nèi)設(shè)備多為單點(diǎn)控制，極少數(shù)能實(shí)現(xiàn)簡單的聯(lián)網(wǎng)；現(xiàn)在國內(nèi)＋國外設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、集中協(xié)調(diào)式為主、單點(diǎn)控制為輔；將來會是怎樣？按照這種發(fā)展趨勢，加之網(wǎng)絡(luò)安全、售后維護(hù)等問題，未來將全部采用國內(nèi)品牌的智能型信號機(jī)。這是國內(nèi)信號控制廠家努力的方向和動力。

回顧在不同時(shí)期參與的一些項(xiàng)目，上圖可以精細(xì)地表示出來在不同時(shí)期交通管理部門和用戶對于信號控制提出的需求。這個(gè)圖可以看作是一天之內(nèi)飽和度的變化，也可以理解成2008年到現(xiàn)在城市不同的飽和度的變化。

從開始飽和度特別低的情況下，交通管理部門提出的要求是各方向綠燈損失最小或者綠燈利用率最大，我們會采用感應(yīng)控制或者定周期的協(xié)調(diào)控制。隨著技術(shù)發(fā)展及管理水平的提升，發(fā)展到需要協(xié)調(diào)控制，這個(gè)時(shí)候有雙向綠波，干線方向延誤最小。

隨著車輛保有量的增加，很多城市出現(xiàn)了中心區(qū)擁堵，這個(gè)時(shí)候提出了擁堵控制，有單點(diǎn)的，也有區(qū)域的，有區(qū)域平衡控制，也有溢出控制�；�本原理和作用是一樣的，要緩解區(qū)域內(nèi)的擁堵。

從08年、10年以前各城市開始大規(guī)模引進(jìn)智能交通控制系統(tǒng)，從全國信號控制策略應(yīng)用層面上來說，主要是無纜協(xié)調(diào)和單點(diǎn)控制為主，加上中心勤務(wù)控制。從10年至14年逐漸開始自適應(yīng)綠波控制，但也只是部分子區(qū)，大部分還是以無纜為主。

從14年至18年，城市擁堵加劇，中心城區(qū)尤為嚴(yán)重。此時(shí)管理部分或使用方不僅僅滿足于綠波控制，管理部門對信號控制提出更高要求，擁堵控制策略開始受到重視。

我們是如何應(yīng)對此問題的呢？

劃分保護(hù)區(qū)域，設(shè)置擁堵檢測器，從外向內(nèi)階梯式，對交通需求進(jìn)行層層控制及分流，配合信息發(fā)布等手段，減少單位時(shí)間內(nèi)駛向中心城區(qū)的車輛數(shù)，緩解中心城區(qū)路口的交通壓力。

很多城市智能交通系統(tǒng)引起來雖然取得了一定的效果，但與真正應(yīng)該發(fā)揮的作用還有一定差距。我們都知道，城市交通還包含以下主要環(huán)節(jié)：城市規(guī)劃、交通規(guī)劃、道路設(shè)計(jì)、道路建設(shè)、交通組織、交通管理。前一個(gè)環(huán)節(jié)限制了后續(xù)環(huán)節(jié)所能達(dá)到的程度。首先從全國近幾年的交通控制系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目來看，100％都是單獨(dú)進(jìn)行建設(shè)，與交通信號息息相關(guān)的交通組織、路口渠化項(xiàng)目沒有有效結(jié)合。限制了信號控制預(yù)期效果的實(shí)現(xiàn)。

例如，潮汐現(xiàn)象特別明顯，沒有設(shè)置潮汐車道，導(dǎo)致早高峰或者晚高峰部分的道路資源使用率不均衡，包括車道屬性分配不合理也導(dǎo)致車道使用率不均衡，日益緊張的道路資源沒有達(dá)到充分利用。

另外一方面，一是集成的項(xiàng)目重建設(shè)，輕服務(wù)。這種情況在“兩化”出臺以后有所緩解，部分地方將后續(xù)的服務(wù)外包。二是在服務(wù)外包方面，可能存在經(jīng)驗(yàn)不豐富、理念欠缺等問題，還需要管理部門與服務(wù)部門之間相互磨合探討。

近兩年互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)開始和交通信號控制進(jìn)行結(jié)合，雖然還沒有深度融合，但是未來數(shù)據(jù)量逐漸增大，傳輸速度逐漸加快，將會給信號控制系統(tǒng)帶來一定的變革。

二、城市公交信號優(yōu)先技術(shù)應(yīng)用與實(shí)施效果

對于公交優(yōu)先的需求，需求點(diǎn)可以分為兩個(gè)部分。

首先，現(xiàn)在交通面臨的問題，是居民出行需求的增長與道路資源供給的發(fā)展不平衡的矛盾越來越嚴(yán)重，供不應(yīng)求，加之尾氣、噪音等污染原因，解決這些問題最有效的途徑就是發(fā)展人均占有道路資源更少的公共交通。從國家層面也開始制定了發(fā)展公交的各種規(guī)劃，掀起了建設(shè)公交都市熱潮。

第二，公共交通面臨一系列例如運(yùn)營成本高，準(zhǔn)點(diǎn)率低等等一系列影響運(yùn)行、乘坐體驗(yàn)、公交吸引力的問題。

那么，如何解決這些問題，信號控制行業(yè)在解決方案中能做些什么？

創(chuàng)新性的公交信號優(yōu)先控制策略，結(jié)合中心軟件產(chǎn)品和前端產(chǎn)品的功能和特點(diǎn)，經(jīng)過討論和商議，我們最終確定了多模式識別與自適應(yīng)公交優(yōu)先控制策略。主要采用車牌識別、RFID短程通信技術(shù)和智能車載系統(tǒng)等技術(shù)，在對社會車輛信號放行影響不大的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)公共交通車輛的優(yōu)先通行，被動優(yōu)先、主動優(yōu)先和實(shí)時(shí)優(yōu)先三種優(yōu)先方式相結(jié)合。

被動公交優(yōu)先主要是根據(jù)路口間距、車流量和站臺位置，駐站時(shí)間等基礎(chǔ)信息進(jìn)行子區(qū)綠波協(xié)調(diào)。這種被動公交優(yōu)先的方式對于社會車輛的影響最小。

主動公交信號優(yōu)先的策略，無非是綠燈延長、綠燈提前，插入相位，可能還有相位跳躍等四種優(yōu)先策略，但是這種公交車是有條件的優(yōu)先�？紤]到交叉方向社會車輛的擁擠程度，還考慮到公交車輛滿載率等因素，綜合起來設(shè)計(jì)了一套算法，然后實(shí)現(xiàn)了主動公交優(yōu)先。在主動公交優(yōu)先的基礎(chǔ)上，然后再加入短程通訊，還有采用多種檢測手段共同作用的檢測機(jī)制，確保主動公交優(yōu)先信號效果的實(shí)現(xiàn)。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們采用的是RFID＋地磁雙重檢測，這樣可以更加準(zhǔn)確地知道檢測斷面中公交車的運(yùn)行狀態(tài)。然后利用車路短程通訊將信號機(jī)的信息傳輸給公交車，實(shí)現(xiàn)公交車車速引導(dǎo)，時(shí)間優(yōu)化。

我們從協(xié)調(diào)子區(qū)內(nèi)所有路口的整體情況考慮公交優(yōu)先策略，確保協(xié)調(diào)子區(qū)內(nèi)公交優(yōu)先的效果，避免單個(gè)路口的優(yōu)先效果被后續(xù)交叉口的延誤抵消。

優(yōu)先執(zhí)行后在本周期或下周期恢復(fù)原有協(xié)調(diào)方案，保障被動優(yōu)先協(xié)調(diào)方案不會因此而破壞。

對于檢測器的設(shè)置，在項(xiàng)目過程當(dāng)中通過實(shí)踐得到了一些結(jié)論。該路口上游300米的地方設(shè)置預(yù)備檢測器，提前檢測到公交車輛，然后先給出公交優(yōu)先策略。當(dāng)公交車在停車線上方150米的時(shí)候，系統(tǒng)載著優(yōu)先的方式進(jìn)行調(diào)整。到達(dá)檢測器布設(shè)在停車線上游2米，檢測車輛是否通過口路，觸發(fā)綠燈提前、插入相位等策略。進(jìn)站、出站檢測器布設(shè)位置在公交站進(jìn)出站初，檢測公交車站電車�？繝顟B(tài)和時(shí)間。

這個(gè)是上海延安路中運(yùn)量沿線一路口信號優(yōu)先的實(shí)例，運(yùn)行速度持續(xù)提升，早高峰全程平均運(yùn)行車速17．9公里／小時(shí)，運(yùn)行時(shí)間59分鐘，晚高峰全程平均運(yùn)行車速17．0公里／小時(shí)，運(yùn)行時(shí)間62分鐘。與社會車輛相比，71路的全程運(yùn)行時(shí)間可節(jié)省20％以上。

三、移動互聯(lián)與城市交通信號控制結(jié)合思考

移動互聯(lián)網(wǎng)在交通中的應(yīng)用越來越廣泛，主要包括交通信息發(fā)布、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算和交通管理與決策的制訂，包括以移動互聯(lián)網(wǎng)為載體的交通信息發(fā)布與延伸服務(wù)，那我們做信號的也一直在思考與研究移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)怎么更好的與信號控制相結(jié)合。

傳統(tǒng)的信號系統(tǒng)采用3層架構(gòu)，兩級或者一級優(yōu)化的模型。數(shù)據(jù)來源于項(xiàng)目建設(shè)的各種檢測器，線控或者區(qū)控的效果受到檢測器建設(shè)范圍，布設(shè)數(shù)量的限制。

這兩年我們開始在上海、湖州部分試點(diǎn)與滴滴合作，研發(fā)了基于互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的三級優(yōu)先模型，利用成本低、覆蓋面廣的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)制定作宏觀層面的控制戰(zhàn)略，控制戰(zhàn)略下發(fā)至傳統(tǒng)意義上的信號控制中心層面，制定中觀層面的控制戰(zhàn)術(shù)并下發(fā)至路口層。利用傳統(tǒng)路口檢測器相對較微觀層面的數(shù)據(jù)對戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行微調(diào)，這樣就形成了自上而下的戰(zhàn)略層＝戰(zhàn)術(shù)層＝執(zhí)行層的連貫及統(tǒng)一。當(dāng)然，這個(gè)研究和應(yīng)用還在初期階段，會逐漸深入。

滴滴已經(jīng)可以直接生成方案，下發(fā)到信號機(jī)正常執(zhí)行，目前正在對數(shù)據(jù)有效性和方案效果進(jìn)行考證。

我們可以從滴滴或者移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)上得到一些東西，但是我們能為這些移動互聯(lián)網(wǎng)做一些什么？

我認(rèn)為可能有這幾點(diǎn)。首先將我們的信號數(shù)據(jù)推送給互聯(lián)網(wǎng)廠家，比如在導(dǎo)航上，可以與信號系統(tǒng)無縫對接，提醒駕駛員前方進(jìn)入綠波帶，駕駛速度多少就能一路綠燈。

或者提醒駕駛員前方為公交信號優(yōu)先路口，請謹(jǐn)慎駕駛，防止優(yōu)先級別較高的公交策略執(zhí)行時(shí)對駕駛員的影響等。

移動互聯(lián)網(wǎng)與信號系統(tǒng)相結(jié)合還有一些瓶頸問題需要解決，比如數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)的樣本量、數(shù)據(jù)的有效性等。

因此，我們需要腳踏實(shí)地做好現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用落地，深挖信號控制系統(tǒng)潛能，真正實(shí)現(xiàn)緩解交通擁堵目的。