协会会员注册关闭

会员ID:

会员名称:

密码:

职务:

手机号码:

工作单位:

电子邮箱:

地址:

邮编:

固定电话:

单位手机:

传真:

备注:

中国智能交通协会

开放型城市智能交通信号统一管控优化平台

2021-04-20   来源:北京博研智通科技有限公司


  一、交通信号一城多系统统一平台发展现状与前瞻

  (一)周虽旧邦,其命维新
  习近平总书记在庆祝改革开放40周年大会上讲到:“中国人民具有伟大梦想精神,中华民族充满变革和开放精神。几千年前,中华民族的先民们就秉持“周虽旧邦,其命维新”的精神,开启了缔造中华文明的伟大实践。“
  信控行业发展不止,我们必将创新不断。

  (二)中国信号控制系统发展
  如图1所示,我们简单勾画了中国信号控制系统的发展。


C:UserslenovoDesktop\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹 (193)\u56fe片2.png

图1 中国道路交通信号控制系统发展


  (三)信控行业发展现状及趋势
  如图2所示,是中国信控行业发展现状。


C:UserslenovoDesktop\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹 (193)\u56fe片3.png

图2 中国信控行业发展现状


  1.一个城市存在多个品牌信号机/信号控制系统较为普遍,信号机孤岛现象比较突出。国内很多城市前期建设过程中,大量采用国外的信号控制产品,但由于协议相对封闭,本地化服务和后续研发升级面临困难;同时,国内信号控制产品的标准化程度不高,私有协议大量存在;另外,由于企业市场竞争等多方面原因,协议不开放,系统排他性比较突出,各地存在区域割据的状态。这些因素造成市场相对混乱,管理无序,信号控制无法达到统一管控与优化。
  2.国内信号优化数据的利用率不高,北上广深等一线城市近年来逐步推动交通大数据系统建设。与此同时,绝大多数城市的交通流检测系统自建造价高,维护难。而对于引入互联网等第三方数据而言,一方面由于资金不足,难以推动大规模系统建设,数据利用度不高;另一方面建设了相应系统的也存在数据融合度不高,深入利用有限等问题。我们需要做到交通大数据平台与信控数据真正高度融合。
  3.信号优化前缺少方案评估工具,一方面目前信号优化主要依赖人工,或人工结合有限的配时工具,效率相对低下,效果主要取决于交通工程师的技术、经验及对现场情况的了解,优化服务质量的稳定性、可靠性及标准度均存在普遍差异;再者,没有大型综合系统的参与,对于区域协调及大规模等复杂度较高的场景难以实现信号优化。总体而言,我们需要在信号优化前对方案预期的各项指标有科学客观的评估。同时,各地的信号优化服务普遍缺少对优化后具体的交通指标进行系统性效果评价及反馈机制,有些地方采用了效果评价机制,但一般依赖人工接入并选取时间点进行对比。信控行业发展需要引入科学型信号优化服务评价机制,通过互联网+自建流检系统的数据融合,实时对路口、路段、区域的各项交通指标进行效果评估,对优化方案进行多维度科学客观的评价评估。同时,需要建立效果反馈机制,根据评价结果及时调整信号优化策略及算法模型,以符合道路实际情况,不断提升信控管理走向智能化和科学化。
  如图3所示,是中国信控行业发展趋势示意图。


C:UserslenovoDesktop\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹 (193)\u56fe片4.png

图3 中国信控行业发展趋势


  近年国家提出交通强国战略,各地方政府也相继出台一系列计划政策推动智能交通行业发展。同时伴随互联网+大数据、人工智能、云计算、物联网等先进技术的引入,如何通过数据融合打通不同设备不同系统间壁垒,同时对接互联网、运营商等第三方数据形成大数据综合管理平台,为我们提供更加精细化的数据以服务信号优化,已成为整个行业关注的课题。于是,实现多品牌信号机及信号系统的互联互通,搭建一套开放式精细化的信号统一管控平台成为必然。

  二、信控系统的开放式精细化探讨
  (一)开放式
  业界普通专注于通信协议的开放。早在2000年初,北京市交管局就开始进行开放式信号控制方面的研究与论证,取得了一些成果。但是,随着经济发展及交通活动不断多元化、复杂化,涌现出许多新的控制需求。传统的从交通需求出发设计的控制结构难以满足,或者适应起来相对困难,需要维护使用人员具有较高的技术能力,也极大地增加了业务人员的工作强度。所以需要采用更为简单、高效、灵活的开放式信号控制结构。另外,目前是通过流检系统采集机动车的数据为信控系统服务,随着技术的进一步发展,信控数据会否开放给交通出行者,是我们需要关注的下一个课题,也就是数据服务的开放。
  1.通信协议开放
  1)在多品牌信控系统之上搭建一套信控统一平台
  2)混合方案,一部分直接接入信号机,一部分接入信控系统
  3)直接接入不同厂家的信号机进行互联互通
  直接介入信控系统存在一些弊端,一是要维持原有系统的运行,整个信控系统的复杂度及运营成本都会提高;二是,相比直接接入信号机工作效率低一点。
  在对信控系统/信号机完成互联互通的基础上,可以实现数据和指令的上传下发,上传包括实时信号状态数据及信号机配置参数;下发包括控制指令及配置参数。统一将数据进行融合处理,提供给控制优化引擎或城市大脑、交通大脑等大数据业务平台,供信号调优等使用。
  2.控制结构开放
  1)统一路口数字化模型
  2)统一信号控制方式
  3)统一信号控制模型及调度算法
  打通不同信控系统之间路口展现方式及设计差异,为信控系统和其他业务系统提供标准化路口数字模型。不同的信号机操作界面、控制参数和平台架构不尽相同,融合多品牌信号机的配置软件及系统配置界面,从而可使用户通过统一的操作界面管理不同信号机,减少相关人员的软件使用负担、人员培训时间,并提高管理效率。另外,由于不同厂家的信号机及信控系统的模型和算法存在一定差异,如何摈弃不同品牌信号机之间的算法差异,真正实现整体协调控制,给管理使用人员带来很大的困难。我们认为,统一平台需要实现不同信号机的控制模型及调度算法的智能融合处理,给用户提供统一的操作界面。用户只需关注路口调控,而不用关心对信号机控制模型的理解。
  3.数据服务开放
  车路协同是智能交通行业的热点,主要特点是在路侧获取更多车的信息基础上,车也能获取路的信息,实现车路信息交互。目前我们获取路的信息途径及数据质量有限,主要是诱导发布系统及高德、百度等地图导航的路况信息。在未来数据服务开放时代,不仅可以把车辆周边及目的地路线上的实时信号控制信息发布至终端用户,还可以根据终端用户的路线选择、数量等交互信息进行合理化信号配时调整。如此,信号控制会更加合理,同时能够为用户提供更加优质的出行服务体验。同时,信号数据服务的开放离不开法律法规的推动和所有生态参与者的积极努力。
  (二)精细化
  精细化控制依赖于数据的精细化,对于流检系统而言,传统的检测方式包括线圈、地磁、视频等,都是存在型定点检测,主要检测有无,检测信息单一,设备智能化水平较低,不能持续动态跟踪行人、非机动车等通行过程,无法根据行人进行信号的精细化调整。而采用视频分析和多普勒雷达技术的多维动态跟踪检测方式可以实时感知路面人流,并根据行人和非机动车的情况,更加合理的配置信号方案,满足不同交通场景下的检测需求,在保证安全的前提下提高信号绿灯使用效率。
  当然,自建流检系统造价高,维护成本大,施工周期长,合理有效利用第三方数据对于信控系统来讲显得尤为重要。包括高德、百度、滴滴在内的互联网数据,运营商的手机信令数据,再结合前端设备的实时数据,在统一平台进行大数据处理,为信号优化、效果评价、交通仿真、运维管理等业务提供数据支撑,能更好的实现信控系统的精细化控制。
  精细化控制还需对优化方案进行事前科学客观的评估分析,通过交通仿真软件实时对各个交通参数指标的影响进行客观、准确的评估,以此作为决策依据进行优化方案的选择,而后执行。
  信控系统的精细化控制也离不开精细化管理,精细化管理需要落实到精细化运维上来,信控平台在对前端设备进行实时监测的基础上,需要与运维系统对接,实现故障快速发现,维护快速派单,实时绩效评估,保持设备及系统处于良好的运行状态,这是我们实现精细化控制的基础,也是常常容易忽视的地方。

  三、开放型城市智能交通信号统一管控优化平台
  如图4所示,是开放型城市智能交通信号统一管控优化平台的精细化控制框架。


C:UserslenovoDesktop\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹 (193)\u56fe片5.png

图4开放型城市智能交通信号统一管控优化平台精细化控制框架


  我们博研智通针对目前信控行业存在的一些问题,依托多年来深耕智能交通行业对业务的深入研究及理解,提出了“信号控制+人工智能+大数据+仿真分析”的整体控制框架:
  (一)在国内主流信号机及信号控制系统完成互联互通的基础上,对交警流检系统、互联网数据及其他第三方数据,完成数据的互联互通;
  (二)在智能优化模块采用基于深度学习的人工智能算法进行信号优化;
  (三)产生的优化方案提交给仿真分析模块进行各项交通指标集的仿真预演分析,并择优执行;
  (四)执行完成后通过对各项交通指标集进行评价分析;
  (五)结合预评估的指标集数据进行对比,并提交至智能优化模块进行模型校正,形成“预评估-后评估-模型校正”的良性反馈机制。
  基于以上控制框架,我们研制出城市信号互联互通的“开放型城市智能交通信号统一管控优化平台”,具体见图5:


C:UserslenovoDesktop\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹 (193)\u56fe片6.png

图5 开放型城市智能交通信号统一管控优化平台架构


  (一)信号控制层,通过接口翻译器接入各种标准的信号机和信号控制系统,完成信控设备的对接;
  (二)数据层,可以接入互联网数据、运营商数据及流检系统数据;
  (三)平台功能,包括信号设备的实时管控、优化控制、效果评价、统计及决策支持、设施运维等模块,并支持通过1049标准协议与上位平台进行对接。
  如图6所示,是开放型城市智能交通信号统一管控优化平台主界面。


C:UserslenovoDesktop\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹 (193)\u56fe片7.png

图6 开放型城市智能交通信号统一管控优化平台主界面


  (一)平台主界面接入所有的信号设备,结合地图全局监视信号设备的控制状态、故障状态及配时方案下发状态,也可以根据业务需要及操作习惯,展示信号设备不同状态的统计数据及对比分析图。
  (二)平台可通过统一界面进入路口信控设备的状态监视,摈弃信号系统之间的差异,统一展现设备运行状态,方案运行进度,可直接对信号机进行步进、锁相、方案配置等操作,数据协议转换由平台统一实现。可极大地减轻系统使用及维护的学习压力并降低时间成本。
  (三)以交警常用的勤务控制功能为例,通过统一管控平台,可通过统一界面进行手动控制、跳相控制、步进控制等操作,使用者无需知道所控信号机品牌和实现方法。
  (四)平台也可以对互联网、流量采集等数据进行融合,为绿波带控制、区域协调控制提供决策依据,生成信号优化控制推荐方案。同时也开放标准接口对接外部系统的信号优化数据,直接进行信号优化。
  (五)平台支持在路况预测、数据融合、信号控制、状态评价等四个维度进行信号优化评价。信号控制效果评价模块支持路口评价、主干道评价、区域评价三个维度,其中路口评价指标包括:各方向通行能力、排队长度和绿灯利用率等,主干道评价指标包括:平均通行速度、协调方向停车次数和行程时间;区域评价包括:区域平均速度和平均延误时间等
  如图7所示,是开放型城市智能交通信号统一管控优化平台的功能特点。


C:UserslenovoDesktop\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹 (193)\u56fe片8.png

图7 开放型城市智能交通信号统一管控优化平台功能特点


  整体来讲,开放型城市智能交通信号统一管控优化平台可以实现4个统一:
  (一)信号接入统一
  (二)业务管理统一
  (三)优化控制统一
  (四)效果评价统一
  截至目前,我们博研智通的以互联互通为基础的信号统一管控平台已在海口、南宁、乌鲁木齐、盘锦、十堰、杭州、上海等全国多个城市相继落地使用。

  四、信控行业未来展望
  (一)控制层面
  多品牌信控设备并存,独立控制,控制手段单一,效率低下的状态在逐步改善,实现信号集中管控是目前大多数交警部门形成的共识,未来可能会更进一步,不仅国家标准会更加完善,执行更加到位,更灵活、简便的信号控制结构也会得到行业的认可,甚至会推动信号控制标准的统一。伴随大数据、车联网等技术的不断发展,未来信控行业会逐步实现人工智能信号优化。整体来讲,整个行业会向标准化、智能化方向发展。
  (二)交通行为参与者
  随着车路协同技术的发展及推广,交通行为参与者相较于现在无意识的被动检测,被动诱导及被动控制,未来一定程度上可以实现主动表达自己的出行需求及规划,使其安全保障、路线规划等需求有更新、更快速、更安全、更精准的表达,与此同时,对于信控行业来讲,也将面临新的变革与突破。
  (三)未来模式
  伴随云计算、大数据、人工智能、物联网等技术在信控行业应用的逐步深入,算力、数据上云的普及,为信控行业在管控、优化及评价方面提供更为强大的算力及系统支持。同时,在前端设备环节,检测信息的多元化、高精度、多维度要求会更高,行人及非机动车对交通的影响也要纳入信号优化中来。未来或将迎来无人驾驶时代,有人驾驶及无人驾驶混行时期,对信控行业也会提出更高的要求,也将迎来更大的变局。
  总体来讲,我们认为在未来,今天探讨的一城多系统局面将不存在,控制机制、控制模型将通过国家标准进行统一,信控行业设备层面将走向高度标准化、智能化,最后,信控行业市场竞争将会集中到精细化信控服务层面。信控行业未来发展模式展位,见图8。


C:UserslenovoDesktop\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹\u65b0建文件夹 (193)\u56fe片9.png

图8 信控行业未来发展模式展望


  五、结束语
  现在我们正身处一场前所未有的全球公共卫生危机中,这场危机改变了许多人的工作方式,打乱了原本正常的生活工作节奏,比如很多线下会议搬到线上。但是,我们信控人捍卫和推动行业发展的心始终都在,我们也始终相信智慧和科技创新可以推动社会的发展与进步。正如习主席所说,团结合作是国际社会战胜疫情最有力武器。我想这也同样适用于我们信控行业,信控行业的发展与进步需要所有同仁团结携手,敢于创新,共同探索真正的行业发展之路。

My JSP 'pageLeft_style.jsp' starting page