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“信控”多元化应用及展望 | 武汉经验

2018-05-04

来源 : 赛文交通网

作者 : 王晨

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4月11日,由信控中国俱乐部和赛文交通网联合主办的第二届(2018)中国交通信号控制发展年会在北京成功召开。会上,武汉市交管局科技管理处规划专班主任王晨发表了《“信控”多元化应用及展望》主题演讲。

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内容主要分为传统路口信号控制系统现状分析、信号多元化应用探索及建设和信号控制多元化未来发展趋势展望三部分。  

以下为王晨演讲全文:

一、传统路口信号控制系统现状分析

1914年,在美国的  克利夫兰市  出现的“电气信号灯”是现代信号灯的鼻祖,而1918年诞生于纽约的三色灯(红、黄、绿三种标志),真正拉开了信号灯百年发展的大幕。

随着科技的进步,信号控制系统不断发展、完善, 从最初的单点控制,到今天遍布大中城市的区域控制系统,有效的缓解了城市内各类交通问题。

但是面对日趋复杂的城市交通环境,传统的信号控制系统仅仅是通过信号灯对交叉口车辆进行单纯的停、行控制,已经开始慢慢的无法满足多变的交通组织需求。

近两年逐渐发展的新型交通组织,例如潮汐车道、逆可变车道、综合待转区等等,都需要依赖  LED屏、异形信号灯或者其它交通设施,才能满足交通管理需要。

传统信号控制系统仅能为交通管控措施、交通组织方案提供相对固化的信号控制策略、相位及配时,无法满足当前信息时代灵活、多元化的管理需求。

而面临逐渐拥堵起来的城市,传统的信号控制系统开始变得无能为力。在超饱和状态下  的路口配时方案,更侧重于放行策略的制定,哪个方向对区域交通影响更大,就会优先放行哪个方向;这就出现了,支路、小路,等了一个又一个红灯,路口依然遥不可及的现象。

按照传统思维,制定一个路口的信号控制方案,必然先对其进行流量调查、分析交通问题,查找原因,然后制定控制方案,这样的方案往往相对固化,一个路口现状能提供高峰、平峰不同时段的配时,就已经属于比较精细化的设计了。但是这远远不能满足多时段交通管制措施、交通组织变化的需求。

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因此我们的目标就是采取信号控制多元化模式,将“主动发现”、“主动干预”、“动态控制”形成一个闭环,实现信号控制系统的自学习功能,不断优化、改善方案,为城市道路提供一个“聪明的信号控制系统”。

二、探索信号控制多元化应用

如何建设这个聪明的系统,打破当前的困局,我们进行了深度的思考。

首先,我们需要建立一个能主动发现、主动干预的可视化系统,那就是  建设路口流量、流向及溢出情况等等的检测设备;第二就是配合信号灯,建立一套相对灵活的诱导系统,可以根据车行需求,实时发布管制措施,引导车辆绕行路线等等;第三就是针对超饱和路口,通过大数据分析,充分利用周边路网,引导车辆合理分流,实现交通压力的均衡。

循着上述的思路,我们确定了信号控制多元化的解决策略。

第一,要感知、主动管理:通过设置流量检测、异常事件检测设备,主动了解实时交通运行情况;

第二,需求导向、智能控制:将可变指示标志(包括路名指导标牌、分道指示标牌等)作为信号控制系统的重要组成部分,根据流量、交通管理需求进行智能化交通组织调整;

第三,通过大数据分析、智慧诱导,以控制中心为智慧大脑,均衡区域交通压力。

下面我们选择武汉市江汉区最为复杂的路口之一——范湖路口作为案例,对复杂路口信号控制多元化进行详细的讲解。

曾经的范湖路口是一个大型环岛,青年路  常青路  两条主干道相交于此,每天早晚,交通压力巨大;随着常青高架部分建成通车,范湖路口也由过去的主干道平交相交路口,因城市发展、地铁建设等原因变为了两条快速路(常青高架、长江大道)在此平交,可想而知,范湖路口的吞吐能力远远无法满足高架快速路的车辆通行需求;

同时,常青高架交通条件的改善,诱增了大量交通量,早晚通过常青高架往来二环线、一环线;高架匝道落地点距离路口仅150米,交通组织尤为困难;

范湖路口的车流流量也由过去的7000pcu/h增加为10000pcu/h;该路口距离北侧火车站路口不足800米,路段囤积能力严重不足,早晚高峰路口溢出现象严重;从而引发区域性交通拥堵;加之往火车站方向车流密集, 西向北左转车流快速汇入,更是雪上加霜。

因此,为确保主流向青年路高峰时段南北交通通畅,动态控制西侧常青高架方向车流,是缓解区域交通拥堵的重要措施,也是必须做的一件事情。

我目前负责武汉市新建、改建、扩建道路  交通工程图纸行业审查,从“规划、设计、施工、验收”四个方面  对建设项目进行全周期管理。在建设项目初期将交警的日常管理需求、管制措施等元素提前纳入设计,避免二次建设,造成没有必要的浪费。

在范湖路口规划、设计阶段,无论是市交管局、辖区大队  还是辖区中队,都认识到这个路口建成后的交通组织痛点。

我们在图纸审查阶段,根据多年交通管理经验,对设计部门提出了三点要求。

第一,要求该路口采取信号控制多元化方案。

第二,必须要建设前端的流量检测设备实时施采集路口各方向流量情况,尤其是往汉口火车站方向车辆的溢出动态,一旦发现异常,必须及时反馈至信号控制主机,通过信号控制主机调整优化信号相位、配时。

第三,根据路口西向北的交通流特征,提出实施可变车道的方案。高峰时段控制西向北左转去往火车站方向车流量,让其直行绕行其他道路;平峰时段通过可变车道灵活控制达到可变车道全天自适应。不仅降低高峰时段路口压力,更能提高平峰时段车道利用率,确保路口通行效率。

我们将优化后的设计方案进行了实景模拟。

可变诱导指路标牌诱导方向及前端路名均可变,路口分道指示牌及路口信号灯灯盘均可变,当路口检测设备发现左转溢出的时候,将信号发给信号机,再通过信号机调整信号灯灯盘、分道指示标牌、路名诱导标牌,并且将禁左标牌和诱导信息发布于大屏,这是信息变换前后的对比。该路口放行方式由左转加直行调整为四股直行交替放行。

关于模拟方案是否可以实施,实施过程当中有什么样的困难和问题,针对这样的大型交叉口的交通组织方案,我局采取了大胆假设、小心求证的思路,通过和专业研究机构、大专院校、互联网公司的合作,利用仿真系统,根据实际交通运行状况校正仿真模型,并加载预测流量,对方案的可行性、合理性进行测试;根据仿真结论,对方案进行了进一步的优化调整。

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首先,将控制方案将通过海信信号控制系统执行下发。

第二,将路口范围内的所有可变导向牌、信号灯、可变屏,均纳入信号控制系统中,由后台指挥中心,配合信号控制系统发布显示内容;

第三,提前设置3种策略,每种策略下提供4种可变车道及3种可变电子屏的的变化方案。

该方案已经在范湖路口进行实施,具体实施情况如下:

通过近一个月的实施,范湖路口实施效果良好。

第一,通过对溢出流量、异常事件检测,主动发现问题,早晚高峰  有效的避免了路口的溢出现象;

第二,通过信号控制设备主动干预,早晚高峰  西侧车辆一律交替直行,有效的降低了南向北交通压力,排队长度由过去的700米(淮海路口附近),缩短至400米(范湖路口附近);

第三,禁止西向北左转时,4条直行车道采取分车道交替放行方式,马场角小路内未出现因通行能力不足引发的拥堵现象;

第四,优化交叉口整体信号相位、配时,路口高峰时段的通行能力已达到10000pcu/h,仅处于轻度拥堵状态。

三、信号控制多元化展望

范湖路口方案的成功实施,给了我们鼓励、也给了我们启发。随着互联网、物联网、大数据快速渗透到交通控制领域,传统交通控制已经发展成为广义的信息控制。包括:数据采集、传输、融合处理、控制输出、信息服务等很多方面。

我相信未来的信号控制多元化通过对信息的控制一定是让路口活起来,“让交通组织方式、措施更为灵活,更能适应路网和交通参与者的需求。”;在充分应用大数据、云计算技术,分析路网运行情况,预测交通运行状况 的前提下,动态优化交通组织、灵活运用管控措施、联动调整信号配时,缓解城市拥堵,将不再是遥不可及的梦想。

我还做了一个小小的畅想,可能有点突破相关的一些规范了。我们现在想的是以后的路口没有信号灯,没有管道开发和路线,只有非常简单的前端设备以及交通管理的大数据中心。

在不久的将来,路口信号灯将被一块块多元化交通信号屏取代;取电难的问题也将被太阳能供电、ups电池杆件基础替代;光纤信号回传将被无线通讯覆盖;路口信号机也将被中心主机及发布系统集成。

该多元化方案不仅可以适应各种交通组织、交通管制、交通诱导等需求,还能满足公交优先信号灯、违法行为公示等多元化管理需求,更能满足全国各大城市对于信号灯样式的多样性需求,甚至颠覆全球信号建设体系。

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