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陈晓明:从控制方案优化到全流程信号优化

2020-08-31

来源 : 赛文交通网

作者 : 海信网络科技

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在第九届(2020)中国智能交通市场年会信号控制发展分论坛上,海信网络科技公司城市交通事业部副总经理陈晓明发表了《从控制方案优化到全流程信号优化——海信交通信号控制系统的发展》主题演讲,从海信信控发展近二十年的经验入手,将信控产品和系统的迭代升级过程与经验思考,与大家一起分享交流,从中探讨未来信控的发展走向。

陈晓明:从控制方案优化到全流程信号优化

在发言中,陈晓明总率先分享了关于信号控制目标的思考,总结了信号控制的三个目标:

第一,是缓堵保畅。在这个方面,陈晓明认为,信号控制的目标与用户目标是一致的。但是目前而言,无论是从信控厂商的产品,还是理论算法的研究,都无法在高峰缓堵上给出特别完美的方案,多数是在防溢出、减少路段排队等点上形成了一些策略,但是很难形成一套完整的高峰缓堵解决方案。所以这也是大家今后要努力的方向。

第二,是出行体验。从市民角度而,对于城市交通出行他们较为注重自身的出行体验。陈晓明举例说,这些年我们最常用的绿波放行,也是全国各地推广最好的放行方法,便是通过信号控制让市民可以不停车地通过多个路口,但这与我们最开始的控制理论和算法研究是有一点小出入的,因为可能会为了某条路段绿波放行的效果,而在部分路口和方向上做一些绿灯损失的平衡。但无论如何,绿波放行是针对平峰和低峰而言提升出行体验较为有效的手段,是我们目前需要持续保持并完善的一个目标。

第三,是效果保持。在项目的建设过程中,如何保持好建设效果是一个难题,这里面有两个方面,一个是长时间的保持控制效果,再一个是实时效果的保持。需要项目建设者引起足够的重视。

带着这样的目标,海信在信控发展的近二十年里也做了很多探索和尝试,可大概总结为5个阶段。

第一阶段,在做信号控制的最初,海信也是从建立信号控制体系做起,最早提出了基于交通强度的模型,并对模型参数做了大量研究,最终形成了以流量和占有率为主要参数的交通强度模型,在当时以断面检测为主的情况下,可综合反映上下坡、车型、车道宽度等影响,并在一定程度上反映混合交通的情况,形成了一整套涵盖单点、行人、干线、公交4大类的自适应控制体系。

第二阶段,到了2009年,海信着手研究面向高峰拥堵场景的算法体系,去弥补原先自适应方法及策略更多适用于平低峰的不足。于是,路口瓶颈控制、干线拥堵联动、区域需求控制等算法应运而生。这种高峰控制算法与原先模型式算法有极大不同,更倾向于建立了一套完整的规则机制,即当达到某种情况时,系统即启动相应算法去处理这个问题。

在前面这两个阶段中,都有一个明显的共性,当时很多厂商都希望有一套能“打遍天下”的模型或者规则以供客户使用。但实践表明,一套理论不能解决所有问题,面对复杂的城市交通,需要场景化、精细化的方案去针对性地解决交通问题,这就是第三阶段。于是,各种各样针对可变车道、环岛、匝道、隧道等等的精细化管理策略蓬勃而出。“也就是在这个阶段,我们更加清晰地认识到,要做好信号控制并不是去做好信号配时本身,这其中有很多很多的因素影响,都需要我们一一针对性地解决。”陈晓明说。

当到了第四个阶段,国内的信号控制系统已逐渐成熟,但是信号控制系统作为“专业的系统”,各种操作及方案配置都表现的“非常复杂”,用户在具体使用时主要依赖厂家的专业工程师,甚至连简单的调整配时方案都无法自己完成。于是在这个阶段,海信开始做了图形化的方案配置,即通过“拖拉拽”等简单操作,便捷地进行方案设置、调整,便于日常配置方案、大型活动、突发事件、警卫任务中让操作员可以快速的调配。做这项工作的主要目的,是让科技管理逐渐由支队向大队延伸,再由大队向中队延伸,让所有人都有能力、有信心地使用好信号系统,更好的做好城市信号控制。

随着信号调优工作开展得越来越多,如何评价调优后的控制效果,如何获知系统现在的控制效果,便成为第五阶段的一项重要的课题。传统的效果评价大多采用人工调查的方式,后来逐步开发出了信号控制效果评价类的产品,通过数据可自动评价对单点、干线、区域进行信号控制效果的监测和评价。

从上面的几个发展阶段我们可以看出,信号控制的范畴越来越宽泛,已不仅仅是信号方案优化本身,那么未来的信号控制将如何发展?对此,海信围绕信号控制的核心目标,重点从“效果保持”入手,同时提升“缓堵保畅、提升出行体验”做了一些思考。“我们认为,原先的信号控制系统将逐步升级为‘全流程信号优化平台’。”

这个平台具有四个方面的功能:

首先是一个交通出行的分析平台。当我们做信号优化的时候,我们首先要问的一个问题就是,这个城市交通有什么特点?如何把握城市特征去做交通信号优化?原先很多时候都要依靠交通工程师的经验,栉风沐雨地去现场勘查,去每一个路口记录,了解并总结出交通规律。但这种调研结果能够适用多长时间呢?如此高成本的人力调研并不能高频次的去做,那么我们只能通过智慧的手段,借助我们的系统去实现实时地分析总结交通规律,为我们后面策略制定提供数据参考。

其次是要做控制策略推荐,即针对某一路段或者路口采用什么样的策略来进行优化。但这个策略不同的是,它不是具体指单点优化、干线协调、溢出控制等,这些其实是在城市大策略确定的前提下我们具体执行的某种控制方式,并不是真正意义上的控制策略。控制策略应该是,诸如一个城市的CBD,到底应该如何从宏观上做交通管理,它应该是很多方面的内容结合起来的。也就是说,我们的控制策略应该是宏观的,只有我们控制策略确定了,才能去做具体的控制方式选择。

陈晓明:从控制方案优化到全流程信号优化

第三是配时方案生成,即基于控制策略下的自适应方案生成或者精细化改善推荐。过去我们经常或遇到这种问题,就是我们自动生成的方案不适用,或是执行效果不理想,出现这个现象的原因,是我们的配时方案生成时,没有在整体的控制策略指导下才产生的。这给我们的启发是,我们在做具体配时方案算法的时候,就要在确定的控制策略基础上进行,这样更有利于最终效果的保持。

第四,是效果评价和反馈,除了效果评价,更重要的是通过更多元的效果评价数据,实时发现运行的问题,建立对原先的方案进行反馈的机制,优化控制策略,并基于优化的控制策略给出路口配时方案的优化建议。

陈晓明:从控制方案优化到全流程信号优化

综上所述,关于信号控制,已不再意味着信号配时方案本身,而应是在全流程上做很多工作,尤其是控制策略的推荐生成,这是保障我们方案有效落地的基础。

国产信号控制系统在国内已发展了三十年时间,海信在这个领域也深耕了近二十年,“未来还有更加漫长的信控发展之路,海信愿与众多同仁一起,推动产业发展。”陈晓明总结道。

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