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数据评估是如何辅助信控优化决策的?

2021-02-19

来源 : 赛文交通网

作者 : 赵堃

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现今,“互联网+”模式为各行各业带来了颠覆性的改变,各领域通过互联网技术的应用与传统行业进行深度融合,在创造新业态的同时也使传统行业的效率得到大幅提升。

在智能交通领域,数据分析与评估技术已经渗透到交通管理的各个领域,影响着人们的生活模式和出行方式,改变了交通管理者的管理思维和手段,使用和应用好“互联网+”技术和数据有助于缓解交通拥堵、减少交通事故。

一、 现有信号控制优化工作的不足与新思路

(一)主要技术瓶颈

1.信号控制不合理问题难以主动显现。在传统信号控制优化工作中,交通管理者往往根据经验设计信号控制方案,难以适应交通流的动态变化从而导致拥堵。

2.信号控制优化方案的测试手段落后。在实际工作中,交通管理者比选信号控制优化方案往往是通过在交叉口进行实际测试,通过观察不同控制方案的效果来比选哪个方案更优。

3.信号控制优化效果难以量化评估。在对交叉口的信号控制方案进行优化调整后,利用现有的交通流检测数据并不能反映排队长度缩短、车辆通过交叉口延误下降等,优化效果难以定量评估。

(二)技术解决新思路

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“互联网+”环境下交通信号优化流程

1.借助互联网平台数据主动发现信号控制不合理问题。引入“互联网+信号控制”的新思维,将传统固定式检测设备的数据资源、市民通过微博和微信等平台报料的信息、信号系统自身的状况报警信息与高德地图、百度地图等导航地图实时交通状况信息相结合,形成多来源、多维度的交叉口状况监控数据,实现对交叉口信号控制问题的主动、及时发现。

2.交通管理者与优化专家通过对数据评估的结果进行分析、比对,结合实地调研、现场观察,“对症下药”,制定出较为完善的优化方案,借助互联网数据的优势在于,使信号控制优化工作不再止于一个点或是一条线上,可以做到一片区域的协调控制,实现由点、线到面的过渡。

3.借助互联网平台数据定量化评估信号控制优化效果。借助互联网平台数据资源可以构建更加直观、可信的信号控制评价指标,改变传统通过人工调查量化信号控制效果的方式,能更客观地衡量信号控制优化工作的成效。

二、 交互联网数据评估在交通信号控制优化中的应用

(一)基于地图路况数据的信号问题触发机制

利用某互联网平台中的数据评估可以辅助发现路段与交叉口间的信号控制问题,如下图:

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路段拥堵指数

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路口延误指数

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拥堵热力图

交通管理者与优化工程师可以将互联网平台通过数据计算出的拥堵指数、延误指数、平均车速、停车次数等各项交通指数作为参考,制定出具有针对性的优化方案。

(二)利用互联网平台数据客观评估优化效果

高德互联网平台数据能够客观、及时地反映路网运行状况,因此利用这些平台的数据来构建评价指标,能够客观反映信号控制优化的效果:

1.利用延误指标量化评价交叉口控制效果。交叉口延误是信号控制的重要评价指标,能较为准确、客观地反映交叉口的实际运行情况。在传统的信号控制中,只能通过人工调查一定数量的样本,再对样本进行扩样计算获得交叉口的延误,实际上这种方法耗时耗力,且准确性不高。在互联网环境下,利用移动互联网数据可以快速实现交叉口的信号控制效果定量化评估。

2.利用拥堵指数量化评估路段协调优化效果。在常规的路段信号协调优化后,通常会在该路段上多次跟车收集路段车流的行程速度、行程时间和停车次数,但受限于样本量,数据有一定的随机性,可信度低。

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区域拥堵分析图

在互联网环境下,利用高德拥堵指数能较好地反映协调路段的交通运行情况,拥堵指数是车辆在正常情况下的实际行程时间与自由流(畅通)情况下的行程时间比值,反映在正常情况下车辆出行增多的时间比例,指数越高代表交通拥堵越严重,可定量分析路段的拥堵情况。

三、 应用案例

以天津市为例,天津市公安局交警总队交通信号系统优化项目于2020年初开始实施,由逸兴泰辰技术有限公司中标,负责全市2055个信号控制点位的优化工作,由数十名信号控制优化专家与优化工程师组成的专业团队,将传统优化理念与互联网模式相结合,对天津市信号控制进行系统的优化与评价。

(一)利用数据评估分析拥堵规律

自项目实施以来,优化团队利用高德互联网平台以月为单位对全市交通运行情况进行评价分析,总结规律。

1.市内六区与环城四区拥堵指数与平均车速对比(上月与去年同期):

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以2020年5月为例,从数据中可以看出,与上月对比中,由于疫情后企业陆续复工复产,全市各区5月相较4月的拥堵指数有明显的增加;与去年同期对比中,由于天津市采取不限行措施,拥堵指数相较去年5月也是有所增加的。

2.工作日交通拥堵时段分析:

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根据交通拥堵延时指数预警(拥堵指数阈值为1.5),5月份天津市工作日7-8时、17-18时两时段,拥堵延时指数超过阈值。其中上午8时为全天拥堵最严重的时段。

通过对数据的评估对比可以辅助交通管理者在治理拥堵上制定更为精准的方案,除了交通评价月报,优化团队还可以根据实际需求运用互联网平台作为工具,在不同的时间与空间上分析各项交通指数的变化,例如时间上可以划分工作日与节假日,学生放假与开学,不同季节流量的变化,大型活动等,空间上可针对不同功能的区域如生活,行政,商业,旅游等进行分析,使交通管理者可以通过数据评估对比的结果更为直观的掌握不同情况下交通的变化,在接下来的工作中制定合理的预案。

3.结合数据评估辅助优化

逸兴泰辰优化团队在掌握各项数据后通过对数据分析评估后,结合天津市实际交通特征,制定出天津市特有的信号控制策略,主要考虑空间与时间两个层面。

1) 空间层面

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天津主要道路布局示意图

天津市中心城区的路网骨架为“四环十九射”,因此信号控制策略应保障环线交通流的双向快速流动,采取分段设置双向绿波控制的方式,减少路口停车次数和延误时间。射线道路上,需要考虑进出交通总量控制,在关键节点形成闸口,通过截流实现中心城区交通总量适中,减少拥堵的发生;总体原则为高峰快出慢进、平峰双向通畅。

基于庞大的互联网数据作为支撑,可对关键节点进行有效分析,在渠化设计,周期、绿信比等参数的设置上更为精准,减少无用功,显著提升工作效率。

2) 时间层面

从时间层面可分为工作时段与非工作时段,主要控制策略为工作时段做到

早晚高峰拥而不堵,分散交通压力,平峰连续通畅,双向绿波;非工作时段以减少机动车等候时间,保障行人安全为主。

在掌握互联网数据后,可以对每条道路的各个时段划分的更为精准与详细,做到配时方案的准确切换。

因此,以传统的优化工作模式,天津市2055个路口最少需要30人以上的优化团队才能完成,而逸兴泰辰优化团队借助数据的分析与评估,仅用十几人的优化团队就可以高效率,高质量的完成优化任务。

4.结合数据评估辅助决策

通过上面的数据可以看到,在不限行的情况下,2020年5月的拥堵指数明显高于去年同期,天津市交管部门在掌握数据分析的结果后,为了保证道路的通畅,结合后疫情时代市民出行的实际需求,6月份出台了新的限行措施,在原有的限行基础上,增加了新的限行规定,即外埠客车可通过办理通行证的方式在早晚高峰时段进入外环线以内行驶,每年可办理12次为期7天的通行证,在保证交通畅通的情况下保证市民的出行需求。

(二)特殊事件前后交通的变化

一些特殊事件如道路施工,地铁建设等会对交通造成不同等级的影响,通过数据评估对比可以直观的呈现出各项交通指数的变化。

2020年7月23日0时起,天津市地铁11号线吴家窑站、佟楼站主体施工正式启动,为期两年,施工区域周边道路交通组织同步进行调整,施工区域属于河西区的中心地带,周边教育和医疗资源集中,日常通行流量已接近于饱和状态,因此施工必定会对交通产生较大的影响,优化团队通过对施工周边道路前后一周各项数据的对比进行分析,可以用最短的时间确定制定优化方案的方向。

1. 主要路段拥堵指数分析


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以中环线围堤道在施工区域内的路段为例,由曲线图可以看出,施工后一周的拥堵指数明显升高。

2. 主要路口延误指数分析

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以吴家窑大街与气象台路交叉口为例,此路口为施工中心区域,由表中各个方向的评级可以看出施工以后吴家窑大街东向西左转,西向东右转,气象台路南向北直行延误指数相较施工前有明显升高。

3.  结合数据评估辅助优化

逸兴泰辰优化团队在掌握以上数据的基础上,到现场进行有针对性的调研,优化,并通过公司自主开发的手机小程序对每次调整进行记录,建立每个路口自己的优化档案库,如下图:

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手机小程序可记录优化人员每次到达路口巡检与优化的调整与操作,以及路口交通组织的变化,并保存到后台数据库中,形成路口台账,这样即使是对路口不够熟悉的优化人员进行巡检或优化时,可通过小程序清楚了解路口的特点与历史变化,方便后续工作的进行,提高效率,这样一来,在调优过程中,以数据分析作为前期“弹药”储备,以各种辅助小程序作为现场“武器”,使得优化问题迎刃而解。

4.结合数据评估辅助决策

交管部门在掌握地铁施工前后交通变化的数据分析结果后,在原有的绕行方案基础上,对受影响的远端路口的交通组织进行了重新规划。

1) 成都道与贵州路交叉口

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通过参考互联网平台中各项交通参数的评估数据,交管部门对绕行路线中流量变化较大的远端路口成都道与贵州路交叉口的交通组织进行了调整,红色指示箭头为调整后的渠化,将小成都道由原来的双向行驶改为由西向东单向行驶,昆明路北断面由原来的北向南单行路改为由南向北的单行路。

2) 营口道与贵州路交叉口

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营口道与贵州路交叉口

同样作为绕行路线中流量变化较大的远端路口营口道与贵州路交叉口,该路口此前未设置信号灯,交管部门通过数据评估与现场调研后决定将该路口改为信号控制路口,并由逸兴泰辰优化团队负责相位设计与配时方案的制定,以及信号灯开启后的持续优化。

通过以上案例可以看到,数据评估可以有效地辅助交通管理者与优化人员有针对性的制定优化方案,提升工作效率,形成一种新的信控调优模式,即数据评估支撑下的专家系统优化方式。

四、 结语

信号控制优化是日常交通管理工作的重中之重,利用互联网技术可以有效辅助信号控制优化工作,提高信号控制方案与交通流的适配水平,有效缓解交通拥堵。

1.传统信号控制优化工作由于缺乏足够的数据支持,只能依靠少量信息进行经验式决策,存在信号问题难以主动发现、优化效果难以评估、工作效率较低等问题。

2.基于“互联网+信号控制”理念,通过引入互联网数据资源可以解决传统信号控制优化工作中的技术瓶颈问题,有效辅助信号控制优化工作,提高控制方案与交通流的适配水平;

3.在互联网环境下,基于互联网平台数据评估能有效发现信号问题,同时可以客观评估信号控制优化效果。

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