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全市实施感应控制 | 湘潭市交通信号管理实践经验分享

2022-04-06

来源 : 赛文交通网

作者 : 蔡小柯

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编者按:近日,在赛文交通网举办的“感应控制模式探索与实践”线上研讨会上,湘潭市公安局交警支队指挥中心主任蔡小柯进行了以《湘潭市信号感应控制实践经验》为主题的发言,他的发言立足基层交通工作实践,分享内容可操作性强,具有很强的借鉴意义。

他结合本城区道路交通特点,详细说明了信号感应控制系统从设备的选择、调试,到系统的应用、后期维护等方面的实际工作;发言就如何解决环岛拥堵、大桥入口拥堵等城市病给出了具体解决方案;“红闪三秒”和“主向优先”策略的使用,则显示了创造性地使用数字感应系统,可以在优化城区交通管理、更好地服务市民出行、打造更人性化的城市交通管理模式方面发挥更大的作用。

总之,湘潭模式为中小型城市进行数字化交通建设打造了样板,提供了有益的借鉴。

一、湘潭市信号感应控制基本情况

1.湘潭市交通特点及主要问题

湘潭市是一座中型城市,全市机动车约70万辆,驾驶人约80万人,每万人拥有汽车1485辆。主城区有大概路网是500.9公里,目前全市有信号灯控制路口264个。

湘潭市交通特点:

特点1:几乎没有立体交通 路网不完善,且极少有单行线、禁左等交通组织,对交叉口交通信号依赖性非常大。

特点2:以非饱和交通为主,但饱和及过饱和交通偶发、突发,且连锁反应大。

针对以上交通特点,湘潭市交通信号控制要解决的主要问题是:

问题1:相位、相序搭配问题

这个问题相对容易,可以运用各种各样的排列组合去解决相应的问题。

问题2:配时合理性问题

智能交通系统建设前,我们要花大量的时间进行配时,一个路口一天分十几个时段配时,经常由于配时及上下游路口相位差不合理造成拥堵,因此,在高峰期,指挥中心通常要安排3-5名民警协警,同时还要对十几个重点路口进行远程手动控制。

智能交通系统使用后,道路高峰期平均车速提升5~8公里/小时,城市拥堵指数下降了18.5%。湘潭市264个信号灯路口,信号控制联网率、检测设备设置率、信号灯自动配时智能控制率全部达到100%,远高于全国水平。

2.信号灯秒级全感应控制系统

从2017年开始,湘潭市借助“智慧湘潭”项目建设,升级更新了一套全新的秒级感应信号控制系统,实现了全市信号灯完全按照当前各相位实时流量全自动调节信号配时。这是一个完全依赖一体化的综合视频检测单元的感知实现自动配时的系统,依靠纯视频检测的感应控制装置,实现所有的信号灯没有固定配时,根据实时流量全自动配时。

信号灯与电子警察比例1:1

全市城区264个路口,全部标配电子警察,均为新国际双向抓拍,实现所有路口信号灯与电子警察1:1配备。这也为感应控制的全面实现提供了良好的基础。

全部采用视频流量检测设备

全市城区一次性安装依托视频流量采集数据的秒级全感应信号控制系统,配套安装了1100套专用视频流量采集设备,这也是智慧交通的灵魂系统。

之所以不选地磁,而选择视频方案,主要是视频设备的优点明显,而缺点可控。

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怎样认识和规避视频设备的三个缺点:

第一,根据气象统计,湘潭的大雾天气不多,能见度低于20米的大雾几乎没有,因此恶劣天气对视频使用的影响不大。

第二,通过加强巡查、及时发现和解决视频设备受物体遮挡的问题。我们每天安排专职维护人员对所有相机和设备进行巡检,一旦发现设备被遮挡会及时处理。

第三,关于检测率偏低的问题。首先,交通视频设备是专用的,不与电子警察和道路监控复合使用,由于大面积使用,在整体上监测准确率是没问题的;其次,作为信号灯“触发器”,并不需要过于精确,一个路口的流量是1000辆,还是800辆,对于信号控制来说影响不大,重要的是把它放在需要的相位、需要的位置来进行信号灯的触发。

全自动配时消除了绿灯时间浪费

目前,湘潭264个路口均实现了全自动配时,以前最让人头疼的配时问题,现在只要给它一个区间,就可按照实时的流量全自动配时,基本消除了绿灯时间的浪费。

为了更好地实现秒级全感应控制,全市取消了倒计时,以国际信号灯变换顺序为基础,在红灯最后三秒加入红闪作为对驾驶员的起步提示,这三秒是不另外占用时间的,因此提高了起步效率。

实现全自动配时后,把以前绿灯放空的时间尽量利用起来,路口的通行效率可以提高20%左右。同时,由于绿灯的空置时间减少,非机动车、摩托车闯红灯的几率也随之下降了40%。

下图是一个路口的24小时配时周期分布图。可以看到24小时流量分布变化呈现出不规则的形状,信号配时是跟着流量的变化在不断变化的。

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全自动配时让夜间出行高效又安全

通常情况下,为了缩短夜间车辆等待时间,要么使用黄闪,要么减少相位阶段的方式,以达到通行效率提高的目的,但是这样存在一定的安全隐患。

湘潭全部应用了感应配时之后,在夜间是不需要减少相位阶段的,白天和夜间用的是一种方案,只是在夜间把感应的时间缩短,机动车不需要等待很长时间,且按照绿灯通行非常安全。

使用全自动配时后,全市200多个路口,就相当于每个路口都有一个智能交警每时每刻关注着交通信息,随时调整信号灯的配时。

二、湘潭市信号感应控制的深度应用

1.破解城市拥堵难点

信号灯实现秒级全感应控制以后,配时完全根据实时流量调节,由于信号灯的控制方式具有了更灵活的维度和更强的适用性,我们可以用更灵活的方式来解决城市拥堵难点。

环岛拥堵解决方案:

湘潭市建设路口君子莲环岛直径50米,它的畅通流量一般是3000标准车,进入环岛的车在3000以下是畅通的,但是实际情况是车流量经常突破到4000、5000、6000,甚至更多。当车流量过大时,就会出现环岛锁死的情况,这时往往需要6~8名警力疏导两个小时以上,才能疏导通畅。

现在我们采用全自动信号控制系统,在环岛的四周安置了4台流量相机,实时采集进入环岛的车流量,当车流量突破到4800,也就是锁死流量临界值的时候,信号灯会开启,环岛进入二次信控状态,按照各方流量进行自动感应实时控制,保持3000标准车左右的流量,确保环岛不锁死。

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当环岛流量降低到2000~2400标准车的时候,信号灯会自动关闭,恢复环岛自由通行。最大限度地发挥环岛在非锁死状态下通行效率高于信号灯控制路口的优势,但是又防止环岛锁死,其实就是一个全自动防锁死装置。

该系统在建设路口应用后,环岛内交通事故下降了70%,在正常情况下,该路口再未发生过锁死现象。

公安部交通管理科学研究所管理专家经过分析认为:该环岛路口全套解决方案在国内尚属首创,湘潭交警在信号优化方面的创新突破对信号的发展有很大推动作用,环岛信号灯自适应解决方法的确是破解环岛难题的一种有效手段,对环岛拥堵的改善有借鉴作用,该案例可供全国交流借鉴。

解决大桥入口拥堵:

该控制系统还可以应用到桥梁入口。下图是湘潭的一座桥,大桥承受极限是两车道两千标准车,从两个方向汇集6个车道的车流量,在车流量剧增的时候,极易造成拥堵。

之前信号灯是手动开启,在实践中我们发现,拥堵之后再开启信号灯往往效果不佳。使用全自动感应控制系统可以时刻探测6条车道进入前方桥梁入口的车流,当车流超过2000标准车,也就是桥面承载极限的时候,信号灯会自动开启,按照两车道流量放行,确保流量不超过桥面的承载极限。

当流量下降至安全流量后,恢复黄闪,让车流自由汇聚,提高通行效率。

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2.实施整体策略控制,用科技解放警力

目前,湘潭市信号灯的线、面控制已经实现自动化,在所有相关路口,实施策略控制,不需要手动控制,只需要实时观测策略运行情况和路面突发情况,必要时再人工介入。

湘潭市的交通特点是过江交通,城区主要是两座大桥:一大桥和三大桥,市内交通必须围绕这两座桥来做整体的控制策略。另外还有几个拥堵点,像宝塔路、板塘铺、建设路口、桃园路口等,这几个地块是一些易拥堵的堵点。

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一、三大桥作为湘潭主城区唯二的两条过江通道,在高峰期会有大量的车流向这两座桥的方向涌来,如果任由各路口自由感应放行的话,肯定会有大大超过这两座桥的承载极限的车流涌到桥两端,引起桥两端的交通瘫痪,进而辐射引起全市的交通瘫痪。

所以,我们就针对一三桥的区域,做了整体的控制策略,就是以一、三桥为两大核心点,在进入高峰期之前,就开始逐步地从内向外限制所有驶向这两个核心区的车流,使得在整个高峰期内对进入核心区域的车流进行总量控制,确保形成“缓进快出”的控制策略,核心区车流达到“出入平衡”。

通过策略实施以后三大桥河西上桥口的高点视频对比可以看到,策略实施前后,同样是周五晚高峰,流量等各项条件差不多的情况下,上桥口的拥堵状况已经大为改观,该处的事故数也大大降低。

其他的局部区域也是实行的这种控制思路,比如板塘铺区拥堵的核心是在三医院附近,此处行人多,车流多,路也窄。现在采取的策略是从芙蓉路快速路下来,逐级减速、缓行,进入核心区域则快速通过。

建设路口的外围控制也是从外围限制流量快速到达建设路口,因为前面说了,建设路口流量超过4800就会打开信号灯,打开信号灯以后虽然防止了锁死,但是实际上通行效率也降低了,所以我们就从外围限制驶往建设路口的流量,确保建设路口流量不超4800,这样就最大限度地避免建设路口信号灯自动开启,也就最大程度地保证环岛的通畅。

3.其他的创新应用

双向动态绿波带

沿江路“双向动态绿波带”控制沿江路到长沙的进出城双向车辆,驾驶人按照LED动态提示速度行驶,可以实现11公里,12个信号灯一路绿灯,但是绿波带的不足之处也非常明显:

●  前期需要大量时间进行精密计算

●   限速值范围有限,行车畅顺感欠佳

●  对非绿波方向突增车流影响较大

●  受到手工干预后,恢复周期较长

主向车流优先自动感应控制

运用感应信号控制系统后,我们做了两条主向车流优先的自动感应控制,针对某一个方向的车流与其他的方向车流量悬殊比较大的特点,把70%的时间比例给到主向车流,也就是说在主向车流上,有70%以上的概率是全线绿灯通行,有的情况下还可以延时到80% ~90%,这无疑增加了驾驶的畅顺感。如果其他方向车流量陡然增加,系统则会自动压低比率。

针对绿波带的不足,主向车流优先感应控制的优势明显:

●   无需精密计算,只需策略方案

●   没有严格的限速范围 

●   对非主方向突增车流从容应对

●   受到手工干预后可立即恢复

三、信号感应控制的问题和注意事项

1.存在问题

第一:对于操作人员的要求比原来高

首先就是调试工作,这套系统调试好了是非常好用,但是要针对不同的地方做出不同的控制策略来,对调试工作人员的要求很高,而且,我认为这种调试是不能依赖公司的,只能是依靠我们的管理民警,现在湘潭是我带着一两个民警辅警在做,但做的过程很辛苦,做好以后确实很好用。

另外就是日常的控制人员了,原来操作人员只会手控灯就行了,现在要求要对于整个系统进行观测,要及时观测到问题并对此作出判断。比如哪里出了事故,这个事故是否对整个通行道路有影响,如果有影响就必须干预,没有影响就可以不干预,如果处理不当就会对整个策略造成影响,因此新系统对日常控制人员的要求比原来高多了。

第二:维护难度增大,保障要求更高

新系统相比以前固定配时的信号灯的维护难度提高了10倍。每个路口4个方向任何一个设备断电或断网都会造成信号灯控制的异常。这需要一个指挥得当、团结协作的维护团队才能做到对设备的良好维护,我们每天实行三轮以上,对所有设备的巡检,发现故障必须在数小时之内排除,目前湘潭的路口信号设备可以达到99%的完好率。

第三:斑马线行人绿灯时间控制问题

由于斑马线行人信号灯绿时间是和某一相位的机动车绿灯时间相伴随的,可能会出现某个方向通行机动车较少的情况下,相应伴随的行人信号灯绿灯时间也少的情况。为了保证行人通行时间,所有伴随了行人信号的相位阶段,最低保障时间为20~30秒,没有行人伴随以及夜间所有的相位,最低保障时间为3~9秒。

2.路面执勤注意事项

第一:及时派出警力配合信号控制,及时发现路口、路段障碍点

各个路口、路段的执行民警要确保在路段之内不出现不可控的干扰,尤其在高峰期,要在路口、路段上进行疏导,确保道路的畅通。我们现在已形成了一套制度,每天对路段的拥堵点进行考核,实践中取得了较好的效果。

第二:配合整体策略控制

各路口执勤民警按照信号灯的基本策略,指挥路口车辆绿灯时迅速通过,发生突发事故或事件,应迅速前往处置,保证路口不出现因车流溢出而造成路口锁死即可,切不可自作主张违背信号灯策略放行,甚至采用红灯放行车辆、绿灯卡停车辆的方式放行。

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