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郭海锋:杭州交通信号配时中心往事

我决定写一下杭州交通信号配时中心一路是怎么演化来的,或许,这段演化历史更能给欲投身于信号配时中心建设者更多的借鉴和启发。

信号配时中心近来又成了热搜,赛文年前和我约稿,说我是杭州交通信号配时中心的全程参与者,问我能否关于信号配时中心写点什么。我答应了赛文,但很惭愧一直没有交稿。

其中,最主要的原因是,虽然我亲历了国内第一个交通信号配时中心建设运营的全过程,但看见目前各地方都在推动配时中心建设,也不断有文章一二三地指导配时中心该怎么建,作为亲历者,自己却一时不知道从何下笔。

因为,每个城市都有其独特性,刚性地拿出一套准则让其它城市削足适履可能适得其反。

思来想去,我决定不写杭州交通信号配时中心目前运营相对成熟的规范体系是怎么样的,而是写一下杭州交通信号配时中心一路是怎么演化来的,或许,这段演化历史更能给欲投身于信号配时中心建设者更多的借鉴和启发。 

杭州交通信号配时中心,全称是杭州城市数据大脑交通信号配时中心。但从我个人角度,更倾向于称其为杭州交通信号配时中心,因为整个配时中心的业务、技术、产品和日常运营均与城市数据大脑本身关系不大,所以没有必要冠以城市数据大脑。 

 一、起源 

2017年是杭州城市大脑项目建设正式大范围启动的元年,行业里的人士对这段历史几乎都耳熟能详,本人不再赘述。城市大脑在杭州甚嚣尘上的同时,城市交管行业另一件被热衷讨论的事情即是“信号优化”。

我不晓得这四个字是谁发明的,至今我对“信号优化”这四个字也始终持有保留意见,因为其既不是规范的交管业务用语,更不是严谨的交通专业词语。

然而,创造“信号优化”这个词的人与创造“城市大脑”概念的人一样伟大。

因为群体裹挟的力量确实不可小觑,“信号优化”这个似是而非的词语如今竟成了交管行业里的一项业务,甚至行业里的一些精英代表也纷纷立说立行地加入到了“信号优化”这个浪潮中。

一时间,在学术界沉寂多年,甚至已被业界泰斗定性为“信控无前途”的交通信号控制领域突然间如雨后春笋一般,出现了一众“信号优化”专家,从业内的大神到跨界入伍的新贵,均纷纷亮出独门秘籍。

自此,“信号优化”披着各种华丽的外衣被簇拥着推上了城市交管的舞台。 

杭州交警支队一直秉承着低调、务实的做事风格。2017年杭州交警支队科信处在讨论是否要做和如何做“信号优化”的事情上没有跟风而动,而是先去了一些城市进行调研,包括当时做“信号外包”规模较大的深圳。

调研后,支队内部做了论证,结论是暂时不做大规模的“信号优化”,先选定一个行政区大队做试点,以试点工作为抓手,先把围绕“信号优化”的业务、规范、标准、成效等梳理清楚,以结果为导向,再考虑下一步以何种方式开展“信号优化”工作。 

2017年5月,杭州交警支队正式确定以江干大队为试点区域,成立了信号优化警企实验室,开展约100个信号路口范围的“信号优化”工作,被委托的企业是银江股份。我当时责无旁贷地临时从银江交通运维部门抽调了几个人进驻到杭州江干大队,开始了于我而言既熟悉又陌生的“信号优化”工作。

熟悉,是因为我从读博士开始到参加工作一直在从事交通信号控制方向的科研工作;陌生,是因为我过往对交通信号控制工作的开展均是在实验室环境,面对的是一堆数据,或为自己标定的仿真数据,或为拿到的有限检测器样本数据。

换句话说,我过往对交通的认知更多的是从数据视角。然而,在江干大队真正开展“信号优化”工作后发现,我们要直面的不是数据,而是100个信号路口范围内的人、车、路、环境、业务、流程、规章制度、系统平台、各类政策、各种需求、各种投诉……。

那一刻,我意识到自己苦心修炼多年的模型算法之刀很难找到攻击的对象。 

彼时的心境用李白的一句诗来形容非常贴切:“停杯投箸不能食,拔剑四顾心茫然。” 

让我坚定带领团队做下去的一个理由,是当时杭州交警支队科信处一个领导和我讲的一个真实的小故事。

他说:深圳有一个老民警,做了多年给车主开罚单的工作,这个老民警说自己并不开心,因为他和被开罚单的这些车主素昧平生,但这些车主可能因为收到他开的这张罚单而一天都都郁郁寡欢,甚至会咒骂他。

后来,这个老民警转岗做了信号配时的工作,对这份工作他很开心,因为有可能由于他对配时方案的一次用心设计,就让深圳很多人会早到家一分钟,而这一分钟就可能会让一些人受益很多事。 

听了这个小故事,我很受触动。也是我第一次真正意识到,交通的主体对象只有一个,即“人”。当时想,那我也先按1分钟的目标努力吧。 

 二、建设 

杭州主城区约1230多个信号路口用的都是澳大利亚SCATS信号机及其控制系统,江干大队也同样是SCATS系统。虽然以前从教科书以及文献中了解过不少有关SCATS系统的介绍和评析,但真正接触SCATS系统后,还是让自己有较大的触动。

一方面感触于文献内容的片面和不够客观;另一方面感触于SCATS系统设计上的专业和精细。 

SCATS是当之无愧的专家级交通信号控制系统,自问世至今确实是一直被模仿,却从未被超越。

人们对SCATS系统有偏见或认为不好用,大概率来源于两方面原因:一是停留在从文献到文献对SCATS的认知了解;二是没有对城市道路交通系统本身深入地了解和认识,因而没有迈过SCATS系统使用的专家级门槛。

之所以说SCATS可能是目前市场上唯一的一个专家级交通信号控制系统,是因为SCATS系统本身就是交管用户自己设计开发的,系统的设计者首先就是专家级的用户,整个系统的使用也是为已对城市交通系统本身有较深认知的用户提供的。 

幸运的是,当时团队里有在交警支队驻点运维SCATS系统近10年的老员工,无论是对杭州城市交通运行情况的掌握,还是对SCATS系统功能的使用都非常熟悉,同时对交管部门的业务分工以及流程规范也很清楚,这为团队顺利开展江干大队的“信号优化”工作提供了保障。

具体到工作内容本身,都是人人皆知的,我们也没有玩出什么花样。无非就是单点怎么优化、干线绿波怎么优化、部分疑难杂症的路口和区域怎么优化。能操刀的手段也无外乎看看空间组织方面是否有明显bug,配时方案是否合理、是否精细。

这些老生常谈常新,却常无结果的话题也不在此赘述了。 

当时江干大队的两个领导给予了我们非常大的支持,对我们是专家级的期待。我也自以为可以大干一场,拍着胸脯,立下了军令状。我毕竟是学者出身,身上有固有的思维惯性和路径依赖,一上来就让团队梳理江干大队现有检测器的数据,希望通过数据能分析出一些规律,然后再根据规律来制定方案。

正所谓战略错误无法通过战术勤奋进行弥补。团队在这个方向上折腾了一段时间,没有太多实质性进展,支队和大队的领导也逐渐对我们的专业能力有了微词。江干大队有两名警官负责信号配时,而且对信号配时的工作很认真、很专业。

其中一名警官通过自己平时的积累,把江干大队每个信号路口的渠化、设备设施、配时方案、注意事项等等都进行了记录。他把这些文档均无私地提供给我们,并和驻点团队一起开会讨论工作该如何开展。

我也是从那时起才知道SCATS系统里面很多路口的数据其实和真实路况是有偏差的,由于城市各类建设,导致现实中的路口不断变化,SCATS系统里面设置的一些参数有的更新了,有的还没有来得及更新。

毕竟一个大队,通常只有一两个民警兼职地负责信号配时工作,精力确实是有限。 

在一线民警的指导下,我们对工作内容重新进行了调整,由以数据为主进行科学配时的纯技术路线,调整为以系统梳理业务为先的路线,全面地对江干大队已有信号配时业务、文档、流程、基础方案、交通情况、市民投诉等进行梳理。然后以单点、干线、重点区域为抓手,分别制定了工作目标和进度节点。 

与此同时,杭州交警支队科信处领导带领我们梳理撰写了《杭州市交通信号控制工作标准规范》以及《杭州市交通信号控制策略》,这些工作均为后续杭州交通信号配时中心成立以及对杭州市全域大规模地开展交通信号配时优化工作奠定了基础。 

2017年10月,江干大队的“信号优化”试点工作在交警支队进行了验收,此项工作的模式、成效得到了认可,同时,随着城市大脑项目的推进,杭州交警支队决定正式成立杭州城市大脑交通信号配时中心。从整个支队的角度,对杭州整体的交通信号控制工作进行统筹、梳理、指导和实施。 

 三、运营 

2018年4月18日,杭州交通信号配时中心正式建设完成,并交付运营,我将其称为是杭州交通信号配时中心1.0版,这是一个几乎与交警支队指挥中心同样规模、同样重要的一个“新中心”。

杭州交警支队为此成立了一个专班小组,该专班小组由副支队长分管、科信处牵头直管、并由责任科长直接负责。驻场杭州交通信号配时中心的专业团队约有20人,7X24小时开展工作。

支队把之前分散在主城区各大队的交通信号配时权限统一收回,全市主城区交通信号控制的日常工作由配时中心统一规划、实施,各大队主要负责早晚高峰和特定事件的信号配时协助工作。

自此,杭州主城区的交通运行管控,进入了“两个中心”协作进行的时代。 

杭州交通信号配时中心由支队专班带领,专业团队负责运营的模式一直持续到2019年底。

在这期间,专班小组和专业团队也走过一些弯路,毕竟是一次可能在全世界范围内都没有的运营模式,没有借鉴参考的对象,每一项工作都需要双方躬身力行地试探摸索,其中有几件事情,或许对部分城市有一些启发:

1)成立专班小组

在杭州交通信号配时中心成立之前,一些城市开展的“信号优化”工作,更多地类似于短期行为的咨询服务工作,很少有交管部门为此成立专班小组来统筹负责,专业团队也没有7X24地全年驻场。

更多的是以完成几项规定的任务为目标,任务结束,“信号优化”这项工作即结束。 

杭州交通信号配时中心则着眼于长期,虽也在摸索,也不确定这个模式如何运转更好,但有一点是达成共识的,即城市交通信号配时是一项需要长期持续,且不断迭代的工作。

有了这点共识,成立专班小组来统筹负责就自然水到渠成。专班小组会结合支队的工作、业务,分阶段分目标地部署给配时中心,再由配时中心进一步结合专业手段负责落地实施。

与此同时,配时中心和指挥中心,科信处和秩序处以及各大队,在信号控制相关工作中形成了系统化的联动,这与以往支队处室与各大队间在信控业务方面相对松散有很大的区别。 

2)制定标准规范

杭州交通信号配时中心的成立,等同于成立了一个新部门,开展了一项新业务。这对专班小组以及责任科长而言,其实也同样是不小的挑战。

一方面要求支队相应负责人要非常熟悉交通信号控制的相关业务以及相应专业技术;另一方面还要对如何管理专业团队、跟进专业团队的工作绩效进行把关。

为此,专班小组和专业团队一起梳理制定了相应制度、标准、规范。包括《杭州交通信号配时中心管理规章制度》、《杭州交通信号配时中心工作手册》、《城市道路交通信号配时运营服务规范》等。 

有人会认为这些内容都是虚的、且形而上的,是放在角落给外人看的。但我个人认为,这些内容的价值不在于内容本身,而在于梳理的过程。正如任正非所说,《华为基本法》终稿的那一刻,就可以把它锁在抽屉里了,因为大家在梳理这些内容的过程中已对之前纷杂凌乱的事情理出了头绪,这是核心目的。

此外,有了这些纲领性的文件,对于新人业务培训以及整体业务迭代都有了范本。 

3)引进专业团队

2015年底,我在美国华盛顿大学访学期间,参观了大西雅图地区的交通运营中心。当时有几个印象让我非常深刻:第一点是该中心均是交通专业人士在负责运营,警察不参与其中;第二点是,诺大的交通运营中心,当天在班的只有几个工作人员,却负责整个大西雅图地区的城市及高速的整体运行情况;第三点是,内场软件平台很好,检测器数据完好率也很高,很多功能可以通过算法自动化运转。 

有了上述认知,在讨论是否需要引进专业团队长期进驻时,便自然地觉得这是一个正确的模式。但毕竟美国和中国的国情以及交通背景等差别较大,所以,引进专业团队后,支队如何带领专业团队开展工作,以及如何维系专业团队的稳定性则成了一个新问题。

其实,这一问题该如何解决,双方目前也一直在探索的过程中。 

4)夯实信控基础

专业团队进驻后,其实我们也并没有像特种部队一样,迅速地对拥堵路口、拥堵路段、拥堵区域给出闪电式的解决方案,然后对外一发布战绩。

而是花费了很长的一段时间在做非常基础的信控工作,包括核对SCATS里面路口渠化图的准确性、车道检测器标注的准确性、SCATS各种基础配置参数的合理性、SCATS系统为每个信号路口设置的基准配时方案的合理性……,总之,和高大上没有搭上什么边。 

期间,也有极客大神认为驻场专业团队的技术不行,如果是极客大神团队出手,几套算法下来就会让杭州的交通信号配时焕然一新。我也只是苦笑了一下,很想找时间写一篇文章,题目就是”极客思维为什么会折戟城市交通管控“。

至今为止,我也一直认为杭州交警支队带领专业团队全面夯实信控基础工作是非常正确的,也是非常务实的。

准确地说,杭州交通信号配时中心过往几年投入在全面夯实基础性工作上的精力更多,毕竟交通信号配时中心是一项长期性业务。城市交通信号控制有一个很有趣的现象,即人们可以不用花精力关注它,因为红绿灯自己会运行;而一旦人们开始关注它,会发现围绕它的需求永无止境。 

5)升级软件平台

过往20年,国内智慧交通建设,本质上主要做了两件事。一个是大规模的交通信息化外场建设;另一个是开发了管理外场设备设施的软件平台,包括一些信控系统和视频监控系统,核心价值更多停留在远程管理信号机和摄像机。 

众所周知,在IT领域,硬件设备的价值不在于硬件本身,而在于为硬件设备装载的软件应用。新一轮的交通数字化建设,不能仅仅是IT基础设施的升级换代,更应围绕交通管控业务在新一代装备上搭载更有价值的软件系统平台。

在这方面,杭州交通信号配时中心这几年也一直在迭代,包括信控日常业务流程的OA化、路网基础档案的在线化、AI算法试验化、视频+控制+地图三网合一化等。 

6)人机耦合机制

这一机制应该也是杭州交通信号配时中心最早提出的,其初衷是首先保障城市交通运行的安全性,其次是提升城市交通运行的效率。

从客观条件以及城市交通现状看,大范围全时空地实施算法驱动的交通信号控制是不现实的;但完全靠民警+专业团队全天候滚动式地对一个城市级的交通信号控制进行动态调整,即纯依赖人工的智能也是不实际的。

所以,可行的路径则是折中的方案,把能规模化、可量化、可计算、重复性的信号配时优化工作交由机器去完成;把应急性、复杂性、不好量化、不容易计算的信号配时优化工作则交由专业团队去完成。 

人机耦合机制的实施,也需要驻场专业团队和产品迭代团队长期紧密地配合才能够逐渐发挥出优势,也并非能够一蹴而就。 

 四、迭代 

2020年初,杭州交通信号配时中心的运营模式做了较大的调整,可以将其称为是杭州交通信号配时中心2.0版。调整的主要原因有几点:

1)杭州交通信号配时中心经过近2年的运营,其实已成为了支队常规性的业务,已不属于科信处科技创新范畴;

2)杭州城市交通管控,过往基本上处于时间管理(科信处)和空间管理(秩序处)分离的状态,如今城市交通问题越来越复杂,需要将”时“和”空“进行一体化管理才会更加高效;

3)由于支队和专业团队集中负责杭州市主城区的日常信号控制工作,导致各大队、中队在信号控制工作中对专业团队的依赖度过高,而专业团队也很难应对主城区上千个信号路口的各种工作;

4)交警支队也在考虑进一步扩大信号配时中心的服务范围和承担更多的服务内容,计划将杭州全市域的信号控制工作都统筹起来,那么势必会面临现有人员配置和运营模式难以支撑的问题。 

鉴于以上几个因素,2020年初,杭州交通信号配时中心的运营模式做了几方面大的调整:

1)配时中心由原来科信处牵头负责,改为由秩序处牵头负责,杭州市交通时空资源的统筹管理均归为秩序处;

2)日常信号配时工作由之前专业团队主负责,改为支队+专业团队统筹指导,大队、中队均负责优化实施,形成了信控业务三级联动;

3)强化了信号控制工作的任务和绩效考核指标,信号控制日常工作责任到人,并量化考核到人;

4)对各级民警加强了专业培训频次,并加深了专业培训内容;

5)秩序处要求民警、辅警与专业团队融合在一起,一同开展相应工作;

6)进一步对软件平台的功能进行迭代升级,以满足新的需求。 

其实,杭州交通信号配时中心从2018年的1.0版演化至目前的2.0版,期间探索开拓的运营模式和工作内容远远不止这些,几乎每隔一段时间就会根据运行情况进行适当的调整。

我个人最大的体会是,杭州交通信号配时中心,本质上最大的改变其实并非是成立了国内第一个配时中心,也并非是组建了多么豪华的专业团队和运用了高大上的平台,而是通过交通信号配时中心,促进了杭州交警支队全员自上而下整体地对城市级的交通信号控制工作进行了全新审视、思考、调整、复盘、迭代、进化。

杭州近几年交通数字化实践过程,与其说是产品平台的数字化升级换代,不如说是交管队伍思维认识的数字化更新迭代。产品更新换代是显性的,思维的进步提升是隐形的,而后者的意义是更加深远的,也是其它地方很难照搬复制的。 

 五、成效 

杭州交通信号配时中心的运营成效究竟如何?这可能是外界普遍关心的一个话题。在此,我不想拿一些XX路口降低延误XX%,通行能力提升XX%的数字来描述。因为,这样的数字如果只是昙花一现,那么给出这样的数字其实没有任何意义。

其实,有些路口,甚至什么工作都不需要做,仅仅是把昨天同时段的运行数据和今天同时段的运行数据进行一下比对,也能得出延误降低XX%,通行能力提升XX%的结论,这就是交通的曼妙之处。 

有喜欢研究的兴趣者,可以通过卫星地图网站观察一下杭州2017年以前城市路网的情况,再观察一下现在城市路网的情况。

杭州自2017年起,全市不断扩大范围推进地铁施工和高架快速路建设,路网连通性受到了很大阻碍,很多路段、路口的渠化组织也不断地调整,车流运行的流畅性也受到了较大影响。

而杭州机动车保有量这几年却一直在增长,建设的地铁线路也没有开通运行,人们出行的方式没有太大的变化。 

但是,从几个地图厂商定期公布的数据看,有关杭州城市交通运行的指标这几年一直比较稳定。结合前面一段话,把”比较稳定“这几个字翻译过来则是,杭州在交通供给环境不断变差,交通需求不断提升的情况下,其交通运行情况一直比较稳定,这的确是一个值得研究的课题。

当然,我们可以从很多角度来解释,但我个人认为,杭州交通信号配时中心一定在其中扮演了重要角色,功不可没。 

有人曾辩论说:”不对啊,有好几次都被堵在路上,有的路口还是很堵啊,信号配时明显不合理嘛。“

我说:”是的,我自己也经常被堵在路上。”

对方问我:“那为什么还说杭州交通运行情况变好了呢?”

我说:“美国号称是全世界最发达的国家,但我到美国后发现生活拮据的人也很多,街头流浪汉更不少,那么美国究竟是发达还是不发达呢?我们面对的是一个城市级的交通运行系统,交通信号配时中心的任务是保障整个系统运行的稳定性,进而提升整个系统的运营能力。

如果我们忽视系统整体的结果,而去关注部分个体的结果,那么就好像我们到了美国盯着流浪汉不断地问自己,美国应该属于第三世界国家吧?“ 

 六、后记 

几年的时间,行业里如火如荼的”信号优化“已升级为”配时中心“,也许再过几年,”配时中心“又会升级为其它的未知名词。

但从深圳老民警的小故事中得到的启发是:无论技术如何更新换代,只要人们的出行方式和使用的出行工具还行驶在路上,那么交通信号控制的主体对象则始终是”人“,其本质是在为人提供”服务“。

即便进入全面自动驾驶时代,红绿灯已成鸡肋,甚至消失,只要”人“坐在车里,那么城市交通控制的主体对象也依旧是”人“。

是因为人有出行需求,所以才产生了交通。 

杭州交通信号配时中心,虽然目前从建设、规模、软硬件平台、运营模式、成熟体系等方面依旧是国内独一无二的,但杭州模式也有其特定的历史机缘,其发展历程也并非是一蹴而成的,期间也历经了几次大的调整。

所以,相较于总结杭州交通信号配时中心有哪些经验以及其当下是如何运营的,不如多了解借鉴一下杭州交通信号配时中心是如何演化而来的,历史的演变过程会给人以更多的启发。

此外,杭州交通信号配时中心也一直不断地根据变化努力地朝着可能正确的方向进行调整。 

敲打上述文字时,均俱往矣,自己现已不身在其中,如今以第三人视角回首四年来亲历的杭州交通数字化转型的诸多过程,感触甚多。上述文字,仅代表我个人的观点,偏颇不正之处,请多包涵。 

最后,衷心祝福杭州交通信号配时中心明天更好。

作者简介:郭海锋,信控中国俱乐部会员

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