信号控制虽然不是万能的，但是在缓堵过程中也是万万不能的，需要做的是能够重视专业脑力工作，踏实调查，调方案，长期地持续跟踪完善，在大数据平台，大数据接入以后，能够做到一个实时无缝衔接。

6月5日，在南京召开的“中国道路交通安全智库大会暨产业创新论坛”下午分论坛二“智慧网联时代的交通安全科技创新”中，交通运输部公路科学研究院赵娜乐博士分享了信号控制优化在交通缓堵上的应用——以北京为例。以下是她的全部发言：

目前为止，城市交通拥堵问题也日益突出，机动车保有量持续增长，居民出行意愿不断增强，导致了交通需求急速的发展。

需求是这样，供给是什么样呢？目前大城市路网已经趋于成熟，扩展空间有限，通过道路建设思路解决拥堵问题，已经不能够适应大城市发展节奏，也就导致了大城市通病，交通拥堵，北京作为首都城市，它的交通拥堵在座各位都已经听过非常非常多案例。

04年的时候，北京市政府已经逐年制定了缓解交通拥堵专项工作方案，并且组织实施，18年的时候已经执行第15阶段，说明现在政府已经高度关注交通拥堵的问题。国家特别重视智慧公路的技术的发展，但是的确还需要落地解决城市管理中特别让大家头疼的问题，就是交通拥堵问题。

信号控制对缓堵意义，首先信号控制作用，是在有限道路空间里实现交通流在时间层面上的分离，也就是说路网可能要再扩已经不大可能了，在现有的道路空间上，怎么样让车辆和行人行使更有序，减少交通拥堵，减少交通冲突发生可能，那么信号控制现状是什么样？

李瑞敏副教授发表的文章，说美国FHWA曾经估计，美国目前大概就超过一半的信号控制交叉口需要优化，中国有多少，目前我没有看到这样的统计，但是李教授说可能是90%以上，为什么这么说呢，并不是说我们交通管理工作做的不好，是和信号控制特殊性有关。

信号控制经常采用的方式是：新建立一个路口，上了信号控制设施，由相关厂家做一套预先配时，现在可能效果非常好，两年之后呢，因为交通流是不断地变化的，两年之后可能这个路口已经不适应当初配的配时了，信号交叉口是需要一个持续跟踪优化的过程，专业的人做专业的事，很多城市拥有先进的信号控制系统，但在高峰时段，经常能看见协管里面打开机箱扳信号灯，那么智慧在哪，他可能看到交通拥堵的问题，采用扳灯方式解决了这个时刻的问题，周边的路怎么办，这样丧失了整个系统最优。

现在信号控制时间上是大有可为，公安部2017年已经推进了两化工作，其中有一个化，就是信号控制智能化，在这个工作推进之后，目前很多省份已经开始重视信号配时脑力工作了，不是说单纯上设施，而是怎么样制定合理策略，能够保证现有的设施为现在的交通服务。

现在已经优化了很多，那么信号控制优化的作用，是优化目前的时空分割方案，提升行使安全性和舒适性，系统性提升路网运行效率。

对于信号控制热点问题，两个层面来分析，第一个是感知层面，大数据的信号控制，希望采用大数据手段，更快地及时获知这个交叉口和周边区域道路的实时交通状态，从而及时调整信号控制，这是非常好的思路，但是最大的创新是前面信号优化策略部分，更多是现在怎么样基于大数据信号控制还没有完全实现的情况下，在现有道路基础设施情况下怎么样优化系统。

北京目前来说比较关注的，第一点系统性优化，北京市比较关注绿波控制。第二个应急性控制，所谓应急控制不是常规的控制，这是为了解决特殊状态下发生的应急性控制。

反溢流控制，反溢流控制就是这个交叉口拥堵不是因为本身交叉口拥堵，而是下游交叉口拥堵了，反溯回来，导致这个交叉口不能够及时疏散，从而把这个交叉口卡死，这不是一个常态的情况，但是的确存在，尤其是在跟铁路道口等交叉口关联的时候，这个现象非常的明显，目前北京市重点是从这两个方面着手。为什么说北京从这两个方面着手，2017年的时候北京发布缓解交通拥堵行动计划中非常明确提出来，要着力推进道路信号控制系统改造，提了两个重要的方面：

第一个是在中心城区和城市副中心实施主干道信息绿波工程；

第二拥堵路段探索实施反溢式信号控制系统，这两个也逐步在推进过程当中，也协助北京市疏堵项目管理中心做了一系列的策略研究。

首先绿波协调控制案例，绿波并不是一个陌生的话题了，可以使以设定速度行使的主路上车辆不遇红灯，或者少遇红灯通过各交叉口，只要以设定速度在绿波带中间进入了第一个路口，就可以一路绿灯走到最后一个路口，它的目的就是使车辆顺畅行使，减少延误，减少污染，提高运行效率，适用范围是什么？大概的范围，适用于饱和度不大的干线交叉口，如果这个路网已经非常饱和，已经排队不能缓解，在这种情况下不适合用绿波。

第二个，出入口较少干线，为什么保证出入口少，因为这样实时进来不可控车辆少，这种情况下尽量保证绿波带稳定。

第三个，干线各交叉口交通量相近，交通量相近代表需要的信号周期可能是相近的，因为绿波设计有一个特点，所有在绿波设计系统中包含的交叉口，周期必须是整数倍，相同可以，整数倍可以，所以尽量要相近。

绿波设计思路：第一步，先要做单个交叉口优化设计，目的很明确，就是用单个交叉口信号优化设计，屏蔽掉现状交叉口中存在的信号控制不合理的情况。如果周期过长也不行，过长需要做渠化。

当得到单个交叉口信号的最优周期和信号相位之后，需要确定绿波信号周期，具体方法是选取这个系统关键交叉口，例如周期最长的交叉口，将这个周期最长的交叉口作为整个系统绿波周期，使系统中其他的并不需要这么长周期时长的交叉口，全部设定为这个长的周期，富裕的周期时长给干线的绿灯相位，保证干线绿灯尽可能长。同时还要保证行人过街最小绿灯时间，不能够为了保证车行驶，损失行人该有的权利。

在确定完这个绿波信号周期之后可以做绿波设计。在之前已经确定好周期时长，确定好每一个交叉口所需要的相位以及各相位时长，之后可以动的是时间差，即相位差，也可以动相序。举个例子，交叉口的东西进口，首先东进口直行和左转同时放，之后东西进口直行同时放，最后西进口直行和左转同时放。在北京绿波设计里体现了这个思路，目的是能够使双向绿波获得最大的绿波带宽。以北京某远郊区县的主干线为例，设计了一个囊括八个交叉口的绿波信号，绿波控制方案，其中6号口和8号口是丁字路口，3号是出入口专设的一个信号灯。

首先要做单个交叉口信号优化，屏蔽现状交叉口信号控制不合理的情况，做了早晚高峰单个交叉口信号优化，从现状和优化后对比可以看出，现状信号设计得还是比较合理，和优化后的差别不太大，晚高峰也类似。在这里可以看到最大的相序、周期基本上140左右，所以绿波周期设置为140秒。同时，3号口、6号口、8号口优化后信号周期小于70秒，其实是短周期的，在这个情况下，也不必强求一定是140秒的长周期，半周期也可以，将这几个交叉口设置成是70秒（半周期）。对于设定的行驶速度。在这条路上的设定速度是40公里/时，就用这个做绿波设计。之后可以得到早高峰绿波设计图，横坐标是时间，以秒为单位，纵坐标表示各交叉口之间的距离，图上用红、绿、黄颜色显示干线方向的信号配时，在图上两根蓝线中间的距离是20秒，代表的含义是从西往东的绿波，可以看到蓝线所覆盖的地方通过的全是绿色，所以说在这种情况下，只要这辆车在这个位置，这个时刻，到达了第一个交叉口，就可以以40公里/小时速度完全没有停车通过最后一个交叉口。设计的双向绿波，是晚高峰绿波，绿波带宽越宽越好，说明它可以让车辆一次性通过所有交叉口的概率越大。

总体来说，干道行使采用绿波控制之后，干道停车次数降低45.2到34.7%，平均速度也大幅度提高，说明早晚高峰干道协调非常有效。

对于其他的相交道路是不是糟糕呢，不像想象的那么糟糕，只有2号口增加比较大，是因为信号周期大了，但是即便大了，它的延误时间也只长了20来秒。

除了2号口，平均的延误变化率最多只到12.8%，对于整体交叉口来讲也是，对于早晚高峰的话，对整个交叉口做总体延误比较，蓝色柱状图是线状，橙色是优化后的，所有的橙色的柱高都低于蓝色，交叉口的延误有所缓解。

反溢流控制案例：针对反溢流现象实施控制，以达到限制溢流方向的车辆通行和优先放行非溢流方向车流的目的。它的意义是解决了由于交通溢流，车流锁住交叉口问题，提高了交叉口整体通行效率和路网车辆顺畅通行。

基本思路是这样，一般来说是做一个常规相序放行，但是在这个位置，就是会发生反溯溢流的位置，在两个车道上设置三组检测器，持续进行监测，如果这两组的检测器同时占用且时间超过5秒钟，就认为已经快反溯到路口了，需要启动反溢流控制。具体方案就是切断会反溢流的方向相位，放行非溢流方向的相位，然后在一个周期之后，再次检测是不是还在占用5秒以上，如果是持续放行非溢流方向，如果不是，如果它疏散了，就恢复到正常相位，但是这也有极限值，如果一旦超过99秒，一直在反溢流，也不可能一直不放行，在这种情况下还是允许它在溢流方向做一个放行。

以北京市城府路和中关村东路交叉口为例。因为前面有一个铁路道口，一旦铁路车辆运行的时候，就需要非常长的一段时间车辆不能走，导致这个路口发生反溢流。采用VISSIM做的小动画，可以看到在这个方向已经开始，这边的进口已经开始反溢了，到这个位置了，在这个情况下切断了东西方的信号，转向南北向，先是放南北直行，之后放南北向左转。

当监测到还有占用的时候，还是放南北相的车流，直到这边已经疏解了为止。做了一个定量化评价，采用反溢流控制是为了保证交叉口通行，总体上通行车辆增长144辆，交叉口整体平均延误减少10.3%，也分析了车辆从进入交叉口到出去交叉口的时间，有没有堵在交叉口，发现车辆通过交叉口的时间平均缩短了30.2%，所以还是非常有效果的。

展望

第一点是深化技术研发，还需要优化反溢流控制算法，另外对于评价体系，应该考虑建立一个比较通用的绿波信号控制和反溢流评价体系，形成相关标准。

第二点是将继续推进应用示范，配合北京市做通州副中心的绿波设计，针对新选的四个交叉口做反溢流控制策略研究。

最后形成稳固的模式，信号控制并不是一锤子买卖，不是说在最开始设了以后，可以保证万年通畅，这是不可能的，信号控制虽然不是万能的，但是在缓堵过程中也是万万不能的，需要做的是能够重视专业脑力工作，踏实调查，调方案，长期地持续跟踪完善，在大数据平台，大数据接入以后，能够做到一个实时无缝衔接，这个才是最重要。