近年来,国外的市场上交通信号领域正在发生着一些变化,我总结为以下五方面。
首先是开始关注低压节能环保的需求。目前欧洲等多地都开始着手生产低压化、节能化的交通信号控制产品。
近年来欧洲、美国的交通信号控制产品开始普遍采用绿色节能技术,主要表现在信号输出装置(灯具)采用低压、低功耗技术。以英国、德国为代表的欧洲主流产品多采用低电压(40V)3W-9W信号灯具或超低电压(24V)1W-3W信号灯具。
与我国普遍采用的220V供电15W-25W灯具相比具有以下优势:明显的节能效果,路口电费节能达到70%以上;人身安全明显提升:由于外部设备采用安全低压供电,从根本上避免了由于设备漏电造成的人身伤害事故(这对于我国许多易发生道路积水的城市尤其重要);施工成本降低:采用低压节能设施,降低了对电缆、管线的数量、性能参数要求,降低工程实施成本。
比较有代表性的是西门子推出的1Watt灯具技术,即交通信号灯的灯具功率在1瓦左右。低功率的信号灯不仅意味着信号显示能耗降低,更重要的是对控制传输环节、控制环节、工程方法带来的革新。
第二方面是更加关注系统安全风险。交通运输系统中的网络安全和物理安全在我国的产品中普遍没有受到重视,因为交通控制系统网络覆盖着整个城市交通网,一方面,交通控制网络覆盖分布于城市交通路网之上,系统覆盖范围广、管理难度大;另一方面随着制动驾驶、智能网联技术的发展,传统封闭独立的信号控制系统必然走向开放,且与各种网络系统实现互联互通;因此交通控制系统的设施物理安全与控制信息安全的重要性不言而喻,面对的问题与挑战必将日益突出。
所以包括外场设备能不能接入到这张网络需要经过网络安全认证,系统网络通讯安全也需要经过加密与认证。最近欧美等国都在发布相关标准,我国的产品在输出到海外时也要将这方面因素纳入考量。
第三方面是末端设备的网络化和智能化。我们以前在做交通信号控制产品时,大多关注信号机和中心系统的智能化问题,对于外围设备的智能化与网络化并未过多关注,现场外部设备一直是能源开关驱动型。
但是现在外围设备与每一盏灯、每一个检测器的连接开始出现智能化的趋势,以智能的、网联的方式连接在一起,相应的工程结构也会发生变化。随着网络化、智能化技术的发展,尤其是物联网、边缘计算和嵌入智能的发展,计算前移的趋势越来越明显。
传统的控制设备如信号控制机已经由简单的信号灯逻辑控制,演变成为路口的信息采集与控制中心,承担着数据综合采集、感知处理、智能运算、交通综合控制的功能,部分控制器还承担着与上下游路口协同联动控制的功能。
传统的非智能设备(如信号灯具)也必将演变为具有感知、通信、故障自检、安全保护、智能控制的智能终端设备,与信号机的连接将由现在的电源开关型互联升级为数据互联。
交通信号控制系统总体架构将由现在的树状结构升级为网状结构,这将极大提高交通控制系统的控制灵活性、系统可靠性与韧性。(下图取自予途ST950+产品手册)
第四方面是多数据多目标的融合。传统交通控制系统通常是以单一控制优化指标为目标的,如scats系统的饱和均衡指标、scoot系统的综合延误指标等等;随着城市规模不断扩大,交通出行模式越来越复杂,不同时空条件下交通需要差异化越来越大,交通控制与交通管理必须同时为多种不同出行目标提供服务。
与传统交通控制面向系统模型优化指标的理念不同,现代交通控制理念是面向城市运行与交通管理目标的,城市道路交通系统在不同时空条件下需要服务的对象、优化控制的目标、评价考核的指标各不相同。
当我们调整目标更多关注行人、非机动化交通,而不是仅仅关注机动车交通需求后,交通控制产品该如何满足这样的需求?另一方面,随着各种先进交通检测技术出现,大量具有丰富属性的交通数据出现,如何使用更多更丰富的交通数据服务于交通控制也是值得研究和关注内容。
最后是开放融合的趋势。我在研究NTCIP的V2版本与V3版本时发现了一个变化,交通信号控制器不再仅仅只是交通信号灯的控制器了,除了能够控制信号灯外,还要能够把以这个路口为中心的周边所有的交通控制设备全部连接到一起,包括交通标志、车路协同通信设施等等。在这方面,NTCIP协议的V2版本到V3版本做了巨大升级。
另一方面,交通控制系统与仿真系统进行有效结合正在成为趋势,在交通控制系统、控制策略投入到实地运行之前对预期运行效果进行评估和预判是行业的新需求,美、欧等先进国家地区在这方面提出了越来越多的要求,其成熟完备的标准化体系也为交通行业不同领域产品厂家(如信号控制器、仿真软件、控制系统、评价系统等)之间的协同运行、互联互通提供了很好的保障,而目前我国这方面做的还远远不够。系统平台、硬件平台、固件系统的标准化融合是重要的发展趋势之一。
我们之所以要讨论海外的标准,是因为标准不仅仅是硬件、软件的产品规范,更是涵盖交通法规、产品质量、系统功能、安全防范、工程设计、运行维护、交通运行评价等方面的完整体系,仅仅做到协议兼容和功能仿制还远远不够。
只有了解成体系的规范,才能够真正让我们的产品系统和知识标准走向海外。我们输出的交通控制产品、智能交通系统产品,不能像过去出口袜子衬衫那样的廉价商品,而是要输出方法、输出规则,甚至输出思想。但在此之前首先要了解最基本的规则是什么。