更为科学的重视交通信号控制检测器布设工作

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最近有不少人交流或咨询，在大规模交通信号控制系统的建设过程中，该如何设置检测器能够达到良好的效果，例如实现投资不大、作用明显等，结合一些交流中的观点和认知，在此简单谈谈个人的想法。

01、检测器的发展

检测器是支撑先进的城市交通信号控制所必不可少的基础设施，从最早线圈检测器的大规模使用开始，到目前城市交通信号控制中应用各类检测器也有几十年的历史了，感应控制与自适应控制都无法离开实时交通流检测数据的支持。如果大概梳理一下检测器的发展阶段，可以从检测效果等方面分为如下几个等级：

第一代：最早的以线圈为代表的断面型检测器，主要是输出单个断面通过的车辆信息（当然较大的线圈也可以检测区域内存在类的信息），检测信息特点以计数或触发为主，难以进行单车身份的识别（用于特种车辆的除外）和较大区域性的交通流检测（除非用多个线圈或大线圈）。

第二代：可以实现单车身份识别，但是以断面的单车识别为主，例如视频为代表，也包括蓝牙、RFID等技术，可以在某个断面实现单车级信息的采集，而对于路段区域层面的排队长度等参数，则无法直接精准检测（当然现代的高清视频另说），相对第一代而言主要增加了在断面层面对单车的识别。

第三代：在实现单车识别的基础上可以实现区域性参数的直接输出，例如多目标雷达、高清视频以及二者的结合体——雷视一体机等，在不考虑精准度的情况下，可以获得的信息类型相对而言得到了较大的丰富。

第四代：精准的单车身份识别，即浮动车数据或车联网级的数据，即可以获得每辆车的实时的位置信息，由此无论是单车识别还是断面计数还是区域交通状态，理论上都可以精准输出，也就是应该达到了“全息”的概念。

上述为大概划分，未必绝对精准。目前从技术上来看，达到了第三代（当然第四代的技术有了，只是覆盖率还不足），但是应用效果呢？是否有时还达不到第一代呢？

02、设置原则

由于道路交叉口的基本条件、周边环境、交通流特点等等存在大量的差异，因此信号控制的策略、方案也自然各不相同，虽然目前已有的很多成熟的交通信号控制系统的检测器的布设要求较为统一，例如比较有代表性的SCOOT的上游位置布设和SCATS的停车线后布设，但是发展的需要也决定了并非全部都是统一的布设方式。

因此，当提到检测器的布设原则时，可能一个笼统但现实的说法是：根据控制需求来进行布设。

对于相对成熟且有统一布设规则的信号控制系统，大多数的检测器布设规则较为简单，但也有众多的特殊场景需要特殊考虑，例如排队溢出、公交优先、行人感应等等。

因此，因地制宜的说法似乎好像没说，但确实需要如此。检测器的布设有必要按照“交通问题分析——控制策略制定——控制方案优化——检测器优化布设”等的逻辑展开，而非简单的一视同仁。

03、检测器的布设案例

如前所述，支撑交通信号控制的检测器的布设没有一定之规，美国《交通检测器手册》（Traffic Detector Handbook）中提供了从0.0级到4.0级共9种的基本布设类型，可以提供相应的参考（本人书籍《城市交通信号控制》第四章有介绍）。

1）感应控制

感应控制所需要的检测器的功能要求较为简单，主要是需要确定的进口道的相对确定的位置上的过车信息。因此，如果一个交叉口只是考虑感应控制，则不一定采用多么复杂的检测器技术，使用感应控制专用的较为低廉的检测器类型即可。

由此可能引出一个话题是检测器的复用问题，对于任何检测器，能够在投资一定的情况下发挥更大的作用肯定更好，但是有时现实很骨感，复用需要很多前提的条件，在无法满足相应条件的情况下有时难以取得良好的效果，此时则不如低廉、可靠的功能专用的检测设备要来的有效得多。

2）自适应控制

从SCOOT和SCATS诞生以来，自适应控制技术就开始得到较为广泛的应用，我国也在近几十年内引进了国外的一些自适应控制系统，同时自研的自适应控制系统也越来越多。

对于某一自适应控制系统而言，一般有一个较为通用的检测器的配置方式和原则，例如SCOOT、SCATS等就非常明确。

但是如前所述，考虑到各种不同的控制场景，除了一般性的配置要求外，还需要根据具体的情形配置相应的检测器，例如公交优先需要考虑实现对公交车辆进行精准检测的装置、溢流控制需要考虑具有检测排队长度的功能等等。

当然，这里谈论的还是基于道路上安装的固定的检测器，如果是前面提到的最高形态的车联网全覆盖状态，则不再需要在检测器的布设上劳神费力了。

04、几个需要注意的现象

1）过于关注先进性

从技术的角度而言，检测器的发展是日新月异，为了实现一个交叉口的全部覆盖，较新的检测器技术可能需要较大的投资。

虽然从商业的角度而言，投资越大市场驱动力越大，建设者的参与积极性更高，但是从交通控制的角度而言，除了关注检测器理论上能够提供的各类听起来诱人的数据以外，更为重要是要获得支持本地（本交叉口或周边交叉口）信号控制需求的准确的数据。

以最基础的感应控制为例，只是需要一个特定位置的过车信号即可，而一些先进的检测器虽然能够提供如流量、速度、占有率、排队长度乃至延误等等众多参数，但是却忽略了支持感应控制的最简单的检测信号的输出或者没有用起来，高配置低效能，无法充分发挥投资效益。

2020年10月23日，公安部交通管理局正式签发的《关于进一步加强城市道路交通信号控制应用工作的指导意见》也明确指出“结合实际选用线圈、地磁、视频、微波或雷达等交通检测设备，充分发挥不同交通检测方式的技术优势，形成组合效益，精准采集交通流量、排队长度、占有率、车头时距等多元数据，为交通信号控制实现感应控制、自适应控制提供数据支撑”。最先进的未必是最合适的。如果信号机不支持，再先进的检测器又能如何？

2）缺乏精细化设计，投资浪费

曾经碰到有交流提到，为了考虑覆盖的交叉口数量，可能不会对某些交叉口进行全方向覆盖；也曾遇到过一个交叉口安装了三个方向，第四个方向因为某些原因无法安装检测器而使得三个方向安装的检测器也基本没用的事情，使得已有的投资基本浪费，交叉口还是处于分时段定时控制的模式……

如此的种种，与在前期缺乏有针对性的交通工程设计有极大的关系，这里体现出智能交通系统绝对不是软硬件设备的堆砌。

对于前一个案例，如果资金允许，当然全部交叉口的全部方向都安装可能是最优的（实际也可能会有另一种的浪费），但是当资金不足以支撑全部覆盖安装时，则需要针对交叉口的需求进行逐一的优化布设，有的可能四个方向全部布设，有的可能只是两个方向（例如半感应控制的需要），有的可能就暂时不再布设，而不是一个大的统一的原则就确定了全部交叉口的安装方式。

对于后一个情形，则是在检测器的选择上要充分考虑已有检测器的多样性，目前的检测器类型很多，如果受实地安装的影响，则可以采取与其他方向不同类型的检测器，即不同的检测器其安装方式不同也可以得到信号控制所需要的数据，而不是整个项目或整个区域一定要安装完全一样类型的检测器。 

3）大额投资，功能不显

曾经遇到安装了很现代化的检测器，最后的功能却还主要是数数，其实有无安装检测器或者安装了检测器之后是否发挥了效能，倒是可以由现在的导航地图来进行检验。

除了导航地图接入实时的配时数据来显示配时信息外，能够被通过历史轨迹数据推出来相对准确配时方案的交叉口，基本都是与检测器无缘的，或者是没有安装，或者是安装了没用。

因此，要检验花了钱安装了检测器的交叉口的信号控制的水平有无得到提升，则看看导航地图在未实时共享配时数据的情况下是否还能够提供倒计时，如果能，那么基本可以认为安装检测器的钱打了水漂了。

05、总结

总体而言，近年来我国的交通流检测器的发展突飞猛进，各个城市也在努力探索充分发挥检测器的能力来提高信号控制水平，但是也需要注意，并非是越先进的检测器就越好，而更要结合实际需求选择最合适的检测器类型；检测器的布设位置要结合实际控制策略及方案需求来考虑，而不能简单的全部机械性统一设置；希望未来能够更为科学的重视交通信号控制检测器的布设工作，使得每个检测器的价值发挥到最大。

*作者简介：李瑞敏，清华大学土木工程系 长聘教授

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