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从应用现状看我国城市交通信号控制系统的发展——来自大中型城市交警支队的调查报告本刊记者刘琪从二十世纪70年代中期，我国开始研发城市交通信号控制系统，到现在，国内已经有二十多个城市采用了交通信号控制系统，还有一些城市正在做试点工作。从起步研究到发展应用，从引进到改进，在30年的发展过程中，国内企业以及科研单位已经掌握足够的技术，研发能力得到了提高。不论引进国外系统或是采用国内系统，总体上从一定程度改善了城市交通问题，但仍有诸多问题困扰着城市的交通决策者和工程师们。本期专题，我们直接从城市的整体应用现状入手，对各大中型城市展开调查，通过问卷形式发放给30多家交警支队，回收问卷近二十份，初步了解国内城市交通信号控制系统的应用和发展情况。同时，通过向交通控制领域的院校、企业、业主专家的咨询和求教，我们也从真知灼见的话语中看出各层面对交通信号控制系统的认知和期望。借该文答谢制作专题过程中支持和帮助过我们的交警部门领导和工程师、支持和帮助过我们的高校专家以及企业的负责人和工程师们！由于时间的紧迫和精力有限，专题调查或许不能更深入反映市场和行业趋势，以达到政府部门决策参考的目的，但相信在今后不断的反馈和沟通中，会有更精彩的内容呈现在读者面前！一、关于信号控制系统的现状及问题体现在众多国内外的信号控制系统中，每种控制策略、算法各有优劣，唯一评判方法就是是否能解决实际问题。在引入系统之后，多数城市反映其应用的效果还是不错的。如中山市在引入系统后对交通的改善较大，平均旅行时间减少，主干道平均车速提高10KM/h。城市交通信号控制系统的研发体现在技术含量高、研发周期长、实际效果短期内不能体现出来等特点，是一块硬骨头。在国家政策支持下，由公安部无锡所和电子部南京二十八所开发出我国第一个自主知识产权的城市交通信号控制系统HT-UTCS。之后，在高校或科研所的技术力量依托下，国内逐渐出现了一批优秀的自主研发信号系统的企业，如交大高新、深圳格林威、上海宝康、亿阳、易华录、布鲁盾等公司。这些企业开发的国产系统往往比国外的系统更能满足地方特色的交通需求。调查显示：1、大型控制系统大规模应用的城市较少，在大城市进行系统扩容的空间很大（见图一）；2、实时感应控制路口的比例很少；3、我国城市引进国外的系统中SCATS和SCOOT占市场较大份额；4、国产系统更能适应中小城市的应用，数据开放且支持后期的应用，然而，国产的高端系统比较少，真正具有完善的中央系统、体系架构的更是凤毛麟角。谈到如何选择城市交通信号控制系统时，上海交警总队高级工程师李建昌指出两点，首先任何信号控制系统各有所长，只要和城市的交通现状结合，任何方案都是合适的；其次，不是每个人都用得好系统，关键在于技术管理人员的责任心与技术水平。比如SCATS系统，澳大利亚人的评价是，该系统最大的缺点是不提供给“懒人”使用。它提供给应用人员许多可调节的功能，可以激发工程师主观创造的能力，如果没有一定的技术力量来维护和管理则可能使整个系统荒废。根据我们调查，应用系统过程中集中反映的问题有1、技术力量和人员配备不够2、系统建设后期管理和维护问题3、设备的兼容性、稳定性差4、控制策略不够优化5、控制范围小。其中，反映技术力量和人员配备不够的问题比例占25％；控制策略优化的问题占20％；系统后期维护问题占20％。可见，这三点是值得有关部门注意的，且在城市建设信号系统初期就应该引起重视的问题。（见图二）另外，结合本地情况提出的问题，如南京，信号系统需要根据城市的道路网络和交通流特征方便灵活地调整控制策略，需要有更好的方式解决系统控制和信号倒计时显示的矛盾。如大连，需要改进各种通讯方式，包括无线通讯的兼容性问题。0100200300400500600700800900100011001200130014001500上海天津广州杭州南京重庆武汉深圳青岛大连长春中山系统控制路口数量非系统控制路口数量图一部分城市中心区（开发区）信号控制路口数量图技术力量、人员配备系统管理和维护设备兼容性和稳定性控制策略优化信号控制范围其他图二信号控制系统应用过程中反映的问题二、关于数据共享以及规范通讯协议从问卷的反映来看，交警对于数据共享及规范协议的建议体现在：1、希望各公司开放通讯协议，对引进的国外系统，提供相关数据接口和协议；2、对国内系统要尽快制订相关数据和通讯协议的统一标准，符合NTCIP协议或中国自己的标准。此外，大连交警支队科技处民警认为，就目前来说，不同系统之间的数据共享难度极大，且实际意义不大，在信号灯后续建设工程中，要保持系统的延续性，不宜增加使用其他系统。我们国家到目前为止还没有制订完整的ITS标准，尤其是在道路交通信号控制系统上几乎是一片空白，就交通信号控制这个行业领域，我国仅有的国标GA47－2002道路交通信号控制标准内容实在有限。就规范难以确立下来的问题，深圳格林威总工程师、董事张新宇认为：1、行业规模太小。交控行业发展到现在，尚没有对通讯协议的开放性、标准化具有强烈的需求。2、系统的控制策略是核心，通讯协议只是语言。控制策略要走在协议的前面。3、各种系统的机理不一样，策略实现不统一，数据应答机制不一样，所以实现完全统一的标准比较困难。对用户来说，用了SCATS系统，就不能再用SCOOT系统。4、NTCIP协议是美国本地通讯协议，虽包罗万象，但是显得冗长而且浪费资源。5、规范没有确定下来，其实是保护了有自主知识产权的企业。规范某种协议需要有专业机构执行，由行业的代表企业参与讨论、沟通。希望国内的标准根据国内的应用需求来定，同时达到保护民族企业的目的，只有行业的发展才能促进协议的进步。深圳市交通信号控制系统建设坚持使用国内企业开发的系统，一是考虑到开放的数据，便于与其他ITS的子系统接轨；二是充分考虑到城市的需求，如超饱和交通下的通过能力需求，其单向绿波控制下的评价指标以路面带宽为主，与国外以路网优化为主的指标不尽相同。超饱和的需求，由于单向绿波控制国内以路面宽为指标，而国外则以路网优化为指标，只有符合国情的系统才能将它考虑在内。三、关于信号控制系统的建设目标及发展近二十年来，我国电子、通信行业发展迅猛，特别是电子加工业已达到了国际先进水平，国内企业的硬件产品完全可以和国外产品一比高下。下面是部分城市今后建设交通信号控制系统的计划和目标：大连：按照市政府的城建计划，逐年增加交通信号灯，包括一定数量的行人过街信号灯。目标是凡是符合行业标准中需要新建信号灯的路口都要逐步安装信号灯，将全部的计算机集中管理，实现协调控制，以确保城市道路的畅通、安全。杭州：结合道路建设改造，逐步扩大系统范围，实现中心城区全部由系统控制。重庆：交通信号控制系统的建设受到市政府的密切重视。重庆市主城区智能交通项目建设目前基本完成招标工作，到2008年底，主城区将在目前275处信号灯的基础上新增500处，基本完成对主城区重要路口和人行横道的交通信号控制覆盖。市交管局科研处在交通信号控制的下一步工作计划就是着力提高信号控制路口的控制效率，以点带面，切实提高重庆市道路交通通行能力和水平。中山：将实现市区全部路口使用感应控制的信号控制系统，并实现干线绿波控制以及区域协调。长春：预计引进国产智能区域控制系统。武汉：计划下一步将426个点位纳入区域协调控制，预计采用SCOOT系统。天津：未来引进先进系统，实现区域控制。南京：将在中心城区所有信号灯控路口实现联网控制。可见，区域联网控制是近期国内城市建设交通信号控制系统的目标。此外，无线网络应用也有可能是一种趋势，它可以将偏远地区信号机纳入系统中，使绿波协调有更大范围的应用。最后，在一些建设BRT和提倡大力发展公交的城市，公交优先信号控制也将被用来提高运行效率。（见表一）传统交通控制当代交通控制信息来源交叉口直接技术参数信息与道路交通系统有关的社会、环境、城市、道路网、出行者等海量信息信息采集手段以环形线圈检测器为主的车辆检测器线圈、全球定位系统、视频、高效视频流压缩、高清晰度卫星图像、航空摄影或成像、探测车、传感器以及来自交警或交通信息提供者的实时定性信息信息应用区域交叉口交通信号控制道路网的交通信号控制、高速公路控制、公共交通优先控制等表一当代交通控制与传统交通控制中的信息技术对比（该表由亿阳信通公司提供）四、典型系统建设——以深圳市SMOOTH系统为例（以下资料由深圳市交通科学技术研究所提供）现状：近年来，深圳市的机动车保有量一直保持着快速增长的势头，年增长率超过20%。目前，深圳市私人小汽车保有量已达到100万量。同时，随着私人小汽车的快速增长，居民的出行次数和出行的机动化水平逐年提高。急剧增长的、多样化的、时变的交通需求是造成交通拥挤程度不断增加和拥挤区域迅速扩大的直接原因。面对交通需求的快速发展趋势，深圳市交警局组织相关科技单位对国外著名的交通信号控制系统和我国大中城市交通需求的现状及发展趋势进行了深入的分析和研究。充分学习、借鉴国外著名系统的优点，进行了大胆的技术创新，采用分布式控制模式、三层体系结构、大型数据库、多服务器协同处理、GPRS无线通信、嵌入式微处理器等先进、成熟的现代技术手段和制造工艺，自行开发了SMOOTH交通信号控制系统，研制了基于嵌入式软硬件系统平台的信号控制机、车辆检测器和断面交通数据处理机。SMOOTH交通信号控制系统针对深圳市高饱和度、高复杂度、高期望值的交通需求，和规律性、可变性、随机性相结合的交通特征，采用了灵活有效的控制策略，在平峰时段追求通行能力最大，高峰时段追求拥挤度最小，提出了单路口自适应控制和路网区域协调控制相结合的综合解决方案。目前，罗湖、福田二区的所有灯控路口共320多个，已全部完成升级换代，纳入到新型智能交通信号控制系统中协调控制、统一管理。南山、宝安等区改造或新建的近200个路口，也采用了新一带控制系统。在此基础上，根据道路设施条件和交通需求特征，采用了区域相位差协调、单路口自适应、交通感应、行人请求、多段配时等多种控制方案，在一定程度上改善了上述区域的交通状况，路网的行车延误有效降低，通行能力显著提高，取得了阶段性的成果。计划：1、在全市范围内普及SMOOTH信号控制机，并全部实现联网控制。2、完善数据采集手段，并为深圳市共用信息平台提供可靠的数据支持。3、随着深圳市快速公交（BRT）工程的实施，重点解决公交优先的控制策略、软件实现等技术问题，实现公交优先控制。4、进行自适应控制模式下路口信号灯倒计时的研究开发。目标：1、建成全市统一管理的新型智能交通信号控制系统，在越来越多的路口实现自适应控制，并在此基础上实现线控和面控，尽量减少人工干预，提高智能化水平。2、路口的公交优先控制将大大缩短公交车的运行时间，有利于鼓励市民乘坐公交出行，对于缓解城市交通拥堵尤其是高峰期拥堵严重的问题具有十分积极的作用。3、实现交通信号控制系统与其它系统的互通，通过信息共享，完善系统的控制策略，提高控制系统的效率和可靠性，同时为其他系统提供支持。交通信号控制系统的建设周期长、投资大、维护成本高、技术要求高，政府的宏观决策是影响其发展的主要因素。因此，只有通过不断地调研，了解市场情报和企业产品，了解系统的功能、算法、通讯编码等，掌握真正符合城市发展的交通控制策略，培养大批优秀的交通信号控制专业人才，才是实现先进的交通控制、建设好智能交通的有效手段。鸣谢单位（以下排名不分先后）：上海市公安局交通警察总队北京市公安局公安交通管理局云南省公安厅交警总队杭州市公安局交通警察支队重庆市公安局交通管理局南京市公安局交通管理局天津市公安局交通管理局武汉市公安局交通管理局深圳市公安局交通警察局青岛市公安局交通警察支队广州市公安局交通警察支队大连市公安局交通警察支队长春市公安局交通警察支队中山市公安局交通警察支队沈阳市公安局交通警察支队合肥市公安局交通警察支队福州市公安局交通警察支队长沙市公安局交通警察支队深圳市格林威交通科技有限公司亿阳信通股份有限公司ITS事业部（共计4600字）