我国城市交通信号控制的现状

我国城市交通信号控制的现状摘要交通信号控制系统控制着城市经济活动的命脉，其效率高低直接影响着社会经济的发展，因而备受社会各界关注。从起步至今，从全盘依赖外国技术到能自主研发，我国的交通信号控制逐步走向更高的层次。但由于基础薄弱，晚起步发展等原因，我国的城市信号控制总是呈现出这样那样的问题。关键词交通信号控制现状发展引言..................................................................................................................................................1一些城市的交通信号控制系统.......................................................................................................2南京城市交通控制系统...........................................................................................................2海信HiCon交通信号控制系统...............................................................................................2深圳市SMOOTH交通信号控制系统.........................................................................................2对信号控制系统现状的分析...........................................................................................................3一、关于信号控制系统的现状及问题体现...........................................................................3二、关于数据共享以及规范通讯协议...................................................................................4三、关于信号控制系统的建设目标及发展...........................................................................5对今后发展的建议...........................................................................................................................5小结..................................................................................................................................................6引言国内交通信号控制系统起步较晚，20世纪70年代北京市采用DJS—130型计算机对干道协调控制进行了研究；20世纪80年代以来国家一方面采取引进与开发相结合的方针，先后建立了一些城市道路交通控制系统；另一方面投入力量研发城市交通信号控制技术，开发适应我国以混合交通为主要特点的智能交通控制系统。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。一些城市的交通信号控制系统南京城市交通控制系统南京城市交通控制系统(简称NUTCS)是我国自行研制开发的第一个实时自适应城市交通信号控制系统，是在原国家计委和国家科委的批准下，由交通部、公安部和南京市共同完成的，是“七五”国家重点科技攻关项目(编号2443)，多次获得公安部和国家的技术大奖。NUTCS结合了SCOOT与SCATS的优点，满足和适应国内路网密度低而且路口间距悬殊的道路条件以及混合交通突出的交通特点；通常采用路口级和区域级两级控制结构，需要的情况下可以扩充为路口级、区域级和中心级三级分布式递阶控制结构；系统设置了实时自适应、固定配时和无电缆联动控制三种模式，具有警卫、消防、救护、公交信号以及人工指定等功能，工作方式灵活，功能完备。动车控制模式尚不完善，仍然大量存在车流相互影响的情况，限制了系统运行效果；二是优化目标只是综合考虑了行车延误、停车次数和阻塞度，但未把提高道路能力作为系统目标加以充分考虑。海信HiCon交通信号控制系统HiCon交通信号控制系统是青岛海信网络科技股份有限公司开发的从路121信号机、通信服务器到区域控制服务器、中央控制服务器的整套智能交通解决方案，包括Hsc一100系列交通信号机、HiCon交通信号控制系统软件、CMT交通信号机配置与维护工具软件。系统针对混合交通的现状建立了机非混合控制模型来控制混合交通流；采用多层次分布式控制结构，分为控制平台层、控制中心层、通信层和路口层四层；具有完整的算法体系，包括区域协调控制算法、感应式协调控制算法、行人二次过街算法、城市快速出入口与城市路口的协调控制算法以及突发事件的检测算法，支持NTCIP开放协议，满足最新的国家标准。深圳市SMOOTH交通信号控制系统SMOOTH交通信号控制系统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；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；系统吸收了KATNET系统识别交通状态的方法、SCOOT系统“临近预测”的策略以及SCATS系统战略控制与战术微调相结合的手段，提出了基于交通状态识别下的多目标决策控制策略以及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。深圳市应用结果表明，该系统达到了设计目标和应用要求，有效降低了路网的行车延误、提高了通行能力，交通堵塞状况得到明显改善。此外，天津大学研制的城市交通智能实时控制系统(简称TICS)首次成功地把自学习智能原理应用于交通信号控制系统中；上海交大高新技术股份有限公司的舒达(简称SUATS)城市交通自适应控制系统实时控制能力较好，能够和SCOOT并网运行；浙江浙大中控信息技术有限公司的Intel-lific交通信号控制系统针对大中型城市交通复杂的路口应用较好；吉林大学杨兆升教授团队创造性地提出了“准用户最优动态交通分配理论”、“新型广义路阻理论”，首次研发出交通信息预测理论模型及体系和动态路径优化技术(该技术拥有完全自主知识产权)，开发了适合我国交通特点的混合交通自适应控制系统(简称MACS)，该系统率先实现了车辆诱导与交通控制的一体化，打破了国外交通控制系统长期垄断我国该领域的局面；中科院自动化研究所王飞跃教授团队深入研究了城市路网和高速路网控制，开发了“GreenPass—iTop绿通智能交通操作平台软件”、“绿通交通信号控制中心软件”等系列软件；同济大学杨晓光教授团队自主研发了适合中国实际混合交通流的城市交通控制系统一同济先进的交通控制与管理系统(TongJiAdvanceTrafficControlandManagementSystem，TJATCMS)，特别针对国内混合交通特点实现了交叉口单点及区域协调控制、连续交通流与间断交通流整合控制以及公交优先和行人过街的智能化控制。对信号控制系统现状的分析一、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。实际情况反映：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；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，专家指出两点，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。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。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。二、关于数据共享以及规范通讯协议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