交通信號(hào)控制系統(tǒng)的建設(shè)，一定是從一個(gè)完善的設(shè)計(jì)開始，感應(yīng)控制同樣也離不開設(shè)計(jì)。在賽交通網(wǎng)和信控中國(guó)聯(lián)合舉辦的“感應(yīng)控制模式探索與實(shí)踐”論壇上，北方工業(yè)大學(xué)城市道路交通智能控制技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員張福生圍繞檢測(cè)器設(shè)計(jì)、相位設(shè)計(jì)、信號(hào)安全相關(guān)的參數(shù)設(shè)計(jì)等方面詳細(xì)展開了感應(yīng)控制場(chǎng)景應(yīng)用中的技術(shù)細(xì)節(jié)。他表示，利用感應(yīng)控制的思維方式重新審視交通信號(hào)控制設(shè)計(jì)是非常重要的思考方向。感應(yīng)控制幾乎是交通信號(hào)控制最早的控制模式之一，雖然經(jīng)過多年發(fā)展，但是行業(yè)內(nèi)仍然存在對(duì)感應(yīng)控制的誤解和疑問，大概包括這些：
? 感應(yīng)控制只適合低流量場(chǎng)景嗎？
? 感應(yīng)控制只適合單點(diǎn)孤立路口嗎？
? 感應(yīng)控制與協(xié)調(diào)綠波控制能共存嗎？
? 感應(yīng)控制運(yùn)行維護(hù)成本很高嗎？
? 感應(yīng)控制是不是非常依賴檢測(cè)器？
? 感應(yīng)控制下倒計(jì)時(shí)怎么辦？
? 感應(yīng)控制到底用哪種檢測(cè)器最好？
? 感應(yīng)控制檢測(cè)器應(yīng)該如何設(shè)置？
? 感應(yīng)控制中怎樣設(shè)計(jì)優(yōu)化控制參數(shù)？
? 感應(yīng)控制和自適應(yīng)控制區(qū)別是什么？
要回答這些問題，首先看看對(duì)感應(yīng)控制最樸素的認(rèn)識(shí)。一個(gè)具備感應(yīng)控制能力的信號(hào)相位的綠燈亮起后，首先運(yùn)行一個(gè)最小綠時(shí)間，再隨著車輛的到達(dá)不斷延伸相位時(shí)間，直到當(dāng)沖突相位出現(xiàn)交通需求時(shí)，開始進(jìn)行最大綠計(jì)數(shù)。隨著相位的不斷延伸，當(dāng)沒有新車輛到達(dá)或相位時(shí)間達(dá)到最大時(shí)間限制后，開始進(jìn)行相位的切換到下一個(gè)有交通需求的相位。實(shí)際上感應(yīng)控制不只是一個(gè)相位簡(jiǎn)單的啟動(dòng)、延伸控制、終止的過程；更重要的是對(duì)信號(hào)控制基本思想上與定時(shí)控制存在很大的不同。某種意義上，早期的手動(dòng)控制就是一種感應(yīng)控制，只是用眼睛替代了檢測(cè)器，用人的大腦判斷需求、用手工操作進(jìn)行交通需求響應(yīng)。可以說(shuō)感應(yīng)控制是交通信號(hào)最早的控制模式，也是最能契合交通管理者最直接控制意圖的控制方式。我一直認(rèn)為，感應(yīng)控制是一種信控思維方式，這個(gè)思維方式主要考慮7個(gè)方面：相位啟動(dòng)條件、相位時(shí)間擴(kuò)展條件、相位結(jié)束條件、相位轉(zhuǎn)換順序約束、感應(yīng)上下游協(xié)調(diào)關(guān)系、檢測(cè)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理以及故障響應(yīng)機(jī)制。感應(yīng)控制不僅僅是一種控制方式，它是一種控制模式甚至是控制思想的轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的定周期配時(shí)是以從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)控制，而感應(yīng)控制則是基于實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)的響應(yīng)控制的轉(zhuǎn)變。多年來(lái)，感應(yīng)控制一直是被信控行業(yè)丟失的一把利器，也是信控行業(yè)目前狀態(tài)下急需補(bǔ)足的一門課。從感應(yīng)控制的視角來(lái)看，交通控制可分成三種情況。一種是全感應(yīng)控制，是在路口的各個(gè)流向均具備交通檢測(cè)能力，能對(duì)各種交通模式（機(jī)動(dòng)車、行人、非機(jī)動(dòng)車等）進(jìn)行檢測(cè)，并可以響應(yīng)這些感知數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)交通控制。第二種是半感應(yīng)控制，是在路口的部分方向或是部分流向上具備交通感知能力，然后對(duì)這些方向進(jìn)行感應(yīng)控制。第三種是定時(shí)控制，沒有任何交通感知措施，只能用經(jīng)驗(yàn)判斷。我一直認(rèn)為感應(yīng)控制幾乎是所有控制模式的基礎(chǔ)，它主要研究這樣幾個(gè)方面——需求方面：需求怎樣產(chǎn)生，不同優(yōu)先級(jí)的需求分類，需求是否必須響應(yīng)，需求可否忽略等；控制方面：感應(yīng)控制的適用性，感應(yīng)與協(xié)調(diào)控制的配合，泉路口無(wú)需求時(shí)的默認(rèn)相位，以及沒有需求時(shí)怎么辦等；參數(shù)方面：感應(yīng)下的最小綠時(shí)間，感應(yīng)控制下如何約束相序，最大綠時(shí)間的含義，判斷相位終止的條件參數(shù)等。而在評(píng)價(jià)一個(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行效果時(shí)，我們要分別針對(duì)車輛、行人、自行車以及公共交通各種不同的交通需求、控制目標(biāo)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。面對(duì)不同的目標(biāo)，我們會(huì)給出不同的控制指標(biāo)，這些都是感應(yīng)控制需要考慮的內(nèi)容。感應(yīng)控制最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是如何實(shí)時(shí)感知檢測(cè)交通需求，也就是檢測(cè)設(shè)計(jì)。交通檢測(cè)在感應(yīng)控制中主要完成以下幾個(gè)任務(wù)：感知交通需求，形成對(duì)相關(guān)相位的路權(quán)請(qǐng)求；為連續(xù)交通流請(qǐng)求擴(kuò)展時(shí)間并保持路權(quán)狀態(tài)；分析車隊(duì)特征，適時(shí)中止低效率交通流路權(quán)；檢測(cè)高速車隊(duì)，避免相位中止帶來(lái)安全困境等。對(duì)于感應(yīng)控制，我們經(jīng)常疑惑檢測(cè)器如何設(shè)置，這個(gè)問題很難有標(biāo)準(zhǔn)答案。我們通?？紤]這樣幾個(gè)方面：路口以及路口各流向的控制目標(biāo)、用路人的構(gòu)成、交通流的特性、運(yùn)行速度以及從檢測(cè)器到停止線的行程時(shí)間等。對(duì)于檢測(cè)的目標(biāo)，我們通常要檢測(cè)高速運(yùn)行車流、低速運(yùn)行車流、左轉(zhuǎn)車輛、右轉(zhuǎn)車輛、行人檢測(cè)、自行車檢測(cè)、緊急車輛檢測(cè)以及公共交通檢測(cè)。在鐵道路口，我們還需要對(duì)鐵路機(jī)車的到達(dá)和通過進(jìn)行檢測(cè)。要實(shí)現(xiàn)感應(yīng)控制，除了要有相位設(shè)計(jì)，還要把相位與相關(guān)檢測(cè)器對(duì)應(yīng)起來(lái)，進(jìn)行綁定。針對(duì)檢測(cè)器設(shè)置的位置和檢測(cè)的對(duì)象來(lái)決定這個(gè)檢測(cè)器的數(shù)據(jù)是用來(lái)做相位請(qǐng)求，相對(duì)擴(kuò)展還是分析車輛排隊(duì)、清空，是否要對(duì)特殊車輛進(jìn)行單獨(dú)檢出等都是工程設(shè)計(jì)中必須考慮的內(nèi)容。感應(yīng)控制同樣需要關(guān)鍵基礎(chǔ)參數(shù)的配置，比如相位沖突關(guān)系、黃燈時(shí)間、紅燈清空時(shí)間、最小綠、最大綠等。這些參數(shù)設(shè)置是影響控制安全與控制效果的關(guān)鍵。在定周期控制的情況下，我們通常說(shuō)信號(hào)控制要設(shè)置最小綠時(shí)間，這往往是指出于安全考慮的最小綠時(shí)間。但在感應(yīng)控制中，還有一個(gè)“控制最小綠時(shí)間”，就是當(dāng)這個(gè)相位處于紅燈狀態(tài)時(shí)，上游檢測(cè)器檢測(cè)到車輛到達(dá)情況，通過車輛到達(dá)情況來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)綠燈亮起時(shí)，可能的排隊(duì)長(zhǎng)度以及清空排隊(duì)所需時(shí)間，我們把這個(gè)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，來(lái)形成控制的最小綠時(shí)間，其意義在于保障綠燈亮起時(shí)初始排隊(duì)清空，避免造成剩余排隊(duì)。而最大綠時(shí)間的控制意義主要是保持控制的公平，限制最大等待時(shí)間和預(yù)防排隊(duì)溢出。還有一個(gè)重要參數(shù)是通過時(shí)間，也稱為擴(kuò)展時(shí)間，它的主要作用是保證按設(shè)計(jì)密度到達(dá)的車隊(duì)能夠連續(xù)、安全到達(dá)停止線，通過入口，適時(shí)地中止相位并切換到另一相位。感應(yīng)控制最重要的就是需求，而需求是多樣的，當(dāng)需求產(chǎn)生時(shí)，我們面臨著多重選擇：是首先執(zhí)行最小綠再逐步延展，還是只要有需求就執(zhí)行到最大綠時(shí)間；需求即可以來(lái)自真實(shí)的檢測(cè)器數(shù)據(jù)，也可以來(lái)自自軟件設(shè)定的功能需求，或者來(lái)自中心系統(tǒng)的指令等。在這些方面我們有很多變通的方法來(lái)適應(yīng)不同交通控制場(chǎng)景需要。檢測(cè)器在感應(yīng)控制中有很多應(yīng)用方法，檢測(cè)器不只是檢測(cè)到車輛就立即產(chǎn)生請(qǐng)求，有時(shí)我們也希望檢測(cè)被延時(shí)執(zhí)行、被忽略、被有限相應(yīng)等等。感應(yīng)控制的檢測(cè)也不只是來(lái)自單一的檢測(cè)結(jié)果，有時(shí)也會(huì)同時(shí)設(shè)置多個(gè)檢測(cè)器檢測(cè)擴(kuò)展時(shí)間，或者通過多種檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比計(jì)算或邏輯組合。通過協(xié)調(diào)控制和感應(yīng)控制之間的結(jié)合，可以在控制過程中即保障協(xié)調(diào)相位能在準(zhǔn)確時(shí)刻啟動(dòng)或中止，又能靈活相應(yīng)偶發(fā)隨機(jī)的交通需求，靈活分配路口時(shí)間資源。在正常情況下，我們按照相序圖正?？刂疲刂A(yù)定的控制流程運(yùn)行。但在某些情況下，由于不同流向間的交通流需求變化，需要臨時(shí)插入或剔除某個(gè)相位，就可以采用多種靈活的相位組合方式，在協(xié)調(diào)控制的情況下啟動(dòng)適當(dāng)?shù)南辔弧?/span>保障協(xié)調(diào)相位在指定的時(shí)間段內(nèi)運(yùn)行，保障上下游之間交通流的連續(xù)運(yùn)行，這是協(xié)調(diào)綠波控制的基本要義。除協(xié)調(diào)相位之外，其他的時(shí)段我們可以通過感應(yīng)控制的方式根據(jù)實(shí)時(shí)交通流的情況靈活調(diào)節(jié)。感應(yīng)是協(xié)調(diào)的一個(gè)重要補(bǔ)充，有了感應(yīng)后，協(xié)調(diào)可以拓展協(xié)調(diào)控制的可用資源并保障協(xié)調(diào)控制運(yùn)行的更加靈活，彌補(bǔ)協(xié)調(diào)控制的資源浪費(fèi)。協(xié)調(diào)感應(yīng)控制可分為兩種情況：一種是固定相位中止，一種是浮動(dòng)相位中止。
另一個(gè)場(chǎng)景，如何用感應(yīng)控制的方法和適當(dāng)?shù)脑O(shè)置檢測(cè)器設(shè)置來(lái)辨識(shí)一個(gè)交通行為意圖。比如，在一個(gè)主路跟支路交叉的路口，如果支路方向只有一條車道，從支路駛來(lái)的車輛行駛目標(biāo)可能是左、直、右三種可能，標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)器只要車輛到達(dá)都能檢測(cè)到，我們可以通過車輛在檢測(cè)器上停留的時(shí)間來(lái)判斷它的通行意圖；右轉(zhuǎn)的車輛可能快速通過檢測(cè)器并離開，而需要左轉(zhuǎn)、直行的車輛在遇到紅燈時(shí)，會(huì)在檢測(cè)器上停留。通過檢測(cè)存在時(shí)間，當(dāng)它停車超過一定時(shí)間后，我們認(rèn)為它可能需要信號(hào)控制保障才能通過路口。這時(shí)我們產(chǎn)生了一個(gè)相位需求，并且在它這個(gè)方向給出綠燈保證它通過路口。同樣的，這個(gè)方法應(yīng)用也可以應(yīng)用在主路的左轉(zhuǎn)的交通檢測(cè)上。這就是檢測(cè)延時(shí)的集中應(yīng)用。在提及感應(yīng)控制時(shí)，我們通常認(rèn)為感應(yīng)控制的需求和擴(kuò)展都理解成只要有檢測(cè)器檢測(cè)到車輛的存在即可。但在實(shí)際項(xiàng)目中還有另一種應(yīng)用需求，即我們不僅要檢測(cè)到車輛的存在，有時(shí)還要檢測(cè)車輛的運(yùn)行速度。其中一個(gè)場(chǎng)景就是黃燈線信號(hào)控制的黃燈困境問題（某種場(chǎng)景下，黃燈造成的車輛既無(wú)法通過，又無(wú)法安全停止的情況），如何來(lái)保障這段區(qū)域的車輛安全通過路口？其中一個(gè)方法就是利用感應(yīng)控制，當(dāng)發(fā)現(xiàn)決策困境區(qū)域中存在車輛，并且車輛的運(yùn)行速度相對(duì)較快時(shí)，就把相位的中止時(shí)間適當(dāng)拖后，保障車輛在綠燈期間進(jìn)入并通過入口，進(jìn)而保障路口的交通安全。還有一種感應(yīng)控制場(chǎng)景：全紅感應(yīng)控制，它同樣需要依據(jù)速度檢測(cè)。比如在一些事故多發(fā)區(qū)，上游車輛到達(dá)時(shí)，若車輛運(yùn)行速度較快，它沖進(jìn)入口就會(huì)帶來(lái)交通安全問題。那么我們可以通過感應(yīng)控制的方法，常態(tài)下信號(hào)處于全紅狀態(tài)，只有車輛速度降低至限定速度以下時(shí)才能生成對(duì)相位的有效需求，車輛抵近路口時(shí)速度較低，就在它相應(yīng)方向給出綠燈，讓車輛通過，反之則阻止其通過。
再有一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景就是行人控制。行人信號(hào)的基本語(yǔ)義包括行人禁止通行、行人可以進(jìn)入道路、行人通過道路這三個(gè)階段。 
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