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前段時(shí)間在“信控中國(guó)”群中大家經(jīng)常討論一些問(wèn)題,有的時(shí)候?yàn)榱艘粋€(gè)名詞的解釋大家各抒己見(jiàn),一爬樓就是幾百條記錄。
所以,得閑的時(shí)候就在思考這些問(wèn)題。作為行業(yè)的專(zhuān)家、教授和企業(yè)的研發(fā)人員確實(shí)是需要對(duì)于這些專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的問(wèn)題有專(zhuān)業(yè)的研究。但是站在我們交警管理者管理信號(hào)控制的角度,咱們?cè)趯?shí)際管理工作中怎么樣才能夠做到在做好繁雜工作的同時(shí),利用非常有限的時(shí)間和精力、資源達(dá)到最大的管理效益呢?在管理的時(shí)候,怎么樣讓概念和理論與實(shí)踐結(jié)合得更好,讓它變得簡(jiǎn)化、易理解且更好用呢?
我個(gè)人以前學(xué)的專(zhuān)業(yè)是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè),參加公安工作以后,在網(wǎng)監(jiān)部門(mén)工作了6年,然后就到了交警管理信號(hào)燈和電子警察。到現(xiàn)在,從事智能交通系統(tǒng)的建設(shè)、管理和應(yīng)用已經(jīng)15年了。
我并沒(méi)有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過(guò)交通管理信號(hào)控制的理論知識(shí),我現(xiàn)在的管理理念基本都是在平時(shí)大量實(shí)踐中通過(guò)對(duì)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的積累而得到的,相信很多的交警同行也屬于這種情況。我曾開(kāi)玩笑說(shuō),要管好這個(gè)事兒,不但要懂得交通組織,還得要懂計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、電子、機(jī)械、土建,甚至招標(biāo)采購(gòu)、編程、數(shù)據(jù)庫(kù)都要了解一點(diǎn),否則還真的怕“被別人賣(mài)了還在幫別人數(shù)錢(qián)”。
所以這樣看來(lái),咱們作為交警一方的管理者,只能盡量做簡(jiǎn)化工作。很多問(wèn)題不可能鉆得很深,但又不能一點(diǎn)兒都不懂。
最近在和朋友交流時(shí)得知,國(guó)內(nèi)某個(gè)城市信號(hào)感應(yīng)控制路口做了大幾十個(gè),相關(guān)的感應(yīng)控制的設(shè)備都配齊了,但因?yàn)榉N種原因,投入使用之后,當(dāng)?shù)亟痪瘏s認(rèn)為感應(yīng)控制不好用。雖然也聘請(qǐng)了專(zhuān)業(yè)信控優(yōu)化團(tuán)隊(duì),但現(xiàn)在這幾十個(gè)路口還是全部作為固定配時(shí)使用,讓我覺(jué)得非??上?,這么好的設(shè)備有些浪費(fèi)了。
感應(yīng)控制在當(dāng)前來(lái)看是一種性價(jià)比較高,又比較容易產(chǎn)生好的控制效益的信號(hào)控制方式。把它用好了,會(huì)達(dá)到意想不到的效果。但是有時(shí)候我們?cè)趹?yīng)用感應(yīng)控制時(shí),可能會(huì)被一些固定配時(shí)時(shí)代的理論所束縛,在實(shí)踐中難以放開(kāi)手腳,繼而覺(jué)得感應(yīng)控制不好用,或者干脆就棄用了。
因此,我大概總結(jié)了一些站在交警角度,做大面積應(yīng)用感應(yīng)控制時(shí)先要厘清的認(rèn)知。首先聲明,這里說(shuō)的并不是“理論無(wú)用論”,在做研究,研發(fā)產(chǎn)品的時(shí)候,必須要具有深厚的理論功底才可能會(huì)有所突破。
但在具體的項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,特別是在實(shí)施中技術(shù)方向的把控,乃至最后項(xiàng)目取得的效果,實(shí)際上大部分仍都需要交警來(lái)控制和主導(dǎo),這是目前客觀機(jī)制決定的,所以有時(shí)候咱們要把理論稍稍的變一個(gè)角度看一下,可能就豁然開(kāi)朗了。
下述內(nèi)容只是站在交警管理者的角度,結(jié)合使用場(chǎng)景,辯證的看待交通控制理論知識(shí),畢竟解決問(wèn)題便是王道。希望對(duì)交警同行有一定的幫助。
關(guān)于信號(hào)燈周期,很多專(zhuān)業(yè)的理論都建議信號(hào)燈周期最好控制在120~150秒。但在感應(yīng)控制應(yīng)用中,就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)四階段控制的信號(hào)燈周期如果控制在120秒,那么每個(gè)階段就只有30秒了,去掉行人伴隨保底時(shí)間、綠閃、黃燈,留給感應(yīng)控制自由發(fā)揮的時(shí)間就非常有限,這樣難以發(fā)揮出感應(yīng)控制的優(yōu)勢(shì)。
另一方面,通過(guò)觀察我們可以知道,車(chē)流量大時(shí)綠燈如果能根據(jù)車(chē)流需要適當(dāng)合理的延長(zhǎng),可以使通行的車(chē)輛數(shù)呈幾何倍數(shù)的增加。因?yàn)檐?chē)輛起步有拉動(dòng)效應(yīng),前面的二三十秒有時(shí)車(chē)速很難拉起來(lái),當(dāng)整體車(chē)速拉起來(lái)以后,通行效率就會(huì)指數(shù)級(jí)提高。所以真正合理的時(shí)長(zhǎng),應(yīng)該是當(dāng)車(chē)速拉起來(lái)以后,根據(jù)車(chē)流量自動(dòng)控制的時(shí)長(zhǎng)。
以前用固定配時(shí)很難做到這一點(diǎn),因?yàn)楣潭ㄅ鋾r(shí)一旦將時(shí)間拉開(kāi),需要收的時(shí)候不能自動(dòng)收住,但這一點(diǎn)正好就是感應(yīng)控制擅長(zhǎng)干的事情,它可以根據(jù)實(shí)時(shí)車(chē)流隨時(shí)收放。
這樣看來(lái),我認(rèn)為以前我們說(shuō)的信號(hào)燈周期不超過(guò)120~150秒,是在當(dāng)時(shí)固定配時(shí)條件下,平衡了利弊之后做的一個(gè)折中選擇。在感應(yīng)控制條件下,我覺(jué)得這個(gè)概念應(yīng)該改成全天的平均信號(hào)燈的周期不超過(guò)120~150秒比較合適。
從湘潭市現(xiàn)在全城區(qū)運(yùn)用感應(yīng)控制的情況來(lái)看,信號(hào)燈全天的平均周期不會(huì)超過(guò)100~120秒。它可以按照策略設(shè)置和實(shí)際車(chē)流量,自動(dòng)將時(shí)間靈活地拉長(zhǎng)或縮短,就像一根聰明的彈簧在伸縮,在平峰的非飽和狀態(tài)下完全自由調(diào)整伸縮,確保每個(gè)路口的停車(chē)次數(shù)不大于一次,而在高峰的飽和以及過(guò)飽和狀態(tài)下,則完全按照預(yù)設(shè)的策略來(lái)伸縮調(diào)整。把這個(gè)概念明晰之后,再全面應(yīng)用感應(yīng)控制時(shí),就會(huì)少了很多顧慮。
我們經(jīng)常都遇到規(guī)劃局或設(shè)計(jì)院、設(shè)計(jì)公司,在解決某處的擁堵問(wèn)題時(shí),需要車(chē)流量數(shù)據(jù)的情況。為了獲取數(shù)據(jù)通常采用實(shí)地查數(shù)或監(jiān)控查數(shù)的方式,有時(shí)候一干就是一兩個(gè)禮拜。
對(duì)于解決擁堵需要通過(guò)流量數(shù)據(jù)得出結(jié)論其實(shí)可以通過(guò)更高效的方式獲得,下面就聊聊我的看法。
道路或路口的實(shí)際通行能力只可能小于等于飽和流量,不可能大于飽和流量。我們數(shù)來(lái)數(shù)去想要了解的并不是這個(gè)路的飽和通行量,因?yàn)橐粭l道路或者一個(gè)路口的飽和通行量是完全可以根據(jù)道路情況計(jì)算出來(lái)的。
我們一直想要了解的應(yīng)該是意向需求流量,只有知道了意向需求流量,我們才知道應(yīng)該怎么樣疏導(dǎo)。而不管現(xiàn)場(chǎng)還是監(jiān)控?cái)?shù),所統(tǒng)計(jì)到的永遠(yuǎn)都只可能小于等于飽和流量,當(dāng)意向需求流量大于飽和流量產(chǎn)生了擁堵時(shí),是不可能通過(guò)數(shù)車(chē)得到實(shí)際的意向需求流量的。
舉個(gè)例子,比如一條兩車(chē)道的道路,通過(guò)計(jì)算和折算之后,它的最高通行量應(yīng)該就是2000標(biāo)準(zhǔn)車(chē)左右。那么也就意味著在這個(gè)路段通過(guò)的車(chē)流最多不會(huì)大于2000。當(dāng)因?yàn)楦叻迤诙萝?chē),而我們想了解高峰期的流量,去人工數(shù)車(chē)的時(shí)候,是怎么數(shù)都不可能會(huì)超過(guò)2000的。
所以相較于直接數(shù)車(chē),我的處理方法一般是針對(duì)需要了解的時(shí)間段通過(guò)錄像進(jìn)行觀察,通過(guò)觀察如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)堵車(chē),這個(gè)時(shí)候的意向需求流量應(yīng)該就是小于等于2000,那么也就意味著這時(shí)候的擁堵問(wèn)題是不存在的。
當(dāng)觀察錄像發(fā)現(xiàn)這個(gè)位置的來(lái)車(chē)方向持續(xù)的堵車(chē)越堵越長(zhǎng),后面的排隊(duì)車(chē)輛不斷增加的時(shí)候,那么這個(gè)地方的意向需求流量肯定就是已經(jīng)大于2000了,也就是通常我們說(shuō)的發(fā)生了擁堵。這時(shí)候人工數(shù)車(chē),數(shù)出來(lái)的都最高只是飽和流量,意向需求流量我們是不可能在里面數(shù)出來(lái)的,因?yàn)檫€有很多車(chē)堵在后面過(guò)不來(lái),是無(wú)法統(tǒng)計(jì)的。
所以我們換個(gè)思路,先不去管意向流量,首先看看這個(gè)位置是不是還有優(yōu)化的余地,也就是把2000的飽和通行量盡量的提高一點(diǎn)。如果在這方面沒(méi)有什么切實(shí)有效可行的辦法,那么就采取上游截流,也就是把超過(guò)2000飽和流量之外的意向需求流量盡量的卡在外圍,讓他慢一點(diǎn)進(jìn)來(lái),這樣就可以大大的緩解擁堵。
如此一來(lái),我們?cè)诓恍枰敿?xì)了解意向需求流量的情況下,也就把這個(gè)地方的擁堵問(wèn)題解決了,比起在路口花費(fèi)大量精力地?cái)?shù)車(chē)就簡(jiǎn)便了很多。
對(duì)于交叉路口也是一樣,交叉路口的飽和通行流量,在交通渠化組織合理,信號(hào)燈配時(shí)合理,即沒(méi)有綠燈空放的前提下,結(jié)合路口的渠化車(chē)道數(shù)和不沖突相位的同時(shí)放行情況,路口通行的飽和車(chē)流量也是可以計(jì)算出來(lái)的。
在這里有兩個(gè)前提,第一個(gè)就是路口的渠化要做到合理,這是解決空間利用的問(wèn)題,第二個(gè)就是路口的配時(shí)要做的合理,這是解決時(shí)間利用的問(wèn)題,而這又是信號(hào)感應(yīng)控制所擅長(zhǎng)范圍了。把這兩個(gè)問(wèn)題解決好了,路口的飽和通行量也就相對(duì)固定了下來(lái),一旦這個(gè)路口發(fā)生了擁堵,那么肯定就是超過(guò)了路口的飽和承載量,自然也就只能想辦法從外圍截流來(lái)緩解這個(gè)路口的擁堵了。
在應(yīng)用感應(yīng)控制的過(guò)程中,復(fù)雜的理論論證可以留給專(zhuān)業(yè)單位去做,作為交警管理者,要的就是盡快用簡(jiǎn)單的方法找到準(zhǔn)確的解決方案。
在湘潭市城區(qū),圍繞高峰期易產(chǎn)生聚集性擁堵的多個(gè)區(qū)域,我們已經(jīng)運(yùn)用全感應(yīng)控制實(shí)現(xiàn)了高峰期對(duì)這些區(qū)域的全自動(dòng)保護(hù)性控制策略,完全實(shí)現(xiàn)了“緩進(jìn)快出,量出為入”的效果,在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中,我們并沒(méi)有依靠相關(guān)的專(zhuān)業(yè)單位,就是運(yùn)用了上面簡(jiǎn)單的方法而找到了最佳解決方案,并通過(guò)反復(fù)細(xì)致的調(diào)試將這個(gè)方案很好地落地。
綜上,反復(fù)到實(shí)際路面和對(duì)著監(jiān)控?cái)?shù)車(chē)流量以及意圖通過(guò)這個(gè)流量數(shù)據(jù)來(lái)決定感應(yīng)控制策略,我認(rèn)為付出回報(bào)比不高。想要知道一個(gè)路口或者路段有沒(méi)有問(wèn)題,把錄像調(diào)出來(lái)看一眼就知道了,后續(xù)怎么解決也是大概看一下就能夠知道怎么解決,只是后續(xù)設(shè)法創(chuàng)造條件解決問(wèn)題就行了。
要說(shuō)到信控協(xié)調(diào)的方法,第一種想到的肯定是做綠波帶,也就是在固定配時(shí)的條件下做好各路口的相位差,從而得到線協(xié)調(diào)的效果,還有稍復(fù)雜一點(diǎn)的做多方向的相位差達(dá)到區(qū)域協(xié)調(diào)的效果。第二種想到的肯定是大數(shù)據(jù)和云計(jì)算,通過(guò)一個(gè)超強(qiáng)的大腦來(lái)協(xié)調(diào)我們各個(gè)路口的信號(hào)機(jī),讓所有的信號(hào)機(jī)都聽(tīng)這個(gè)大腦的指揮,從而進(jìn)行步調(diào)一致的控制。
但是,應(yīng)用了感應(yīng)控制后就會(huì)發(fā)現(xiàn),其實(shí)協(xié)調(diào)還有第三種方法,那就是所有的感應(yīng)控制信號(hào)機(jī)之間用互相傳導(dǎo)的車(chē)流量來(lái)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。
比如A路口向B路口放行了一定量的車(chē)流量。當(dāng)這股車(chē)流量到達(dá)B路口時(shí),B路口實(shí)際上就可以理解為接到了A路口傳達(dá)來(lái)的相關(guān)信息。只要感應(yīng)控制策略設(shè)置合理,通過(guò)這樣的傳導(dǎo),當(dāng)大面積實(shí)現(xiàn)感應(yīng)控制,或者全城區(qū)域都是感應(yīng)控制的時(shí)候,我們就會(huì)驚奇的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)實(shí)際實(shí)現(xiàn)了全自適應(yīng)控制的效果。
特別是在非飽和狀態(tài)下,所有路口的高綠信比都會(huì)自動(dòng)傾向于大車(chē)流,信號(hào)燈變化的節(jié)奏跟著車(chē)流的節(jié)奏在變化,駕駛員只需要駕車(chē)盡量跟著大車(chē)流走,獲得的綠信比就會(huì)是比較高的,而不需要駕駛員刻意地去迎合某一個(gè)特定的速度范圍行車(chē)。
這個(gè)效果的實(shí)現(xiàn)既不需要通過(guò)繁雜的精密計(jì)算,也不需要運(yùn)用耗資巨大的大數(shù)據(jù)和云計(jì)算、甚至AI人工智能系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn),而且由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使得整套系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和控制的實(shí)時(shí)響應(yīng)性都非常的好。
如果我們的思維固化在了做協(xié)調(diào)就必須用第一種或者第二種方法的話,那么我們?cè)谑褂酶袘?yīng)控制時(shí)就放不開(kāi)手腳。想通了這個(gè)問(wèn)題之后,再去做感應(yīng)控制,就會(huì)感覺(jué)像是發(fā)現(xiàn)了一片新的天空。
對(duì)于控制精度,我覺(jué)得一直存在一定誤區(qū),覺(jué)得精度越高越好。達(dá)到了80%,就恨不得達(dá)到90%,甚至99%、100%最好。
但是實(shí)際上這里頭有一個(gè)性價(jià)比的問(wèn)題,從理論上面說(shuō)精度肯定是越高越好,但是假如花1000萬(wàn)就能夠做到80%,而想要達(dá)到90%甚至95%,需要花費(fèi)包含后期維護(hù)等綜合成本達(dá)到2000萬(wàn)的話,那么我認(rèn)為這個(gè)性價(jià)比是極不劃算的,而且在實(shí)際控制當(dāng)中它的效能提升可能連10%都不會(huì)有。
所以我對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的處理是“不求最高,但求好用、省錢(qián)”。這里分兩個(gè)層面看,第一層是設(shè)備本身的精度問(wèn)題,例如純視頻目前只能最高達(dá)到85%左右,線圈、地磁、雷視一體應(yīng)該能達(dá)到95%以上,這是設(shè)備本身特性決定的。第二層就是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的具體區(qū)域、位置和車(chē)道數(shù)比例等用法決定的。
以湘潭市舉例,目前湘潭市城區(qū)的感應(yīng)控制全部是用的是專(zhuān)用的純視頻檢測(cè),只論設(shè)備精度這一層實(shí)際只有80%左右。到第二層,我還會(huì)根據(jù)各個(gè)路口的實(shí)地實(shí)際的情況來(lái)確定檢測(cè)的具體位置,只檢測(cè)我需要的位置,實(shí)際檢測(cè)的車(chē)道數(shù)的比例可能連一半都沒(méi)有。
這兩層結(jié)合下來(lái)實(shí)際就是在做模糊控制,如果路口所有車(chē)流作為基數(shù)來(lái)計(jì)算的精度,那肯定是不高的,但是從實(shí)際使用效果看,配合合適的控制策略,不僅僅夠用了,而且還非常好用。
因?yàn)槭紫葘?duì)于路口的車(chē)流,尤其到后段時(shí)間離散狀態(tài)的時(shí)候,精準(zhǔn)的車(chē)流和信號(hào)的配合是很難的,就是上再貴再尖端的設(shè)備,最后的效果也很難有本質(zhì)的改善,但成本會(huì)直線上升,只要能夠做到大概率就能滿足需要了。
其次,我是把視頻檢測(cè)數(shù)據(jù)當(dāng)做相位虛擬開(kāi)關(guān)來(lái)使用的,對(duì)于一個(gè)相位有很多個(gè)車(chē)道的位置來(lái)說(shuō),不需要全部檢測(cè)所有的車(chē)道,只要將這個(gè)虛擬開(kāi)關(guān)裝在能夠充分體現(xiàn)通行特征的個(gè)別車(chē)道檢測(cè)到就行了,檢測(cè)到的數(shù)據(jù)就是在本相位本周期之內(nèi)實(shí)時(shí)控制信號(hào)燈時(shí)長(zhǎng)的,不需要多么高的精度。再加上全區(qū)域大面積的使用形成的模糊控制組合,整體效果很容易就獲得了提升。
交警管理者在項(xiàng)目實(shí)施或者應(yīng)用過(guò)程中,如果一味地要求單純提高精度,那么配合建設(shè)項(xiàng)目的專(zhuān)家以及廠家也只能被迫地來(lái)迎合這種需求,而這種需求我認(rèn)為不是必要的,應(yīng)該理性看待,夠用就行了,交通流本來(lái)就不是精確恒定的,它總是在不斷的變化,那我們就用模糊控制來(lái)大概率迎合它就可以了。解決了這個(gè)問(wèn)題之后,是不是有退一步海闊天空的感覺(jué)。
寫(xiě)到這里,其實(shí)還有其他很多細(xì)小的地方,包括檢測(cè)設(shè)備的安裝和具體檢測(cè)位置的設(shè)置、設(shè)備日常維護(hù)、信控中遲啟、全紅、紅閃、搭接、單放等細(xì)節(jié)的運(yùn)用等等......
在感應(yīng)控制應(yīng)用管理中,我們大可不必死守之前固有的理論拿來(lái)生搬硬套,只要遵循基本通行規(guī)律,結(jié)合實(shí)際場(chǎng)景,把思維打開(kāi),就會(huì)有很大的發(fā)揮空間。