智慧交通信號控制系統(tǒng)梗概
概述
智慧交通信號控制系統(tǒng)是基于交通大數(shù)據(jù)的人工智能應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)在挖掘海量實(shí)時(shí)交通大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對道路運(yùn)行態(tài)勢進(jìn)行判斷，利用人工智能的方法優(yōu)化交通信號區(qū)域協(xié)調(diào)控制方案。
智慧交通信號控制系統(tǒng)是基于交通大數(shù)據(jù)的人工智能應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)在挖掘海量實(shí)時(shí)交通大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對道路運(yùn)行態(tài)勢進(jìn)行判斷，利用人工智能的方法優(yōu)化交通信號區(qū)域協(xié)調(diào)控制方案。
這里所說的交通大數(shù)據(jù)指的是GPS數(shù)據(jù)、手機(jī)信令數(shù)據(jù)、APP、和未來很快就可能出現(xiàn)的車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。
智慧交通信號控制系統(tǒng)也可以實(shí)時(shí)接入其它交通檢測數(shù)據(jù)，如流量檢測器、排隊(duì)長度檢測器、速度檢測器等，對系統(tǒng)配時(shí)方案進(jìn)行校正和驗(yàn)算。
目前國內(nèi)主要應(yīng)用的交通信號控制系統(tǒng)（其中包括SCOOT和SCATS）都依賴于交叉口鋪設(shè)的檢測器，使用經(jīng)典的交通信號控制理論和算法進(jìn)行區(qū)域協(xié)調(diào)配時(shí)計(jì)算和優(yōu)化。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于檢測器工作環(huán)境較差，加上經(jīng)常性的道路施工，使得檢測器完好狀態(tài)較差，沒有檢測器提供數(shù)據(jù)的信號控制系統(tǒng)只能降級使用，運(yùn)行單個信號機(jī)的定周期的配時(shí)方案。
此外，現(xiàn)有系統(tǒng)大多是封閉的系統(tǒng)，無法接受其他檢測手段提供的交通流檢測信息；現(xiàn)有系統(tǒng)信號優(yōu)化算法沒有很好地結(jié)合智慧交通最新的研究成果；現(xiàn)狀交通控制系統(tǒng)評價(jià)沒有很好地利用大數(shù)據(jù)分析手段等。
目前國內(nèi)能夠生產(chǎn)成套交通信號燈控制系統(tǒng)的主要的廠家有中控、海信、大華、易華錄等。此外還有許多小的信號機(jī)生產(chǎn)廠家，這些廠家不提供控制系統(tǒng)平臺。
即使生產(chǎn)成套設(shè)備的廠家，其信號控制系統(tǒng)（平臺）一般也停留在遠(yuǎn)程監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制上，沒有面控的優(yōu)化算法，部分控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)干線綠波帶（即線控）和單個路口優(yōu)化配時(shí)（點(diǎn)控）的方案。
目前沒有成熟的使用交通大數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化區(qū)域配時(shí)方案的技術(shù)。據(jù)悉中控和阿里巴巴正在合作進(jìn)行大數(shù)據(jù)用于面控的開發(fā)。
目前大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能普遍應(yīng)用到交通領(lǐng)域。
GPS點(diǎn)有三個字段組成：時(shí)間、經(jīng)度、緯度。
數(shù)據(jù)分為兩個大類：
1）公眾數(shù)據(jù)，也就是我們從用戶身上拿到的數(shù)據(jù)，這里面分為兩個來源：
手機(jī)地圖APP的導(dǎo)航時(shí)的位置信息回傳；
車載導(dǎo)航設(shè)備給我們傳回的GPS點(diǎn)。
2）行業(yè)數(shù)據(jù)，行業(yè)數(shù)據(jù)通過置換和購買的方式主要是出租車數(shù)據(jù)。
智慧交通信號燈控制系統(tǒng)總體構(gòu)架主要包括數(shù)據(jù)采集及處理、協(xié)調(diào)控制方案生成、和實(shí)時(shí)態(tài)勢評價(jià)三部分。
（1）數(shù)據(jù)采集及處理，重點(diǎn)解決交通大數(shù)據(jù)的處理；
（2）協(xié)調(diào)控制方案，引進(jìn)人工智能技術(shù)，識別交通運(yùn)行規(guī)律，預(yù)測交通趨勢；
（3）實(shí)時(shí)態(tài)勢評價(jià)，反饋給第二步，及時(shí)調(diào)整方案（會下圍棋的阿爾法狗基本構(gòu)架是計(jì)算下棋落子模塊和態(tài)勢研判模塊兩個部分）。
控制按控制區(qū)域的不同分為中心控制、小區(qū)控制和單點(diǎn)優(yōu)化三個級別。
中心控制需要協(xié)調(diào)各個小區(qū)的信號周期
小區(qū)內(nèi)各個交叉口使用相同的信號周期或半周期，上下游交叉口配置合適的相位差——根據(jù)旅行速度和距離計(jì)算旅行時(shí)間
交叉口綠信比按整體交通擁堵評價(jià)方向整體分配
對配置交通檢測器的交叉口綠燈尾和紅燈頭可根據(jù)車輛到達(dá)情況進(jìn)行優(yōu)化
對聯(lián)網(wǎng)的有GPS的公交車可以采用同樣的優(yōu)化方法
區(qū)域整體優(yōu)化控制
主干線優(yōu)先控制（綠波帶）
擁堵區(qū)域延緩駛?cè)肟刂疲t波帶）
重要路口保通控制（控制四個方向進(jìn)入流量）
交叉口交通鎖死情況消散
GPS大數(shù)據(jù)的主要形態(tài)：時(shí)間、經(jīng)度、緯度。
如果采樣間隔短，可以計(jì)算較為精確的區(qū)間速度
可以根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)，獲知交通流向，根據(jù)流向比例，確定信號控制方案，因?yàn)閷?dǎo)航數(shù)據(jù)都是有未來路徑的。導(dǎo)航路徑就是流向，大流向和路口流向都有。
評價(jià)指標(biāo)：速度、排隊(duì)長、擁堵指數(shù)
算法
評價(jià)結(jié)果的可視化
交通大數(shù)據(jù)路段區(qū)間速度計(jì)算，速度為基礎(chǔ)的區(qū)域信號協(xié)調(diào)控制方案優(yōu)化
嚴(yán)重?fù)矶聟^(qū)域進(jìn)入交通流量控制，設(shè)置紅波帶，利用道路分段存儲車輛，避免擁堵區(qū)域交通癱瘓
動態(tài)干線優(yōu)先綠波帶控制，利用交通大數(shù)據(jù)動態(tài)推算車速和相位差，比靜態(tài)綠波帶明顯合理
重點(diǎn)交叉口信號配時(shí)優(yōu)化
GPS公交車優(yōu)先信號控制，根據(jù)到達(dá)公交車輛情況，決定綠燈時(shí)間延后和紅燈時(shí)間提前結(jié)束，此項(xiàng)功能目前已經(jīng)證實(shí)很有效
特種車輛（消防車、救護(hù)車、工程搶險(xiǎn)車等，最好帶GPS）緊急通道
特勤路線事前預(yù)處理、事中支路控制及事后擁堵車輛消散
交通事件封路
信號燈故障周邊交叉口信號自動適應(yīng)
利用交通大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)評價(jià)交通運(yùn)行狀態(tài)
評價(jià)是多指標(biāo)的，包括平均速度、延誤、排隊(duì)長，后兩個根據(jù)速度推算
評價(jià)可分區(qū)域、路段，重點(diǎn)區(qū)域優(yōu)先
系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)評價(jià)結(jié)果，調(diào)整、協(xié)調(diào)配時(shí)方案
交通事故檢測
交叉口叉車堵塞檢測
意外事件阻塞（爆炸、塌陷、失火、故障車、積水）檢測
高速收費(fèi)口遲滯檢測
區(qū)域交通癱瘓檢測
既可以提供系統(tǒng)平臺，也可以在云上提供優(yōu)化方案服務(wù)。此外服務(wù)還可以包括現(xiàn)場交通組織和交通配時(shí)方案優(yōu)化服務(wù)。
交通大數(shù)據(jù)精度不如檢測器高，數(shù)據(jù)有延遲
交通大數(shù)據(jù)處理量大，算法需要很好地設(shè)計(jì)，以保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性
交通大數(shù)據(jù)無法得到流量信息，因此以往控制模型都不適用，需要創(chuàng)新算法
各種應(yīng)用場景下的控制策略和方案
信號燈區(qū)域協(xié)調(diào)控制的理論、方法和算法
控制效果評價(jià)體系、指標(biāo)
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