中國交通信號(hào)控製係統的技術變遷
2018年11月27日 16:38:40 瀏覽(lǎn)量: 文章來源:賽文(wén)交通網
導(dǎo)讀: 1978年到2018年,兩代(dài)人的時間,中國城市的麵貌發(fā)生了翻天覆地的變(biàn)化。40年,中國道路交通信號控(kòng)製從人工扳動開(kāi)關到自適應控製,開創了多個“第一”,交通信號控製行業由此發展崛起。
1978年到2018年,兩代人的時間,中(zhōng)國城市的麵貌發生了翻天覆地的變化。40年,中國(guó)道路交通信號控製從人(rén)工扳動(dòng)開關到自適應控製,開創(chuàng)了多個“第一”,交通信號控製行業由(yóu)此發(fā)展崛起。
全手工操作
70年代末80年(nián)代初(chū),大街上基本以自行車和公交車為主,車流量非常少,交通控製(zhì)需求低,一些大城市啟用的多是手動控製信號燈(dēng)。
大街上在一些主要路口都設有一(yī)個崗亭,執(zhí)勤交警坐在崗亭裏,時刻關注路口的車流量情況,手動控製著開關實行綠燈放(fàng)行。
最(zuì)早的(de)信號控製(zhì)機,控製端和(hé)鋼琴鍵一樣,綠燈、紅燈,哪一個方向,實際上(shàng)它就是一個直接控製電流的開關。隻要有車走,交警的手就不(bú)能停,全手工操作控製信號燈在當時比較普遍。
自動化控製開啟
北京7386工程,被視為中國城市交通自動控製的起源項目。源(yuán)自1973年8月6日,時任第四電子機械工(gōng)業部部長的王錚,給當時的北京市市長吳德寫信,“要將現代通信技術(shù)應用到交通管製和車輛調度上去。”,自此中國城市交通(tōng)自動控製開始登上曆史舞台(tái)。
總體組(zǔ)根(gēn)據(jù)《北京(jīng)市城市交通自動控製方案(草案)》提(tí)出了計算機集中(zhōng)控製的線控製係統(又稱綠波帶,意為把一條幹線道路的多個交叉路(lù)口的信號機聯動控製,以優(yōu)先保證幹(gàn)線交通流一路暢通(tōng))的總體技術方案。
1978年5月至11月,我國真正意義上的第一個交通信號自動控製係統在北京前門至象來(lái)街正式試驗(yàn)。控製係統的檢測設備包(bāo)括地磁式車輛檢(jiǎn)測器、二次諧波式車輛檢測器等。
7386工程之後,交通信號自動控製的研究和工程在全國各主要(yào)城市(shì)迅速開展起來。
1986年,全國各地都在考慮建設交通控製(zhì)係統的方案,在(zài)係統(tǒng)選擇上,北京曾經(jīng)引(yǐn)起一場爭論。焦點是,在我國城市交通信號(hào)控製係統應用上,是靠引進,還(hái)是靠國產化。
1987年(nián)北京利用引進技術開通了SCOOT係統,1988年上海開通了(le)SCATS係統,此後的十年內,深圳(zhèn)、沈(shěn)陽、南京(jīng)、廣州、天津(jīn)、大連等城市相繼建設了不同係統、規模各異的交通信號(hào)控製(zhì)係統(tǒng)。
同在1987年(nián),公安部組織研發“七五”國家重點(diǎn)科技攻關項目《城(chéng)市交通控製係統》。由公安部交通管理科學研究所、同濟大學、電子部28研究(jiū)所、南京市交警支(zhī)隊共同研(yán)發,該係統是我國自行研製開發的第一個實時自適應城市(shì)交通控(kòng)製係統(tǒng)。
在信號控製係統發(fā)展的前十年,道路交通信號(hào)控製係統建設主要集中於(yú)大型城市,以引進國外(wài)係統為主,著重於消化吸收國外(wài)相關技術。
在國外信號控製(zhì)係統壟斷一(yī)段時期後,隨著交通(tōng)的(de)變化,國(guó)內意識到國外的信號(hào)控製係統在實際應用中有些差距,並且價格高、維修(xiū)困難,一(yī)批信號機(jī)廠商開始(shǐ)誕生(shēng)。
由於早期計算機(jī)控製能力薄弱,且交通流變化不大,當時控製方式主要靠經(jīng)驗和曆史(shǐ)交通數據確定單(dān)台信號機的信號周期和綠信比,有(yǒu)計算機實現自動控製,為定周期(qī)控製和多時段控製。
連雲港傑瑞電子有限公司(sī)、上海(hǎi)寶康電子控製工程有限公司(sī)、南昌(chāng)金科交通科技股(gǔ)份有限公司等企業初期研發的單點信號機正體現了這一時期的(de)控製特色。
信號(hào)控製係統改革序幕拉開
2000年後的十年間,隨著“暢(chàng)通工程”的開展及各地城市交通指(zhǐ)揮中心的建設,道路交通信號控製係統進入應用發展階段,國內廠商(shāng)研發了一(yī)係列的道路交通(tōng)信號控製(zhì)係統並在全國開始大範圍應用,相關標(biāo)準也逐步發布實施。
2001年(nián)中,SMOOTH係統信號機、線圈(quān)車檢器樣機投入試點,運行感應控製;2002年末,係統平台上(shàng)線試(shì)運行(háng),實現綠波控製等功能,率(lǜ)先采用了GPRS無線聯網;2003年末,信號機、車(chē)檢器升級為嵌入式平台,實現自適應控製、公交優先控製等。
2004年,浙江(jiāng)浙大(dà)中控信息技術有限公司斥巨資研發了Intelliffic交通信號控製係統,主要為城市交(jiāo)通提供實(shí)時控(kòng)製軟件及與軟(ruǎn)件兼容的信號機。係統功能包括:多時段多相位單點配時控(kòng)製、多時段多相位多點協調配時控製、多時段多相位多點聯網協調控製、單點感應(yīng)控製(zhì)、區域聯網協調感應控製、完全交通自適應控製。
2005年,中控信息信(xìn)號控製係統成功應(yīng)用(yòng)於杭州市濱江區江南大道雙向綠波(bō)控製,實現全國第一條真正意義上的雙向綠(lǜ)波。
2005年12月,HiCon自適應交通信號控製係統以性能測試(shì)第一名的成績中標2008奧運城市北京(jīng)市智能(néng)化交通管理投資建設項目,徹底打(dǎ)破國(guó)外公司在高端信號控製器的壟斷局麵,在中國交通信號控製發展史上具有重要(yào)的裏程碑(bēi)意(yì)義。
HiCon交通信(xìn)號(hào)控製係統采用(yòng)多層次分布式控製結構,分(fèn)為控製平台(tái)層、控製中心層、通信層和路口層四層,具有完整的算法體係,包(bāo)括區域協調控製算法、感(gǎn)應式協調控製算法、行人二次過街算(suàn)法、城市快速出入口與城市路口的(de)協調算法以及突(tū)發事件的檢測算(suàn)法,支持NTCIP開放協議(yì)。
上海駿碼交(jiāo)通科技有限公司總工程師周永(yǒng)順認為,該(gāi)係統(tǒng)投入之後,國(guó)內信號控製係統主要出現了幾大變化:首先是聯網;第二是設備處理能力提升,相位由8位上(shàng)升到32位,設備(bèi)處理能力提升才(cái)可以實現智能(néng)化;第三是檢測手段提升;第四是算法(fǎ)的(de)提升。
2008年,國家標準GB/T20999-2007《交通信號(hào)控製機與上位機間的(de)數據通信協議》正式出台,該標準適用於交通信(xìn)號控製係統信號(hào)機與上位機(jī)間的通信,此項標準的發布,對我國信號控製(zhì)係統來說無疑是(shì)一大進(jìn)步。
這一時期,國內道路交通信號控製係統偏重於聯網控製管理功能,道路交通流優化功能不強,道路交通信號控製係(xì)統大多運行(háng)於單點的多時段或感應控製以及幹線的固定(dìng)配時協調控製。
互聯網數據融入
2010年以後,隨著公安部“兩化”工作的推進,交通信號控製的智能化和(hé)互聯網+、視頻圖像處理技術(shù)的結合又有了很大的發展。
周(zhōu)永順表示,近(jìn)幾年的發展主要在(zài)於檢測手段的提升,地磁、視頻、雷達(dá)等新檢測方式開(kāi)始出現,檢測精度也在不斷提升,明顯變(biàn)化是互(hù)聯網(wǎng)+,控製係統中逐漸加入互聯網(wǎng)數據。
在2016杭州(zhōu)·雲棲大會上,城市數據(jù)大腦(nǎo)發布。王(wáng)堅認(rèn)為:世界上最遠的距離是攝(shè)像頭到信(xìn)號燈。城市大腦通過各類數據感知(zhī)交(jiāo)通態勢進而優化信號燈(dēng)配時。此外(wài),融合高德(dé)、交警微波和視頻數據去(qù)感知交通事件,包括擁堵、違停(tíng)、事故等,並觸發機製進行智(zhì)能處理。並實現了120救護車等特種車(chē)輛的優先調度,事件報警、信(xìn)號控製與交通勤務(wù)快速聯動(dòng)。
2017年(nián),滴滴智(zhì)慧交通 “互聯網+信號燈”首個項目在濟南落地(dì)。滴滴的加入主要(yào)為行(háng)業帶來了海量互聯網軌跡數據(jù)和先(xiān)進算法,可以評估區域(yù)實時車流量。之後,滴滴互聯網+信(xìn)號(hào)燈相繼在武(wǔ)漢(hàn)、貴陽、成都等多座城市落地。
受互(hù)聯網(wǎng)影響,傳統智能交通企業也在(zài)信號控製係統上發力。北京易華錄信息技術股份有限公司發布“易慧”和“易策”產品,通過結合大數據,利用(yòng)人(rén)工智能技(jì)術,實現區域路網(wǎng)路權調控,對路口情況進行(háng)分析,讓(ràng)警(jǐng)力跟著警情(qíng)走,包括幹線信控評價等。海(hǎi)信“智慧心髒”的著(zhe)力點則就在信號上,目的是實現全城信號控製的自動無人化。
在此期間,單點自適應控製、幹線綠波動(dòng)態協調、基於(yú)GPS北鬥定位及RFID的特種車輛優先控製得(dé)到(dào)廣泛應用,麵向飽和交通的區域均衡控製策略也已開始實施。
相關標準(zhǔn)也逐步落實,2017年7月21日,公安部交通(tōng)管理科學研究所在無錫(xī)組織召開交通信號控製係列標準征求意見會,國家標準《道路交通信號控製係統通用(yòng)技術要求》對係統結構、功能要求、性能指標、通信要求、安全要求、測試要求、運維管理作出了規定,適用於信號係統的規劃、設計、建設、測試及應(yīng)用整個生命周期。
幾點遺憾
四十年來,我國道路交通信(xìn)號控製係統已得到大規(guī)模地應用實施,成為道路交通管理(lǐ)中(zhōng)不可或缺的業務係統,然而從控製器和控製係統的水(shuǐ)平(píng)來看(kàn),尚未形成可與國外知名係統比肩的國(guó)產道路交通信號控製係統,在(zài)中心係統化(huà)控製層麵比較弱。
信控中國俱樂部會員王小剛表示,主要原因在於目前對於控製係統的研發還屬於項目驅動型;其(qí)次是國內研發力量較(jiào)分散,各廠家之(zhī)間的競爭無序,沒有形成集體(tǐ)開發的(de)態勢;三是信號控製係統難以考核,導致(zhì)研發動力不足(zú),雖然中心係統能做的事情很多,但是可以量化的很少;四是目前研發仍以企業為主(zhǔ)導,國家還未形(xíng)成主導研發機構。
此外,浙江大學王殿海教授曾提到當前信號控製係(xì)統在我國麵臨的幾(jǐ)個問題(tí):一是(shì)數據問題,傳感器布設密度低,損壞率高;二是交通問題,達到擁堵程度(dù),傳感器失去判別作用,另外是混合交通;第三基礎問題,基礎工(gōng)作不充分,還包括運維問題。
王殿海認為實際上我們擁有各種(zhǒng)很好(hǎo)的信號控製係統,包(bāo)括SCOOT、SCATS,但是(shì)沒有一個係統真正發揮了作用。現在需要創新,包括大學、企業都需要創新,但是更需要把我們已有(yǒu)的係統用好,我們投(tóu)入巨資建成的係統,還沒有用好。
寫在最後
經過幾十年的市(shì)場驅(qū)動發展,信號控製係統在逐步完善,但行業整體技術(shù)進步緩(huǎn)慢。有業(yè)內人士認為,到目(mù)前為止互聯網的介入帶來的是行業受到了更大關注,項目體量急劇擴大,各種花式層出不窮,但是不可忽視的是:標準(zhǔn)和(hé)規則不斷被打破,基礎工作不受重視;喊“新”口號,重複(fù)舊套路。
中國交通信(xìn)號控製係統走過了40年不平坦的路,未來道路交通信號控製係統智能化發(fā)展之路仍任重道遠。