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中國交通信號控制系統(tǒng)的技術變遷

2018年11月27日 16:38:40 瀏覽量：文章來源：賽文交通網(wǎng)

導讀： 1978年到2018年，兩代人的時間，中國城市的面貌發(fā)生了翻天覆地的變化。40年，中國道路交通信號控制從人工扳動開關到自適應控制，開創(chuàng)了多個“第一”，交通信號控制行業(yè)由此發(fā)展崛起。

1978年到2018年，兩代人的時間，中國城市的面貌發(fā)生了翻天覆地的變化。40年，中國道路交通信號控制從人工扳動開關到自適應控制，開創(chuàng)了多個“第一”，交通信號控制行業(yè)由此發(fā)展崛起。

全手工操作

70年代末80年代初，大街上基本以自行車和公交車為主，車流量非常少，交通控制需求低，一些大城市啟用的多是手動控制信號燈。

大街上在一些主要路口都設有一個崗亭，執(zhí)勤交警坐在崗亭里，時刻關注路口的車流量情況，手動控制著開關實行綠燈放行。

最早的信號控制機，控制端和鋼琴鍵一樣，綠燈、紅燈，哪一個方向，實際上它就是一個直接控制電流的開關。只要有車走，交警的手就不能停，全手工操作控制信號燈在當時比較普遍。

自動化控制開啟

北京7386工程，被視為中國城市交通自動控制的起源項目。源自1973年8月6日，時任第四電子機械工業(yè)部部長的王錚，給當時的北京市市長吳德寫信，“要將現(xiàn)代通信技術應用到交通管制和車輛調(diào)度上去。”，自此中國城市交通自動控制開始登上歷史舞臺。

總體組根據(jù)《北京市城市交通自動控制方案（草案）》提出了計算機集中控制的線控制系統(tǒng)（又稱綠波帶，意為把一條干線道路的多個交叉路口的信號機聯(lián)動控制，以優(yōu)先保證干線交通流一路暢通）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制系統(tǒng)在北京前門至象來街正式試驗?？刂葡到y(tǒng)的檢測設備包括地磁式車輛檢測器、二次諧波式車輛檢測器等。

7386工程之后，交通信號自動控制的研究和工程在全國各主要城市迅速開展起來。

1986年，全國各地都在考慮建設交通控制系統(tǒng)的方案，在系統(tǒng)選擇上，北京曾經(jīng)引起一場爭論。焦點是，在我國城市交通信號控制系統(tǒng)應用上，是靠引進，還是靠國產(chǎn)化。

1987年北京利用引進技術開通了SCOOT系統(tǒng)，1988年上海開通了SCATS系統(tǒng)，此后的十年內(nèi)，深圳、沈陽、南京、廣州、天津、大連等城市相繼建設了不同系統(tǒng)、規(guī)模各異的交通信號控制系統(tǒng)。

同在1987年，公安部組織研發(fā)“七五”國家重點科技攻關項目《城市交通控制系統(tǒng)》。由公安部交通管理科學研究所、同濟大學、電子部28研究所、南京市交警支隊共同研發(fā)，該系統(tǒng)是我國自行研制開發(fā)的第一個實時自適應城市交通控制系統(tǒng)。

在信號控制系統(tǒng)發(fā)展的前十年，道路交通信號控制系統(tǒng)建設主要集中于大型城市，以引進國外系統(tǒng)為主，著重于消化吸收國外相關技術。

在國外信號控制系統(tǒng)壟斷一段時期后，隨著交通的變化，國內(nèi)意識到國外的信號控制系統(tǒng)在實際應用中有些差距，并且價格高、維修困難，一批信號機廠商開始誕生。

由于早期計算機控制能力薄弱，且交通流變化不大，當時控制方式主要靠經(jīng)驗和歷史交通數(shù)據(jù)確定單臺信號機的信號周期和綠信比，有計算機實現(xiàn)自動控制，為定周期控制和多時段控制。

連云港杰瑞電子有限公司、上海寶康電子控制工程有限公司、南昌金科交通科技股份有限公司等企業(yè)初期研發(fā)的單點信號機正體現(xiàn)了這一時期的控制特色。

信號控制系統(tǒng)改革序幕拉開

2000年后的十年間，隨著“暢通工程”的開展及各地城市交通指揮中心的建設，道路交通信號控制系統(tǒng)進入應用發(fā)展階段，國內(nèi)廠商研發(fā)了一系列的道路交通信號控制系統(tǒng)并在全國開始大范圍應用，相關標準也逐步發(fā)布實施。

2001年中，SMOOTH系統(tǒng)信號機、線圈車檢器樣機投入試點，運行感應控制；2002年末，系統(tǒng)平臺上線試運行，實現(xiàn)綠波控制等功能，率先采用了GPRS無線聯(lián)網(wǎng)；2003年末，信號機、車檢器升級為嵌入式平臺，實現(xiàn)自適應控制、公交優(yōu)先控制等。

2004年，浙江浙大中控信息技術有限公司斥巨資研發(fā)了Intelliffic交通信號控制系統(tǒng)，主要為城市交通提供實時控制軟件及與軟件兼容的信號機。系統(tǒng)功能包括：多時段多相位單點配時控制、多時段多相位多點協(xié)調(diào)配時控制、多時段多相位多點聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)控制、單點感應控制、區(qū)域聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)感應控制、完全交通自適應控制。

2005年，中控信息信號控制系統(tǒng)成功應用于杭州市濱江區(qū)江南大道雙向綠波控制，實現(xiàn)全國第一條真正意義上的雙向綠波。

2005年12月，HiCon自適應交通信號控制系統(tǒng)以性能測試第一名的成績中標2008奧運城市北京市智能化交通管理投資建設項目，徹底打破國外公司在高端信號控制器的壟斷局面，在中國交通信號控制發(fā)展史上具有重要的里程碑意義。

HiCon交通信號控制系統(tǒng)采用多層次分布式控制結構，分為控制平臺層、控制中心層、通信層和路口層四層，具有完整的算法體系，包括區(qū)域協(xié)調(diào)控制算法、感應式協(xié)調(diào)控制算法、行人二次過街算法、城市快速出入口與城市路口的協(xié)調(diào)算法以及突發(fā)事件的檢測算法，支持NTCIP開放協(xié)議。

上海駿碼交通科技有限公司總工程師周永順認為，該系統(tǒng)投入之后，國內(nèi)信號控制系統(tǒng)主要出現(xiàn)了幾大變化：首先是聯(lián)網(wǎng)；第二是設備處理能力提升，相位由8位上升到32位，設備處理能力提升才可以實現(xiàn)智能化；第三是檢測手段提升；第四是算法的提升。

2008年，國家標準GB／T20999－2007《交通信號控制機與上位機間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議》正式出臺，該標準適用于交通信號控制系統(tǒng)信號機與上位機間的通信，此項標準的發(fā)布，對我國信號控制系統(tǒng)來說無疑是一大進步。

這一時期，國內(nèi)道路交通信號控制系統(tǒng)偏重于聯(lián)網(wǎng)控制管理功能，道路交通流優(yōu)化功能不強，道路交通信號控制系統(tǒng)大多運行于單點的多時段或感應控制以及干線的固定配時協(xié)調(diào)控制。

互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融入

2010年以后，隨著公安部“兩化”工作的推進，交通信號控制的智能化和互聯(lián)網(wǎng)＋、視頻圖像處理技術的結合又有了很大的發(fā)展。

周永順表示，近幾年的發(fā)展主要在于檢測手段的提升，地磁、視頻、雷達等新檢測方式開始出現(xiàn)，檢測精度也在不斷提升，明顯變化是互聯(lián)網(wǎng)＋，控制系統(tǒng)中逐漸加入互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。

在2016杭州·云棲大會上，城市數(shù)據(jù)大腦發(fā)布。王堅認為：世界上最遠的距離是攝像頭到信號燈。城市大腦通過各類數(shù)據(jù)感知交通態(tài)勢進而優(yōu)化信號燈配時。此外，融合高德、交警微波和視頻數(shù)據(jù)去感知交通事件，包括擁堵、違停、事故等，并觸發(fā)機制進行智能處理。并實現(xiàn)了120救護車等特種車輛的優(yōu)先調(diào)度，事件報警、信號控制與交通勤務快速聯(lián)動。

2017年，滴滴智慧交通 “互聯(lián)網(wǎng)＋信號燈”首個項目在濟南落地。滴滴的加入主要為行業(yè)帶來了海量互聯(lián)網(wǎng)軌跡數(shù)據(jù)和先進算法，可以評估區(qū)域實時車流量。之后，滴滴互聯(lián)網(wǎng)＋信號燈相繼在武漢、貴陽、成都等多座城市落地。

受互聯(lián)網(wǎng)影響，傳統(tǒng)智能交通企業(yè)也在信號控制系統(tǒng)上發(fā)力。北京易華錄信息技術股份有限公司發(fā)布“易慧”和“易策”產(chǎn)品，通過結合大數(shù)據(jù)，利用人工智能技術，實現(xiàn)區(qū)域路網(wǎng)路權調(diào)控，對路口情況進行分析，讓警力跟著警情走，包括干線信控評價等。海信“智慧心臟”的著力點則就在信號上，目的是實現(xiàn)全城信號控制的自動無人化。

在此期間，單點自適應控制、干線綠波動態(tài)協(xié)調(diào)、基于GPS北斗定位及RFID的特種車輛優(yōu)先控制得到廣泛應用，面向飽和交通的區(qū)域均衡控制策略也已開始實施。

相關標準也逐步落實，2017年7月21日，公安部交通管理科學研究所在無錫組織召開交通信號控制系列標準征求意見會，國家標準《道路交通信號控制系統(tǒng)通用技術要求》對系統(tǒng)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(guī)定，適用于信號系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、建設、測試及應用整個生命周期。

幾點遺憾

四十年來，我國道路交通信號控制系統(tǒng)已得到大規(guī)模地應用實施，成為道路交通管理中不可或缺的業(yè)務系統(tǒng)，然而從控制器和控制系統(tǒng)的水平來看，尚未形成可與國外知名系統(tǒng)比肩的國產(chǎn)道路交通信號控制系統(tǒng)，在中心系統(tǒng)化控制層面比較弱。

信控中國俱樂部會員王小剛表示，主要原因在于目前對于控制系統(tǒng)的研發(fā)還屬于項目驅動型；其次是國內(nèi)研發(fā)力量較分散，各廠家之間的競爭無序，沒有形成集體開發(fā)的態(tài)勢；三是信號控制系統(tǒng)難以考核，導致研發(fā)動力不足，雖然中心系統(tǒng)能做的事情很多，但是可以量化的很少；四是目前研發(fā)仍以企業(yè)為主導，國家還未形成主導研發(fā)機構。

此外，浙江大學王殿海教授曾提到當前信號控制系統(tǒng)在我國面臨的幾個問題：一是數(shù)據(jù)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，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很好的信號控制系統(tǒng)，包括SCOOT、SCATS，但是沒有一個系統(tǒng)真正發(fā)揮了作用?，F(xiàn)在需要創(chuàng)新，包括大學、企業(yè)都需要創(chuàng)新，但是更需要把我們已有的系統(tǒng)用好，我們投入巨資建成的系統(tǒng)，還沒有用好。

寫在最后

經(jīng)過幾十年的市場驅動發(fā)展，信號控制系統(tǒng)在逐步完善，但行業(yè)整體技術進步緩慢。有業(yè)內(nèi)人士認為，到目前為止互聯(lián)網(wǎng)的介入帶來的是行業(yè)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：標準和規(guī)則不斷被打破，基礎工作不受重視；喊“新”口號，重復舊套路。

中國交通信號控制系統(tǒng)走過了40年不平坦的路，未來道路交通信號控制系統(tǒng)智能化發(fā)展之路仍任重道遠。

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