• 緩堵創新:基于時空協同優化的三級信號誘導控制方案

    2019-09-11 11:29:50 來源:交通安全智庫 評論:
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    8月14-16日,第十一屆中國道路交通安全產業博覽會在合肥召開,本屆博覽會成為5G通信、車聯網、大數據、AI的熱門場地。在熱鬧喧囂之間,卻有一個明亮非凡的展廳(賽康交安&科創研究院),在那里,作為法定交通信號地位的兩大重器“交通標志與信號燈”首次連接到了一起。這將會發生什么樣的變革?且聽國際交通信號控制領域著名專家、中國道路交通安全智庫委員會特聘專家王小剛解說:

    導語

    交通擁堵是社會發展多種矛盾的綜合體現。交通擁堵的產生既有城市規劃、土地使用、城市功能組團、交通設施布局和供給,交通結構等宏觀層面的原因,也有交通設施的設計、建設、管理和使用等中微觀層面的原因。在道路交通設施網絡基本形成,交通擁堵日益嚴峻的背景下,在宏觀層面實現對交通流的主動引導,動態平衡路網交通壓力;在中微觀層面合理分配既有交通設施的使用權,提高設施的交通承載能力,充分發揮既有交通設施的效率,是智能交通系統的目標和出發點。

    本系統方案經由阿里巴巴集團—高德地圖、江蘇科創交通安全產業研究院、東南大學交通學院、南京賽康交通安全科技股份有限公司聯合開發,知識產權受控保護狀態。

    一、方案概述

    本方案采用時空一體協同優化思想,將區域交通誘導、車道功能動態控制和基于通行能力的時間分配于集成于一個系統。在宏觀層面結合指路標志發布誘導信息,主動引導駕駛員進行路徑選擇,以平衡交通壓力。在中微觀層面,將車道數量、車道功能、允許流向等空間變量與信號控制的綠信比、相序、相位差等時間變量結合,實現時空一體的優化控制。系統的總體技術路線如下圖所示。

    image.png

    二、方案分述

    1)區域交通誘導

    在出行總需求一定的情況下,通過區域誘導可以使交通流趨向于合理分布,達到均衡路網壓力的作用。但是在城市路網中,誘導系統往往受到備選路徑的限制,誘導系統提供的路況大部分只起到告知的作用;并且,駕駛員對誘導信息的服從率較低,根據相關研究,私家車駕駛員對于誘導顯示擁堵而總是改變路徑的頻率僅占4.5%,經常改變路徑的頻率為11%。因此,在城市道路中,獨立的誘導系統所起的作用是有限的。再者,全點陣的誘導屏的建設成本較高,布設點位選擇有技術和施工上的雙重困難。本方案采用主動發光技術,在標志層面,不僅桿體可以利舊,節約建設成本;還可以提升視認距離,保證惡劣天氣條件下可視,提高交通設施的安全性。在誘導層面,利用本地交叉口數據提供本路口的交通狀態;接入高德地圖提供的互聯網數據,提供相鄰路段的交通狀態信息、所指目的地的空間路離及到達目的地的行程時間。

    2)車道功能管理

    本方案的車道功能管理基于實時交通流信息,車道功能的切換有兩個層級。第一個層級是單純的空間管理,即在信號控制方案不改變的情況下進行車道功能切換。其優化的目標是均衡各車道排隊長度,減少綠燈空放。其依據的主要參數為排隊長度、容忍最大排隊長度、車道均衡指數、車道運行交通流向的目標路段擁堵指數等。當系統檢測到兩個關聯的車道組運行的交通流向是交織且沖突的流向,信號控制通過相位搭接不可調和,系統也會自動進行車道切換。第二個層級是空間+時間管理,即在切換車道時,計算每個車道的飽和流率、到達率、消散率、車道運行交通流向的目標路段擁堵指數等參數與綠信比進行匹配計算。其優化目標是在追求本路口通行能力最大的同時,兼顧相鄰路段的平穩運行。

    3)信號控制方案

    本方案的信號控制采用協調+感應為主的控制方案,其優化次序是先從時間上進行優化。當感應控制所提供的彈性空間不足以對交通流進行有效調配時,啟動空間關聯優化方案。信號控制采用重慶攸亮公司等信號專業企業的彈性相位結構和邏輯運算技術,在保證路口通行效率的同時,提供全路網的交通響應控制。

    三、系統設備布設

    可變車道標志布設于停車線后50~100米處,時空誘導標志布設于距可變車道標志50~80米處。系統設備布設如下圖所示:

    image.png

    四、方案特點

    無論是基于時間的信號控制方案,還是基于空間的車道功能管理,其控制變量都是單位時間內通過的交通流量。本方案突破了傳統的時間和空間隔離的設計和控制方法,將交叉口本地數據和互聯數據納入至一個系統內進行計算;將時間變量和空間變量納入到一個系統內綜合考量。在保證路口高效通行的同時,考慮節點與節點的協調性、節點與路段的相容性,既有基于宏觀的主動交通管理,也有中微觀的時空一體化協同控制。

    本方案是切實可行且相對經濟的方案,不僅可以輕松快速的應對交通需求的日常波動,也可應對各種交通事件、大型活動和勤務管理和各種場景。可以預見,采用本方案將對城市的交通擁堵起到極大的緩解作用!

    后記

    本方案的第一級信號誘導即時空同步指路標志,已經在貴陽市、普洱市應用落地,整體三級信號誘導系統即將在工信部車聯網先導區(無錫)、珠海市、長春市示范應用。


  • 關鍵字: 信號誘導控制
  •    責任編輯:劉艷
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