近年來(lái)，我國(guó)智能交通發(fā)展迅速，在研究開(kāi)發(fā)、集成應(yīng)用等方面已經(jīng)躋身國(guó)際先進(jìn)水平，國(guó)內(nèi)一二線城市大多已初步建成了具有國(guó)際先進(jìn)水平的智能化交通管理系統(tǒng)。但隨著全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的持續(xù)高速增長(zhǎng)，三四線城市的交通擁堵現(xiàn)象日益嚴(yán)重，已阻礙了城市發(fā)展，影響到居民的生活質(zhì)量。我國(guó)三四線城市的城市總量和人口總數(shù)均遠(yuǎn)大于一二線城市，所以就現(xiàn)階段而言，三四線城市的智能交通水平更能代表我國(guó)智能交通的總體發(fā)展水平。

目前，三四線城市都面臨著城市道路基礎(chǔ)建設(shè)相對(duì)較差、財(cái)政支持力度相對(duì)較弱等諸多制約因素。針對(duì)這些問(wèn)題，如何“把好鋼用在刀刃上”，用較少的財(cái)政投入打造整套行之有效的智能交通體系，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，是城市建設(shè)者及交通管理者亟待解決的問(wèn)題。我們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)地考察和對(duì)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資料的分析研究，對(duì)三四線城市智能交通建設(shè)的主要痛點(diǎn)總結(jié)如下：

1、早晚高峰時(shí)段道路擁擠，信號(hào)配時(shí)不合理；

2、路段平均停車(chē)次數(shù)多，低峰時(shí)段紅燈等待過(guò)長(zhǎng)；

3、重大安保任務(wù)，為保障暢通，需投入大量人力物力；

4、信號(hào)燈故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，引發(fā)群眾不滿；

5、雨天道路濕滑，車(chē)輛行駛緩慢，交通易擁堵，缺少應(yīng)對(duì)方案；

6、智能交通建設(shè)投資大，且效果不明顯。

面對(duì)以上痛點(diǎn)，更兼諸多制約因素，三四線城市的交通問(wèn)題該如何解決？智能交通系統(tǒng)該如何實(shí)施？為此，我們對(duì)山東省多個(gè)縣市區(qū)進(jìn)行了深入地走訪調(diào)研，分析總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，下面以“金鄉(xiāng)智能交通解決方案”作為案例，希望為您提供一些有價(jià)值的參考。

金鄉(xiāng)是千年古縣，夏有緡國(guó)，秦設(shè)郡縣，東漢更名“金鄉(xiāng)”并沿用至今。金鄉(xiāng)位于山東省西南部，隸屬“孔孟之鄉(xiāng)”濟(jì)寧市，建成區(qū)面積23.9平方公里，人口20.6萬(wàn)，是聞名遐邇的大蒜之鄉(xiāng)、誠(chéng)信之鄉(xiāng)、長(zhǎng)壽之鄉(xiāng)。近年來(lái)，在山東省委、省政府和濟(jì)寧市委、市政府的正確領(lǐng)導(dǎo)下，全縣上下不甘落后、奮發(fā)圖強(qiáng)，全面打響了一場(chǎng)逆勢(shì)而上、后發(fā)趕超的攻堅(jiān)戰(zhàn)，先后榮獲國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)、全國(guó)食品工業(yè)強(qiáng)縣、全國(guó)生態(tài)文明先進(jìn)縣、全國(guó)首批民生改善示范縣和國(guó)家文明城市提名城市、國(guó)家園林縣城、國(guó)家衛(wèi)生縣城等榮譽(yù)稱號(hào)。

金鄉(xiāng)縣經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量大幅增長(zhǎng)，交通壓力越來(lái)越大。因?yàn)槌菂^(qū)的交通信號(hào)機(jī)沒(méi)有全面聯(lián)網(wǎng)，設(shè)備智能化水平較低，缺少必要的車(chē)流量檢測(cè)手段等原因，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)、綠波協(xié)調(diào)、區(qū)域協(xié)調(diào)、特殊車(chē)輛優(yōu)先等智能控制方式，導(dǎo)致城區(qū)車(chē)輛等待時(shí)間較長(zhǎng)，停車(chē)次數(shù)較多，平均速度較慢，交通擁堵指數(shù)較高，執(zhí)行特勤任務(wù)難度較大；再加上部分信號(hào)機(jī)安裝時(shí)間久遠(yuǎn)，設(shè)備和線路老化嚴(yán)重，造成各種故障頻發(fā)，維護(hù)更加困難。

為改善交通擁堵?tīng)顩r，金鄉(xiāng)縣公安局決定立項(xiàng)投資800萬(wàn)元，向社會(huì)公開(kāi)招標(biāo)，該項(xiàng)目由山東科威達(dá)信息科技股份有限公司中標(biāo)。該公司派遣經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)一流的專業(yè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)駐金鄉(xiāng)，在最大化利用現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施的前提下，結(jié)合該公司的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)及行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)每個(gè)路口進(jìn)行深入的充分細(xì)致的實(shí)地勘察調(diào)研，通過(guò)對(duì)調(diào)研數(shù)據(jù)的整合研究分析，設(shè)計(jì)完成了全城150臺(tái)智能交通信號(hào)機(jī)智能化聯(lián)網(wǎng)、特勤控制和基于“兩縱兩橫”智能交通車(chē)流量檢測(cè)的整體升級(jí)改造解決方案，并且派駐專業(yè)運(yùn)維人員，在項(xiàng)目服務(wù)周期內(nèi)，保障所有設(shè)備正常運(yùn)行。通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，極大地改善了金鄉(xiāng)縣城區(qū)道路交通狀況。

據(jù)了解，本項(xiàng)目解決方案由五個(gè)部分組成：對(duì)原有信號(hào)機(jī)改造升級(jí)、信號(hào)燈一燈一線改造、車(chē)流量檢測(cè)統(tǒng)計(jì)分析、交通信號(hào)優(yōu)化、大數(shù)據(jù)綜合管控云平臺(tái)及APP應(yīng)用。下面為您詳細(xì)地介紹。

1、信號(hào)機(jī)改造升級(jí)

在最大限度使用原有設(shè)備的原則下，將城區(qū)路口的未聯(lián)網(wǎng)信號(hào)機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造，并將部分路口的簡(jiǎn)易、老舊、不符合國(guó)標(biāo)的信號(hào)機(jī)更換為“科威達(dá)智能云信號(hào)機(jī)”。

2、信號(hào)燈一燈一線改造

 對(duì)路口的老舊線路，按照《GB14886-2016 道路交通信號(hào)燈設(shè)置與安裝規(guī)范》的要求進(jìn)行一燈一線改造，即：將每臺(tái)信號(hào)燈的每路輸出均使用獨(dú)立的紅、黃、綠、零四芯線接入信號(hào)機(jī)。通過(guò)一燈一線改造，每一臺(tái)信號(hào)燈都實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)控制，智能信號(hào)機(jī)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的故障檢測(cè)與報(bào)警。

3、車(chē)流量檢測(cè)統(tǒng)計(jì)分析

在城區(qū)交通擁堵嚴(yán)重的“兩縱兩橫”主干道的24個(gè)路口，安裝267臺(tái)地磁車(chē)流量檢測(cè)器。利用車(chē)流量檢測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)計(jì)算每個(gè)路口的車(chē)道流量、車(chē)道速度、車(chē)頭間距、車(chē)頭時(shí)距、車(chē)道時(shí)間占有率、車(chē)道空間占有率、排隊(duì)長(zhǎng)度等道路交通動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，為交通信號(hào)優(yōu)化提供支持；通過(guò)對(duì)車(chē)流量大數(shù)據(jù)的分析，還可以獲得路網(wǎng)交通擁堵?tīng)顟B(tài)，發(fā)布誘導(dǎo)信息，引導(dǎo)出行者選擇最佳出行路線，促進(jìn)路網(wǎng)壓力均衡，減少擁堵時(shí)間。

圖1 交通大數(shù)據(jù)的作用

4、交通信號(hào)優(yōu)化

該項(xiàng)目完成升級(jí)改造后，按照“緩進(jìn)快出”、“均衡路網(wǎng)”、“路口精準(zhǔn)把脈”的原則，根據(jù)車(chē)流量大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，以路口或路段的飽和流率、通行能力、交通條件、渠化條件等為參數(shù)，進(jìn)行交通信號(hào)優(yōu)化。主要的優(yōu)化控制方式如下：

（1）多時(shí)段定時(shí)控制

依據(jù)車(chē)流量信息，獲取路口交通流向、流量以及時(shí)空分布信息，結(jié)合SVM（支持向量機(jī)算法）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法，以分鐘為單位劃分出高峰期、平峰期和低峰期等多個(gè)時(shí)段，在此基礎(chǔ)上又以日為單位劃分出工作日、節(jié)假日和特殊日等多個(gè)調(diào)度計(jì)劃。

以“金珠路與奎星路交叉口”為例：我們從以下兩個(gè)圖中可以清晰地看到該交叉口一天之內(nèi)的交通流量和流向流量的變化曲線，交通流量具有明顯的高峰、平峰與低谷時(shí)段，直行、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)的流向流量也存在明顯的差異。

圖2 交叉口四個(gè)方向一天的車(chē)流量統(tǒng)計(jì)圖

圖3 交叉口一個(gè)方向一天的流向流量統(tǒng)計(jì)圖

根據(jù)這些數(shù)據(jù)可將該交叉口劃分出若干時(shí)段，如表1所示。

表1 根據(jù)車(chē)流量變化和流向流量差異劃分時(shí)段

根據(jù)以上圖表可以看出，高峰時(shí)段與平峰時(shí)段的配時(shí)方案不同，高峰期增加放行時(shí)間，從而提高了通行率，減少了擁堵時(shí)間。

（2）單點(diǎn)自適應(yīng)控制

在早中晚交通高峰時(shí)段，車(chē)流量有明顯上升或下降的趨勢(shì)，為了適應(yīng)車(chē)流量在這一時(shí)段的宏觀波動(dòng)，適合采用“單點(diǎn)自適應(yīng)”控制方案，有效地緩解了高峰期頂峰時(shí)的車(chē)輛擁堵和爬坡時(shí)的綠燈空放嚴(yán)重等問(wèn)題。

以“金珠路與金山街交叉口”為例：原配時(shí)方案為東西全放行25秒、南北直行30秒、南北左轉(zhuǎn)25秒；調(diào)整后，在早中晚高峰期采用單點(diǎn)自適應(yīng)，增加放行時(shí)間，根據(jù)實(shí)時(shí)車(chē)流量信息，動(dòng)態(tài)優(yōu)化配時(shí)方案。

（3）干線綠波控制

實(shí)施公司派遣專業(yè)技術(shù)人員，通過(guò)采集各個(gè)路口的空間地理信息與交通數(shù)據(jù)，結(jié)合平均速度、路段距離等參數(shù)，對(duì)各路口的綠燈起止時(shí)間進(jìn)行深算細(xì)算、精確調(diào)控。通過(guò)設(shè)置各交叉口的周期和相位差，使車(chē)流通過(guò)每一個(gè)路口時(shí)，能夠“正好”遇到綠燈。從各道路交叉口的燈色來(lái)看，綠燈就像波浪一樣向前推進(jìn)，形成一道“綠波”?！熬G波”方向上的車(chē)流，實(shí)現(xiàn)了一路暢通無(wú)阻，從而縮短行程時(shí)間，降低車(chē)輛能耗，提高通行效率。

在本項(xiàng)目中，完成設(shè)置金珠路（青年路至新華路，跨7個(gè)交叉口）、文峰路（青年路至新華路，跨7個(gè)交叉口）、金山街（文峰路至金城路，跨5個(gè)交叉口）、奎星路（崇文大道至中心街，跨5個(gè)交叉口）、崇文大道（金山街至奎星路，跨2個(gè)交叉口）共5條路段的綠波協(xié)調(diào)控制方案。

以“文峰路（青年路至新華路）”為例，平峰時(shí)段出城方向設(shè)置綠波協(xié)調(diào)控制方案前后的時(shí)距圖對(duì)比如下：

圖4 文峰路綠波優(yōu)化前后時(shí)距圖對(duì)比

根據(jù)交警部門(mén)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)以上優(yōu)化措施，金鄉(xiāng)縣城區(qū)道路通行狀況得到了明顯的改善：平均速度提高30%-40%，停車(chē)次數(shù)減少30%，平均延誤減少35%，交通事故減少10%。

在優(yōu)化方案中利用單點(diǎn)自適應(yīng)控制、綠波控制等控制方式，將金鄉(xiāng)縣整個(gè)城區(qū)的路口信號(hào)機(jī)由點(diǎn)到線，有線到面全部進(jìn)行監(jiān)控，形成了指揮控制中心管理下的一整套控制系統(tǒng)，即“區(qū)域協(xié)調(diào)控制”。

“區(qū)域協(xié)調(diào)控制”是在充分利用現(xiàn)有的交通設(shè)施的基礎(chǔ)上，依托先進(jìn)的控制技術(shù)，對(duì)金鄉(xiāng)縣城區(qū)多個(gè)交叉口交通信號(hào)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。通過(guò)“區(qū)域協(xié)調(diào)控制”，減少了目標(biāo)區(qū)域內(nèi)交通擁堵和交通事故的數(shù)量，提高了區(qū)域交通運(yùn)輸效率，緩解區(qū)域內(nèi)交叉路口的交通流壓力。

5、“大數(shù)據(jù)綜合管控云平臺(tái)”及APP軟件

“大數(shù)據(jù)綜合管控云平臺(tái)”，綜合運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、RFID、GPS、GIS等先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合當(dāng)前交通控制領(lǐng)域中最先進(jìn)的智能控制理論，利用先進(jìn)適用的智能算法，為城市交通管理裝上智慧大腦，有效地滿足大中小不同規(guī)模城市道路交通信號(hào)控制的需求，實(shí)現(xiàn)城市道路交通管理網(wǎng)絡(luò)化、智能化，提升通行效率，提高管理水平。

本方案中將改造或更換的34處信號(hào)機(jī)通過(guò)有線或4G (5G)聯(lián)網(wǎng)，接入“大數(shù)據(jù)綜合管控云平臺(tái)”。同時(shí)這些信號(hào)機(jī)可通過(guò)科威達(dá)自主研發(fā)的專用信號(hào)機(jī)配置APP——“e路通”進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

“e路通”是“大數(shù)據(jù)綜合管控云平臺(tái)”的移動(dòng)端APP，主要有三個(gè)特色功能：一是可以遠(yuǎn)程控制信號(hào)機(jī)完成配時(shí)等操作；二是利用手機(jī)APP可以實(shí)現(xiàn)特殊勤務(wù)控制，三是可實(shí)時(shí)接收信號(hào)機(jī)故障信息，提高運(yùn)維效率。

金鄉(xiāng)縣治理城區(qū)交通擁堵初戰(zhàn)告捷后，交通井然有序，下步將持續(xù)進(jìn)行交通信號(hào)優(yōu)化與升級(jí)，根據(jù)“一城一策”的設(shè)計(jì)原則，將整個(gè)城區(qū)的道路信息數(shù)字化，劃分不同的子區(qū)域，通過(guò)中心控制與區(qū)域控制相結(jié)合的管理模式，實(shí)現(xiàn)城區(qū)交通信號(hào)各點(diǎn)、干線、區(qū)域乃至整個(gè)城區(qū)的優(yōu)化協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn) “一座城市一張網(wǎng)”的宏觀格局。

金鄉(xiāng)縣智能交通建設(shè)堪稱我國(guó)四線城市的典范，是濟(jì)寧市智能交通發(fā)展有代表性的城市之一，具有重要的參考價(jià)值和推廣意義。

再以某市為例，目前，某市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城區(qū)因多處道路整改擴(kuò)建導(dǎo)致交通擁堵，市政府對(duì)此高度重視，通過(guò)公開(kāi)招標(biāo)，選擇專業(yè)化的公司，對(duì)城區(qū)路口進(jìn)行交通信號(hào)優(yōu)化。該項(xiàng)目由山東科威達(dá)信息科技股份有限公司中標(biāo)，該公司具備交通信號(hào)優(yōu)化“鉆石五要素”：專業(yè)團(tuán)隊(duì)、工作機(jī)制、路口基礎(chǔ)數(shù)據(jù)規(guī)范、運(yùn)行管理軟件工具及配時(shí)計(jì)算軟件工具。技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)主城區(qū)93個(gè)燈控路口進(jìn)行了交通信號(hào)優(yōu)化， 其中50個(gè)路口實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制優(yōu)化，其余43個(gè)路口實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)單點(diǎn)配時(shí)優(yōu)化。

如何利用好現(xiàn)有的交通條件、信號(hào)條件，來(lái)提高燈控路口的通行能力顯得尤為重要。下面我們以火炬路為例進(jìn)行介紹。

火炬路高架橋，跨越太白樓路和新石鐵路，北端靠近火炬路與紅星路交叉口，南端和火炬路與濟(jì)鄒路交叉口相鄰，是連接主城區(qū)和太白湖新區(qū)的主干道。它的修建很大程度地緩解了太白樓路與火炬路交叉口的擁堵情況，但也使得火炬路與紅星路交叉口成為進(jìn)出城區(qū)的重要路口，交通流量很大，“潮汐”現(xiàn)象嚴(yán)重。技術(shù)團(tuán)隊(duì)采用合理的配時(shí)優(yōu)化方法，提高了該交叉口的通行效率。

火炬路與紅星路交叉口晚高峰時(shí)段相位配時(shí)如下表所示：

表2 火炬路與紅星路交叉口晚高峰時(shí)段相位配時(shí)表

調(diào)整相位配時(shí)后，使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行拍攝，統(tǒng)計(jì)出15分鐘的車(chē)流量并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲得飽和度如下表所示：

表3火炬路與紅星路交叉口飽和度計(jì)算表

通過(guò)上表飽和度指數(shù)，我們可以看出南北直行處于飽和狀態(tài)，東西直行相比原來(lái)更接近飽和狀態(tài)。對(duì)比發(fā)現(xiàn)該路口的通行能力有了進(jìn)一步的提高，相位配時(shí)更加合理。

在城區(qū)交叉口交通信號(hào)優(yōu)化實(shí)施過(guò)程中，技術(shù)團(tuán)隊(duì)按照“主干道-次干道-支路”的優(yōu)先級(jí)，依據(jù)“盡可能保證同一方向時(shí)間占比一致”的原則，對(duì)城區(qū)交通信號(hào)進(jìn)行了多輪次持續(xù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了交通信號(hào)優(yōu)化流程標(biāo)準(zhǔn)化、交通信號(hào)控制方案合理化、交通信號(hào)控制設(shè)備日常管理規(guī)范化等目標(biāo)，切實(shí)緩解交通擁堵。

本文針對(duì)三四線城市快速發(fā)展中逐漸凸顯的交通擁堵問(wèn)題，以其當(dāng)前交通信號(hào)控制智能化水平為基礎(chǔ)展開(kāi)分析研究。我們通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)大量三四線城市的走訪調(diào)研，發(fā)現(xiàn)這些城市普遍存在交通建設(shè)投資不足、設(shè)備老化、智能化程度較低、交通擁堵日益嚴(yán)重等現(xiàn)象。我們通過(guò)對(duì)調(diào)研結(jié)果的分析，總結(jié)出適用于三四線城市的智能交通解決方案：對(duì)原有信號(hào)機(jī)改造升級(jí)、信號(hào)燈一燈一線改造、重點(diǎn)路口和路段車(chē)流量檢測(cè)分析、交通信號(hào)優(yōu)化、量身定制的大數(shù)據(jù)綜合管控云平臺(tái)及APP應(yīng)用。該方案在較少投資的前提下，能夠顯著提升三四線城市道路交通信號(hào)控制的智能化水平，有效解決城市交通擁堵問(wèn)題，對(duì)我國(guó)眾多的三四線城市具有普遍的適用性。希望能為面臨同樣問(wèn)題的城市交通管理者提供一份有價(jià)值的參考，共同探討投資少、見(jiàn)效快的智能交通升級(jí)改造方案。