過(guò)去幾年,信號(hào)控制可算是智能交通行業(yè)中“風(fēng)口浪尖”的領(lǐng)域了,無(wú)論深耕行業(yè)多年的“傳統(tǒng)”企業(yè),還是剛剛進(jìn)入行業(yè)的“新興”企業(yè),都試圖在信號(hào)控制上尋求突破,幾年下來(lái),新名詞、新方法、新模式層出不窮。但是,幾年下來(lái)從實(shí)際應(yīng)用效果上看似乎進(jìn)入了一個(gè)疲勞期,下一步應(yīng)該怎么做,技術(shù)如何演進(jìn),產(chǎn)品如何升級(jí),用戶需求如何進(jìn)一步響應(yīng),似乎都進(jìn)入了一個(gè)瓶頸與迷茫期。我以為,與其不斷“創(chuàng)新”不如從傳統(tǒng)的經(jīng)典的方法中找找靈感,傳統(tǒng)的經(jīng)典的方法中有一些 “祖?zhèn)髅胤健?,這其中感應(yīng)控制也許算一個(gè)。在各種交通信號(hào)控制模式中,感應(yīng)控制是一種十分“古老”方法,也是被誤解最多的控制方式,包括對(duì)這種控制模式中的基本概念、基本方法、衍生應(yīng)用、產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)、工程應(yīng)用等等都存在很多誤解。因此在實(shí)際應(yīng)用中很容易陷入 “一看就會(huì)、一做就錯(cuò)”的怪圈。在對(duì)感應(yīng)控制的認(rèn)知中,有幾種常見(jiàn)的誤解:一種觀點(diǎn)認(rèn)為感應(yīng)控制很簡(jiǎn)單,不過(guò)是根據(jù)交通檢測(cè)請(qǐng)求啟動(dòng)相位,再根據(jù)車(chē)輛到達(dá)情況增加時(shí)間而已;另一種觀點(diǎn)認(rèn)為感應(yīng)控制太脆弱、太復(fù)雜,過(guò)分依賴檢測(cè)器數(shù)據(jù),無(wú)法保障運(yùn)行持續(xù)可靠;還有更可笑的,很多商業(yè)宣傳中把感應(yīng)控制方法進(jìn)行各種話術(shù)包裝,甚至打上了“自適應(yīng)”、“人工智能”的標(biāo)簽,神話成了無(wú)所不能的創(chuàng)新;而一些單一功能的簡(jiǎn)單場(chǎng)景應(yīng)用,如流行一時(shí)的“溢出控制”、“死鎖控制”等等不過(guò)是感應(yīng)控制下的應(yīng)用場(chǎng)景而已,也被當(dāng)成了“獨(dú)門(mén)絕技”,甚至堂而皇之賦予“有幾十種控制模式”的噱頭。之所以要寫(xiě)寫(xiě)感應(yīng)控制,一方面就是要從感應(yīng)控制基本原理方法上厘清這些問(wèn)題,另一方面也有必要從經(jīng)典方法中找找靈感和營(yíng)養(yǎng),為我們這個(gè)行業(yè)來(lái)一次正本清源,一起來(lái)認(rèn)真補(bǔ)一次課。先從幾個(gè)簡(jiǎn)單認(rèn)知開(kāi)始:1、 感應(yīng)控制與自適應(yīng)控制在討論感應(yīng)控制之前,有必要區(qū)分一下它與自適應(yīng)控制的區(qū)別,曾經(jīng)有一次和李克平老師討論怎么區(qū)別感應(yīng)控制(actuated)與自適應(yīng)控制(adaptive),李老師給了一個(gè)很簡(jiǎn)潔的解釋,大意是:感應(yīng)控制是基于明確規(guī)則和邏輯的控制模式,通過(guò)檢測(cè)到交通狀態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)規(guī)則運(yùn)行的一種模式,可以表現(xiàn)為更即時(shí)、直觀可感受的信號(hào)狀態(tài)變化;自適應(yīng)控制是基于模型(model based)的控制模式,通過(guò)設(shè)定優(yōu)化目標(biāo),輸入檢測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)控制輸出,通過(guò)不斷指標(biāo)尋優(yōu)的過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制,標(biāo)線上更像是個(gè)黑盒。我覺(jué)得李老師用簡(jiǎn)單語(yǔ)言概要說(shuō)清了兩種控制方式的不同。(更進(jìn)一步,自適應(yīng)系統(tǒng)又分為實(shí)時(shí)自適應(yīng)和方案自適應(yīng)兩種,這又是另一個(gè)話題了。)以我多年從事交通信號(hào)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和工程應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn),目前為止在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的系統(tǒng)中,真正意義上得到工程應(yīng)用驗(yàn)證的實(shí)時(shí)自適應(yīng)系統(tǒng)還只有SCOOT系統(tǒng),當(dāng)然SCOOT系統(tǒng)也存在很多應(yīng)用限制。其他更多的系統(tǒng)都還是方案生成、方案選擇式的系統(tǒng),只能算是不完備的自適應(yīng)功能。(個(gè)人觀點(diǎn),歡迎PK) 信控領(lǐng)域一直被病詬的一件事情是行業(yè)宣傳與用路人感受間的差異,用路人最基本的交通需求得不到滿足,包括信號(hào)空等、信號(hào)空放、靜穩(wěn)交通控制、交通事件信號(hào)響應(yīng)、特殊路口、特殊人群信號(hào)安全保障、應(yīng)急交通信號(hào)控制等等問(wèn)題普遍存在。其實(shí)這些需求都可以通過(guò)有效感知與合理邏輯運(yùn)算,結(jié)合完善的感應(yīng)控制機(jī)制做出完美的控制響應(yīng),是感應(yīng)控制最擅長(zhǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景。一段時(shí)間以來(lái),提到交通信號(hào)控制似乎只有協(xié)調(diào)綠波這唯一的方法,很難適應(yīng)復(fù)雜多變的交通場(chǎng)景。即使是協(xié)調(diào)控制,也可以通過(guò)與感應(yīng)控制的有效結(jié)合變得更加高效、靈活。在和很多同行討論感應(yīng)控制時(shí),遇到的最多問(wèn)題是:感應(yīng)控制太依賴檢測(cè)器,建設(shè)成本高、運(yùn)維壓力大。對(duì)這種觀點(diǎn)我一直不認(rèn)同,的確,檢測(cè)器能力與工程覆蓋不足是制約信號(hào)控制的關(guān)鍵問(wèn)題,但是,即使是有限的感知能力,如果能夠得到有效應(yīng)用也可以實(shí)現(xiàn)比定時(shí)控制優(yōu)秀的效果,即使全部感知失效也不過(guò)是降級(jí)到現(xiàn)在的定時(shí)控制水平,所以簡(jiǎn)單把問(wèn)題歸咎于感知與檢測(cè)上不過(guò)是掩蓋產(chǎn)品、技術(shù)、設(shè)計(jì)能力不足的敷衍與推卸而已。近年來(lái),隨著各種新感知手段的誕生,這個(gè)制約正在被突破,我們看到越來(lái)越多的項(xiàng)目建設(shè)中大量采購(gòu)了先進(jìn)的感知設(shè)施。隨著這些設(shè)施投入運(yùn)行,已經(jīng)為開(kāi)啟感應(yīng)控制應(yīng)用創(chuàng)造了良好的數(shù)據(jù)環(huán)境。同時(shí),感應(yīng)控制也是檢驗(yàn)驗(yàn)證這些檢測(cè)感知設(shè)施的有效手段;一種交通感知手段,無(wú)論宣稱多么智能,多么全息,如果最后只是輸出交通量統(tǒng)計(jì)、表演幾張漂亮的動(dòng)感圖表,而不能滿足感應(yīng)控制對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)空精度的要求,那也就是個(gè)擺設(shè)了,可以退出市場(chǎng)了。 4、 正確認(rèn)識(shí)感應(yīng)控制感應(yīng)控制不僅僅是若干種控制模式中的一種,更重要的,它是各種控制模式的基石,只有在深刻理解領(lǐng)悟交通流特性、路口物理特性的基礎(chǔ)上才能真正掌握感應(yīng)控制的奧妙,要理解感應(yīng)控制需要了解交通流特點(diǎn)(機(jī)動(dòng)車(chē)、行人、非機(jī)電動(dòng)車(chē)、公交、有軌電車(chē)、貨運(yùn)卡車(chē))、檢測(cè)器特性、路口幾何特點(diǎn)、交通控制目標(biāo)。這些問(wèn)題,在定周期控制下都默認(rèn)由交通工程師“解決”了,經(jīng)驗(yàn)性地變成了周期綠信比相位差參數(shù),信號(hào)機(jī)變成了一個(gè)分時(shí)段的定時(shí)器執(zhí)行預(yù)定的方案;即使某些號(hào)稱具備“自適應(yīng)”能力的系統(tǒng),也不過(guò)是定時(shí)生成方案,交給“定時(shí)器”運(yùn)行。從交通信號(hào)產(chǎn)品的研發(fā)者到交通信號(hào)工程師都是在這種觀念下開(kāi)展工作。這一個(gè)過(guò)程更多的是依靠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和對(duì)交通信號(hào)的依賴直觀樸素理解進(jìn)行的,結(jié)果就是產(chǎn)品僵化,控制死板。感應(yīng)控制是遠(yuǎn)比定周期控制更復(fù)雜的控制模式,某種意義上,感應(yīng)控制幾乎是所有控制模式的基礎(chǔ)。我一直認(rèn)為感應(yīng)控制是試金石,不能滿足感應(yīng)控制需求的檢測(cè)設(shè)備不是合格的檢測(cè)設(shè)備;沒(méi)有深入理解感應(yīng)控制原理,從定周期方案開(kāi)始開(kāi)發(fā)信控產(chǎn)品的工程師,不是合格的信號(hào)產(chǎn)品工程師;不具備完善感應(yīng)控制功能的信號(hào)控制設(shè)備不是合格的信號(hào)控制系統(tǒng);不會(huì)設(shè)計(jì)、使用感應(yīng)控制方法的交通工程師不是合格的交通工程師;一個(gè)城市的交通信號(hào)控制系統(tǒng)無(wú)論宣傳多么智能,如果連最基本的感應(yīng)控制都沒(méi)有用好,那就是一個(gè)智能交通系統(tǒng)不及格的城市。其實(shí)無(wú)論哪一種控制模式,本質(zhì)上都要面對(duì)以下幾個(gè)問(wèn)題:相位控制哪些交通流、相位恰當(dāng)?shù)膯?dòng)時(shí)機(jī)、相位啟動(dòng)條件、相位如何擴(kuò)展、相位如何結(jié)束、相位啟動(dòng)的順序、多路口間如何實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)、檢測(cè)器如何設(shè)置(輸出什么數(shù)據(jù)、檢測(cè)哪個(gè)位置、檢測(cè)多大區(qū)域)、受控交通流的特性怎樣、如果出現(xiàn)故障如何響應(yīng)、怎樣保障控制安全等。這些問(wèn)題正是感應(yīng)控制模式要解決的問(wèn)題,其中每一個(gè)方面都有很多技術(shù)細(xì)節(jié),只有對(duì)這些細(xì)節(jié)有了清晰的認(rèn)知,才能真正掌握信號(hào)控制核心奧妙,才能在產(chǎn)品研發(fā)、實(shí)踐應(yīng)用中發(fā)揮感應(yīng)控制的巨大優(yōu)勢(shì)。 感應(yīng)控制是一個(gè)龐大的話題,要完整成體系說(shuō)清楚恐怕要幾百頁(yè)的一本書(shū)。所以,猶豫了很久才開(kāi)始這個(gè)話題,我盡量嘗試用不那么枯燥的、科普的方式完成這個(gè)系列話題,后面要說(shuō)的內(nèi)容概括起來(lái),包括:
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感應(yīng)控制的基本參數(shù),以及這些參數(shù)背后的交通現(xiàn)象
說(shuō)說(shuō)感應(yīng)控制模式中一些最常見(jiàn)參數(shù)的含義,獲得參數(shù)簡(jiǎn)單方法,以及這些參數(shù)所對(duì)應(yīng)交通流規(guī)律,表征的交通現(xiàn)象。
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什么是感應(yīng)控制友好型交通檢測(cè)?
說(shuō)說(shuō)感應(yīng)控制到底需要什么樣的交通數(shù)據(jù),什么樣的檢測(cè)器能夠提供這些數(shù)據(jù)?工程場(chǎng)景下如何布置這些交通檢測(cè)器?
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感應(yīng)控制有哪些擴(kuò)展的應(yīng)用場(chǎng)景?
說(shuō)說(shuō)如何利用感應(yīng)控制方法滿足不同控制場(chǎng)景需求,包括交通事件驅(qū)動(dòng)、協(xié)調(diào)感應(yīng)、感應(yīng)優(yōu)先級(jí)控制等等。
說(shuō)說(shuō)如何利用感應(yīng)控制方法保障路口交通信號(hào)控制安全,包括黃燈困境、高速車(chē)輛控制、行人交通安全等。
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標(biāo)準(zhǔn)中的感應(yīng)控制
說(shuō)說(shuō)中國(guó)的GBT20999協(xié)議、美國(guó)的NTCIP1202協(xié)議、NEMA TS2標(biāo)準(zhǔn)、英國(guó)的TR2500這些標(biāo)準(zhǔn)中那些與感應(yīng)控制相關(guān)的內(nèi)容。
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評(píng)價(jià)信號(hào)控制、交通檢測(cè)產(chǎn)品能力和水平
嘗試從感應(yīng)控制細(xì)分的功能細(xì)節(jié),對(duì)信號(hào)控制及先關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行細(xì)分功能、指標(biāo)定義,提供一個(gè)評(píng)價(jià)信控產(chǎn)品能力的方法。
來(lái)源:賽文交通網(wǎng)