信號(hào)控制如何應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)沖擊

何洋

一直以來(lái)，交通信號(hào)配時(shí)工作都是交通管理的核心，并且具有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性。在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的沖擊下，以監(jiān)控、電子警察等為基礎(chǔ)的智能交通發(fā)展如火如荼，如何借助互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)進(jìn)一步提升信號(hào)優(yōu)化配時(shí)水平，是現(xiàn)階段亟待解決的問(wèn)題。

信號(hào)配時(shí)工作的難點(diǎn)

2017年，武漢市122警情服務(wù)中心全年共接到涉燈投訴報(bào)警6008起，其中投訴信號(hào)燈配時(shí)不合理的有1432起，占總報(bào)警量的23.83%，僅次于設(shè)備故障類(lèi)報(bào)警。

現(xiàn)行的信號(hào)燈相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)雖然對(duì)燈具的規(guī)格性能、設(shè)置方式以及信號(hào)機(jī)的結(jié)構(gòu)性能、控制功能等都有詳細(xì)的要求，但是對(duì)信號(hào)配時(shí)卻沒(méi)有提出具體的指導(dǎo)意見(jiàn)，僅表示“綠信號(hào)、紅信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)路口實(shí)際情況設(shè)置”。

由于缺乏可靠的依據(jù)來(lái)自證合理性，交管部門(mén)在應(yīng)對(duì)相關(guān)投訴時(shí)往往底氣不足，只能憑借經(jīng)驗(yàn)反復(fù)嘗試優(yōu)化配時(shí)，不僅花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，也無(wú)法保證優(yōu)化效果能夠令所有交通參與者都滿意。

傳統(tǒng)信號(hào)配時(shí)模式及存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的交通信號(hào)配時(shí)，要么依靠從業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的交警來(lái)確定配時(shí)時(shí)長(zhǎng)，要么依靠路面車(chē)輛檢測(cè)器如線圈、地磁、視頻等方式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采集車(chē)流量數(shù)據(jù)，由信號(hào)機(jī)通過(guò)內(nèi)部算法自動(dòng)調(diào)整配時(shí)時(shí)長(zhǎng)。

由于交管部門(mén)自身并不具備信號(hào)機(jī)的研發(fā)和生產(chǎn)能力，現(xiàn)有的智能化信號(hào)機(jī)全部依靠政府采購(gòu)：國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為普遍的，主要有第一代由國(guó)外引進(jìn)的以西門(mén)子、泰科等為代表的進(jìn)口信號(hào)機(jī)，以及第二代崛起的以海信等為代表的國(guó)產(chǎn)信號(hào)機(jī)。

而作為信號(hào)配時(shí)核心的算法，也就是信號(hào)機(jī)所使用的控制系統(tǒng)，不同品牌的信號(hào)機(jī)不盡相同，算法是否科學(xué)，配時(shí)是否合理，交管部門(mén)無(wú)法掌握，更無(wú)從考證。

常用的信號(hào)控制方式有以下幾種。（一）多時(shí)段定周期控制。多時(shí)段定周期控制，是根據(jù)路口的歷史交通數(shù)據(jù)將一天24小時(shí)分成不同的時(shí)間段，為不同的時(shí)間段設(shè)置相應(yīng)的信號(hào)配時(shí)方案。這種控制方式主要適用于交通流變化較為規(guī)律的路口，其優(yōu)點(diǎn)在于交警可以清楚掌握路口配時(shí)情況，且成本較低（可不安裝車(chē)輛檢測(cè)器）；缺點(diǎn)是靈活性不夠，無(wú)法應(yīng)對(duì)交通異常狀況。

（二）單點(diǎn)自適應(yīng)控制。單點(diǎn)自適應(yīng)控制是一種初級(jí)的智能感應(yīng)控制方式，需要與車(chē)輛檢測(cè)設(shè)備相配合，車(chē)流量小的時(shí)候信號(hào)放行的時(shí)間短，車(chē)流量大的時(shí)候放行的時(shí)間延長(zhǎng)。交警只用考慮設(shè)置最短綠燈時(shí)間和最長(zhǎng)綠燈時(shí)間即可。

一般來(lái)說(shuō)，這種控制方式可以滿足單個(gè)路口對(duì)放行的基本需求，但是一旦路口各個(gè)方向流量都比較大，或者多個(gè)路口同時(shí)設(shè)置單點(diǎn)自適應(yīng)控制，盲目延長(zhǎng)放行時(shí)間，效果只會(huì)適得其反。

不僅如此，對(duì)于方案生成式的信號(hào)控制系統(tǒng)，由于每個(gè)信號(hào)周期中各個(gè)方向的配時(shí)是根據(jù)實(shí)時(shí)流量自動(dòng)調(diào)整的，只能事后查詢甚至不能查詢，無(wú)法預(yù)判周期時(shí)長(zhǎng)，在進(jìn)行警保衛(wèi)活動(dòng)或開(kāi)展其他需要民警準(zhǔn)確掌握信號(hào)燈狀態(tài)的工作時(shí)，會(huì)顯得較為被動(dòng)。

（ 三）區(qū)域協(xié)調(diào)控制。有別于上述兩種“點(diǎn)控制”方式，區(qū)域協(xié)調(diào)控制是一種“面控制”，通過(guò)選取關(guān)鍵路口或者關(guān)鍵路段，協(xié)調(diào)考慮區(qū)域內(nèi)的多個(gè)路口的通行情況，以提升整個(gè)區(qū)域的通行效率為目的，適當(dāng)且自動(dòng)地調(diào)整多個(gè)路口的信號(hào)配時(shí)。與多時(shí)段定周期控制和單點(diǎn)自適應(yīng)控制相比，區(qū)域協(xié)調(diào)控制的效果最為理想，是交通信號(hào)控制技術(shù)未來(lái)發(fā)展的必然方向，但也是實(shí)現(xiàn)難度最大、最不好掌握的技術(shù)。

同樣的，區(qū)域協(xié)調(diào)控制方式對(duì)車(chē)輛檢測(cè)設(shè)備要求非常高，方案生成式信號(hào)控制系統(tǒng)無(wú)法預(yù)先判斷本周期內(nèi)的配時(shí)時(shí)長(zhǎng)。

目前國(guó)內(nèi)主流信號(hào)機(jī)廠商都號(hào)稱(chēng)其產(chǎn)品具備區(qū)域協(xié)調(diào)控制的功能，但不同廠商的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、優(yōu)化算法、檢測(cè)方式互有差別，孰優(yōu)孰劣無(wú)從判斷。此外值得注意的是，目前不同品牌的信號(hào)機(jī)在區(qū)域協(xié)調(diào)控制中互不兼容，想做好區(qū)域協(xié)調(diào)，一個(gè)區(qū)域內(nèi)必須使用同一品牌的產(chǎn)品，否則區(qū)域協(xié)調(diào)控制效果將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

也正因?yàn)槿绱?，交警部門(mén)想要做好智能信號(hào)配時(shí)工作，現(xiàn)階段只能完全將寶押在信號(hào)機(jī)生產(chǎn)廠商身上。

互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的沖擊

同樣是2016年，在云棲大會(huì)上，阿里巴巴技術(shù)委員會(huì)主席王堅(jiān)提出“世界上最遙遠(yuǎn)的距離，是紅綠燈跟交通監(jiān)控?cái)z像頭的距離”，引發(fā)了互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)和業(yè)內(nèi)人士的廣泛討論。

“互聯(lián)網(wǎng)+信號(hào)燈”的口號(hào)一時(shí)間被炒得火熱，應(yīng)用案例遍地開(kāi)花，各大互聯(lián)網(wǎng)公司都想分信號(hào)配時(shí)這一杯羹，甚至有互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)信誓旦旦的提出要顛覆傳統(tǒng)信號(hào)控制模式。

然而一年多的時(shí)間過(guò)去了，“互聯(lián)網(wǎng)+信號(hào)燈”卻依然停留在探索階段，不僅未能取得令人信服的成績(jī)，反而頻頻受到傳統(tǒng)智能交通行業(yè)的質(zhì)疑，認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)言過(guò)其實(shí)、夸大宣傳，實(shí)際的應(yīng)用前景似乎沒(méi)有當(dāng)初描述的那樣美好。

傳統(tǒng)的智能信號(hào)控制模式主要是基于路面車(chē)輛檢測(cè)設(shè)備對(duì)車(chē)流量、占有率等數(shù)據(jù)的采集，控制效果直接受制于檢測(cè)設(shè)備的完好度。我國(guó)現(xiàn)階段城市發(fā)展較為迅速，各地尤其是大中型城市道路改造頻繁，檢測(cè)設(shè)備在線率低、修復(fù)成本高、修復(fù)周期長(zhǎng)、控制效果差等問(wèn)題在各大城市飽受詬病。而互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)卻正好完美地避開(kāi)了這些問(wèn)題，在當(dāng)前的形勢(shì)下有其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。

互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)基于手機(jī)信令、浮動(dòng)車(chē)等海量多源數(shù)據(jù)，對(duì)交通的宏觀感知顯而易見(jiàn)，目前依靠各大互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的導(dǎo)航系統(tǒng)越來(lái)越精確就很能說(shuō)明問(wèn)題。

但是信號(hào)配時(shí)屬于微觀層面，必須精確到秒級(jí)，而且互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中的少部分垃圾數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確甄別剔除出去，否則配時(shí)效果將無(wú)從談起。如何同時(shí)處理好數(shù)據(jù)的樣本量和精度控制，是互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)與信號(hào)配時(shí)碰撞的最大難點(diǎn)。

在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)之“大”，確實(shí)對(duì)我們助益匪淺；但同樣也是因?yàn)檫@個(gè)“大”，從某種程度上制約了我們的發(fā)展。

想要做好信號(hào)配時(shí)工作，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的過(guò)分排斥或者過(guò)分神話都是不可取的。無(wú)論是大數(shù)據(jù)、云計(jì)算，或是智能網(wǎng)聯(lián)都能夠很好地解決智能交通體系，但是都必須與實(shí)際的交通狀況相結(jié)合，不能盲目夸大大數(shù)據(jù)的作用和功能。

筆者認(rèn)為，現(xiàn)階段，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)要真正起到配時(shí)優(yōu)化的作用，還是要通過(guò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)信號(hào)控制檢測(cè)數(shù)據(jù)的融合，落實(shí)在傳統(tǒng)信號(hào)控制方面。

應(yīng)當(dāng)從以下方向入手：首先，從提升互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的“質(zhì)”入手，最終使得大數(shù)據(jù)的“量”真正為我所用。如上所述，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)既有樣本量巨大、覆蓋面廣的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在垃圾數(shù)據(jù)泥沙俱下、魚(yú)龍混雜的缺點(diǎn)。

舉個(gè)例子，在有高架的信號(hào)燈路口，由于道路斷面存在重疊，依靠互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)車(chē)流量時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確判斷采集到的流量數(shù)據(jù)究竟是地面道路上的還是高架橋上的；我們?cè)谂袛嗦房谇闆r時(shí)，需要先進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，設(shè)法剔除掉橋上的流量數(shù)據(jù)。

互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中的行駛速度、停車(chē)次數(shù)、部分浮動(dòng)車(chē)的軌跡數(shù)據(jù)等情況，對(duì)判斷路口擁堵、溢出以及輔助交通分析決策等方面十分有利；與之相比，傳統(tǒng)的路面檢測(cè)器在采集數(shù)據(jù)的精度和可靠性上具有優(yōu)勢(shì)，但受限于地形和成本的限制，覆蓋范圍較小，樣本量不足。

只有將這兩種不同特征的數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，揚(yáng)長(zhǎng)避短、取長(zhǎng)補(bǔ)短，才能將各自的優(yōu)勢(shì)都發(fā)揮到極致。其次，建立行之有效的效果評(píng)價(jià)反饋機(jī)制。在完成對(duì)多源數(shù)據(jù)的充分清洗、融合，具有了較為理想的樣本量后，建立一系列基于傳統(tǒng)交通工程專(zhuān)業(yè)的路口評(píng)價(jià)體系，判斷路口信號(hào)燈是否存在空放、等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、溢出等具體問(wèn)題，定期出具相應(yīng)報(bào)告以供交管部門(mén)決策參考，并利用評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)反饋優(yōu)化信號(hào)控制系統(tǒng)，反復(fù)迭代，使信號(hào)配時(shí)管理進(jìn)一步精細(xì)化。在實(shí)際工作中，我們也可借助互聯(lián)網(wǎng)建立健全與網(wǎng)民的合作交流機(jī)制，從而進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)調(diào)整的準(zhǔn)確性。