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从三四线城市看中国智能交通发展

来源:山东科大城市交通研究院2016-06-11 20:48282

 

近年来,我国智能交通发展迅速,国内一二线城市大多已初步建成了具有国际先进水平的智能化交通管理系统。但随着全国机动车保有量的高速增长,三四线城市的交通拥堵现象日益严重,已阻碍了城市发展,影响到居民的生活质量,所以就现阶段而言,三四线城市的智能交通水平更能代表我国智能交通的总体发展水平。

一、三四线城市智能交通建设的痛点

我们经过长期的实地考察和对相关网络资料的分析研究,对智能交通建设的主要痛点总结如下:

1、早晚高峰时段道路拥挤,信号配时不合理;

2、路段平均停车次数多,低峰时段红灯等待过长;

3、重大安保任务,为保障畅通,需投入大量人力物力;

4、信号灯故障不能及时发现,引发群众不满;

5、雨天道路湿滑,车辆行驶缓慢,交通易拥堵,缺少应对方案;

6、智能交通建设投资大,且效果不明显。

面对以上痛点,更兼诸多制约因素,三四线城市的交通问题该如何解决?为此,我们通过走访调研,分析总结了一些经验,下面以“金乡智能交通解决方案”作为案例,希望能提供一些有价值的参考。

二、交通信号控制优化实施方案

金乡县经济的快速发展,带动机动车保有量大幅增长,交通压力越来越大。因为城区的交通信号机没有全面联网,设备智能化水平较低,缺少必要的车流量检测手段等原因,导致城区交通拥堵指数较高;再加上部分信号机安装时间久远,设备和线路老化严重,造成各种故障频发,维护更加困难。

为改善交通拥堵状况,金乡县公安局决定立项投资800万元,向社会公开招标,该项目由山东科威达信息科技股份有限公司中标。该公司派遣经验丰富、技术一流的专业团队进驻金乡,结合该公司的产品优势及行业经验,对每个路口进行深入的充分细致的实地勘察调研,设计完成了全城150台智能交通信号机智能化联网、特勤控制和基于“两纵两横”智能交通车流量检测的整体升级改造解决方案。通过本项目的实施,极大地改善了金乡县城区道路交通状况。

本项目解决方案由五个部分组成: 

1、信号机改造升级

在最大限度使用原有设备的原则下,将城区路口的未联网信号机进行升级改造,并将部分路口的简易、老旧、不符合国标的信号机更换为“科威达智能云信号机”。

2、信号灯一灯一线改造

对路口的老旧线路进行一灯一线改造,通过改造,每一台信号灯都实现了精准控制,智能信号机实现了精准的故障检测与报警。

3、车流量检测统计分析

在城区交通拥堵严重的“两纵两横”主干道,安装267台地磁车流量检测器。利用车流量检测设备,实时计算每个路口的车道流量、车道速度、车头间距、车头时距、车道时间占有率、车道空间占有率、排队长度等道路交通动态数据,为交通信号优化提供支持;通过对车流量大数据的分析,还可以获得路网交通拥堵状态,发布诱导信息,引导出行者选择最佳出行路线,减少拥堵时间。

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图1 交通大数据的作用

4、交通信号优化

主要的优化控制方式如下:

(1)多时段定时控制

依据车流量信息,获取路口交通流向、流量以及时空分布信息,结合SVM(支持向量机算法)、神经网络等智能算法,以分钟为单位划分出高峰期、平峰期和低峰期等多个时段。

以“金珠路与奎星路交叉口”为例:我们从以下两个图中可以清晰地看到该交叉口一天之内的交通流量和流向流量的变化曲线。

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图2 交叉口四个方向一天的车流量统计图

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图3 交叉口一个方向一天的流向流量统计图

根据这些数据可将该交叉口划分出若干时段,如表1所示。

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表1 根据车流量变化和流向流量差异划分时段

(2)单点自适应控制

在早中晚交通高峰时段,为了适应车流量在这一时段的宏观波动,采用“单点自适应”控制方案,有效地缓解了高峰期顶峰时的车辆拥堵和爬坡时的绿灯空放严重等问题。

(3)干线绿波控制

通过设置各交叉口的周期和相位差,使车流通过每一个路口时,能够“正好”遇到绿灯。 “绿波”方向上的车流,实现了一路畅通无阻,从而缩短行程时间,降低车辆能耗,提高通行效率。

在本项目中,完成设置了5条路段的绿波协调控制方案。

以“文峰路”为例,平峰时段出城方向设置绿波协调控制方案前后的时距图对比如下:

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图4 文峰路绿波优化前后时距图对比

根据统计,通过以上优化措施,金乡县道路通行状况得到了明显的改善:平均速度提高30%-40%,停车次数减少30%,平均延误减少35%,交通事故减少10%。

在优化方案中利用单点自适应控制等控制方式,将金乡县整个城区的路口信号机由点到线,由线到面全部进行监控,形成了指挥控制中心管理下的一整套控制系统,缓解了区域内交叉路口的交通流压力。

5、“大数据综合管控云平台”及APP软件

“大数据综合管控云平台”,综合运用云计算、大数据、人工智能、互联网、RFID、GPS、GIS等先进技术,结合交通控制领域中最先进的智能控制理论,利用先进智能算法,为城市交通管理装上智慧大脑,有效地满足不同规模城市道路交通信号控制的需求,实现城市道路交通管理网络化、智能化,提升通行效率,提高管理水平。

“e路通”是“大数据综合管控云平台”的移动端APP,可远程控制信号机完成配时等操作;可利用手机APP实现特殊勤务控制,可实时接收信号机故障信息,提高运维效率。

金乡县治理城区交通拥堵初战告捷后,交通井然有序,下步将持续进行交通信号优化与升级,根据“一城一策”的设计原则,将整个城区的道路信息数字化,划分不同的子区域,通过中心控制与区域控制相结合的管理模式,实现城区交通信号各点、干线、区域乃至整个城区的优化协调,实现 “一座城市一张网”的宏观格局。

三、交通信号控制优化实例验证

目前,某市经济发展迅速,城区因多处道路整改扩建导致交通拥堵,市政府对此高度重视,通过公开招标,选择专业化的公司,对城区路口进行交通信号优化。该项目由山东科威达信息科技股份有限公司中标。技术团队对主城区93个灯控路口进行了交通信号优化。

我们以火炬路为例进行介绍。

火炬路高架桥是连接主城区和太白湖新区的主干道。火炬路与红星路交叉口成为进出城区的重要路口,交通流量很大,“潮汐”现象严重。技术团队采用合理的配时优化方法,提高了该交叉口的通行效率。

晚高峰时段相位配时如下表所示:

配时方案

东西直行

东西左转

南北直行

南北左转

原配时方案

40

38

40

30

现配时方案

30

35

45

30

表2晚高峰时段相位配时表

调整相位配时后,使用无人机进行拍摄,统计出15分钟的车流量并进行数据分析,获得饱和度如下表所示:

火炬路与红星路交叉口饱和度计算表

时间:12月11日17:20至18:20

序号

流向

东进口

西进口

南进口

北进口

1

流量

374

333

261

140

1220

279

1188

95

2

通行能力

553

309

553

309

1243

264

1243

264

3

饱和度

0.68

1.02

0.47

0.45

0.98

1.05

0.96

0.36

4

原饱和度

0.53

1.05

0.37

0.44

1.16

1.11

1.13 

0.38

表3火炬路与红星路交叉口饱和度计算表

在城区交叉口交通信号优化实施过程中,技术团队按照“主干道-次干道-支路”的优先级,对城区交通信号进行了多轮次持续优化,切实缓解交通拥堵。

本文针对三四线城市快速发展中逐渐凸显的交通拥堵问题,以其当前交通信号控制智能化水平为基础展开分析研究。我们通过对国内大量三四线城市的走访调研,分析、总结出适用于三四线城市的智能交通解决方案,该方案在较少投资的前提下,能够显著提升三四线城市道路交通信号控制的智能化水平,有效解决城市交通拥堵问题。希望能为面临同样问题的城市交通管理者提供一份有价值的参考。

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