梁凌宇

一、 引言

近年来，随着广州经济持续迅猛发展，机动车保有量随之快速增长，由此带来了较多的交通拥堵问题。广州市高科通信技术股份有限公司的交通信号优化服务项目组，就是专门为解决城市道路交通拥堵问题而设立的。由于我司在广州、清远、佛山等地交通信号优化方面的突出表现，得到公安交警部门的赞赏与肯定，一举中标2014—2015年广州市交通信号控制优化服务项目。

二、 广州市交通信号控制现状

目前，广州市信号控制路口有1148个，交通信号控制分为SCATS系统控制和单点控制两种模式，其中约有880多个路口纳入SCATS控制，其它为单点信号机控制。近年来在城市建设部门和交管部门的努力下，广州市交通信号控制系统的建设取得了较大进步，但还存在以下问题：

1、SCATS系统方面

SCATS系统作为一套基于方案选择式的系统，能够根据交通流变化实现自适应控制，从而有效提高路口通行效率，改善路网运行状态。然而，SCATS实现有效控制的基础是事先需要人工设置好一个基本方案及一系列的控制策略参数，但如何设计这一基本方案和如何设置相应的自适应控制策略，需要具有一定技术水平的专业人员队伍配合进行。目前交通信号存在配时与交通流变化未完全匹配、路口控制方案缺乏个性化设置、路口之间的信号协调效果不佳等问题，急需对交通信号配时进行细致、专业的优化工作。

2、单点交通信号方面

目前广州市区使用的信号机除了SCTAS信号机外，还有大量单点机型。这些单点机目前主要分布在城市外围。大多路口的方案都是早期设置后就一直沿用至今，路口方案与路口交通特性不协调，且单点信号控制不像SCATS系统可以通过中心控制机实现对路口机的实施协调控制，新方案的制定及实施需要到路口信号机进行现场反复调试，方案实施后的效果也难于观察，信号优化工作难度大。

3、信号协调控制方面

利用SCATS系统的协调控制功能，目前已在部分主要交通路段上实行了协调控制，取得了一定效果。但由于中心区交通流量的快速增长，城市路网及交通组织的不断变化，使得实施协调控制的路段交通状态有了很大变化，原来的协调方案已不符合现时的交通情况，需要不断进行跟踪调整、巩固优化。随着SCATS路口的逐渐增加，对更大范围的区域实施协调控制也具备了条件，但需要足够的人力来对更多的路段进行协调控制方案的研究和优化，也需要相应的技术水平来对协调控制的效果进行有效评价。这些问题都需要专业的技术咨询服务机构来协助解决。

单点信号之间的协调，事实证明是切实可行的，在配备3G无线通信设备的情况下，即可通过远程進行方案设置。

为了改善广州市交通信号控制存在的以上问题，广州市公安局举行了交通信号控制优化服务项目公开招标，我司以实力强、技术高、质量硬等优势高分中标。我司成功中标此项目，是客户对我司在交通信号优化领域技术实力和服务水平的认可，也彰显了我司在该领域深耕细作的丰富经验与驾驭能力。

三、 高科通信交通信号优化服务思路及方案

结合对本项目工作内容及要求的理解，我司采用了“一个中心两条主线三个梯队，分阶段推进和滚动优化”的思路，出色完成了信号优化服务。

一个中心，是指本次工作将以“交通信号控制优化”为中心，通过规范信号优化工作流程，建立交通信号管理模式，定期的路口巡查及方案优化等工作，注重工作实效和流程改进，实现路口路网运行水平的不断提升。

两条主线，是指本次工作将主要围绕“日常信号路口优化”和“路段信号协调优化”两条工作主线进行，在工作中对交通信号基础信息、交通信号控制路口及其控制模式进行统计、分类，建立统一化与个性化相结合的交通信号管理模式，并形成一套规范的工作流程及日常操作指南。

三个梯队，是指本次成立的项目组将分为三个小组，分别为由8名专业技术人员组成的现场办公小组，开展对信号系统维护的日常工作；由2-3名专业交通工程师组成技术研究小组，负责对项目工作中出现的重大技术难题进行深化研究并提供解决方案；由公司聘请的3位专家组成的专家顾问组，对项目进行技术指导。

另外，考虑到本次工作的特殊性和服务内容要求，我公司采取分阶段推进，同时辅以滚动优化的思路来完成工作。

1、 交通信号路口信号优化思路及方案

该项工作主要围绕如何提高交通信号控制方案优化的工作效率为核心，通过加强对研究信号配时方案的工作环节的拆分和工序衔接设计，改变现有不科学的信号配时优化工作模式，提出一套更加科学的、承前启后、循环改善的信号配时方案优化工作流程。具体思路如下：

第一步：确定优化对象

主要通过日常巡查、接受外部信息等方式发现有改善需求的路口，通过对路口进行简要分析，初步了解路口存在的问题，进一步确定是否有必要进行路口控制方案的优化。

第二步：现状资料收集

确定优化对象后，需要针对路口进行相关资料的收集，资料收集以能够支持信号优化方案的制定为目的，通过查询路口基础数据库、相位图、视频监控和现场调查等方式进行资料收集。

第三步：制定新的信号控制方案

在掌握齐备的资料基础上，针对路口存在的问题，确定本次优化工作的目标，并采用规范的技术方法和标准，进行信号控制方案设计和优选，形成基本能满足改善需求的信号控制方案。

第四步：信号控制方案的测试与实施

针对上一步制定的信号控制方案，需要进行适应性的检验，在明确了可行性之后才能正式实施该方案。方案测试的方式主要包括仿真模拟和实际测试两个环节。

第五步，实施效果的评价

实施效果评价就是在路口运行基本稳定后，对路口运行新的信号控制方案后的效果进行综合评价，以检验信号优化工作是否达到了预期的效果。

第六步，工作成果小结

在完成了效果评价之后，需要对前面各工作环节进行总结，编制相关工作文件，工作进程及成果的汇报，资料的存档。

第七步，长期跟踪维护

在所有上述工作环节完成后，基本已结束了路口的信号优化工作，但隨着路口交通状态的变化、或者其他突发事件的影响，可能导致路口出行新的问题。因此还需要定期对路口进行跟踪观察，保持路口运行在相对稳定的状态。

根据以上工作步骤，信号优化的总体工作流程图如下：

2、 路段交通信号协调控制思路及方案

交通信号协调控制，俗称“绿路”，是指通过协调相邻交叉口的交通信号，使得进入该道路的大部分车辆能够按一定的车速连续通过几个交叉口。美国道路通行能力手册载明，实施道路双向交通绿波控制将对交通流的时间延误改善超过200%-400%以上。

协调路段控制系统相邻信号间的时差，有图解法、数解法和Maxband模型算法三种方法，而Maxband模型算法是三者中最优的。Maxband是根据美国麻省理工学院的J·D·C·Little教授建立的混合整数规划模型开发的软件包。在Maxband系统中，它考虑了交叉口至交叉口之间双向行驶车辆，并且详细说明了使车辆不停车而直接通过交叉口的最大车辆数所对应的相位差值的确定方法。

我司以Maxband算法为基础建立优化模型，通过自主研发的优化软件Linmax作为相位差计算工具。

路段多路口协调控制优化具体优化思路如下图所示：

Linmax基于Maxband模型，通过分析对模型算法进行研究，针对不同的优化路段，对该路段现状单口优化后的基本参数进行分析研究，最终求出该路段的协调优化方案。

四、 优化案例

截至2014年12月底，我司对68条道路实施了“绿路”工程，效果显著。下面以广州市番禺区西环路5个交叉路口为例予以说明。

番禺西环路路段绿波协调优化过程：

根据路段当前各个路口的配时方案，结合交通流量调查首先进行单点路口信号优化，得出最优的绿信比；

根据多次调查确认，行驶设计速度为45km/h；

根据现状调查资料，按照Maxband模型要求，设置每项参数，利用Linmax对路段协调优化配时方案进行详细分析求解，进行模型解答；

得出最终的配时方案，包括整个路段的公用周期、相位差等参数，画出时距图；

进行多次检查验证，调整相位差，得出最终的优化方案。

优化后该路段公用周期为153s，双向绿波带宽25.0%（38s），南往北绿波带宽可达29.0%（45s）。

五、 结语

在经济高速发展的今天，随着机动车保有量的快速增长，交通拥堵成为常态。利用先进的理念和技术手段实施交通信号优化服务，相比扩建道路和增加设备投入，具有时间短、投资少、见效快的优势，不失为当前改善交通拥堵最有效、最经济、最快捷的一种办法。高科通信信号优化服务助力广州道路通畅的实践，得到了市民、交管部门和政府领导的肯定，实现了市民、交管部门和政府领导三满意。