道路交通信號控制系統解決方案（聯合公安部交科所）
jiaotong police
大華技術股份有限公司
一、方案背景
據公安部交管局統計，截至2015年底，全國機動車保有量達2.79億輛，機動車駕駛人3.27億人。全國已有40個城市的汽車保有量超過百萬輛，其中11個城市超過200萬。機動車快速增長帶來了一些列的社會問題。如交通事故頻發、交通擁堵加劇、交通秩序管理問題、環境污染問題等多方面的問題。以交通擁堵問題尤為嚴重，據高德發布的《2015年度中國主要城市交通分析報告》顯示：“全國大部分城市和地區擁堵都在進一步惡化，一二線省會城市依舊是重災區，但交通擁堵不再是大城市的‘景觀’，擁堵出現在各種規模的城市中，并且向中小城市蔓延”
另一方面，“交通信號控制系統”作為交通管理最基礎的系統，并沒有真正地、充分地發揮應用的效能。交通信號控制系統是緩解城市交通擁堵的根本與基礎，對智能交通科技的發展起基礎引領作用，是交管最基礎的工作，也是提升城市道路通行效率的關鍵。
因此，公安部交通管理科學研究所（簡稱“公安部交科所”）與我公司簽署戰略合作協議。雙方圍繞提高我國城市交通信號控制系統的科技創新、市場開拓和推廣應用水平，期望通過雙方的優勢互補和協同創新，在交通信號控制技術和產品的創新研發、品牌打造、國內外推廣應用、行業規范發展等方面，共同打造符合中國城市特點的、最專業的交通信號控制系統解決方案。
公安部交科所是國內最早從事道路交通信號控制系統研究的科研單位之一，其中四部（交通控制技術研究部）以服務城市道路安全暢通、提升科技管控效能為宗旨，重點圍繞信號控制、交通組織渠化管理、交通管控系統集成三大研究方向。在交通信號控制機和系統研發方面有三十余年的經驗積累。成功研制新一代自主知識產權的交通信號控制系統，是國家“十五”，“十一五”、“863”等重大科技項目的科研成果。
二、解決方案
針對我國城市交通特點，我們聯合創新研發推出了面向交通場景與目標策略的“信號協調實時控制系統”（Signal Coordination Real-time ControlSystem，SCRCS），該系統以視頻為檢測方式實時檢測交通狀態，結合動靜態交通場景，主動適應控制需求和目標，數據驅動并綜合反饋優化，突破了傳統技術應用瓶頸，經過全國十幾個城市的項目測試和驗證，較好地滿足了設計目標，達到了預期目的。
硬件開發方面：充分發揮大華在硬件設計制造及工程服務方面的優勢。信號機采用獨特的硬件結構設計，主控采用高性能嵌入式軍工級模塊，電器部件全部使用國際知名品牌，規范化的生產檢驗管理制度，確保產品具有極高的穩定性及可靠性。系統采用模塊化設計，具有多重安全保障；對于環島、短連接等復雜路口超強適應性；支持多種控制方式自由切換、支持多種檢測方式數據接入等功能。
交通信號控制系統組網結構
系統研發方面：充分發揮了公安部交科所在交通信號控制軟件和系統研發方面多年經驗和積累，研發了新一代的交通信號控制系統。該系統支持路口級、區域級、中心級三級分布式遞階控制結構。基于GIS圖形化向導化管理操作，全圖形化操作和展示；可實現多時段固定配時控制、人工干預控制、線協調信號優化控制、過飽和熱點控制、中心特勤車輛優先控制、公交優先控制、信號機特征參數聯網設置、交通流量統計分析、系統設備運行狀態故障自監測等功能，有如下一些特色亮點。
▇路口信號實時優化控制
以視頻智能分析做交通流采集，借信號機一雙“慧眼”，實時采集交通流數據和通行狀態。通過量化“動靜”態交通場景特征數據，把狀態的控制、運行、優化以及渠化的這些指標作為整個控制系統的約束性和適應性條件，通過信號機實時優化與調整，驅動相位放行，從而實現相位綠燈損失時間最小化，通行效率最大化，從而減少停車次數，提高路網的通行能力。
實時交通流和交通狀態采集
▇線協調動態優化控制
在城市交通控制中，保證主干線路網的暢通是信號調控的主要目標。我們的控制方案利用了多點控制技術，將主干路網的信號機關聯起來，進行干線協調，保證主干路網的單向或雙向暢通，或逐級緩沖控制。也可以圍繞過飽和熱點做動態均衡控制。
干線綠波調控示意圖
▇支持動態可變車道控制
可變車道能夠根據不同時段的交通流向特點，靈活變換車道的指示行駛方向，緩解交通壓力，在現代交通控制中起到很好的作用。我們獨立開發了具備可變車道功能的模塊，并集成在信號控制系統中，為可變車道的靈活性設置提供了強有力的支持。
▇公交優先交互控制
發展公共交通，提高公共交通對于交通出行的貢獻度，是緩解城市交通的重要措施，也是利國利民的大事件。我們交通信號控制系統支持對于多種方式的公交車道以及到路口檢測方式的優先控制，從而適應不同場景下的應用需求。
▇深度數據研判反饋控制
基于實時數據、歷史數據綜合分析優化方案。每個路口實時運行交通流數據在系統都被記錄下來，經過數據積淀，形成大量的路口特征的通行數據，包括運行狀態、控制特征參數以及路口的渠化特征條件等。這些豐富的數據，讓系統優化具有現實可行性，解決交通問題也就有據可循，從而實現深度研判分析和反饋控制。
▇信號優化專業化服務支持
聯合公安部交科所，提供最專業的信號控制優化服務，實現交通信號、交通渠化、交通組織、深度優化一體化的協同設計。公安部交科所作為國內權威的交通管理機構，定期舉辦交通業務培訓課程，幫助交警提升交通業務水平和使用信號控制系統的能力，促進交通信號控制市場健康有力地發展。
三、客戶價值
▇讓信號燈更靈活，讓交警更輕松
交通流的動態與隨機、快速聚集與消散的特性，決定了交通信號機要主動適應場景變化。我們聯合開發的信號機，結合中國交通特點和交警的應用實踐，保證信號機控制的足夠靈活性，操作使用更加人性化，能夠讓交警更輕松。
▇緩解交通擁擠、提高通行能力
建設智能化的交通信號控制系統，通過實時采集交通流，并進行科學化的優化配時控制，可以減少行車等待，使用延誤時間最小。也可以均衡路網內交通流，避免某些地方的過度擁堵，從而達到提高路網通行能力、通行效率的目的。另一方，也改善了交通秩序，使人流、物流、車流都能有有序進行。
▇減少交通事故，維護交通安全
根據GB14886-2006《道路交通信號燈設置與安裝規范》文件中規定，對3年內平均發生5次以上交通事故或3年內平均每年發生一次以上死亡交通事故的路口，應設置信號燈。由此可見，交通信號控制系統的建設，對減少交通事故，維護交通安全有不可替代的作用。據統計，約95%的交通事故為刮擦等輕微事故，多發生在比較擁堵路段，交通信號控制系統可以均衡路網內交通流，做到交通流連續和均分，減少交通擁堵，進而避免交通事故，維護交通安全。
▇減少交通延誤，提高經濟效益
據中國科學院研究，2010年中國百萬人以上的50座主要城市，這些城市的居民平均單行上班時間要花39分鐘。中國15座主要城市居民每天上班單行比歐洲多消耗288億分鐘，折合4.8億小時。上海每小時創造財富2億元，據此推算，15個城市每天損失近10億元人民幣。通過建設智能化的交通信號控制系統，根據交通流的大小，合理優化配時方案，做到科學控制，從而減少行車延誤，間接提高了經濟效益。
▇節約能耗，降低污染，保護生態
據權威數據統計，機動車尾氣排放對于PM2.5的貢獻度已經達到20%以上，實踐表明越是擁堵，其貢獻度就越大。智能化交通信號控制系統對于緩解交通擁堵，提高城市的運營效率起很大的作用，同樣對于節約能耗，也有重要的現實意義，是降低環境污染，保護生態環境的重要手段和方式。
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