【城市智能交通创新发展】深化城市交通管控技术应用若干认识与探索---刘东波

公安部交通管理科学研究所副所长 刘东波 研究员

　　1.面临的挑战与需求
　　从2000年开始到目前，已经创建了将近17年的畅通工程。我们城市的道路基础设施实际上发生了巨大的变化，成效也非常的显著，在道路通行能力提升方面也发生了巨大的变化。现阶段我们要做的是在这样的基础设施下来优化道路通行的功能，优化设施合理的设置。在这样的硬件条件基础之上，我们可以看到在道路条件上运行所面临的挑战。截止今年的第三季度末，我们全国汽车的拥有量已经达到2.12亿辆，超过百万的汽车保有量城市已经达到了52个，其中有6个城市已经超过了300万个。
　　城市所面临的交通运行的态势或者是规律或者是挑战，已经发生了质的变化。公安交管部门，实际上管的是路网条件下交通运行情况，管的是交通行为。所以在现阶段的情况下来缓解城市交通拥堵，从交通管控的角度出发，不但是要注重点上效率的提升，同时更要从路网的角度考虑均衡的控制。无论是大城市、中小城市现在都有普遍的现象，高峰时段有一个明显的特点，交通流集聚的效应非常明显。用我们常规处理非饱和的方法难以处理过饱和的情况，比如说我们所做的滤波当在晚高峰的时候，即可能需要两到三个信号周期车辆才能通过，是没有进行的。
　　现在交通运行情况已经发生了巨大的变化，既要关注点上效率的提升，同时也要从路网角度来做均衡的调控，这是运行上的认识。同时面对我们技术快速发展，带给我们非常大的碰撞，实际上对我们管控效能的提升也有一个非常好的支撑。现在新技术的发展让前端的感知更为精准，获取的数据更多，所有的感知、智能交通系统都是自成体系的、独立的，前端到中心系统再来集成。但现在的技术发展已经打破了独立发展的境界，前端的感知更加智能化，前端控制的设备之间的交互互联，系统之间的互联更为开放，到了中心系统、大平台就有更多的数据。这改变了我们传统的认识、实现的方法。
　　在这样的大背景和现实的挑战下，公安交管部门实实在在需要专业技术支撑的需求。包括如何来更好的做好精细化；通过交通工程的手段，标志标线安全设施的设置；控制交通运行智能化的提升；对整个路网交通运行态势规律特征的研判，使缓解拥堵的决策更为科学。实现路面上的管理转变为数据驱动、情报驱动，提升管控效能。

　　2. 推进交通工程技术匠心应用
　　现在有很多很好的技术，但是如何更好的落在公安交管中的各个领域是现实的需求，也是一个挑战。基于这样一些认识，公安部科研所这几年在以下方面做了一些探索和推进。
　　推进科技工程技术匠心的运用，我们一直在强调精细化。精细在哪儿？怎么做？如何更好地进行？这时候需要结合各方面的优秀技术、专业技术到交管领域。
　　微观层面的工匠精神，是精细打造路口的交通组织，包括我们设施的设置。实际上最终目的是规范交通行为。路面上的交通行为，是管控组织管理的核心、目标。在宏观层面上，原有的粗放式管理应更科学。运用大数据更好地进行判断城市交通运行的状况，更好地来评估各个城市运行的情况。只有在这样的基础上，管理者才能把决策做的更好。
　　现在有很多领域的技术，需要将这些专业技术在交管领域更好地协同应用。无论是静态的还是动态的设施设置，最终目的是引导规范交通行为，所以要强调静态的交通组织和动态的管控，行为的引导，强调系统的协调性。
　　举两个简单的例子，安全法上明确规定七种信号，国家标准补充了两种，一共有九种。也就是说，交通灯的图案，包括显示的顺序，在法规中已经明确做了一个定义。我们在这些方面的事情难以创新，而且在应用上，不可能一个地方一种信号，统一十分重要。所以，全国最近推进了信号灯规范设置，这是我们所有东西智能化的基础。
　　第二个例子是礼让斑马线。我们道路安全法明确规定，遇到斑马线车辆减速，遇到行人停车让行。这是一个很明确的规定，无论是机动车还是行人，在遵守交通安全规则的情况下，各行其道，然后依据通行权的分配和让行规则解决冲突问题。
　　在道路上设施的设置上，以斑马线为例，斑马线附近要设置很多的路面标记，这些标记的目的作用是什么？首先让行人找到斑马线。其次让机动车知道前方是路段斑马线，并且知道有无信号控制。在行人在过马路时，当大家都在遵守规则的情况下，车和人相遇了安全法规定的很明确，这个时候行人优先通行。
　　然而这里面隐藏一个特殊的情况——行人遵守信号但是未能完全通过马路。这个时候右转车辆、左转车辆，遇到了行人还没有完全通过马路的时候也要停车让行。我们从让行上升到礼让，是从规则上升到道德的行为，所以我们觉得从交通工程技术应用，从信号灯的设置、控制上进行，在遵循法制的规则下进行，能给我们树立非常好通行的规则。
　　全国交管部门需要专业的技术在各地落地，公安部交通科研所牵头成立了智慧交通管理产业联盟，汇集了交通领域相关的科研院所、规划设计单位、咨询公司。我们想推动这些专业的团队来去做专业的事情，同时我们也搭建了城市交通管理精细化设计的资源共享平台。目的是我们希望各地好的成果能够应用起来。
　　3. 提档升级交通信号控制智能化
　　信号是动态管控的核心，是整个智能交通的核心。但是交通信号控制智能化这件事情我们孜孜不倦做了很多年，也有很多问题困扰着我们。核心的问题是检测，这是根源的问题。检测的问题主要是检测器如线圈等因使用时间过长而损坏导致机器许多智能算法无法使用，应用层面大打折扣。
　　现在的技术感知手段已经非常优秀。以视频为例，进口车道的视频感知与以前不一样，如今可以感知到路口的排队、放行、动态运行的情况。不需要通过数流量的方法再去预测、再去判断。
　　通过智能感知手段可以获取了大量交通运行状态的数据，但是传统的信号机不接受这些数据，传统的信号机里面有一个检测板，只接受0和1的情况。所以第二个突破就是不再使用检测板。运用通讯板进行代替，让大量的数据可以加入控制算法中。信号机实现了面向数据的开放。另外一个方面，以往中心系统一般都是比较独立的，如今我们的系统要跟公交运营等系统进行对接，即系统也要开放，与其他系统进行横向的互联。无论是系统也好，前端也好，大量的数据需要重构感知控制中端层面的算法，系统中心层面的算法。这个就是我们重点研究的，与传统不太相同的实时、动态的优化控制的思路，我们陆续的在研究各个层面优化的算法。
　　另一方面是数据融合。互联网、移动大数据可以直接优化到信号灯吗？大家一直在讨论这个事情。我们前端的感知设备、数据也是非常有用的，它更多的是作用在微观的层面。移动互联网数据是我们传统的感知手段所分析的情况是没办法比拟的，更多的描绘了路网的规律和特征。在这样情况下，确实要以开放的心态拥抱大数据，拥抱这样的变化，但是我们要把界面划分清楚。至少我们目前要划分清楚，更好来做开放融合。
　　除了融合之外物联网也是关键点。无论是信号机还是在横向跟所有前端交互上，数据的开放和交互十分重要。今年在无锡召开的物联网博览大会上，我们联合了华为、一汽、奥迪、中国移动等等也尝试开放做了这样的测试——实现车路协同。这个概念我们很早就提出来，但这一次真正做到了路口中心数据的交互。即信号机可以实时把信号灯状态的信息，非常准确推送到商用车的车载屏里去，在车里面可以通过信号机点播视频。这个通信的延迟完全可以做到百毫秒以内，在比较好的情况下可以控制在50毫秒、20毫秒。我们实现车路协同的控制必须是低迟延、高可靠性。这也要求信号控制必须开放，必须能够实现车路的交互。
　　4.编制指南完善标准指导规范化
　　伴随“两化”我们出了一个指南手册，因为现有的标准太宽泛，各地不知道怎么用，所以专门出了一个“两化”的指导手册。同时，联合科研院所、设计单位在编制一系列的交通组织专业化的手册，我们也诚邀各个专家能够共同来编制这样的手册。
　　同时我们也修订了相关的标准，尤其是信号方面的标准，更突出的是数据的开放。最后我们助力全国各地推广大数据的应用，首先有一个很明确的观点，先用好交管大数据。我们有数据，有智能化管控的设备，把它结合在一起对交管的执法精准性、科学性提高有一个很强的帮助，可以找到违法的热点、执法的热点。
　　5.运用大数据助力指挥评估科学化
　　我们目前在跟互联网公司进行对接设立交管行业的评价指标体系，虽然现在有拥堵指数，但是交管行业需要一个面向行业的评价指标体系。基于这样的评价指标体系，利用高德、百度的数据，能够更好地面向行业来发布城市运行的研判报告，助力各地城市交通的改善，这也是接下来工作的重点。