信号感应控制的通俗评判标准和感受

赛文交通网 · 公众号 · · 2024-07-25 17:21

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蔡小柯 | 作者

可琦饼 | 编辑

包图网 | 头图来源

近日，由湘潭市公安局交通警察支队联合信控中国精英俱乐部、清华大学土木水利学院交通工程与地球空间信息研究所等单位组织的“信控中国—走进湘潭”活动圆满落幕。

本次活动以 “中国交通信号感应控制实践” 为主题，聚集了信控中国俱乐部的各位专家、厂商和交警同行们到湘潭实地感受“湘潭的感应控制之道”，并在实地踏勘之后交流了一系列感应控制应用发展相关话题。也感谢赛文交通网对本次活动的组织与发起。

在活动交流当中不难发现，当下行业内对于感应控制的定义仍存在分歧，什么是感应控制？感应控制与自适应控制有什么区别等等......

相较于理论定义我更喜欢基于实际应用场景进行论述，所以，在本篇文章里关于“信号感应控制”的定义不过多展开，也不去讨论到底应该通过什么技术路径实现的信号控制才能称作是“信号感应控制”，更不需要去划定所谓“感应控制”与“自适应控制”的清晰技术界限。

作为交警部门的信号控制管理者，我认为只要信号配时能够跟随车流量的实时变化而做出实时调整的，就可以划定为“信号感应控制”的范围，根据实现的具体技术路径和用到的设备档次高低，这里所说的“信号感应控制”也可以分为多个段位。

目前湘潭的“信号感应控制”所处的只是初级段位，可以说仅仅只是实现了“信号感应控制的初级小目标”：一是保证了市区路口感应控制的全覆盖；二是保证了整套系统运维的稳定；三是实现了 “信号感应控制”几个通俗的评判标准以及感受。下面我将就以上几个通俗评判标准和感受予以说明：

1.非饱和状态下的路口绿灯空置率

一个信号灯路口的信号控制效果评价指标里，绿灯空置率其实是一个很容易通过直观感受获得的指标，即在绿灯亮起时间的阶段内，允许通行的各相位交通流的空放情况，也就是平时我们说的绿灯空放。

湘潭曾在固定配时的路口做过监测统计，在交通流饱和状态下路口绿灯空置率一般会很低，但在交通流非饱和的状态下，路口的绿灯空置率会根据配时水平的高低和精细程度有所不同，但一般能控制在30%以下就算是比较优秀了，大部分固定配时路口在非饱和状态下的绿灯空置率都超过了30%，路口直观感受就是绿灯时间内车流已经基本走完了，但是绿灯依旧孜孜不倦地亮着，其他方向的等待车流却只能望着空空如也的路口兴叹，使得路口信控放行效率显著降低。

这也是2017年在推进项目时湘潭坚定而执着地必须实现信号灯配时自动化的原始初衷，因为当时不管交管部门如何努力、细致地调整配时，固定配时依然只能解决饱和及超饱和状态下的放行效率问题，对于全天占大部分时间的非饱和状态下的大量绿灯空置问题，以及在非饱和-饱和-超饱和-饱和-非饱和这个流量变化过程中配时的贴切切换无法很好地解决。用感应控制是当时成本最低且最容易实现信号配时自动化的路径。

近几年，湘潭市城区全域都实现了感应控制以后对感应控制路口同样做过监测统计，同样在非饱和状态下，路口的绿灯空置率已经基本都在10%以下，部分通过反复精心调试感应控制策略的路口甚至可以将路口绿灯空置率控制在5%-3%以下，特别是在非饱和-饱和-超饱和-饱和-非饱和这个流量变化过程中，感应控制可以非常灵活、贴切地实时跟随应对，最大限度利用路口有效的通行时间，大大提高放行效率。

站在路口观察一个很直观的感受就是，当一个阶段的绿灯亮起后，该绿灯阶段的各相位车流通过路口，当该阶段各相位车流基本走完时，绿灯会马上结束，下一个阶段的绿灯会继而亮起，指挥下一个绿灯阶段的各相位车流通过路口，这个衔接过程是否紧密，是能够在路口直接感受出来的，且多观察几个周期会发现这种紧密的衔接不是偶尔发生的，而是每一次的衔接都是这样。这样一来，就可以知道这个路口一定不是固定配时，而是用了更高阶的控制手段，很大可能就是感应控制。

2、停车次数不超过一次

“在所有路口最多停车一次，不需要等第二次红灯”是信控的理想状态，在传统固定配时控制的信号灯路口，如果想要稳定实现各个方向、相位的车流停车次数不超过一次，是基本不可能的，因为各相位车流量总是在不断变化中的，固定配时先天就无法满足变量需求。

而感应控制的先天优势就是可以让配时跟随车流实时变化，所以，当路口信控实现了感应控制以后就会发现，路口不论是哪个方向、相位的车流，只要绿灯亮起，基本上都可以在绿灯结束前通过路口，就等于是有一个非常敬业的交警，一天二十四小时、全年365天，都在观察路口车流，手控信号灯，确保所有的车不会停车等待第二次。

那么作为驾驶员的感受是怎样的呢？从湘潭现在的效果来看，在湘潭市区驾车，不管是走到哪个路口，不管是高峰还是平峰，只要不是走在高峰期限流截流的相位上（湘潭市目前在通往各个高峰聚集拥堵区域的11条主次干道的一部分相位运用了限流截流控制策略，以此来缓解聚集性拥堵，取得了良好效果），车辆基本上都可以做到停车次数不超过一次。驾驶员驾车到达路口如果正好是绿灯，一般顺着尾巴就过去了，如果碰到了红灯，那么停车的位置越远离停车线，需要等待的红灯时间相对同相位前方的车就会越短，一旦绿灯亮起，车辆就能一次通过，不需要等待第二次红灯。

3、自动跟随大车流的大概率绿灯

传统固定配时下，如果想要获得大概率绿灯通行，第一时间想到的肯定是做干线相位差加统一周期的绿波带。但是，在全覆盖信号感应控制之后，就会惊喜地发现，大概率绿灯通行好像变得简单起来，似乎像是感应控制应用的 “赠品”一样，不知不觉就达成了。

当前在湘潭市区，满足使用要求的信号感应控制设备，是不允许在系统内对信号的周期、相位时长、绿信比等参数进行强制限制的，必须给设置人员高度的自主权。所以，除非是做高峰期的限流截流保护策略的相位，其余情况下各个路口周期、各相位阶段的时长、绿信比等等这些参数都要满足全自由控制，这个全自由控制的依据也非常的简单、纯粹，就是各方车流的实时需求，也就是 “按需分配”的原则，谁要多少就给多少。

实现了所有路口都在全自动按需分配各相位配时、绿信比的同时，大车流相位则自然会更强势地抢占绿信比，继而对于一条干线或者一个区域而言，就会根据任意相对稳定的大车流方向在不断地自动修正动态相位差、校准动态绿信比，这样自然而然地就使得任意相对稳定的大车流方向总是能获得大概率绿灯的机会，如此，意外的“赠品”就出现了。

为了更好的验证“赠品”的效果，我们也通过驾驶进行了一些测试，过程中尽量避免走小路或者落单行驶，就在车流大的方向用平均驾驶速度跟着大车流走。通过实地体验，基本验证了上述说法。

能够直观地感受到，只要跟随大车流，且不是车速过快或过慢的情况，直接遇到绿灯的概率非常高，如果车辆位置处于大股车流的中后部，直接绿灯的概率会更高，处在这股车流的前部即使遇到红灯，也只需要较短的红灯等待时间，短到想用这个时间看一条微信信息都不一定能看完，后面的喇叭声就响起来了催你起步了。

之前跟大家介绍过，导航软件的倒计时显示功能到湘潭市区就不灵了，不是显示不出来就是显示是错的。因为湘潭市区全域用的感应控制，配时总在不断变化，导航软件通过浮动车大数据反推不出来。但是近几个月，在实际驾驶过程中发现，开着导航软件在这些大车流的方向行驶时会偶尔弹出如下图的这种绿波带的提示。

导航软件对于这种绿波带的提示也是基于浮动车大数据的反推得来，对于传统的相位差加统一周期的绿波带，反推出此提示属于正常。

但是在我驾驶的路线上，是完全没有做任何的相位差以及统一周期的设置的，这些路口控制完全就是前面所说的全自动“按需控制”。在纯粹全自动“按需控制”调节下，导航软件通过浮动车大数据反推，居然认为这个流向是绿波带，那就可以更好地说明在这个流向上大部分的车辆已经完全实现大概率绿灯通行了，也可以说是通过感应控制全自动实现了基础的“自适应绿波”，并且这个自适应不单只是自适应相位差，而且还会自适应方向。群里有老师的说法非常贴切：“这就是来自AI的肯定”。

这样的信控调节效果，其实细想一下，也是更符合管理的目标：用有限的成本实现了在全域内，让更大比例的机动车交通参与者获得了更少的停车时间和更高的通行效率。而且这样自动地将车辆“归纳”集中通行相对于零散通行在安全性上应该是更能得到保障的（这一点之后可以更深入探讨）。

写在最后

以上就是我总结的在实现了“信号感应控制的初级小目标”后，在路面上，从一名路人或者驾驶员的视角能够直观感受到的一些非专业的评判标准。

抛开这样的“感应控制”是不是符合专业或者高端的理论不谈，个人认为这样的“感应控制”很好地解决了很多管理难点和痛点，它使信号配时全自动实时调节、解决了湘潭市区范围内的通行效率问题、解决了以前难以解决的堵点和拥堵区域、更让市民出行的体验有了很大的提升。

用这样的“信号感应控制”系统来做信控策略只有“想不到的策略”、没有“做不到的技术手段”。作为“信号感应控制”的积极的倡导者和实践者，衷心希望赛文以及信控中国俱乐部，作为国内信控行业里专业、有观点的一个交流平台，能够更多、更务实地宣传“信号感应控制”，以更好地推动“信号感应控制”在更多的地方落地见效，真正地为我们交警的信号控制管理者减负，也为交通管理智能化做些实实在在的有益尝试，更为城市交通的安全和畅通做出我们从业者应有的贡献。

最后，大家通过下面的视频来沉浸式体验一下“湘潭市区的全域信号感应控制”

信号感应控制的通俗评判标准和感受

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