近年來，我國智能交通發(fā)展迅速，在研究開發(fā)、集成應用等方面已經(jīng)躋身國際先進水平，國內一二線城市大多已初步建成了具有國際先進水平的智能化交通管理系統(tǒng)。但隨著全國機動車保有量的持續(xù)高速增長，三四線城市的交通擁堵現(xiàn)象日益嚴重，已阻礙了城市發(fā)展，影響到居民的生活質量。我國三四線城市的城市總量和人口總數(shù)均遠大于一二線城市，所以就現(xiàn)階段而言，三四線城市的智能交通水平更能代表我國智能交通的總體發(fā)展水平。

目前，三四線城市都面臨著城市道路基礎建設相對較差、財政支持力度相對較弱等諸多制約因素。針對這些問題，如何“把好鋼用在刀刃上”，用較少的財政投入打造整套行之有效的智能交通體系，達到國內領先水平，是城市建設者及交通管理者亟待解決的問題。我們經(jīng)過長期的實地考察和對相關網(wǎng)絡資料的分析研究，對三四線城市智能交通建設的主要痛點總結如下：

1、早晚高峰時段道路擁擠，信號配時不合理；

2、路段平均停車次數(shù)多，低峰時段紅燈等待過長；

3、重大安保任務，為保障暢通，需投入大量人力物力；

4、信號燈故障不能及時發(fā)現(xiàn)，引發(fā)群眾不滿；

5、雨天道路濕滑，車輛行駛緩慢，交通易擁堵，缺少應對方案；

6、智能交通建設投資大，且效果不明顯。

面對以上痛點，更兼諸多制約因素，三四線城市的交通問題該如何解決？智能交通系統(tǒng)該如何實施？為此，我們對山東省多個縣市區(qū)進行了深入地走訪調研，分析總結了一些經(jīng)驗，下面以“金鄉(xiāng)智能交通解決方案”作為案例，希望為您提供一些有價值的參考。

金鄉(xiāng)是千年古縣，夏有緡國，秦設郡縣，東漢更名“金鄉(xiāng)”并沿用至今。金鄉(xiāng)位于山東省西南部，隸屬“孔孟之鄉(xiāng)”濟寧市，建成區(qū)面積23.9平方公里，人口20.6萬，是聞名遐邇的大蒜之鄉(xiāng)、誠信之鄉(xiāng)、長壽之鄉(xiāng)。近年來，在山東省委、省政府和濟寧市委、市政府的正確領導下，全縣上下不甘落后、奮發(fā)圖強，全面打響了一場逆勢而上、后發(fā)趕超的攻堅戰(zhàn)，先后榮獲國家現(xiàn)代農業(yè)示范區(qū)、全國食品工業(yè)強縣、全國生態(tài)文明先進縣、全國首批民生改善示范縣和國家文明城市提名城市、國家園林縣城、國家衛(wèi)生縣城等榮譽稱號。

金鄉(xiāng)縣經(jīng)濟的快速發(fā)展，帶動機動車保有量大幅增長，交通壓力越來越大。因為城區(qū)的交通信號機沒有全面聯(lián)網(wǎng)，設備智能化水平較低，缺少必要的車流量檢測手段等原因，無法實現(xiàn)自適應、綠波協(xié)調、區(qū)域協(xié)調、特殊車輛優(yōu)先等智能控制方式，導致城區(qū)車輛等待時間較長，停車次數(shù)較多，平均速度較慢，交通擁堵指數(shù)較高，執(zhí)行特勤任務難度較大；再加上部分信號機安裝時間久遠，設備和線路老化嚴重，造成各種故障頻發(fā)，維護更加困難。

為改善交通擁堵狀況，金鄉(xiāng)縣公安局決定立項投資800萬元，向社會公開招標，該項目由山東科威達信息科技股份有限公司中標。該公司派遣經(jīng)驗豐富、技術一流的專業(yè)團隊進駐金鄉(xiāng)，在最大化利用現(xiàn)有設備設施的前提下，結合該公司的產(chǎn)品優(yōu)勢及行業(yè)經(jīng)驗，對每個路口進行深入的充分細致的實地勘察調研，通過對調研數(shù)據(jù)的整合研究分析，設計完成了全城150臺智能交通信號機智能化聯(lián)網(wǎng)、特勤控制和基于“兩縱兩橫”智能交通車流量檢測的整體升級改造解決方案，并且派駐專業(yè)運維人員，在項目服務周期內，保障所有設備正常運行。通過本項目的實施，極大地改善了金鄉(xiāng)縣城區(qū)道路交通狀況。

據(jù)了解，本項目解決方案由五個部分組成：對原有信號機改造升級、信號燈一燈一線改造、車流量檢測統(tǒng)計分析、交通信號優(yōu)化、大數(shù)據(jù)綜合管控云平臺及APP應用。下面為您詳細地介紹。

1、信號機改造升級

在最大限度使用原有設備的原則下，將城區(qū)路口的未聯(lián)網(wǎng)信號機進行升級改造，并將部分路口的簡易、老舊、不符合國標的信號機更換為“科威達智能云信號機”。

2、信號燈一燈一線改造

 對路口的老舊線路，按照《GB14886-2016 道路交通信號燈設置與安裝規(guī)范》的要求進行一燈一線改造，即：將每臺信號燈的每路輸出均使用獨立的紅、黃、綠、零四芯線接入信號機。通過一燈一線改造，每一臺信號燈都實現(xiàn)了精準控制，智能信號機實現(xiàn)了精準的故障檢測與報警。

3、車流量檢測統(tǒng)計分析

在城區(qū)交通擁堵嚴重的“兩縱兩橫”主干道的24個路口，安裝267臺地磁車流量檢測器。利用車流量檢測設備，實時計算每個路口的車道流量、車道速度、車頭間距、車頭時距、車道時間占有率、車道空間占有率、排隊長度等道路交通動態(tài)數(shù)據(jù)，為交通信號優(yōu)化提供支持；通過對車流量大數(shù)據(jù)的分析，還可以獲得路網(wǎng)交通擁堵狀態(tài)，發(fā)布誘導信息，引導出行者選擇最佳出行路線，促進路網(wǎng)壓力均衡，減少擁堵時間。

圖1 交通大數(shù)據(jù)的作用

4、交通信號優(yōu)化

該項目完成升級改造后，按照“緩進快出”、“均衡路網(wǎng)”、“路口精準把脈”的原則，根據(jù)車流量大數(shù)據(jù)分析結果，以路口或路段的飽和流率、通行能力、交通條件、渠化條件等為參數(shù)，進行交通信號優(yōu)化。主要的優(yōu)化控制方式如下：

（1）多時段定時控制

依據(jù)車流量信息，獲取路口交通流向、流量以及時空分布信息，結合SVM（支持向量機算法）、神經(jīng)網(wǎng)絡等智能算法，以分鐘為單位劃分出高峰期、平峰期和低峰期等多個時段，在此基礎上又以日為單位劃分出工作日、節(jié)假日和特殊日等多個調度計劃。

以“金珠路與奎星路交叉口”為例：我們從以下兩個圖中可以清晰地看到該交叉口一天之內的交通流量和流向流量的變化曲線，交通流量具有明顯的高峰、平峰與低谷時段，直行、右轉、左轉的流向流量也存在明顯的差異。

圖2 交叉口四個方向一天的車流量統(tǒng)計圖

圖3 交叉口一個方向一天的流向流量統(tǒng)計圖

根據(jù)這些數(shù)據(jù)可將該交叉口劃分出若干時段，如表1所示。

表1 根據(jù)車流量變化和流向流量差異劃分時段

根據(jù)以上圖表可以看出，高峰時段與平峰時段的配時方案不同，高峰期增加放行時間，從而提高了通行率，減少了擁堵時間。

（2）單點自適應控制

在早中晚交通高峰時段，車流量有明顯上升或下降的趨勢，為了適應車流量在這一時段的宏觀波動，適合采用“單點自適應”控制方案，有效地緩解了高峰期頂峰時的車輛擁堵和爬坡時的綠燈空放嚴重等問題。

以“金珠路與金山街交叉口”為例：原配時方案為東西全放行25秒、南北直行30秒、南北左轉25秒；調整后，在早中晚高峰期采用單點自適應，增加放行時間，根據(jù)實時車流量信息，動態(tài)優(yōu)化配時方案。

（3）干線綠波控制

實施公司派遣專業(yè)技術人員，通過采集各個路口的空間地理信息與交通數(shù)據(jù)，結合平均速度、路段距離等參數(shù)，對各路口的綠燈起止時間進行深算細算、精確調控。通過設置各交叉口的周期和相位差，使車流通過每一個路口時，能夠“正好”遇到綠燈。從各道路交叉口的燈色來看，綠燈就像波浪一樣向前推進，形成一道“綠波”。“綠波”方向上的車流，實現(xiàn)了一路暢通無阻，從而縮短行程時間，降低車輛能耗，提高通行效率。

在本項目中，完成設置金珠路（青年路至新華路，跨7個交叉口）、文峰路（青年路至新華路，跨7個交叉口）、金山街（文峰路至金城路，跨5個交叉口）、奎星路（崇文大道至中心街，跨5個交叉口）、崇文大道（金山街至奎星路，跨2個交叉口）共5條路段的綠波協(xié)調控制方案。

以“文峰路（青年路至新華路）”為例，平峰時段出城方向設置綠波協(xié)調控制方案前后的時距圖對比如下：

圖4 文峰路綠波優(yōu)化前后時距圖對比

根據(jù)交警部門統(tǒng)計，通過以上優(yōu)化措施，金鄉(xiāng)縣城區(qū)道路通行狀況得到了明顯的改善：平均速度提高30%-40%，停車次數(shù)減少30%，平均延誤減少35%，交通事故減少10%。

在優(yōu)化方案中利用單點自適應控制、綠波控制等控制方式，將金鄉(xiāng)縣整個城區(qū)的路口信號機由點到線，有線到面全部進行監(jiān)控，形成了指揮控制中心管理下的一整套控制系統(tǒng)，即“區(qū)域協(xié)調控制”。

“區(qū)域協(xié)調控制”是在充分利用現(xiàn)有的交通設施的基礎上，依托先進的控制技術，對金鄉(xiāng)縣城區(qū)多個交叉口交通信號進行協(xié)調控制。通過“區(qū)域協(xié)調控制”，減少了目標區(qū)域內交通擁堵和交通事故的數(shù)量，提高了區(qū)域交通運輸效率，緩解區(qū)域內交叉路口的交通流壓力。

5、“大數(shù)據(jù)綜合管控云平臺”及APP軟件

“大數(shù)據(jù)綜合管控云平臺”，綜合運用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、RFID、GPS、GIS等先進技術，結合當前交通控制領域中最先進的智能控制理論，利用先進適用的智能算法，為城市交通管理裝上智慧大腦，有效地滿足大中小不同規(guī)模城市道路交通信號控制的需求，實現(xiàn)城市道路交通管理網(wǎng)絡化、智能化，提升通行效率，提高管理水平。

本方案中將改造或更換的34處信號機通過有線或4G (5G)聯(lián)網(wǎng)，接入“大數(shù)據(jù)綜合管控云平臺”。同時這些信號機可通過科威達自主研發(fā)的專用信號機配置APP——“e路通”進行遠程控制。

“e路通”是“大數(shù)據(jù)綜合管控云平臺”的移動端APP，主要有三個特色功能：一是可以遠程控制信號機完成配時等操作；二是利用手機APP可以實現(xiàn)特殊勤務控制，三是可實時接收信號機故障信息，提高運維效率。

金鄉(xiāng)縣治理城區(qū)交通擁堵初戰(zhàn)告捷后，交通井然有序，下步將持續(xù)進行交通信號優(yōu)化與升級，根據(jù)“一城一策”的設計原則，將整個城區(qū)的道路信息數(shù)字化，劃分不同的子區(qū)域，通過中心控制與區(qū)域控制相結合的管理模式，實現(xiàn)城區(qū)交通信號各點、干線、區(qū)域乃至整個城區(qū)的優(yōu)化協(xié)調，實現(xiàn) “一座城市一張網(wǎng)”的宏觀格局。

金鄉(xiāng)縣智能交通建設堪稱我國四線城市的典范，是濟寧市智能交通發(fā)展有代表性的城市之一，具有重要的參考價值和推廣意義。

再以某市為例，目前，某市經(jīng)濟發(fā)展迅速，城區(qū)因多處道路整改擴建導致交通擁堵，市政府對此高度重視，通過公開招標，選擇專業(yè)化的公司，對城區(qū)路口進行交通信號優(yōu)化。該項目由山東科威達信息科技股份有限公司中標，該公司具備交通信號優(yōu)化“鉆石五要素”：專業(yè)團隊、工作機制、路口基礎數(shù)據(jù)規(guī)范、運行管理軟件工具及配時計算軟件工具。技術團隊對主城區(qū)93個燈控路口進行了交通信號優(yōu)化， 其中50個路口實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制優(yōu)化，其余43個路口實現(xiàn)交通信號單點配時優(yōu)化。

如何利用好現(xiàn)有的交通條件、信號條件，來提高燈控路口的通行能力顯得尤為重要。下面我們以火炬路為例進行介紹。

火炬路高架橋，跨越太白樓路和新石鐵路，北端靠近火炬路與紅星路交叉口，南端和火炬路與濟鄒路交叉口相鄰，是連接主城區(qū)和太白湖新區(qū)的主干道。它的修建很大程度地緩解了太白樓路與火炬路交叉口的擁堵情況，但也使得火炬路與紅星路交叉口成為進出城區(qū)的重要路口，交通流量很大，“潮汐”現(xiàn)象嚴重。技術團隊采用合理的配時優(yōu)化方法，提高了該交叉口的通行效率。

火炬路與紅星路交叉口晚高峰時段相位配時如下表所示：

表2 火炬路與紅星路交叉口晚高峰時段相位配時表

調整相位配時后，使用無人機進行拍攝，統(tǒng)計出15分鐘的車流量并進行數(shù)據(jù)分析，獲得飽和度如下表所示：

表3火炬路與紅星路交叉口飽和度計算表

通過上表飽和度指數(shù)，我們可以看出南北直行處于飽和狀態(tài)，東西直行相比原來更接近飽和狀態(tài)。對比發(fā)現(xiàn)該路口的通行能力有了進一步的提高，相位配時更加合理。

在城區(qū)交叉口交通信號優(yōu)化實施過程中，技術團隊按照“主干道-次干道-支路”的優(yōu)先級，依據(jù)“盡可能保證同一方向時間占比一致”的原則，對城區(qū)交通信號進行了多輪次持續(xù)優(yōu)化，實現(xiàn)了交通信號優(yōu)化流程標準化、交通信號控制方案合理化、交通信號控制設備日常管理規(guī)范化等目標，切實緩解交通擁堵。

本文針對三四線城市快速發(fā)展中逐漸凸顯的交通擁堵問題，以其當前交通信號控制智能化水平為基礎展開分析研究。我們通過對國內大量三四線城市的走訪調研，發(fā)現(xiàn)這些城市普遍存在交通建設投資不足、設備老化、智能化程度較低、交通擁堵日益嚴重等現(xiàn)象。我們通過對調研結果的分析，總結出適用于三四線城市的智能交通解決方案：對原有信號機改造升級、信號燈一燈一線改造、重點路口和路段車流量檢測分析、交通信號優(yōu)化、量身定制的大數(shù)據(jù)綜合管控云平臺及APP應用。該方案在較少投資的前提下，能夠顯著提升三四線城市道路交通信號控制的智能化水平，有效解決城市交通擁堵問題，對我國眾多的三四線城市具有普遍的適用性。希望能為面臨同樣問題的城市交通管理者提供一份有價值的參考，共同探討投資少、見效快的智能交通升級改造方案。