在各种新技术冲击的当下,令人不禁想要扣问:我们离智能红绿灯还有多远?可能有人会认为我们离智能红绿灯只差一套靠谱的检测器或检测技术,之所以采用定时控制实属缺乏有效数据采集的无奈之举;有人则会认为是差一台边缘智能体,因为路口信号机算法太low、算力太差,不能用好路口更多的各类数据;还有人会认为需要人工智能AI、大数据、云计算、互联网+等先进技术加持,从平台端另立一套算法模型系统,直接实时算出更加精准给力的配时方案……一定是众说纷纭,仁者见仁,智者见智。为什么当前红绿灯智能化会处于停滞,让人感受不到智能?该如何破局?跟智能交通展小编来探索下吧。
01.智能交通展浅谈智能红绿灯数据与算法的发展现状
要建设智能红绿灯,同其他智能系统一样,离不开两个核心要素:一个是数据,另一个则是算法。算法与数据之间的关系是微妙的,算法决定着我们需要去采集和计算什么样的数据,而数据的积累和拓展又能够推动算法的升级。
那当前在智能红绿灯建设和探索中,这两方面的情况又是怎样的呢?很遗憾地讲,似乎都进入了不同程度的认识误区。
谈到数据很自然地会联系到检测器。数据和检测器这方面当前热度和关注度都很高,雷视一体、全息检测等等检测技术手段层出不穷,互联网数据、轨迹数据等等数据源不断丰富,似乎只要解决了检测和数据问题红绿灯信号控制就能够实现智能化。目前市面上主要是类似AI智能红绿灯系统和边缘智能体等相关的两类产品,分别从平台和前端两个角度对应挑战传统信号控制系统和信号机。
AI智能红绿灯系统主要是直接通过在平台端汇集的多源数据另立算法模型计算配时方案,以不断缩小数据粒度和提高配时方案更新的频率来保证系统优化的实时性,方案生成不依赖路口信号机的数据检测和计算,信号机仅执行方案,其本质上使用的仍然是脱机方案优化技术。
边缘智能体则主要是在前端对路口信号机的数据源处理能力进行一个拓展,其信号控制算法主要还是以单点感应控制或自适应控制为主。也就是说,二者主要加强了对多源数据的利用能力,但在算法上与传统信号控制系统和信号机大相径庭,并没有明显革新和突破,且仍以调整配时方案的自适应性为落脚点。
通过以上对当前智能红绿灯建设探索中关于数据和算法两方面的情况进行简单梳理,结合行业发展现状,越来越能明显感受到行业目前正在形成一种潜移默化的认识:
(1)路口红绿灯之所以不够智能,主要是因为缺乏数据采集,只要配好检测设备或拓展数据源,靠现有信控系统算法就能实现红绿灯智能化;
(2)现有路口单点感应控制或自适应控制等于路口智能红绿灯,即只要实现了红绿灯时长随交通流的变化就是智能红绿灯。
02.智能交通展浅谈相位相序自适应的必要性
在当前信控实践中,通常路口渠化及相位相序方案由交通工程师人工预先制定,并需要专业人员定期研判交通流的变化予以调整优化,而相位配时方案则由信控系统通过布设检测器实施现有单点感应或自适应控制功能进行实时调整优化。
也就是说,目前实践中相位相序设置由人工完成适应交通流需求的设定和优化,现有信控系统尚不具备根据交通流变化自适应调整相位相序的功能。人工优化调整能够赶得上交通流的变化吗?显然不能,而且往往是滞后和被动的。
事实上,我们回到路口交通流运行的本质特征上来看,交通流由路段进入路口,由于存在进口流向和车道的划分,车辆进入导向车道通行的过程实质上将路段的一股同向交通流分成了不同流向的多股交通流。
这个过程使路口交通流先后呈现出两个显著特征:(1)横向的不同交通流向的分布特征;(2)纵向的每股流向交通流的队列流特征。这两个特征与路口信号控制息息相关,横向的分布形态影响着相位设置,纵向的队列流运行状态影响着相位绿灯时间的分配和控制。
在日常路口交通活动中,由于车辆到达的随机性,不仅纵向的车队流排队和跟驰会呈现随机性,横向分布状态通常也会出现随机性变化。
因此,要建设路口智能红绿灯,实现路口智能化的自适应控制,精准适应路口交通流的变化,势必要将相位相序优化的自适应纳入到现有信控系统的功能算法体系当中,建设更高阶的自适应控制算法体系,进而推动孵化建设新一代智能化信控系统。
03.智能交通展浅谈相位相序自适应的可行性
那么当前推动信控系统算法向相位相序自适应升级有可行性吗?这就要看路口交通检测技术的发展水平了,检测技术革新和数据拓展往往能够推动算法升级。
上个世纪60年代开始,断面检测技术的出现和逐渐成熟,为信控系统提供了准确获取纵向队列流运行状态特征的重要手段,使相位时间分配和控制的自适应(即现有路口感应控制和自适应控制技术)得以实现,并逐渐建立了现有的信控系统算法体系。
但断面检测技术却难以准确获得横向流向分布形态特征,不能完全捕捉路口交通流变化特征,使得我们在较长时期内只能依靠大量的人工工作对路口相位相序进行被动优化,现有信控系统的算法只能局限在配时自适应控制的末端,效果自然是跟不上交通流的变化而不够智能、大打折扣。
04.结语
最后,相位相序的自适应仅仅是算法升级的一小步,信号控制的应用场景不是只有孤立的交叉路口,我们也不可能在所有交通状态下都一味地去满足和适应交通需求,智能红绿灯建设与探索仍然存在很多未知和可能。智能交通展小编觉得,智能红绿灯并没有“终极形式”,但只要我们秉持求真务实、守正创新的信念和初心,深入到交通管理具体实践中,有机融合运用新技术手段,不断推进红绿灯智能化的前进步伐,相信智能红绿灯实现的那天离我们不会太遥远。