道路信号控制的现状与未来

道路交通控制中，信号控制仍然是行业内重要的控制和优化手段之一。对于信号控制，行业现状如何？信号控制有什么要求？如何解决这个问题？典型的信息控制场景是什么？未来的信息控制会怎样？
信号控制行业现状。一般来说，它具有以下特点：
首先，城市交通特性的差异决定了控制目标的优先性。
北京、上海、广州、深圳等一线城市，工作日主要道路早晚拥堵，交通时间较长。我相信每个人都有深刻的理解。如何利用信号控制的力量，平衡路网交通资源，实现跨区域动态协调，是信息控制管理的重要目标。但二线城市，由于交通基础标准化建设过渡需求明显，建设标准化、标准化、智能化的交通信号设施设备更加迫切；三四线城市交通管理缺乏专业指导，交通信号灯的设置明显不合理，迫切需要提供智能合理的优化方案。
二：国内外百家争鸣，大大增加了信息控制管理的难度。
例如，澳大利亚的scats系统上海与保康等国内信号共存，而scoot、海信、ACTRA、TACA等信号北京共存。业界笑称之为“八国联盟”。根据《塞文交通网2020年信号机市场调查报告》，我国39%以上的城市使用两种品牌信号。
带来的问题是难以有效地集成不同品牌的信号和信号控制系统。如果统一管控的问题不能得到有效解决，那么信号优化控制就成了一句空话。
因此，延伸产业现状的第三点是：各大城市尝试通过不同的信息控制系统，努力实现信号的统一控制。
2020年，对常州、大连、东莞、佛山、福州、广州等83个城市的调查结果显示，北京、大连、海口等27个城市建立了统一的信息控制平台，占32.5%；正进行可行性论证的城市有22个，占26.5%；59%的城市用户曾经或希望建立统一的信号控制平台。
实施手段上，大多通过从信号到信息控制平台再到中央平台的间接方式实现统一管控。
如何实现求同存异的统一直接管控，从根本上实现协议的统一，保留不同品牌信号的特性，同时支持分级分级控制，使信号的共性与个性并存；未来可支持车路协同场景的管控应用，是业界共同探索和挑战的方向。
总结了行业现状，那么城市交通管理者的管理和控制需求是什么？需要什么样的解决方案？
现有的信号控制可分为两级：中央控制和交叉口控制。无论是系统中心的管理人员，还是路口控制的警察，其核心要求就是实现信息控制管理的智能化，真正减轻他们日常工作的负担。智能化的实施主要体现四个方面：
交通感知水平，数据源的多样化；分析决策层，动态场景方案；控制操作层，信号管理的简化；效果研究和判断水平，判断标准的规范化。
就传统行业和互联网行业的当前服务能力而言。传统行业有专业的信号优化团队，但依靠人工配置，缺乏智能。主要依靠外部服务商的定时反馈、流量发现方案等；主要依靠外部服务商的定时反馈等，但如何有效地利用数据，实现数据赋能仍然是一个问题，目前还没有更详细的信号场景管理和控制方案。另外，信号优化效果方面，缺乏标准化的方案评价和反馈机制，优化效果是否好缺乏定量的判断标准。另一方面，现有的信号控制机制是从中心到交叉口的集中控制模式。系统架构的缺点也很明显：如中心系统过于庞大复杂，难以维护；响应速度慢，效率低；当中心通信中断时，交叉口无法动态优化。
为解决这些问题，系统架构层面，解决方案应考虑将中心到交叉口的两级控制升级为边缘实时计算、交叉口自动放行、中心远程控制的三级信号控制机制，使弥补了现有信号集中控制的不足。
管理和控制层面，即使中央通信中断，edge智能控制设备仍能动态优化信号。根据路网的实际交通流量，可以插入、跳过交叉口信号灯的相位，提前延长或终止绿灯。同时，由于数据传输是从路口到边缘，控制效率大大提高，时延减小，信号周期内可以完成对交叉口的干预。
服务层面，该方案应实现数据全息、智能管控、精细场景。交通感知方面，支持雷达、摄像机等设备数据的统一存取和标准化处理，实现数据质量的自动识别和主动修复；控制操作方面，提供跨品牌信号机统一控制的能力，包括以scats为代表的国外信号机，以及根据最新国家标准《交通信号控制计算机与上位机》进行的交通信号控制计算机与上位机之间的数据通信分析和决策，有必要对其进行针对性、针对性的治理针对不同的信息控制场景，如单交叉口优化、区域优化、交通保险路径、公交优先等场景。实现了从主动发现问题到方案自动生成、动态优化、根据场景提取定量指标评价的闭环管理。
这些不同的流量管理方案中，对信号控制的不同要求是什么？首先，单交叉口的智能控制需要根据交叉口上下游的实时交通流，实现交叉口各方向绿灯持续时间的动态干预。例如，如果上游车流量较大，交叉口绿灯提前结束，避免排队溢出；如果上游流量较小，绿灯将提前开启，减少不必要的排队等候，将传统的单交叉口控制模式升级为上游协调控制模式以及下游交叉口。数据传感方面，传感设备应集成视频、雷达等数据，解决现有信号线圈传感精度低、数据质量差的问题；分时方面，根据交叉口的交通流量实现自动分时，而不是手动划分固定时段的手动配置模式。区域层面，实现动态分区，通过平衡时空资源配置，最终实现路网的全局优化。求解策略上，包括区域主通道识别、子区域动态划分和协调参数计算三个步骤。主通道识别的目的是确定区域内交通需求的分布，并根据有效车辆轨迹确定大流量路径。其次，根据路段和交叉口的供需矛盾和拥堵指数，识别出主干道中的瓶颈交叉口，并对瓶颈交叉口和协调交叉口进行分区动态划分；最后，对主干道中的瓶颈交叉口进行分区动态划分
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