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中国交通信号控制系统的技术变迁

2018年11月27日 16:38:40 浏览量： 文章来源：赛文交通网

      导读： 1978年到2018年 ，两代人的时间 ，中国城市的面貌发生了翻天覆地的变化。40年 ，中国道路交通信号控制从人工扳动开关到自适应控制 ，开创了多个“第一” ，交通信号控制行业由此发展崛起。
      1978年到2018年 ，两代人的时间 ，中国城市的面貌发生了翻天覆地的变化。40年 ，中国道路交通信号控制从人工扳动开关到自适应控制 ，开创了多个“第一” ，交通信号控制行业由此发展崛起。
      全手工操作
      70年代末80年代初 ，大街上基本以自行车和公交车为主 ，车流量非常少 ，交通控制需求低 ，一些大城市启用的多是手动控制信号灯。
       大街上在一些主要路口都设有一个岗亭 ，执勤交警坐在岗亭里 ，时刻关注路口的车流量情况 ，手动控制着开关实行绿灯放行。
       最早的信号控制机 ，控制端和钢琴键一样 ，绿灯、红灯 ，哪一个方向 ，实际上它就是一个直接控制电流的开关。只要有车走 ，交警的手就不能停 ，全手工操作控制信号灯在当时比较普遍。
      自动化控制开启
      北京7386工程 ，被视为中国城市交通自动控制的起源项目。源自1973年8月6日 ，时任第四电子机械工业部部长的王铮 ，给当时的北京市市长吴德写信 ，“要将现代通信技术应用到交通管制和车辆调度上去。” ，自此中国城市交通自动控制开始登上历史舞台。
      总体组根据《北京市城市交通自动控制方案（草案）》提出了计算机集中控制的线控制系统（又称绿波带 ，意为把一条干线道路的多个交叉路口的信号机联动控制 ，以优先保证干线交通流一路畅通）的总体技术方案。
      1978年5月至11月 ，我国真正意义上的第一个交通信号自动控制系统在北京前门至象来街正式试验？刂葡低车募觳馍璞赴ǖ卮攀匠盗炯觳馄鳌⒍次谐波式车辆检测器等。
      7386工程之后 ，交通信号自动控制的研究和工程在全国各主要城市迅速开展起来。
      1986年 ，全国各地都在考虑建设交通控制系统的方案 ，在系统选择上 ，北京曾经引起一场争论。焦点是 ，在我国城市交通信号控制系统应用上 ，是靠引进 ，还是靠国产化。
      1987年北京利用引进技术开通了SCOOT系统 ，1988年上？薙CATS系统 ，此后的十年内 ，深圳、沈阳、南京、广州、天津、大连等城市相继建设了不同系统、规模各异的交通信号控制系统。
      同在1987年 ，公安部组织研发“七五”国家重点科技攻关项目《城市交通控制系统》。由公安部交通管理科学研究所、同济大学、电子部28研究所、南京市交警支队共同研发 ，该系统是我国自行研制开发的第一个实时自适应城市交通控制系统。
      在信号控制系统发展的前十年 ，道路交通信号控制系统建设主要集中于大型城市 ，以引进国外系统为主 ，着重于消化吸收国外相关技术。
      在国外信号控制系统垄断一段时期后 ，随着交通的变化 ，国内意识到国外的信号控制系统在实际应用中有些差距 ，并且价格高、维修困难 ，一批信号机厂商开始诞生。
      由于早期计算机控制能力薄弱 ，且交通流变化不大 ，当时控制方式主要靠经验和历史交通数据确定单台信号机的信号周期和绿信比 ，有计算机实现自动控制 ，为定周期控制和多时段控制。
      连云港杰瑞电子有限公司、上海宝康电子控制工程有限公司、南昌金科交通科技股份有限公司等企业初期研发的单点信号机正体现了这一时期的控制特色。
      信号控制系统改革序幕拉开
      2000年后的十年间 ，随着“畅通工程”的开展及各地城市交通指挥中心的建设 ，道路交通信号控制系统进入应用发展阶段 ，国内厂商研发了一系列的道路交通信号控制系统并在全国开始大范围应用 ，相关标准也逐步发布实施。
      2001年中 ，SMOOTH系统信号机、线圈车检器样机投入试点 ，运行感应控制 ；2002年末 ，系统平台上线试运行 ，实现绿波控制等功能 ，率先采用了GPRS无线联网 ；2003年末 ，信号机、车检器升级为嵌入式平台 ，实现自适应控制、公交优先控制等。
      2004年 ，浙江浙大中控信息技术有限公司斥巨资研发了Intelliffic交通信号控制系统 ，主要为城市交通提供实时控制软件及与软件兼容的信号机。系统功能包括：多时段多相位单点配时控制、多时段多相位多点协调配时控制、多时段多相位多点联网协调控制、单点感应控制、区域联网协调感应控制、完全交通自适应控制。
      2005年 ，中控信息信号控制系统成功应用于杭州市滨江区江南大道双向绿波控制 ，实现全国第一条真正意义上的双向绿波。
      2005年12月 ，HiCon自适应交通信号控制系统以性能测试第一名的成绩中标2008奥运城市北京市智能化交通管理投资建设项目 ，彻底打破国外公司在高端信号控制器的垄断局面 ，在中国交通信号控制发展史上具有重要的里程碑意义。
      HiCon交通信号控制系统采用多层次分布式控制结构 ，分为控制平台层、控制中心层、通信层和路口层四层 ，具有完整的算法体系 ，包括区域协调控制算法、感应式协调控制算法、行人二次过街算法、城市快速出入口与城市路口的协调算法以及突发事件的检测算法 ，支持NTCIP开放协议。
      上？ヂ虢煌萍加邢薰咀芄こ淌χ苡浪橙衔 ，该系统投入之后 ，国内信号控制系统主要出现了几大变化：首先是联网 ；第二是设备处理能力提升 ，相位由8位上升到32位 ，设备处理能力提升才可以实现智能化 ；第三是检测手段提升 ；第四是算法的提升。
      2008年 ，国家标准GB／T20999－2007《交通信号控制机与上位机间的数据通信协议》正式出台 ，该标准适用于交通信号控制系统信号机与上位机间的通信 ，此项标准的发布 ，对我国信号控制系统来说无疑是一大进步。
      这一时期 ，国内道路交通信号控制系统偏重于联网控制管理功能 ，道路交通流优化功能不强 ，道路交通信号控制系统大多运行于单点的多时段或感应控制以及干线的固定配时协调控制。
      互联网数据融入
      2010年以后 ，随着公安部“两化”工作的推进 ，交通信号控制的智能化和互联网＋、视频图像处理技术的结合又有了很大的发展。
      周永顺表示 ，近几年的发展主要在于检测手段的提升 ，地磁、视频、雷达等新检测方式开始出现 ，检测精度也在不断提升 ，明显变化是互联网＋ ，控制系统中逐渐加入互联网数据。
      在2016杭州·云栖大会上 ，城市数据大脑发布。王坚认为：世界上最远的距离是摄像头到信号灯。城市大脑通过各类数据感知交通态势进而优化信号灯配时。此外 ，融合高德、交警微波和视频数据去感知交通事件 ，包括拥堵、违停、事故等 ，并触发机制进行智能处理。并实现了120救护车等特种车辆的优先调度 ，事件报警、信号控制与交通勤务快速联动。
      2017年 ，滴滴智慧交通 “互联网＋信号灯”首个项目在济南落地。滴滴的加入主要为行业带来了海量互联网轨迹数据和先进算法 ，可以评估区域实时车流量。之后 ，滴滴互联网＋信号灯相继在武汉、贵阳、成都等多座城市落地。
      受互联网影响 ，传统智能交通企业也在信号控制系统上发力。北京易华录信息技术股份有限公司发布“易慧”和“易策”产品 ，通过结合大数据 ，利用人工智能技术 ，实现区域路网路权调控 ，对路口情况进行分析 ，让警力跟着警情走 ，包括干线信控评价等。海信“智慧心脏”的着力点则就在信号上 ，目的是实现全城信号控制的自动无人化。
      在此期间 ，单点自适应控制、干线绿波动态协调、基于GPS北斗定位及RFID的特种车辆优先控制得到广泛应用 ，面向饱和交通的区域均衡控制策略也已开始实施。
      相关标准也逐步落实 ，2017年7月21日 ，公安部交通管理科学研究所在无锡组织召开交通信号控制系列标准征求意见会 ，国家标准《道路交通信号控制系统通用技术要求》对系统结构、功能要求、性能指标、通信要求、安全要求、测试要求、运维管理作出了规定 ，适用于信号系统的规划、设计、建设、测试及应用整个生命周期。
几点遗憾
      四十年来 ，我国道路交通信号控制系统已得到大规模地应用实施 ，成为道路交通管理中不可或缺的业务系统 ，然而从控制器和控制系统的水平来看 ，尚未形成可与国外知名系统比肩的国产道路交通信号控制系统 ，在中心系统化控制层面比较弱。
      信控中国俱乐部会员王小刚表示 ，主要原因在于目前对于控制系统的研发还属于项目驱动型 ；其次是国内研发力量较分散 ，各厂家之间的竞争无序 ，没有形成集体开发的态势 ；三是信号控制系统难以考核 ，导致研发动力不足 ，虽然中心系统能做的事情很多 ，但是可以量化的很少 ；四是目前研发仍以企业为主导 ，国家还未形成主导研发机构。
      此外 ，浙江大学王殿海教授曾提到当前信号控制系统在我国面临的几个问题：一是数据问题 ，传感器布设密度低 ，损坏率高 ；二是交通问题 ，达到拥堵程度 ，传感器失去判别作用 ，另外是混合交通 ；第三基础问题 ，基础工作不充分 ，还包括运维问题。
      王殿海认为实际上我们拥有各种很好的信号控制系统 ，包括SCOOT、SCATS ，但是没有一个系统真正发挥了作用。现在需要创新 ，包括大学、企业都需要创新 ，但是更需要把我们已有的系统用好 ，我们投入巨资建成的系统 ，还没有用好。
      写在最后
      经过几十年的市场驱动发展 ，信号控制系统在逐步完善 ，但行业整体技术进步缓慢。有业内人士认为 ，到目前为止互联网的介入带来的是行业受到了更大关注 ，项目体量急剧扩大 ，各种花式层出不穷 ，但是不可忽视的是：标准和规则不断被打破 ，基础工作不受重视 ；喊“新”口号 ，重复旧套路。
      中国交通信号控制系统走过了40年不平坦的路 ，未来道路交通信号控制系统智能化发展之路仍任重道远。

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