让出行更快捷：自适应交通信号控制

                                        邹谋炎
       城市交通拥堵是一个大问题。北京市交通委和公安交通管理局联合发布建议征集倡议书，表达了对治理交通拥堵的高度关注。在征集倡议中，特别提出对“路口交通组织、信号配时”的建议需求，这的确是问题的关键，是一个有深度的问题，需要关注者有实际的考察和深度的思考。
    修补型的方法无疑是有用的，但难以有显著效果。现有的交通中心控制设备是进口的优良设备，能够实施最好的控制策略；管理部门化了大量的调查统计力量，提供了确实的交通统计数据，为红绿灯切换时序的安排，提供了合理性的依据。然而，如果“定时控制”这个基本框架不突破，各种矛盾因素的取舍就难以平衡。
   人们能够从直观上理解，如果不是现有的定时控制，而是自适应控制，情况会显著改善。那为什么迟迟不能实现？

   其实，“交通信号自适应控制”在国内相关管理机构、研究院和大学都是重要研究题目，发表论文不断。问题在于，迄今提出的结果受限于缺乏有效的车辆检测传感器，能够按照自适应控制需要的内容和方式提供实时的车辆检测和统计信息。事实上，已报道的自适应技术依据的统计资料基本上是非实时的，不能反映为交通现场提供最合理控制的实时性要求。这是瓶颈所在。

   正是这个原因，有国外公司建议了一种方案，包括使用一种车辆检测器能够检测止行线后排队车辆的统计（数量和排队长度），控制算法的原则是尽量放行排队车辆。有希望完成这个功能的车辆检测器是一种长覆盖雷达，它的近况又是如何？。
以业内最好的两种进口雷达为例。SmartSensor是美国Wavetronix公司推出的一种断面雷达，最多可覆盖8车道，用于测量高速路车流量很好用。用于市区交通流测量就没那么好。按制造商数据，车辆速度下限值是10km/H，实际在15km/H以下统计误差就很大。用作所说的长覆盖雷达应该不行。德国制造的Smartmicro交通雷达被称为最先进的多目标3D雷达，制造商数据的测速下限值是±0.1m/s（或±0.36km/H），而实测在10km/H以下就难以准确对车辆进行定位和测量。据称该雷达能够作为交通口的长覆盖雷达，但需要进一步测试验证。其它测速雷达的测速下限值大致在10~15km/H 左右。按照长覆盖雷达的工作模式，需要统计长度100米以上多列已停止车辆的排队长度和数量，这是难点所在。

   不过，这个困难可能被不同的技术方案绕过。
   最近的一个发明专利提出了一种新方案。新方案里包含了实现交通信号灯自适应控制的三个层次：减少空等、自适应调整信号切换相位、自适应调整交通口-交通口的控制配合。这三个层次能够逐步实施。该技术方案中需要的硬件基础是现有的信号机控制系统和增加的车辆检测器。这种车辆检测器的功能相对简单，最紧要的要求是能够检测速度很慢的车辆。
　　与上述方案相配合，北京华同微波完全自主发展的FSK雷达取得了重要进步，能够准确检测速度低于2公里/小时的车辆。如果规模性产业化，该雷达的价格与使用地感线圈的价格相当，而使用寿命和安装及替换的方便性是地感线圈达不到的。
调查人员实地多次观测了海淀黄庄路口的交通状况。如果按照新方案中的模式切换红绿灯，在平峰和低峰时段可以大幅度减少空等，过路时间可以节省20%甚至30%以上。而这只是实现第一层次自适应可能达到的效果。

   基于技术进步的以上背景，使用自适应控制技术缓解城市交通拥堵问题的时机已经来到，条件已经具备。推动这一技术进步需要的基础建设是配合红绿灯加装车辆检测器。以北京市为例，假定需要加装的红绿灯路口是1000个，加装设备费可以控制在5千万元以内。这一投入不仅使北京市交通运行加快，并且使得“智能交通”“智慧城市”概念的实施得到准确的交通信息支持。是不是很值？
缓解交通拥堵的需求肯定不限于北京市。

   本文依据中科院电子所老年科学分会承担的一个调研报告改写。以科学网博客形式发表，便于更多研究者关注和参与。承担调研的专家还有林世昌、宋家骏、陈筱英、单焕炎、李悌兴等先生。

                                  2015-12-24