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康安达交通信号协调控制系统软件实战应用

时间:2022-07-22   访问量:1425

7月14日,以“聚势共生 创变共赢”为主题的大湾区智慧交通技术实战应用研讨会在智慧交通(ITS114)直播平台顺利举办。该研讨会由大湾区智慧交通创新联盟主办,会上,广州运星科技嘉兴分公司吕毅彬发表了题为《康安达交通信号协调控制系统软件实战应用》的演讲。演讲内容分为软件简介、康安达系统控制策略、康安达系统功能与应用和总结四个方面展开。以下是演讲内容整理,有部分删减。

一、软件简介

康安达交通信号协调控制系统是华南理工大学智能交通系统与物流技术研究所和广州运星科技有限公司合作开发的交通信号协调控制产品。源自华南理工大学徐建闽教授主持的国家863计划“交通控制协调交互技术”项目,是国内在交通信号协调控制研究领域立项的首个课题,也是徐教授团队20多年开展交通信号控制理论与应用研究的结晶。康安达系统能对路口、干道、路网三个层面提供信号优化和丰富的路口连接协调控制策略,是一个适用于不同交通状态的信号控制智能优化处理工具。

二、康安达系统控制策略

康安达系统的控制策略分为上中下三级,上级(网层)主要是实现对路网区域决策整体最优,中级(线程)是服从网层的,实现线控最优,下级(点层)是服从线层控制策略,实现点控最优。

网层控制策略的控制原则是实现路网区域决策整体最优。根据路口之间的关联度,将路口划分成多个区域控制子区,通过综合考量路口的流量、间距等因素对路网区域进行划分,使未饱和区域交通流连贯行驶,降低路网通行时间和停车延误,提高路网运行效率,而过饱和区域内通过感知交通态势变化,均衡路网交通分配,加快交通疏散,缓解或避免交通拥堵。

线层控制策略主要以干线协调和双向绿波为主。康安达系统支持干线协调中多范围行驶速度的调整,并通过单放相位、搭接相位和左转前置等放行方式,进行绿波协调,同时软件还可以区分公交车、小汽车等不同的车辆类型,针对不同车辆的的行驶速度进行优化和调整。在末饱和路口保证交通流顺畅通行,避免放行时间浪费,实现线控策略下的点控最优;而过饱和路口则能够提高路口放行效率,避免交通排队溢出,实现线控策略下的交通流点控阻击和歼灭。

点层控制策略主要针对单点优化,即在干线协调中保持路口的相位周期统一或者是成倍的关系。

总结来说,康安达系统的控制策略在战略上,未饱和交通以路网顺畅为首要目标,而过饱和交通以外控内疏、外围路口交通阻击、内部路口交通歼灭为控制目标。战术上通过控制子区、相位、相序、信号周期、绿信比、相位差6个维度优化调整,实现单交叉口、逻辑协调干道、逻辑协调路网在不同交通状态不同控制目标下的控制方案最优。

三、康安达系统功能与应用

3.1、路网模型构建储存

以我们目前正在服务的某城市道路为例。

首先,通过规范、编码和规则,对路口、路段和路网进行一个建模,存储录入路口基本情况,包含路口的基本类型、车道功能划分、交通灯杆等信息,同时采集并录入每个路口的基础信号配置方案,并将已建好的路口连接形成一个整体的路网。在软件中,有一个检索的功能,方便快速地查询已录入的路口基础方案,以保证整体的方案不会出错。如果在具体的项目实施过程中,碰到路网交叉口数量众多的地区,为了快速的建立路网基础模型,软件内也内置了批量建立路口的功能,以增加工作效率。 

3.2数据来源及作用

在建立好路网模型之后,接下来将进行基础数据的采集,一般是从以下三个方面入手。首先是参考互联网的一些拥堵情况和数据,以此来识别关键路口自动定位常发溢出、拥堵及空放等问题;二是检测器识别的数据,这部分数据用来精细诊断问题,为精准识别溢出、饱和、失衡转向及严重程度提供支撑;三是人工采集数据,这个环节要进行深入剖析,结合客观数据及实际观察情况,多角度剖析问题成因。最后综合地考量三种数据,然后将数据导入康安达的系统中。

3.3 交通数据信息采集分析

现阶段,交通流数据获取主要还是依靠路口雷达、视频、卡口等监测器,通过数据转换接口,系统将路面交通信息检测器检测信息实时处理存储,通过交通数据分析实现路段交通态势预测、干道群动态划分,并为信号控制方案优化提供数据支持。

3.4 交通信号协调控制优化

根据路网的基本区划特性、流量分布等情况,进行路网层级控制策略的划分。首先针对关键交叉口进行单点优化分析,得出路口当前最优的放行相序、相位、信号中心和绿信比等等。二是线层的优化策略,通过划分路段的控制子区,结合路段的长度、实际采集到的车辆运行时间、侧向干扰的参数等,以干道为基本单位,提出干道协调的基本方案。 

3.5方案下发

方案生成之后,对优化方案进行初步仿真检验,以检测方案是否达到交通优化的目标。在方案确认并下发后,通过统一的接口控制,将不同厂商的信号机连接起来,将系统的方案数据转化成信号机可识别的命令信号,实现不同信号机之间、信号机与中央控制系统之间的通信。

3.6、优化效果 

上图是在使用康安达软件后该路段的优化效果。从优化数据上来看,该路段在不同的时段点的停车次数,行车时间,行驶速度和非协调方向车辆输出四个参数均得到了一个不同程度的优化。

四、总结

在使用康安达软件进行路网交通优化的过程中,我们总结了以下几项优点和困难。

一是,在区域协调的框架下实现了多场景干线双向绿波,并具备路口自动配时优化能力,最大化提升了干道交通效率;二是,提出了绿波运筹学模型的数解法求解法,摆脱了对商用求解器的依赖性;三是,实现了路口档案无纸化、电子化,具备检索功能,提升了办公效率。

首先是数据获取不易,部分城市交通数据平台年久失修,导致“冗余”数据多、准确性不高,路口电子档案建模困难;其次是信控平台多、接口复杂、封闭性强,系统性对接、开发难度高,若采用人工则时效性差。

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