常熟道路交通信号控制的现状及未来发展方向

胡治刚

(同济大学交通运输工程学院，上海 201804)

0 引言

城市交通拥堵的本质是城市交通供求的不平衡，是交通供给滞后于交通需求，因此，缓解城市交通拥堵，一方面是要通过道路及基础设施的建设来增强交通供给能力;另一方面，要采取有效措施合理调控交通需求，从而总体上实现交通供给与需求的动态平衡。从供给的角度来看，由于城市道路网的建设受城市规划、城市规模、土地利用以及财力、物力等诸多因素的限制，不可能无限扩张，因此单靠改善道路系统是不足以解决交通拥堵问题的，通过国内外交通发展的经验，道路修建的速度远远无法赶上机动车发展的速度;从需求的角度来看，通过政策制定(如公交优先、拥堵收费等)来限制机动车需求，但目前国内尚不宜采取强制措施限制小汽车的购买和使用。因此，如何科学组织道路交通，充分发挥现有路网的通行效能，显得尤为重要。近年来，常熟交巡警部门在这方面进行了有益的探索，也收到了较好的效果。

1 常熟市道路交通信号控制的现状

设置交通信号灯是从时间上分离交通冲突点的主要方式，也是均衡路网交通负荷的重要手段。近年来，常熟市机动车数量迅速增长，到目前为止，汽车保有量突破22万辆，现有道路的局限与行车需求之间的矛盾在进一步凸显，交通拥堵随之成为城市生活的一大问题。因此，常熟交巡警部门积极从交通信号控制入手，努力寻求道路通行效能的最大化。

1)通过增设交通信号灯和优化信号配时，提高对交通流运行的掌控能力。

首先在流量和事故达到有关标准的路口路段增设信号灯，确保路口和路段交通的安全与畅通;其次将部分路口的信号灯控制模式由传统的二相位控制变更为多相位控制，并视交通流的流量流向特性，设置早断或迟启，以提高路口的通行能力。目前，全市已有530个信号灯控路口，在交通科学管理、优化我市交通组织方面发挥了重要的作用。在此基础上，着眼宏观优化整个路网信号灯的配时，提高整个路网的通行效能。我市较早建立了城市道路交通信号控制系统，并根据流量情况合理调整配时，极大地提高了路口的通行能力。同时还在主干道上设置了“绿波带”，常熟市区已经形成了“三纵”(海虞北路、虞山北路、新世纪大道)和“七横”(枫林路、珠江路、长江路、黄河路、富春江路、通港路、204国道)的“绿波带”。目前全市已有437个路口纳入了信号联网控制系统，已形成14条绿波带，主干道路车辆排队缩短，交通延误降低，城市道路畅通度明显提高。

2)通过创新交通信号控制理念，用新手段、新措施反哺交通管理实际。

a．建立了全国县级市第一个交通模拟实验室。

该实验室建立了交通规划、渠化设计与信号控制模型，该模型不仅是常熟市交通管理水平的展示平台，还是为交通管理人员提供业务学习和实战培训的教育平台，其中的交通信号控制模型作为道路通行权中时间通行权的划分，展示了交通信号控制的点控、线控、面控、行人过街请求、警卫线路设置等功能，所有的模型路口与实验室中心服务器连接，通过实验室中心服务器可以实现远程实时监控和调整信号配时方案。

b．积极引进高科技管理技术软件。

2009年，常熟交巡警部门为了进一步提高交通管理水平，专门从德国引进了目前世界上先进专业的交通仿真软件(VISSIM)［1］，通过运用该软件，可以对单点信号控制交叉口和协调控制的路网进行交通控制的评价和优化，还可以对比分析信号控制交叉口的交通设计方案，特别是对复杂的信号控制方案进行事先优化和测试。目前，该软件已应用于实战，这标志着常熟市的交通管理事业迈进了交通仿真的领域，为常熟市的交通管理的长远发展打下了坚实的基础。

c．实现了中心控制与路面民警的互动。

通过城市交通信号控制系统，能迅速响应路面民警的需求，同时也能将中心控制决策和路面指挥有机的结合起来，做到了协同作战。

3)通过探索新的交通信号控制手段，不断提高道路通行能力。

a．提出“绿波带组合”概念，解决干线绿波协调问题。当一条干线有十几个路口时，如何科学地设置“绿波带”成为了一个问题，如果全线设置成一条“绿波带”的话，到“绿波带”最后几个路口时车流将变得非常发散，通行能力将直线下降，“绿波带”的效果也将大打折扣。为此，常熟交巡警部门经过不断的实践研究，根据路口之间的距离将一条干线合理划分成若干个“绿波带组合”，可实现在经过一到两个“绿波带”后，车流能再次聚集，能以饱和流量重新开始新的绿波行程，从而大大提高干线交通的通行能力。

b．提出“红波带”概念，通过控制约束上游车流的技术手段，解决节假日大交通流量集中进入中心区域的交通组织问题。所谓“红波带”就是让机动车行驶到每一个通往中心区域的路口时都让其遇到红灯，把交通流合理分配到路段上的各个路口，控制进入中心区域的机动车的数量，减轻中心区域关键路口的压力，同时让出中心区域的车辆遇到绿灯，尽快驶出中心区域。通过大胆地引入“红波带”控制，我市在节假日及重大活动的交通组织中，能够灵活地通过流量监测设备所检测到的中心区域流量数据，根据其是否大于承受能力，利用“红波带”控制进入中心区域的机动车的数量。

c．运用全红控制方式解决路口滞留车辆的疏散问题。通过城市交通信号控制系统能远程直接加载全红控制方式到路口，让路口滞留车辆快速驶离交叉口，避免了因为交叉口的堵塞而导致整个区域交通的瘫痪。

d．开发应用交通警卫线路信号自动控制程序。该程序基于城市交通信号控制系统的基础上，可完全实现警卫线路的预设，并将信息存储，待执行警卫任务时直接选取执行。此外，该程序还实现了多条警卫线路的同时运行，满足多个车队同时通行的需求，经投入使用，最大限度地节约了警力资源，确保了各项警卫任务的顺利进行。

2 常熟市道路交通信号控制成效的评估

通过引入多种全新的交通信号控制理念，将数字化、网络化相互协调、有机地融入到交通管理的实践中，摆脱了以往交通组织依赖“人海战术”的陈旧模式，将警力充分解放出来，真正发挥了交通信号控制“四两拨千斤”的“巧劲”，可谓“运筹于帷幄之中，疏浚于千里之外”，其成效是显而易见的。

首先，城市交通信号控制系统自动协调和控制了整个控制区域内交通信号灯的配时方案，均衡路网内交通流运行，使停车次数、延误时间及环境污染减至最小，交叉口通行能力提高了15%，我市交叉口高峰期的周期时间控制在130 s左右，不超过两次绿灯就能通过路口，平峰期的周期时间控制在90 s左右，基本一次绿灯就能通过路口，充分发挥道路系统的交通效益。

其次，城市交通信号控制系统提高了我市交巡警部门处置各种交通事件的能力，特别是发生突发事件(如交通事故、大型活动、重大节假日等)时，可通过控制中心人工干预，直接控制路口信号机执行指定相位，强制疏导交通，能将聚集的交通流快速疏散出去，避免交通事故的发生，尤其值得一提的是，在大雪等自然灾害和近几年的大型活动中，由于城市交通信号控制系统的成功应用，我市未发生大规模的交通拥堵，保障了通行安全。

再者，极大地节省了人力支出。过去在交通警卫时，大路口至少需要安排4名警力维护秩序，小路口至少需要2名警力。现在，通过应用交通警卫线路信号自动控制程序，大路口一般只需安排1名警力，而小路口则不用专门安排警力执勤，这样极大地节约了基层的警力资源，使基层警力解放出来从事其他工作任务，从而大大提高了工作效率。此外，通过城市交通信号控制系统，能迅速检查前端信号机的工作状态，方便维修人员及时发现和排除故障，极大提高了维护的工作效率，使得信号机能始终处于正常的工作状态。

3 未来常熟道路交通信号控制的发展方向

到2012年年底，常熟市将实现所有信号灯路口与交通控制中心联网，联网率达到100%，同时路口视频监控设置率也将达到100%，在这种背景下，经过这些年的发展和探索，笔者认为常熟市道路交通信号控制的未来发展方向应是:交通信号控制系统与基于警用地理信息系统(PGIS)的交通指挥集成控制平台［2］完美结合，有效缓解交通拥堵，提高交通效率。

具体有以下几个方面:

1)针对可能发生的交通拥堵，利用交通预警与交通信号控制的动态关联实现有效预防。

交通预警分为常态预警和动态预警。常态预警是指通过对辖区主要道路、学校、旅游场所、商场、大型企业等主要交通发生和吸引点，并结合节假日、天气等因素进行分析，将预期可能发生的拥堵地点在PGIS地图上报警。动态预警是指对交通流的历史数据分析研判之后，对周期性的拥堵点、大型活动、交通管制、道路施工等可能产生的交通拥堵在PGIS地图上进行预警。交通信号控制首先提示是否需要进行交通信号控制干预，然后根据不同的预警内容，分别给出不同的交通信号控制的建议干预方案，并实时评价干预后的交通运行结果，根据结果再给出新的建议干预方案，这样，由于提前进行了交通干预，可以有效的避免交通拥堵的发生，从而实现了交通预警与交通信号控制的动态关联。

2)针对已经发生的交通拥堵，利用交通指挥集成控制平台的集成控制功能实现有效缓解。

当路口或路段出现交通事故或堵塞等突发事件时，在PGIS地图上定位交通事故或堵塞点，快速启动交通事故或堵塞点周围的电视监控视频图像、交通信号控制界面，在PGIS地图上显示路段拥堵的状态、警力、急救等信息以及交通、建筑分布状况等信息，然后进入交通信号控制系统界面，显示对应的路口信息，通过改变相关路口的信号配时方案达到快速反应决策与统一调度指挥。

3)针对日益增多的警卫特勤任务，利用交通警卫任务的可视化和自动化执行提高工作效率。

借助警用地理信息系统(PGIS)地图，使得参与决策的人员能够直观地了解警卫任务路线规划、人员数量、车辆布置等信息，并能够将大量计算机可以处理的工作如各个交通管理子系统间的联动交给计算机完成，节省决策参与人员的精力和时间，从而再为警卫和特勤任务提供专用路线，为消防、救护车队提供快速通道以及大型活动交通组织与指挥等交通组织工作提供决策辅助服务，其特点如下:

a．自动完成警卫路线控制方案的预设:操作人员不需要掌握各种信息，只需在PGIS地图上画出警卫任务的行走路线，即可自动生成警卫任务的控制方案。

b．自动调用警卫线路的视频图像:操作人员只需在PGIS地图上通过折线将从起点到终点的警卫线路画出来，即可自动根据警卫车队的GPS位置将警卫任务沿线的所有电视监控图像按顺序调用并切换到大屏上，实现实时监控。

c．自动执行警卫路线控制方案:开道车实时的经纬度信息显示在警用地理信息系统上，交通控制中心可随时掌握开道车的具体位置，当警卫车队到达信号路口时，交通信号控制系统按照触发系统信息，通过交通信号控制系统的优化算法，改变相应路口的交通控制方案，进行疏导交通。

4 结语

我市交巡警部门通过近年来的不断探索，在应用科技手段优化交通组织，提升交通管理能力方面尝到了甜头，通过创新理念，深挖潜能，极大地解放了警力资源，进一步实现了交通管理向“精细化”的深入转变。未来，常熟交巡警将继续秉承“科技化、数字化、网络化”的发展理念，大力建设并完善交通指挥集成控制平台的集成控制功能，努力通过交通预警与交通信号控制的动态关联实现有效预防，利用交通警卫任务的可视化和自动化执行不断提高工作效率，不断在科技管理手段上做文章，力争在交通管理科技创新上取得更多更新的突破。

［1] 杨兆升，王 爽．基于Vissim仿真软件的交通信号配时研究［J］．交通与计算机，2005(1):7-11．

［2] 王超杰．基于GIS的可视化交通管理系统的研究［J］．大众科技，2006(2):7-11．