【中國安防展覽網(wǎng) 企業(yè)關注】2016年5月，公安交管局發(fā)布《推進城市道路交通標志標線標準化工作方案》和《推進城市道路交通信號燈配時智能化工作方案》(以下簡稱“兩化”文件)，對城市道路交通標志標線和交通信號配時的不合理設置排查、整改、優(yōu)化等工作提出要求。
11月23日，由中國智能交通協(xié)會、公安部交通管理科學研究所、國家道路交通管理工程技術研究中心主辦的2017’第十二屆中國智能交通年會城市交通組織優(yōu)化與控制論壇上，中山大學智能交通研究中心余志教授發(fā)表《淺議交通信號控制的三要素：數(shù)據(jù)、目標、算法》的演講，本文為現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)演講者本人審核。
余志：其實站在這個講臺特別忐忑，其實做老師的站講臺很正常，但是我今天特別忐忑。首先感謝大會邀請我來演講，我的題目是：交通控制的三要素，數(shù)據(jù)、目標、算法。
交通系統(tǒng)的復雜性
我分享的內(nèi)容分為三部分，一是我講過很多遍的“交通系統(tǒng)的復雜性”。交通控制里的數(shù)據(jù)、目標、算法應該怎么去考慮？
這個故事已經(jīng)講過很多次了，但我還是要講，這是一個真實的故事：一位通信專家說，如果用通信系統(tǒng)的方法來管理交通，交通可能就不堵了。理由是光纖就類似高速公路，交叉口就類似交換機，聽起來很形象。我們?nèi)珖ㄐ畔到y(tǒng)連一個網(wǎng)絡里的，用戶以億為單位計，用光纖、交換機來實現(xiàn)，比較少看到信號堵塞，而一個城市幾十萬輛車就堵的要命，如果用通信系統(tǒng)的方法來管理交通系統(tǒng)，交通就好了。交通越來越像通信系統(tǒng)，交通不是變復雜了，而是變簡單了。
為什么通信可以管得好，交通管不好？很簡單，如果我們把對應的電話號碼都去掉，上億的人都在打電話，不知道誰打給誰，并且光纖不是通信指派，想選哪一條就選哪一條，那通信系統(tǒng)還會好嗎？而交通管理者，不知道車走哪條路，誰想走哪兒就走哪兒，想停就停。
我們大學里學交通，要去求解一個東西，首先要建一個數(shù)學模型，要把一個物理的概念變成一個數(shù)學的模型，要去計算，我發(fā)現(xiàn)這幾年交通研究越來越不講模型了，大家都講數(shù)據(jù)、融合。在我眼里，交通行業(yè)凡講融合的基本上都是騙子，因為算不清，沒有模型，融合也需要有模型，別拿融合忽悠人。不知道車從哪里來，往哪里去？車輛走那條道路又不是交通系統(tǒng)選擇，并且交通事故存在隨意性，這是什么樣的形態(tài)呢？還有好多做交通控制的，老認為能控制好，交通問題存在時變、非線性、不連續(xù)、不可測、不可控。我不知道誰可以把這個問題解了。根據(jù)我的了解，交通系統(tǒng)本質(zhì)的復雜性，就在于其數(shù)學上的不可描述性，誰可以解？誰都不可以解。
為什么現(xiàn)在可以解了？互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術出現(xiàn)，讓這樣一個系統(tǒng)可以測量了，但不是完備的測量，是基本上可以測量了。測量了之后有一個好處，現(xiàn)在可以在個體、全局、外部因素三個層面上進行測量，讓系統(tǒng)由過去的不可描述，變得可以描述，不可以求解變得可以求解。由一個復雜的系統(tǒng)，變成一個可以拼接組合、可測量、可求解的系統(tǒng)。整個交通系統(tǒng)，隨著大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能的介入，改變了本質(zhì)性，在這個前提下，我們才有可能把交通系統(tǒng)變得越來越類似于通信系統(tǒng)一樣用模型描述，組織和求解，這是一個大的變化和趨勢。
總的來說，不是交通系統(tǒng)變復雜了，而是交通系統(tǒng)變簡單了。由不可描述，不可求解，變得可以求解了，也不是我們發(fā)明的什么偉大的算法，聰明的結構，不是融合了什么東西，融合實際上就是加減法。
交通信號控制的三要素：數(shù)據(jù)、目標、算法
回到演講主題，交通組織與信號控制，我真的不太懂，接到這個任務，苦思冥想半天。信號控制要搞好它，我想了半天就三個要素，后來一想這跟我碩士畢業(yè)論文還真的挺像的——具有目標約束的導彈導引規(guī)律。我的結論是，導彈的優(yōu)性取決于對目標預測的準確性，你知道某目標飛機的軌跡，導彈就可以非常準確的打到它，但再聰明的導彈去跟蹤都是被動的。后我把問題轉化為對目標的認識，信號控制就是三個要素，數(shù)據(jù)、目標、算法。
套用一個行話，信號控制有單點控制、干線控制、區(qū)域控制，有各種各樣的檢測數(shù)據(jù)，各種各樣的控制方案，典型的定時控制，感應控制，自適應控制等等。
1、單點控制
我也舉兩個例子。上次我到宣城開會，在路口，我突然就給交警的領導提了一個標準，我說以后在非飽和道路交叉口，信號機控制的好不好，就兩個指標，沒有車輛在等待，沒有綠燈在浪費，你們也不要搞那么復雜，站在路口看5分鐘，每個周期過了車都清空，而且車一走光，綠燈就轉掉，給其他方向或者行人。什么算法都別管，別忽悠人，做到這個就是好的，做不到就是不好，那些參數(shù)都別看。但這是非飽和情況下的判定標準，要講清楚，飽和的情況要另外再說。
如果路口沒有測量通行能力，就只能用歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)，就做方案，還能干啥？如果是感應，那就用感應的，你有更多數(shù)據(jù)，就用自適應方案。下面這張圖很簡單，如果你能夠感應，你就能夠隨著車流大小變化，你不能感應，你就只能做方案，做方案就有可能出現(xiàn)這樣的不夠優(yōu)化。
如果是飽和的條件就不展開了，我真的不是很懂，但是我現(xiàn)在覺得，需要很細致的工作，不要犯低級的錯誤。浮動車能不能控制信號機？基本的理論是要找到排隊長度，因為浮動車數(shù)據(jù)都是小樣本數(shù)據(jù)，不可能做感應式，可能做排隊長度控制。原理上浮動車就不可以做信號，但浮動車可以做交通擁堵的判斷，為什么？100輛車被堵了，其中有10輛車抽樣，可以代表一百輛車被堵。但抽樣了一百輛被堵了，也不能用信號流量，非常難。
2、干道/綠路控制
干線、綠波帶控制做啥呢？我這個人喜歡分類，一種是簡單的，我們叫簡單路結構下的綠路控制，其實就是一個綠波時間差的互相匹配，算法很簡單，做法也很簡單，這時候我要為GPS說話，如果用的好的話，可以用GPS調(diào)整運行的速度，不展開，總體上是這樣的。
如果路口交通很復雜，主次流向會沖突，而且沖突的時間會變化，綠波就不行了，你只有狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)，沒有OD檢測數(shù)據(jù)的話做不到。為什么我近一直強調(diào)要解構交通系統(tǒng)，一定要從狀態(tài)來看，有時候我就是不理解，解不了模型的人以及那些天才的廠商，發(fā)明了那么多先進的算法，不知道是怎么算出來。
3、區(qū)域控制
忽悠多的是區(qū)域控制，現(xiàn)在全國有一些城市在做區(qū)域控制，都講這個。好歹我當初也學了區(qū)域控制，搞清楚，要想學習區(qū)域信號控制，必須有大樣本的路徑檢測，如果沒有再好的算法我也覺得都是瞎掰。不相信誰試試？數(shù)學算法上有解就有解，沒解就沒解，瞎猜就是瞎猜，要想做好一定要有大樣本路徑檢測數(shù)據(jù)。沒有動態(tài)流量檢測，定時方案就是好的控制。所以交警兄弟也不要怪人家信號控制系統(tǒng)不好，你要是想(區(qū)域控制)有效果就配檢測設備，不檢測就沒有效果。如果檢測不可靠，自適應和感應控制還不如單點方案呢。
基于交通大腦的信號控制優(yōu)化
非飽和情況下，單行線/人行道路口，基于速度估計的綠波帶就是好的方案。區(qū)域協(xié)調(diào)必須有大量的路徑檢測，否則任何算法也無法實現(xiàn)。
我總結一下，交通信號控制三要素：完備的數(shù)據(jù)、合理的目標、成熟的算法。我認為信號控制研究中，算法是簡單的，數(shù)據(jù)是難的，目標必須量力而行，由此我們提出了IDPS的概念，完善的基礎設施和數(shù)據(jù)采集，智慧平臺才能做好?；A設施不是越多越好，上了很多設備，但不支持完備的設備采集，要有總體性完備和個體完備，要想了解城市交通擁堵的狀態(tài)，比如說車速問題，GPS的樣本就很重要。
什么情況下可以在一個城市里獲得基本完備的數(shù)據(jù)？
所有的車都裝GPS，未來自動駕駛就是這樣，實現(xiàn)車路協(xié)同了，所以未來就好辦了。所有的交叉口都有卡口式電警，所有的車都有電子車牌，所有交叉口都有電子車牌檢測設備，這個很重要，別只是車上裝了，路側沒有。在這個情況下，我們研發(fā)了1+3+1的交通大腦，大腦是要有結構、道路網(wǎng)絡必須可以計算，如果承載力不可以計算的，怎么智慧化？或者是大腦化？
能力、需求、狀態(tài)的三個分析。在線的、時時的，基于車輛身份的仿真。我們在宣城將近100路口，有六十幾個裝了設備，我們在那里做了實驗，從自適應點控到綠波帶等，目前區(qū)域協(xié)調(diào)的點控也正在做基本的嘗試，我就講這么多，謝謝大家！
原標題 淺議交通信號控制的三要素：數(shù)據(jù)、目標、算法
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