康安達交通信號協調控制系統軟件實戰應用

7月14日，以“聚勢共生 創變共贏”為主題的大灣區智慧交通技術實戰應用研討會在智慧交通（ITS114）直播平臺順利舉辦。該研討會由大灣區智慧交通創新聯盟主辦，會上，廣州運星科技嘉興分公司呂毅彬發表了題為《康安達交通信號協調控制系統軟件實戰應用》的演講。演講內容分為軟件簡介、康安達系統控制策略、康安達系統功能與應用和總結四個方面展開。以下是演講內容整理，有部分刪減，未經本人審核。

一、軟件簡介

康安達交通信號協調控制系統是華南理工大學智能交通系統與物流技術研究所和廣州運星科技有限公司合作開發的交通信號協調控制產品。源自華南理工大學徐建閩教授主持的國家863計劃“交通控制協調交互技術”項目，是國內在交通信號協調控制研究領域立項的首個課題，也是徐教授團隊20多年開展交通信號控制理論與應用研究的結晶?？蛋策_系統能對路口、干道、路網三個層面提供信號優化和豐富的路口連接協調控制策略，是一個適用于不同交通狀態的信號控制智能優化處理工具。

二、康安達系統控制策略

康安達系統的控制策略分為上中下三級，上級（網層）主要是實現對路網區域決策整體最優，中級（線程）是服從網層的，實現線控最優，下級（點層）是服從線層控制策略，實現點控最優。

 

網層控制策略的控制原則是實現路網區域決策整體最優。根據路口之間的關聯度，將路口劃分成多個區域控制子區，通過綜合考量路口的流量、間距等因素對路網區域進行劃分，使未飽和區域交通流連貫行駛，降低路網通行時間和停車延誤，提高路網運行效率，而過飽和區域內通過感知交通態勢變化，均衡路網交通分配，加快交通疏散，緩解或避免交通擁堵。

線層控制策略主要以干線協調和雙向綠波為主?？蛋策_系統支持干線協調中多范圍行駛速度的調整，并通過單放相位、搭接相位和左轉前置等放行方式，進行綠波協調，同時軟件還可以區分公交車、小汽車等不同的車輛類型，針對不同車輛的的行駛速度進行優化和調整。在末飽和路口保證交通流順暢通行，避免放行時間浪費，實現線控策略下的點控最優；而過飽和路口則能夠提高路口放行效率，避免交通排隊溢出，實現線控策略下的交通流點控阻擊和殲滅。

點層控制策略主要針對單點優化，即在干線協調中保持路口的相位周期統一或者是成倍的關系。

總結來說，康安達系統的控制策略在戰略上，未飽和交通以路網順暢為首要目標，而過飽和交通以外控內疏、外圍路口交通阻擊、內部路口交通殲滅為控制目標。戰術上通過控制子區、相位、相序、信號周期、綠信比、相位差6個維度優化調整，實現單交叉口、邏輯協調干道、邏輯協調路網在不同交通狀態不同控制目標下的控制方案最優。

三、康安達系統功能與應用

3.1、路網模型構建儲存

以我們目前正在服務的某城市道路為例。

首先，通過規范、編碼和規則，對路口、路段和路網進行一個建模，存儲錄入路口基本情況，包含路口的基本類型、車道功能劃分、交通燈桿等信息，同時采集并錄入每個路口的基礎信號配置方案，并將已建好的路口連接形成一個整體的路網。在軟件中，有一個檢索的功能，方便快速地查詢已錄入的路口基礎方案，以保證整體的方案不會出錯。如果在具體的項目實施過程中，碰到路網交叉口數量眾多的地區，為了快速的建立路網基礎模型，軟件內也內置了批量建立路口的功能，以增加工作效率。 

3.2數據來源及作用

在建立好路網模型之后，接下來將進行基礎數據的采集，一般是從以下三個方面入手。首先是參考互聯網的一些擁堵情況和數據，以此來識別關鍵路口自動定位常發溢出、擁堵及空放等問題；二是檢測器識別的數據，這部分數據用來精細診斷問題，為精準識別溢出、飽和、失衡轉向及嚴重程度提供支撐；三是人工采集數據，這個環節要進行深入剖析，結合客觀數據及實際觀察情況，多角度剖析問題成因。最后綜合地考量三種數據，然后將數據導入康安達的系統中。

3.3 交通數據信息采集分析

現階段，交通流數據獲取主要還是依靠路口雷達、視頻、卡口等監測器，通過數據轉換接口，系統將路面交通信息檢測器檢測信息實時處理存儲，通過交通數據分析實現路段交通態勢預測、干道群動態劃分，并為信號控制方案優化提供數據支持。

3.4 交通信號協調控制優化

根據路網的基本區劃特性、流量分布等情況，進行路網層級控制策略的劃分。首先針對關鍵交叉口進行單點優化分析，得出路口當前最優的放行相序、相位、信號中心和綠信比等等。二是線層的優化策略，通過劃分路段的控制子區，結合路段的長度、實際采集到的車輛運行時間、側向干擾的參數等，以干道為基本單位，提出干道協調的基本方案。 

3.5方案下發

方案生成之后，對優化方案進行初步仿真檢驗，以檢測方案是否達到交通優化的目標。在方案確認并下發后，通過統一的接口控制，將不同廠商的信號機連接起來，將系統的方案數據轉化成信號機可識別的命令信號，實現不同信號機之間、信號機與中央控制系統之間的通信。

3.6、優化效果 

上圖是在使用康安達軟件后該路段的優化效果。從優化數據上來看，該路段在不同的時段點的停車次數，行車時間，行駛速度和非協調方向車輛輸出四個參數均得到了一個不同程度的優化。

四、總結

在使用康安達軟件進行路網交通優化的過程中，我們總結了以下幾項優點和困難。

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首先是優點。

一是，在區域協調的框架下實現了多場景干線雙向綠波，并具備路口自動配時優化能力，最大化提升了干道交通效率；二是，提出了綠波運籌學模型的數解法求解法，擺脫了對商用求解器的依賴性；三是，實現了路口檔案無紙化、電子化，具備檢索功能，提升了辦公效率。

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其次談困難。

首先是數據獲取不易，部分城市交通數據平臺年久失修，導致“冗余”數據多、準確性不高，路口電子檔案建模困難；其次是信控平臺多、接口復雜、封閉性強，系統性對接、開發難度高，若采用人工則時效性差。