張 路，譚 蒙

(天津泰達(dá)有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司 天津300457)

0 引 言

隨著城市的發(fā)展、社會的進(jìn)步、人們生活水平的提高，近年來私家車的數(shù)量激增，直接導(dǎo)致大城市交通擁堵，各種問題突顯。在交通設(shè)施范圍內(nèi)，信號燈的作用尤為重要，在智慧交通的整體規(guī)劃中，對信號燈的控制策略變得極為關(guān)鍵。智慧交通基于區(qū)域協(xié)同、達(dá)到單點最佳流量的目標(biāo)，在海量實時交通大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用智能的方式優(yōu)化交通信號控制，打造智能信號控制解決方案。紅綠燈不再只是“燈”，它可以通過多渠道感知和收集相關(guān)交通數(shù)據(jù)，再運用自己的“大腦”進(jìn)行分析研判，計算出更佳的信號控制時間和轉(zhuǎn)向配置方案。通過短距離路口均衡控制、降低紅綠燈配時大周期、提升信號與流量變化匹配度、校園周邊路口專項治理等舉措，使交通信號配時更規(guī)范、運行更協(xié)同、行人過街更便利。同時，智慧交通通過手機信令、融合卡口、浮動車等大數(shù)據(jù)，建立擁堵溯源平臺，高效識別路口問題，利用實時在線仿真技術(shù)輔助制定管控策略，使城市交通越來越順暢[1]。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)如圖 1所示。智慧交通服務(wù)后臺管理、車流視頻解析模型的訓(xùn)練、信號燈控制模型的訓(xùn)練管理過程在公有云上進(jìn)行。車流視頻解析推理、轉(zhuǎn)發(fā)、融合、信號燈推理作業(yè)部署在線下私有云平臺。私有云平臺可根據(jù)項目實際情況選擇私有云計算平臺方案或者大數(shù)據(jù)平臺方案。

2 智能信號燈優(yōu)化控制

2.1 總體功能

區(qū)域路口之間的協(xié)調(diào)聯(lián)動信號燈調(diào)度，在高峰時刻做區(qū)域整體調(diào)度，避免局部路口車流聚集溢出，車輛擠占造成通行效率下降，以達(dá)到高峰時期單位時間吞吐量上升，車均延誤下降的優(yōu)化功能。平峰時期合理調(diào)整配時，信號燈從固定放行到按需放行。最大程度降低綠燈空放，充分利用道路資源，保證全城通暢。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.1 System architecture

2.2 優(yōu)化流程

信號燈優(yōu)化流程主要分為解析、訓(xùn)練、下發(fā)、推理4個階段，見圖2。

解析：智慧交通流量檢測要求利用反裝和正裝電警獲取流量數(shù)據(jù)。通過公有云下發(fā)的視頻解析 AI算法模型，能夠?qū)崟r視頻流中的車輛個體識別出來并對其運動趨勢進(jìn)行跟蹤分析，得到統(tǒng)計數(shù)據(jù)。反裝電警檢測排隊長度數(shù)據(jù)，正裝電警檢測直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)各車道的車流量。

訓(xùn)練：對流量檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行模型化處理，并進(jìn)行數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)清洗，通過 appHub從私有云將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦性频?，為強化學(xué)習(xí)提供輸入。云上通過交通仿真器模擬現(xiàn)網(wǎng)路口交通流，再基于強化學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)目標(biāo)，如車道占有率、飽和度、平均通行時間，獲得信號推理模型。

下發(fā)：通過 APP Hub從公有云向交通專網(wǎng)的私有云平臺下發(fā)推理模型。

圖2 信號燈優(yōu)化流程圖Fig.2 Flow chart of signal light optimization

推理：推理平臺直接與信號機控制系統(tǒng)對接，完成離線或在線對接，實現(xiàn)配時結(jié)果下發(fā)[2]。

2.3 離線在線的控制模式

信號優(yōu)化按照配時方案下發(fā)頻率可分為 2種模式：離線優(yōu)化方案和在線調(diào)整方案。

離線優(yōu)化方案：人工智能體不需要與信號管控平臺實時連接，依賴公有云高計算力和 AI算法，動態(tài)自動劃分時段，生成最優(yōu)配時方案，見圖3。

在線調(diào)整方案：人工智能體通過實時收集最新的交通流量和排隊長度，以小時、分鐘的粒度去動態(tài)調(diào)整信號配時方案，根據(jù)實時需求放行車輛，見圖4。

圖3 離線優(yōu)化流程Fig.3 Offline optimization process

圖4 在線調(diào)整流程Fig.4 Online adjustment process

3 結(jié) 論

綜上所述，智慧交通中人工智能信號燈的應(yīng)用重新定義了道路交通的擁堵治理，從理論基礎(chǔ)到實際應(yīng)用都可以看出，智能信號燈的功能部署是完全滿足智慧交通的總體需求的，由云端按業(yè)務(wù)部門提供的規(guī)則對視覺感知數(shù)據(jù)計算決策，把控制策略部署到區(qū)域，在線協(xié)同控制信號燈配時方案，持續(xù)評估優(yōu)化解決方案，并不斷演進(jìn)。在未來的功能開發(fā)中，將突破數(shù)據(jù)的壁壘，不僅讓應(yīng)用服務(wù)于交通對口單位，更應(yīng)該讓廣大民眾享受到大數(shù)據(jù)帶來的便捷，利用后臺生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一進(jìn)行公共展示，實時顯示、推薦更加優(yōu)化的交通實況及路線[3]。