楊 帥，程振興，李 智

(1.新疆公安廳交警總隊(duì)，新疆維吾爾自治區(qū) 烏魯木齊 830000；2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第六師公安局交通警察支隊(duì)，新疆維吾爾自治區(qū) 五家渠市 831300；3.新疆交通科學(xué)研究司法鑒定中心，新疆維吾爾自治區(qū) 烏魯木齊 830000)

1 引 言

五家渠市位于天山北麓，與昌吉市、烏魯木齊市相接，是新疆維吾爾自治區(qū)天山北坡經(jīng)濟(jì)腹心地帶，也是從烏魯木齊到古爾班通古特沙漠最近的綠色通道。近年來(lái)，五家渠市社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展，機(jī)動(dòng)車(chē)保有量增長(zhǎng)迅速，城市交通管理控制的供需矛盾進(jìn)一步凸顯。

傳統(tǒng)交通信號(hào)控制系統(tǒng)雖然可以實(shí)現(xiàn)交叉口流量分配，但單點(diǎn)控制模式不能對(duì)交通路網(wǎng)進(jìn)行綜合考慮，控制模式較為單一。在某一交叉口產(chǎn)生較大車(chē)流量時(shí)，容易造成交叉口間的交通混亂現(xiàn)象。本文通過(guò)對(duì)交通信號(hào)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，實(shí)現(xiàn)交叉口交通優(yōu)化控制。從而改善五家渠城市交通發(fā)展中存在的部分路口交通秩序混亂、交通設(shè)施配備不齊全不規(guī)范等問(wèn)題，預(yù)防和減少交通事故，保障人民出行安全和社會(huì)穩(wěn)定。

2 道路交通控制系統(tǒng)

道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)，是智能交通系統(tǒng)(ITS)在交通管理工作中的基本應(yīng)用也是城市智能交通控制系統(tǒng)中最直接、最基礎(chǔ)的應(yīng)用系統(tǒng)。完善的智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域統(tǒng)籌優(yōu)化控制、關(guān)鍵路口擁堵控制、特殊勤務(wù)控制、聯(lián)網(wǎng)控制。

(1)區(qū)域統(tǒng)籌優(yōu)化控制

城市主干道具有明顯潮汐特征，需要結(jié)合不同的控制目標(biāo)和控制模式，實(shí)施定周期控制或者擁堵控制，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)路段通行能力、延誤水平、停車(chē)次數(shù)等關(guān)鍵指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)交通管控最優(yōu)化。

(2)關(guān)鍵路口擁堵控制

對(duì)產(chǎn)生擁堵的道路交叉口，需要利用瓶頸控制的方法，在擁堵路段上游進(jìn)行信號(hào)配時(shí)調(diào)節(jié)和通行疏導(dǎo)，控制駛?cè)氲能?chē)流量，在擁堵路段下游相應(yīng)增大通行能力，快速疏解交通。

(3)特殊勤務(wù)控制

針對(duì)特殊勤務(wù)，需要利用智能勤務(wù)控制功能，保障勤務(wù)車(chē)隊(duì)通行優(yōu)先；同時(shí)，相關(guān)交叉口應(yīng)預(yù)留足夠的路口清空時(shí)間，保障相交方向的交通安全；引入視頻監(jiān)控，實(shí)時(shí)判斷路口特勤執(zhí)行時(shí)間和接觸時(shí)間，有效提高現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法效率。

(4)聯(lián)網(wǎng)控制

交通信號(hào)聯(lián)網(wǎng)控制以單個(gè)交叉口信號(hào)控制為基礎(chǔ)，在獨(dú)立控制的基礎(chǔ)上，通過(guò)統(tǒng)一的智能交通管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與城市所有交叉口信號(hào)燈進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制。

3 五家渠交通量預(yù)測(cè)

本文根據(jù)OD調(diào)查及對(duì)五家渠交通量調(diào)查結(jié)果，在路網(wǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃的基礎(chǔ)上，采用“擬合回歸法”預(yù)測(cè)五家渠市的交通流量。綜合考慮趨勢(shì)交通量、誘增交通量和轉(zhuǎn)移交通量，包括對(duì)未來(lái)交通增長(zhǎng)趨勢(shì)、城市發(fā)展建設(shè)及不同交通方式間的轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析。

根據(jù)調(diào)研，截止2018年12月中旬五家渠市機(jī)動(dòng)車(chē)保有量20 937輛，非機(jī)動(dòng)車(chē)(電動(dòng)車(chē))保有量約21 000輛(其中在冊(cè)7 432輛)，注冊(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛?cè)?2 230人。目前，市區(qū)道路交通比較通暢，早晚高峰尚未出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)矶侣范巍?/p>

結(jié)合五家渠市歷年經(jīng)濟(jì)和人口規(guī)模、機(jī)動(dòng)車(chē)保有量及主要城市主干道交通量增長(zhǎng)情況，預(yù)計(jì)2020年五家渠市機(jī)動(dòng)車(chē)保有量接近3萬(wàn)輛，小城市日均機(jī)動(dòng)化出行次數(shù)按2次/日，考慮過(guò)境及外埠車(chē)輛通行需要，預(yù)測(cè)五家渠城市道路機(jī)動(dòng)車(chē)出行總量將達(dá)到6萬(wàn)pcu/日以上。

4 現(xiàn)存問(wèn)題

(1)既有信號(hào)控制設(shè)施陳舊，部分路口依然在沿用20世紀(jì)80年代安裝的信號(hào)燈及控制設(shè)施。信號(hào)控制機(jī)柜表面銹蝕、變形，不能實(shí)現(xiàn)密封防水的要求，機(jī)柜內(nèi)電源及信號(hào)線束陳舊、搭放混亂、接口老化，容易受惡劣天氣或周邊環(huán)境，如暴雨、路面凈化、綠化灑水的影響，存在盜竊、漏電等安全隱患。

(2)重點(diǎn)城市道路交叉口信號(hào)控制設(shè)施廠家、型號(hào)、防水性、工作溫度及通信接口及其它技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，一些交叉口非機(jī)動(dòng)車(chē)、行人通行信號(hào)燈缺失或失靈，不利于建立城市交通控制信息平臺(tái)。

(3)部分交叉口通行管控設(shè)施不完備、缺少信號(hào)控制，路口渠化不足，交通高峰期機(jī)非混行嚴(yán)重，容易導(dǎo)致交通安全事故；一些路段標(biāo)志標(biāo)線舊損或缺失，機(jī)動(dòng)車(chē)輛隨意停放、占道停放現(xiàn)象多發(fā)。

5 項(xiàng)目改造方案

5.1 基建方面

為了進(jìn)一步聚焦重點(diǎn)、破解關(guān)鍵難題，規(guī)范區(qū)域交通秩序，提升城市形象，結(jié)合五家渠市城市道路交通實(shí)際，本文選擇將交通影響較大、交通問(wèn)題較為突出的人民路、軍墾路、長(zhǎng)征街、長(zhǎng)安街等城市主干路，以及棗園街、學(xué)苑路等次干路沿線及周邊重點(diǎn)交叉口進(jìn)行工程建設(shè)和改造。經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，符合本項(xiàng)目新建要求的交叉口共17處，符合改建要求的交叉口共17處，總計(jì)需建設(shè)34處。

新建信號(hào)燈設(shè)施的交叉口：采用集中協(xié)調(diào)式信號(hào)機(jī)；有獨(dú)立左轉(zhuǎn)車(chē)道時(shí)，設(shè)計(jì)左轉(zhuǎn)信號(hào)燈；交叉口有人行橫道線時(shí)，設(shè)計(jì)人行信號(hào)燈；渠化路口，采用雙側(cè)立桿設(shè)置信號(hào)燈。

改造信號(hào)燈設(shè)施的交叉口：原有單點(diǎn)式信號(hào)機(jī)更換為集中協(xié)調(diào)式信號(hào)機(jī)；有獨(dú)立左轉(zhuǎn)車(chē)道時(shí)，設(shè)計(jì)左轉(zhuǎn)信號(hào)燈；交叉口有人行橫道線時(shí)，設(shè)計(jì)人行信號(hào)燈；盡量利用原有的立桿及信號(hào)燈。

交叉口信號(hào)燈一般由機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)燈、非機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)燈、人行信號(hào)燈組成。所有燈控交叉口必須設(shè)置機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)燈，可以設(shè)置非機(jī)動(dòng)車(chē)信號(hào)燈和人行信號(hào)燈。典型十字型交叉口信號(hào)燈和T字型交叉口信號(hào)燈布設(shè)方式如圖1、圖2所示。

圖1 典型交叉口信號(hào)燈平面布置圖(十字型)

圖2 典型交叉口信號(hào)燈平面布置圖(T字型)

5.2 交通信號(hào)控制系統(tǒng)改造

傳統(tǒng)的交通信號(hào)控制系統(tǒng)采用單點(diǎn)控制模式，并配合人力信號(hào)配時(shí)調(diào)節(jié)。控制方式單一、控制方案死板，在交通流高峰時(shí)期只對(duì)單一交叉口控制容易造成多個(gè)交叉口混亂。對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的改造采用了集中協(xié)調(diào)式智能信號(hào)機(jī)，以固定信號(hào)配時(shí)方案、單點(diǎn)控制為基礎(chǔ)，接入交通管理指揮中心信號(hào)控制平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制打下了基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)了基于交通流量分析和視頻監(jiān)測(cè)的多種優(yōu)化調(diào)節(jié)控制方式，并針對(duì)特殊車(chē)輛、勤務(wù)、警衛(wèi)任務(wù)建立臨時(shí)管控方案。

交通信號(hào)控制系統(tǒng)是交通指揮中心采集交通數(shù)據(jù)、控制交通流的核心子系統(tǒng)，通過(guò)自動(dòng)優(yōu)化交通信號(hào)燈配時(shí)方案，減少交叉口車(chē)輛擁堵和延誤，充分發(fā)揮交通信號(hào)控制系統(tǒng)的調(diào)控作用。

(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于對(duì)五家渠市現(xiàn)行城市路網(wǎng)布局及交通流特征分析，本文采用“強(qiáng)調(diào)單點(diǎn)交叉口和干線(綠波帶)的戰(zhàn)術(shù)控制(中心弱干預(yù))”與“強(qiáng)調(diào)中心(區(qū)域)網(wǎng)絡(luò)的戰(zhàn)略控制(中心強(qiáng)干預(yù))”相結(jié)合的架構(gòu)思路。交通信號(hào)控制系統(tǒng)采用三級(jí)分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架，即單點(diǎn)路口級(jí)信號(hào)控制系統(tǒng)、區(qū)域(子區(qū))級(jí)信號(hào)控制系統(tǒng)和中心網(wǎng)絡(luò)級(jí)信號(hào)控制系統(tǒng)。通過(guò)路口控制級(jí)、區(qū)域控制級(jí)、中心控制級(jí)逐層傳遞，將信號(hào)機(jī)及檢測(cè)器采集交叉口實(shí)施交通數(shù)據(jù)分析轉(zhuǎn)化為交通信息，從而對(duì)交叉口信號(hào)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分配，以調(diào)整配時(shí)方案，自主控制各入口燈色變換。

(2)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

改造的智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)主要由交通信號(hào)中心控制中心、智能交通信號(hào)控制機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)三部分組成。信號(hào)控制機(jī)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)交通信號(hào)的處理和實(shí)施上層控制命令的功能；交通信號(hào)控制系統(tǒng)中心完成交通信號(hào)的控制、管理與優(yōu)化。交通信號(hào)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要包括信號(hào)部分及通信部分，其中信號(hào)服務(wù)器及客戶端安裝于計(jì)劃的指揮中心，主要用于監(jiān)視和修改路口控制參數(shù)等；通信部分主要包括光端機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)，本文設(shè)計(jì)各路口采用光端機(jī)與中心設(shè)備相連，通信接口采用RJ45口。

6 總 結(jié)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有信號(hào)控制系統(tǒng)單一控制方式的改造，改造后的交通信號(hào)控制系統(tǒng)具有路口信號(hào)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲得路口信號(hào)機(jī)的狀態(tài)信息，包含檢測(cè)器檢測(cè)到的車(chē)輛信息，如流量、車(chē)速、占有率等檢測(cè)器信息、信號(hào)機(jī)的工作狀態(tài)的故障信息、控制點(diǎn)信號(hào)燈的燈色狀態(tài)的信號(hào)燈燈色信息、及信號(hào)機(jī)特征參數(shù)及時(shí)間信息。通過(guò)這些信息，智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)綠波帶設(shè)置功能，實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制子區(qū)的最優(yōu)化控制，各交叉口運(yùn)行狀況達(dá)到整體最優(yōu)化。