我國城市交通控制系統(tǒng)困境與出路

一、城市交通控制系統(tǒng)三要素

控制系統(tǒng)發(fā)展至今已經(jīng)有151年了，1980年我們國內(nèi)的研發(fā)剛起步，在經(jīng)歷了跟蹤、引進(jìn)、消化、吸收和創(chuàng)新這一歷程，我們與國外技術(shù)基本處在同一個水平上。要了解控制系統(tǒng)，首先要知道控制系統(tǒng)的這三個要素。

　　1.控制策略
　　控制策略實際上就是控制系統(tǒng)的定位，體現(xiàn)城市交通控制系統(tǒng)功能、城市交通控制理念，綜合反映城市交通控制系統(tǒng)水平。我們要了解所需的功能系統(tǒng)以及它控制的理念。從控制策略的角度來看，以往我們是點控、線控和面控，從自動化程度來講，是自適應(yīng)控制和定時控制。
　　2.控制算法
　　邏輯模型和計算模型的綜合體系，是實現(xiàn)控制理念、優(yōu)化控制效果、生成控制參數(shù)的核心。從控制算法來看，它實現(xiàn)了控制理念、優(yōu)化控制效果和生成控制參數(shù)，現(xiàn)在主要關(guān)注的是控制理念，控制算法本身就包括了控制目標(biāo)、評價指標(biāo)。計算的話，局部優(yōu)化或者是全部優(yōu)化，單點優(yōu)化或是小區(qū)的優(yōu)化，是線控問題，或是子區(qū)的問題，是否進(jìn)行分區(qū)控制，如果分區(qū)的話，子區(qū)的計算也是一個很繁瑣的事情。另一個就是參數(shù)優(yōu)化的問題，參數(shù)優(yōu)化是我們信號控制里面經(jīng)常使用的，反復(fù)應(yīng)用的一個問題。
　　3.交通數(shù)據(jù)
　　控制策略制定、算法設(shè)計的基礎(chǔ)，決定了系統(tǒng)的適用性、可靠性和可測度性。至今為止，我們幾乎都圍繞著大數(shù)據(jù)在說話，其實我們研究大數(shù)據(jù)的目的是要了解其實它的本質(zhì)是小數(shù)據(jù)，收集數(shù)據(jù)的過程就是把小數(shù)據(jù)變成了大數(shù)據(jù)。交通控制也是一樣，數(shù)據(jù)很大，但是要用的不是每個個體數(shù)據(jù)，是要它的規(guī)律，就數(shù)據(jù)論數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)引領(lǐng)了交通控制系統(tǒng)的發(fā)展。

圖1：交通信號控制發(fā)展趨勢

　　從圖上看，在1868年的時候交通控制系統(tǒng)根本沒有數(shù)據(jù)，很長一段時間是沒有數(shù)據(jù)的，這個時候是真正的人工智能，因為是用人來配時，比如用眼睛看一看是否有車，再給一個信號指令。到了上世紀(jì)60年代，在做TRANSYT這個時期，用交通調(diào)查的數(shù)據(jù)做一個靜態(tài)的系統(tǒng)。70年代SCOOT系統(tǒng)出現(xiàn)的時候，就是傳感數(shù)據(jù)，也就是動態(tài)數(shù)據(jù)。到本世紀(jì)控制系統(tǒng)就有很多數(shù)據(jù)了，類似我們的視頻數(shù)據(jù)RFID，高德數(shù)據(jù)，或者滴滴數(shù)據(jù)，人類到了這個時候想象空間大了，就覺得控制系統(tǒng)應(yīng)該用這些數(shù)據(jù)來發(fā)展，人們也不知道這個控制到底能控制到什么程度，也不知道這個數(shù)據(jù)到底有多大的潛力，如何能實現(xiàn)這些東西。

二、城市交通控制系統(tǒng)的困境

　　目前所有的控制策略有單點控制、線控、瓶頸控制、區(qū)域控制，我們控制策略發(fā)揮的能力主要在單點控制上，我們現(xiàn)在用智能控制這個系統(tǒng)的能力還差很遠(yuǎn)。所以控制策略來講，能實現(xiàn)的就這么幾個功能。
　　從控制算法上來看，基于我們的傳統(tǒng)算法，數(shù)學(xué)模型為主，人工智能剛剛興起，我們可以對某一個點做一個重復(fù)性的實驗，但是要嵌入到系統(tǒng)里面大范圍使用還沒有成功。
　　從交通數(shù)據(jù)來看，我們原來的系統(tǒng)是基于斷面，目標(biāo)是數(shù)據(jù)，沒有車牌號，我們的線圈、雷達(dá)等等都是這樣的。現(xiàn)在也有一些企業(yè)在做小樣本的軌跡數(shù)據(jù)，但不是作為信號控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，而是外加的數(shù)據(jù)。小樣本的滲透率很低，這樣的數(shù)據(jù)并不能作為大規(guī)模的交通控制使用，要做一個數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的話，還是不足的。
　　從數(shù)據(jù)這一塊來看，原有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞，布設(shè)本就稀疏，不是所有的線控交叉口都有線圈，也不是所有的車道都有線圈，而且線圈的破損率非常高，最近幾年也沒有人再研究新線圈，維護(hù)基本停頓，所以在線率特別低。而且很多城市在用SCATS系統(tǒng)，舊的東西還沒有等著發(fā)揮作用，新的浪潮又來了，大家不知道該怎么做，還有一個問題是我們在交通控制方面專業(yè)隊伍。我們一直在做建設(shè)，一次性投入很高，但是后面的維護(hù)跟不上，尤其我們的專業(yè)隊伍跟不上。在這種情況下，我們的控制系統(tǒng)顯然也沒有發(fā)揮出應(yīng)有的水平。
　　我們數(shù)據(jù)上最大的問題是數(shù)據(jù)與系統(tǒng)適配，我們?nèi)缃袷褂玫氖乾F(xiàn)代的數(shù)據(jù)，但是我們的信號系統(tǒng)開發(fā)的時候，系統(tǒng)里是線圈數(shù)據(jù)，適配以后，都是斷面的數(shù)據(jù)識別，而且它的軌跡在信號控制里面沒用上。又想用大數(shù)據(jù)驅(qū)動舊的系統(tǒng)，看看舊的系統(tǒng)能不能更新，但是企業(yè)的控制系統(tǒng)設(shè)計完以后，想更新一下軟件解決這個問題，實際上這個控制系統(tǒng)從設(shè)計到開發(fā)，核心就在這個軟件上，想把這個軟件更新，那就等于重新設(shè)計，若是我們通過解決通信協(xié)議把中心解決呢，然而我們國內(nèi)有很多的小城市，水平參差不齊，通信協(xié)議已經(jīng)成為障礙。

三、城市交通控制系統(tǒng)解困之策

我們的交通需求最大的變化實際上是策略，現(xiàn)在我們城市交通信息管理方面或者是治理方面，經(jīng)常提這幾個問題，第一是交通擁堵發(fā)生了，尤其是大范圍的交通擁堵，能不能用信號控制辦法來解決？還有交通瓶頸的出現(xiàn)，能不能通過信號控制來解決？特殊的情況，比如說大事件、大型活動，交通控制能夠起多大的作用？這都是我們原來沒有看到的功能。還有多方式的問題，現(xiàn)在我們的信號控制是很好，但是控制的時候只管機(jī)動車，行人和非機(jī)動車我們怎么解決？我們進(jìn)口的系統(tǒng)，夜里的時候只能固定的配式，有行人沒行人都一個樣，到底是不是為行人服務(wù)的？
　　人的思考、人工智能以及大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，對我們的算法提出了要求，現(xiàn)在的需求和我們的控制系統(tǒng)脫節(jié)，所以我們從應(yīng)用領(lǐng)域、研發(fā)團(tuán)隊到主管部門都遇到了這樣的困境，這個困境可以從三個方面解決，即確定新策略，適應(yīng)新數(shù)據(jù)，設(shè)計新算法。
　　這個行業(yè)的策略是要引導(dǎo)城市向交通治理的方向有規(guī)范化的道路來走，對企業(yè)來說要引導(dǎo)其開發(fā)創(chuàng)新，對行業(yè)本身來說要做標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。走出這個困境，我認(rèn)為理念是核心，內(nèi)容比形式更重要，實效比造勢更重要。希望做信號控制的企業(yè)實實在在把我們的系統(tǒng)做好。

王殿海 ：浙江大學(xué)智能交通研究所所長