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感触一番
无论目前我国整体的交通信号控制水平如何,行业内从产学到研用都还是在努力地去推动该领域的前进,虽然也会有一些弯路,但是确实在很多方面都在进步。而在衡量是否绕弯的过程中,如何对交通信号控制调整后的效果进行评价,就成了一个颇受关注的主题。从数年前在信控中国俱乐部的年度活动论坛交流这个主题开始,近年来也颇多接触了相关类型的工作,感触一番。
交通信号控制调整后的效果如何,笼统而言可以通过定性和定量两种方式来进行评估。
(1)定性方式
以人工观察为主,主要有如下一些方式:
1)现场观察,看看是不是每个周期各个相位的配时有相应的变化,以及同时注意观察是否实现了“灯随车变”等交通流与配时的协调;
2)对于协调控制,尤其是绿波带,开车感受,也能够有些初步的体会;
3)开车看导航倒计时,如果不准了(调整前是准的),是否可以一定程度上佐证实现了灵活的配时?(除了是因为倒推的不准以外),这个后续结合倒计时展开。
(2)定量方式
利用各类检测数据、人工调查计数等方式,选择相应的指标进行计算,之后基于调整前后同一评价指标的变化情况来分析方案调整的优劣,是当前满足相应的数据条件的情况下更为常用和貌似可靠的方式。
交通信号控制调整评价的难点之一是评价对象的多样性,目前虽然在某种程度上大家感觉交通信号控制的调整优化主要是给机动车服务的,但是实际上要充分考虑公交车、非机动车、行人等的需求,因此从交叉口的问题分析阶段入手时就需要综合考虑各种交通方式,而不仅仅基于机动车的运行情况简单地进行所谓的诊断。
所有的交通方式在通过交叉口时,除了确保安全以外,所有的出行者都希望是减少延误和停车排队而快速通过,但是时空资源有限,如何做到在各种交通方式之间合理分配是一个难题,同时,如何评价交叉口信号控制的优劣也相应是一个难题。
当做到机动车“绿波带”的时候,非机动车是否也能够遇到“绿波”呢?反之,当尝试非机动车“绿波带”的时候,机动车是否又会受挫呢?为了增加通行能力往往扩大进口车道数、增加周期长,相应地增加了行人过街距离、行人等待时间,又会如何呢?公交专用道、公交信号优先难免要对其冲突的交通流带来一定的影响,又该如何评价?
由此引出一个基本问题:对每个信号控制交叉口优化调整的评价,不应该是千篇一律的,而是应该结合交叉口的特点、所要解决或缓解的问题,因地制宜的形成相应的评价指标和评价方法,甚至对于同一交叉口,在不同时段,也需要有不同的评价指标和方法。评价是为解决或缓解问题服务的,因此,需要是因地制宜地来对评价进行驱动的。
交通信号控制优化评价的另一个难点是评价指标的多样性。信号控制的评价指标从不同的角度而言可能不下百种,虽然GAT527.2规定了不同的场景所用的主要的评价指标,从逻辑上而言是相对完整的,但是实际应用中,可能也有颇多注意事项。
(1)难以测量或计算
按照GA527.2中的指标来看,在当前的技术手段下,如果要精准进行评测的话,一些指标的计算难度将是非常大的,尤其是在追求全样数据的情况下。
以干线协调控制的协调速度变异系数为例,其含义为协调方向起终点间车辆行程速度的标准差与平均值的比值,由此涉及到一个全样还是抽样的问题,如果追求全样的话,目前的自动检测方式中,可能卡口的数据特点有点近似全样,虽然也存在卡口识别准确率的问题,但是较为接近;浮动车目前则基本只能说是抽样,而如果要靠人工获取此类数据,则难度可想而知。当然基于手机终端可能可以获取相应数据,只是也并非轻易可以做到。
(2)评价指标的逻辑性
不同评价指标之间存在一定的逻辑性,以干线的评价为例,可以采用的指标包括:1)平均速度;2)停车次数;3)延误时间等,对于定长的路段,旅行时间与平均速度是成反比的,因此,对于同一路段,在最终评价结果中,平均速度的提升比例与旅行时间的减少比例之间有一定的逻辑关系,如果由于采集数据的问题导致结果与逻辑不符,可能是比较被动的一件事情。
另一方面,可能出现有些与逻辑感觉不符的结果,例如以停车次数与平均速度为例,可能会出现停车次数多而平均速度却高的情况,为何呢?这里说的停车次数是真实记录的停车的次数,而并未用延误时间去进行折算,因此,会出现虽然停车2次,但是只合计停车10秒,也会出现停车1次却停了20秒,由此便会造成最后的统计结果可能与直观感觉不符,这点也是信号控制评价工作中可能遇到的问题。
交通信号控制优化调整的前后对比,希望建立在优化调整前后的交通流等状况一模一样的前提下,或者说交通需求不变。
然而,现实中,并不存在绝对相同的对比场景,在交通工程中,对比的场景往往要摒弃节假日、大型活动等的影响,然后选择同样的工作日(例如都是周二或周三等)或周末等,而且会保证时间段也一致来进行对比,但是即使如此,又怎么能够确保交通流量或交通需求是绝对一模一样呢?
当然可能说不非得绝对一样,但是对信号控制而言,每个周期如果差上2-3辆车,就会有很大的不同;同时,不同场景下不按规则通行的交通参与者多一个或少一个,也会明显影响一个周期的情况。当然,我们还会监测多个周期,甚至用检测器数据持续监测,但都只能说尽量能够做个相对可靠的分析吧。
因此,对比背景的差异也给交通信号控制优化的评价带来相应的影响,此亦为难点之一。
控制目标的多样性也给交通信号控制优化的评价带来了相应的困难。笼统而言,对于某个城市来讲,几乎不存在完全相同的两个信号控制交叉口。交叉口的形状、交通组织方案、交通需求、周边用地形态、与上下游交叉口的距离及交通流量的影响等等都可能不尽相同。
同时交叉口所处的范围、区域也有差异,由此导致每个交叉口的控制目标,或者说优化目标都有会所差异。同时同一信号控制交叉口在不同的时间段其控制目标也会有所不同。比如学校周边、医院周边、景区周边、商场周边等的交叉口的差异等等。
而由于交叉口优化控制的目标不同,也给信号控制优化的评价带来了相应的困难,“一口一策”要求交通信号控制交叉口的优化工作需要做细,同时也需要做细评价工作,也导致了评价工作的难度。
城市道路交通环境处于不断变化过程中,某次信号控制优化调整之后一定时间内改善了道路交通流的某些运行状况,但随着城市发展、机动化进程、土地开发利用等的变化,城市道路交通流运行状况也将发生相应的变化,因此,信号控制优化调整的效果会随着时间而发生变化,由此不仅导致有进行评价的时效性问题,就还有如何持续性进行评价的问题,因为持续性的评价(乃至自动的实时评价)是不断改善交通信号控制效果的重要推动力,因此,从系统建设和管理模型等角度出发,需要有持续性的在线的交通信号控制性能评价手段。
曾经闲聊时提过,判断信号控制水平的一个简单方式,看看如果有机动车信号灯的全程倒计时,基本就可以认为是基本的定时控制水平了。其实这么简单的说有点绝对了,因为如果是以周期为单位的优化(例如本周期末决定下一个周期的相序、相位时间),那么还是非常厉害的自适应的水平了。那是不是看两个周期是否一样就可以呢?也不尽然,因为目前也有说是15分钟或者30分钟进行一次自动优化的,因此,只看两个周期也可能会冤枉其水平,可能还要多看看。
但是,如果是地图倒推出来的倒计时还非常准的话,则基本上代表了相应的控制水平,当然即使这样,也要区分是一天2个方案还是一天10个方案,毕竟时段划分较细的定时控制也是一种效益费用比较高的控制方式,便宜得厉害。最是不太合适的应该是耗资巨大却依旧被反推出倒计时的路口了,有点资源浪费了。
交通信号控制的评价涉及方方面面,这里只是结合一些工作中的感触简单谈谈,简而言之,信号控制优化调整的评价也没有普遍通适的指标与方法,而是与信号控制优化的工作类似,要针对每个路口、路段、路网的不同时段、不同场景要有针对性的构建相应的评价指标和评价方法,可以说,良好的评价工作是信号控制优化调整成功的一半。
目前随着检测数据类型的不断丰富,很多城市和系统已经在信号控制系统中构建专门的评价模块,从而实现在线的实时的评价工作,而互联网地图数据在信号控制中的一个主要应用也是评价工作。
希望未来在各类数据的不断丰富之下,构建实时科学评价在内的信号控制优化调整的闭环,从而更好地支撑信号控制的不断优化。
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李瑞敏
特邀作者