劉東波：網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下交通協(xié)同控制發(fā)展路徑的思考

近年來我和我的團(tuán)隊(duì)在信號(hào)控制這個(gè)領(lǐng)域，伴隨著新技術(shù)的發(fā)展做了些新的嘗試、拓展。我們希望一些新技術(shù)能夠更好的圍繞我們公安的需求去落實(shí)應(yīng)用。也就是說我們做的并不是一個(gè)基礎(chǔ)研究的工作，我們更多的精力是放在一個(gè)好的技術(shù)如何更好的服務(wù)于實(shí)戰(zhàn)，服務(wù)于我們的需求。

? 網(wǎng)聯(lián)環(huán)境新技術(shù)應(yīng)用思考

首先解釋下為什么是“網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下新技術(shù)應(yīng)用思考”？談到新技術(shù)，最早的有物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)，然后車聯(lián)網(wǎng)，現(xiàn)在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能最受關(guān)注，常規(guī)的交通控制如何更好的運(yùn)用這些新技術(shù)，能夠結(jié)合起來，服務(wù)于我們實(shí)戰(zhàn)，這非常值得我們?nèi)ニ伎肌?/p>

這些新技術(shù)將來的發(fā)展，必然也催生了我們現(xiàn)在交通管控里的技術(shù)、應(yīng)用的升級(jí)。但問題是，我們從這些物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)如何更好的服務(wù)于我們實(shí)戰(zhàn)需求呢？如何運(yùn)用新技術(shù)，遵循什么樣的路徑去實(shí)現(xiàn)應(yīng)用？

我們做信號(hào)的這些年走下來，面臨的困擾是特別多的，但是最終的出發(fā)點(diǎn)是，能不能立足于我們現(xiàn)在公安路面管理。我們老百姓的出行，在通行效率上，在通行能力上有所提升。我們能夠做一些事情，能夠讓我們交警在路面的執(zhí)法負(fù)擔(dān)減少一些。常規(guī)我們以前講智能交通系統(tǒng)是一個(gè)集成的概念，比如采集系統(tǒng)、信號(hào)控制系統(tǒng)、卡口系統(tǒng)等等。

各個(gè)系統(tǒng)集成的思路都是縱向集成，這些年我們發(fā)現(xiàn)，我們各個(gè)系統(tǒng)都是相互獨(dú)立在應(yīng)用，當(dāng)然應(yīng)用的也比較好，當(dāng)然我們更希望將這些系統(tǒng)整合起來，所以把他們做了集成，在我們指揮中心做集成，但這些年我們發(fā)現(xiàn)最難的也是集成這件事。

而我們的指揮中心除了大屏，除了指揮中心之外，其他的功能在我們實(shí)戰(zhàn)中發(fā)揮的作用不那么明顯這給我們帶來很多這樣的思考。我覺著有一點(diǎn)原因是，我們的技術(shù)還沒有發(fā)展到這樣的一個(gè)階段，發(fā)展到現(xiàn)在這個(gè)階段實(shí)際上也給我們帶來了一些突破的辦法。網(wǎng)聯(lián)、互聯(lián)這樣的一些新技術(shù)，到底與我們傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)有怎樣的一個(gè)匹配。

首先我們來思考下，我們最初談的是物聯(lián)網(wǎng)，2016年阿里的王堅(jiān)博士說，“世界上最遙遠(yuǎn)的距離是紅綠燈跟交通監(jiān)控?cái)z像頭的距離。當(dāng)時(shí)給我的思考：嗯，確實(shí)是這樣。為什么我們路口的攝像頭不能和我們信號(hào)機(jī)連在一起？為什么我們所有的智能交通系統(tǒng)都是在縱向的集成？為什么我們系統(tǒng)，我們前端的設(shè)備不能橫向物聯(lián)？我們的系統(tǒng)在中心為什么不能橫向的互聯(lián)？我們的系統(tǒng)為什么不能在互聯(lián)網(wǎng)，如手機(jī)終端聯(lián)網(wǎng)呢？ 

如果是做了這樣的一些聯(lián)網(wǎng)，會(huì)發(fā)生一些什么樣的事情？我并不是說我們縱向集成的思路是錯(cuò)的，但另外一個(gè)方向我們確實(shí)是應(yīng)該去考慮的。

除了縱向集成，還有一條線就是橫向的互聯(lián)。這樣一個(gè)想法，如果我們想去實(shí)現(xiàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多創(chuàng)新思路出現(xiàn)。當(dāng)我們的信號(hào)機(jī)和視頻檢測器互聯(lián)的時(shí)候，我們至少會(huì)讓視頻智能化的程度越來越高，因?yàn)槲覀冊(cè)谝蕾囉谒?/p>

當(dāng)我們?cè)谇岸诉M(jìn)行很多物聯(lián)、互聯(lián)的時(shí)候，我們就會(huì)產(chǎn)生很多數(shù)據(jù)，那么這些數(shù)據(jù)都有哪些呢？我們是做什么呢？是讓我們公安做信號(hào)控制也好，交通控制也好，更多的是管車？還是管人？我們管的是秩序。

實(shí)際上想想我們要做感知也好，要做采集也好，我們現(xiàn)在有了這樣的智能分析產(chǎn)品，就知道駕車人長什么樣，就知道駕車人的車是什么樣。

第二，我們現(xiàn)在有非常好的定位技術(shù)，我們走到哪里，我們就可以定位到哪里。接下來我們有汽車電子標(biāo)識(shí)，也就是說我人、車的身份均被識(shí)別了。如果我們把他們連起來會(huì)是一個(gè)什么狀態(tài)，這樣大量的信息可以刻畫什么？這是以前從來沒有的。

所以我們覺著這是一個(gè)很好的機(jī)遇，我們希望加快步伐去更好的做一個(gè)結(jié)合。有了一個(gè)這樣的前端不斷智能化，AI化的產(chǎn)生，那么我們目標(biāo)是什么？能給我們帶來什么？我覺著更多的是一個(gè)精準(zhǔn)化的應(yīng)用。

以前我們更多的是要做推演，做預(yù)測，但現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)來了，我們可以把前端描繪的更精準(zhǔn)，把路網(wǎng)的狀態(tài)描繪的更加精準(zhǔn)?？梢宰屛覀?cè)诼肪W(wǎng)層面上由上而下，由區(qū)域到點(diǎn)上，這樣的思路可以去執(zhí)行了。

我們可以從高空來看，再到點(diǎn)上來看。這些是我們思考的一些事，接下來我將從前端到中心匯報(bào)下我們這些年探索的一些事情。

? 交通感知向精準(zhǔn)認(rèn)知邁進(jìn)

首先說說前端的事，也就是我們采集的事。十年前我們講采集，五年前我們講感知，現(xiàn)在我們講認(rèn)知。我們有了視頻，有了雷達(dá)，有了位置信息，有了車輛信息，人的信息，我真的是精準(zhǔn)去刻畫，可以刻畫到車動(dòng)態(tài)的一個(gè)狀態(tài)。

在中心我們借用互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，我們可以把路網(wǎng)整個(gè)規(guī)律的特征描繪的非常精準(zhǔn)了。我們以前做的是靜態(tài)的事情，交通運(yùn)行是動(dòng)態(tài)的，原來的交通信號(hào)方案是靜態(tài)的。他們之間的擬合度到底有多高，這也是我們信號(hào)一直做的不靈活，特別不智能的矛盾，癥結(jié)所在。我們做了一個(gè)綠波，一個(gè)方案，提升15%~20%，特別好。但是我們發(fā)現(xiàn)，過了一個(gè)星期后，方案就不適應(yīng)了。當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)路堵的時(shí)候，我們就不從這路口走了。這也是動(dòng)態(tài)變化的特性。

我們?cè)缤砀叻鍝矶碌臅r(shí)候，是一個(gè)快速匯聚的趨勢(shì)。但我們更關(guān)注，4：30-5：30開始堵，真正堵的時(shí)間有多長，這個(gè)動(dòng)態(tài)特性有沒有刻畫出來。刻畫出來，接下來的緩堵措施，除了從路網(wǎng)層面外，還有一些交通消散的措施。

有了這些數(shù)據(jù)之后，發(fā)現(xiàn)前端的信號(hào)機(jī)有不適應(yīng)了，我們采集了很多數(shù)據(jù)，但是信號(hào)機(jī)只能用0，1這樣的數(shù)據(jù)。我們的信號(hào)機(jī)都是基于流量，占有率兩個(gè)二維指標(biāo)的模型算法做出來。這樣我們就想重構(gòu)信號(hào)機(jī)的算法、邏輯。

到了中心系統(tǒng)，我們有更多的數(shù)據(jù)，無論是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)還是固定點(diǎn)數(shù)據(jù)，我的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又重新變了。那我們的信號(hào)機(jī)算法和邏輯是不是又要變化了。

有了這么多的數(shù)據(jù)，我們?cè)瓉淼男盘?hào)系統(tǒng)是安裝在一臺(tái)服務(wù)器上，兩臺(tái)服務(wù)器上，我們?cè)谙氍F(xiàn)在的服務(wù)器能計(jì)算么？能承受嗎？我們想到大數(shù)據(jù)如何信號(hào)結(jié)合的問題。我們面臨的對(duì)象是城市交通運(yùn)行的情況，路網(wǎng)狀態(tài)是高峰的時(shí)候很堵，過飽和的；平峰的時(shí)候還可以，平峰時(shí)候是非飽和的。我們?cè)诖髮W(xué)專業(yè)課里學(xué)的只是都是在平峰時(shí)候非飽和狀態(tài)下的處理，高峰時(shí)候過飽和狀態(tài)下還需要我們?cè)趯?shí)踐中摸索，課本里并沒有很好的指導(dǎo)。

? 信號(hào)控制向協(xié)同控制發(fā)展

在高峰過飽和和非高峰非飽和狀態(tài)下，有不同的控制策略，不同的控制邏輯和方法。在這樣的技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上，我們提出了做“信號(hào)實(shí)時(shí)響應(yīng)控制”，因?yàn)槲覀冇袛?shù)據(jù)了，可以做數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。

原來我們采集流量來預(yù)測下一階段可能排隊(duì)情況?，F(xiàn)在我們不需要這么做，因?yàn)橐曨l就相當(dāng)于眼睛，我們能立刻看到排隊(duì)了。我們有了高德、百度的數(shù)據(jù)，知道哪個(gè)地方快堵了，歷史時(shí)間里哪個(gè)時(shí)段要堵了，哪就可以提前去處理，實(shí)時(shí)進(jìn)行響應(yīng)了。 

我不是做基礎(chǔ)理論研究的，不好說這個(gè)“實(shí)時(shí)”是屬于自適應(yīng)還是屬于感應(yīng)，但是我是做應(yīng)用的，要給交警一個(gè)實(shí)實(shí)在在的變化。我們希望路口在非飽和狀態(tài)下，車輛放沒了，燈應(yīng)該切換了。

中山大學(xué)余志老師講了一個(gè)信號(hào)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)：如果控制最好的話，車沒了，綠燈結(jié)束，綠損最少。實(shí)際上我們追求的是老百姓的感受，經(jīng)常說信號(hào)配時(shí)不合理，是說這邊排隊(duì)呢，那邊已經(jīng)綠燈空放呢。

另外一個(gè)方面的需求，民警很苦。這都有個(gè)信號(hào)燈控制了，為什么還要在路上指揮呢。我有個(gè)愿景，我們的信號(hào)機(jī)要從民警從崗?fù)ど献呦聛恚瑴p輕路面執(zhí)勤的壓力，這是智能化的體現(xiàn)。我們交警應(yīng)該在路邊更好的協(xié)調(diào)交通秩序。

舉幾個(gè)例子，單點(diǎn)的、線協(xié)調(diào)的比較常規(guī)。現(xiàn)在城市交通流出現(xiàn)主支分離狀況，非對(duì)稱情況嚴(yán)重，我們上了可變車道。但是，我們又發(fā)現(xiàn)可變車道五點(diǎn)變回來，六點(diǎn)變回去，這與老百姓的期望就不適應(yīng)了。不適應(yīng)在某一天走的時(shí)候，交通流不是這樣，直行不堵了，為什么可變車道不變回來呢。實(shí)際上，有了我們這樣的數(shù)據(jù)采集手段，有了可變車道的重構(gòu)，就可以變化了。

另外一個(gè)例子，建設(shè)有軌電車。我們嘗試用常規(guī)的交通信號(hào)技術(shù)理論去做控制，但是發(fā)現(xiàn)方法不行。我們把有軌電車的信號(hào)控制系統(tǒng)和道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)控制中心打通了，前端打通了，我們就可以知道有軌電車什么時(shí)候來了，什么時(shí)候離開路口，應(yīng)該怎么控制了，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制。

我們做公交優(yōu)先，做了很多年，我們可以做到在路口，沒有公交專用道的公交信號(hào)優(yōu)先。因?yàn)楣卉嚿习惭b了RFID，我們就知道公交車是幾路車，在路口是直行還是左轉(zhuǎn)。如果我取得了公交車上終端的信息，就會(huì)知道在路口直行有幾輛公交車，左轉(zhuǎn)有幾輛。

再舉個(gè)例子，是我們?nèi)ツ暝趪L試做的一件事情。我們一直說車路協(xié)同，車聯(lián)網(wǎng)來了，但是技術(shù)條件不具備的話我們很難讓落地的。但是我們有了LTE，5G的前身，解決了通信的問題。車輛和信號(hào)機(jī)的實(shí)時(shí)通訊，這種通訊就是低延遲，高可靠，大量數(shù)據(jù)的通訊，可以落地了。

? 交通管控向信息服務(wù)拓展

講到這的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)路口的信號(hào)機(jī)不是信號(hào)機(jī)了，他成了路口的智慧中心節(jié)點(diǎn)了，數(shù)據(jù)交換的中樞了。不是單純的信號(hào)機(jī)控制紅綠燈了，他從中心獲取數(shù)據(jù)分享給車輛了。我們還發(fā)現(xiàn)把管控中心信息推給汽車的時(shí)候，更是應(yīng)該交警做的事情了。我們很多廠家和老百姓說，為什么交通管理的信息不給我們開放呢，我們是不是可以將信號(hào)機(jī)里的信息，傳遞給車輛，傳遞給誘導(dǎo)屏，所以我們覺得是到了把管控?cái)?shù)據(jù)和信息開放給老百姓的時(shí)代了。

我們一路綠波60公里每小時(shí)，要做到實(shí)時(shí)綠波，就應(yīng)該把我們建議的實(shí)時(shí)的綠波速度推到手機(jī)上，車載終端上，前面的這個(gè)誘導(dǎo)屏上。讓你知道這個(gè)速度是要變化的，這段40公里每小時(shí)，那段50公里每小時(shí)，信息的精準(zhǔn)性。

這個(gè)是我們?nèi)ツ暝谖锊?huì)上聯(lián)合華為、中國移動(dòng)和幾大汽車廠商真正能做到的在開放道路上，車路協(xié)同的驗(yàn)證。

? 大數(shù)據(jù)讓交通運(yùn)行控制變真切

數(shù)據(jù)太多了，信號(hào)系統(tǒng)玩不轉(zhuǎn)怎么辦？那信號(hào)系統(tǒng)也要革命了。

我們要把信號(hào)系統(tǒng)挪到大數(shù)據(jù)平臺(tái)上去了，挪到平臺(tái)上去了，我們就可以不談A廠家和B廠家的交互了，什么融合了，什么接口了。這就是我們這些年在思考和在推動(dòng)做的事情?，F(xiàn)在技術(shù)條件成熟了，到了破局的時(shí)候了。

我們?cè)谧鲞@個(gè)思路，其他的一些系統(tǒng)也在走這樣的思路?，F(xiàn)在的城市大腦很熱，都在建設(shè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，我們要把一個(gè)個(gè)應(yīng)用挪到這上面來。