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交通大脑并不是可有可无,看实际生活中发挥多少作用

导读: 城市道路交通涵盖人、车、路、管理、环境、教育等诸多因素,是一个非常复杂的动态系统。近十年来,交通管理的标准化体系、理论体系、应用体系建设取得了卓越成就。

城市道路交通涵盖人、车、路、管理、环境、教育等诸多因素,是一个非常复杂的动态系统。近十年来,交通管理的标准化体系、理论体系、应用体系建设取得了卓越成就。随着大数据、人工智能等新技术的快速发展,创新导向将会驱动越来越多的新技术在交通管理中进行尝试和应用,城市“交通大脑”就是其中之一。城市“交通大脑”主要通过信号灯优化、交通组织优化、交通参与者诱导以及应急事件交通调度,实现对城市道路交通管控的迭代、升级,从而提升交通运行效率。而实现这一目标的重要抓手是交通控制设施,根据美国《统一交通控制措施手册》(MUTCD)的解释,交通控制设施是用于控制、警示、引导交通的交通设施,包括交通标志、标线、信号灯等。

城市道路交通控制技术工作存在四个痛点

  • 痛点一:缺乏总体设计,不同体系间的设施设置不协调

由于管理体制原因,我国城市道路交通控制设施的建设与管理运营单位属性比较复杂,部分地区由公安交通管理部门统一负责,还有部分地区由公安交通管理部门负责信号灯设施、交通运输部门负责交通标志和标线。比较复杂的管理体制也影响着相关设施技术体系,主要体现在以下几点:

技术标准体系缺乏总体设计。我国城市道路交通标志标线的相关技术标准包括《道路交通标志和标线》(GB 5768-2009)、《城市道路交通标志和标线设置规范》(GB 51038-2015),信号灯设置的相关技术标准为《道路交通信号灯设置与安装规范》(GB14886-2016),但受到管理体制和标准体系的约束,不同技术标准仅应用于本标准所规定的空间范围、设施范围的设置,缺乏上层总体设计要求与具体的协调性设置方法。

在顶层设计层面,缺乏各种交通控制设施协调、统一的技术框架体系,需要明确统一的体系构建、完整的设置目标、确定的设置条件和适用性。比如国家标准《道路交通标志和标线》(GB 5768.2)中规定了“停车让行标志”、“减速让行标志”的设置条件;《道路交通信号灯设置与安装规范》(GB14886-2016)中规定了信号灯设置条件,但是缺少对于两者之间统筹关系的明确要求。在一些依靠“停车让行标志”或“减速让行标志”就可以解决问题的平面交叉口,却设置了信号灯,降低了通行效率;一些信号灯控制的交叉口,应用“停车让行标志”或“减速让行标志” 约束接入交通流不够规范、科学。

在具体的协调性设置方法方面,缺乏统筹性的具体技术要求。如,信号灯与交通标志能否合并设置于一个支撑结构上、两者设置间距如何满足视认性和驾驶安全性的要求,以及两种设施的协调性设置方法等。技术标准的不完善,也影响到实际技术方案。近期,一些业内专家提出的交管设施共杆思想就非常典型,如图1所示,将设置于城市道路交叉口区域的道路照明设施、信号灯、交通标志等设施合并设置于同一套杆件上,可达到节省设置空间、避免相互遮挡、降低造价、提升城市路容的目的。但在技术层面还有很多问题没有解决,即使部分发达地区已经制定了针对性的设置标准,也只是将不同设施相关的技术标准拼凑在一起,并没有解决多种设施共杆情况下的特异性问题。如,不同种类交通标志、信号灯并设时交通管控信息总量阈值;夜间信号灯亮度更高,交通标志与信号灯并设时如何保证自身视认性等,这些问题都会影响到共杆设施的设置效果。

交通大脑并不是可有可无,看实际生活中发挥多少作用

图1:交通控制设施共杆设计示意图

技术实现体系不规范、不协调。主要体现在两方面,一是一些具体设计并没有遵循技术标准的要求,设置不规范;二是设置体系的不统一。例如,部分路段信号灯设置与交通标志、标线设置体系不统一,如前所述的交通信号灯、停车让行、减速让行标志协调性设计就是典型问题之一;信号灯与交通渠化的不匹配也是突出的问题之一,在一些路段设置了左转专用信号,却没有专用左转车道,影响了直行车的通行效率;部分路段的交通标志、标线设置不统一,不仅影响通行效率,还存在交通安全隐患。

交通大脑并不是可有可无,看实际生活中发挥多少作用

图2:交通标志、标线设置不协调

交通设施的全生命周期管理缺乏有效手段。面对道路上不同设置时间、不同种类的交通设施,需要有效的全生命周期管理手段。一方面,建立交通设施全生命周期档案,实现可追溯、可查询、可研判,通过有效的管理和养护,保证交通设施的效果;另一方面,建立设施之间的关联关系,保证设施的设置协调性,如部分设施更换后,相配套的设施应相应调整。

  • 痛点二:交通数据采集手段多,但数据不全面、不共享

数据是真实状态的具象体现,是科学、有效设置交通控制设施的基础。在《统一交通控制措施手册》(MUTCD)、《美国道路通行能力手册》(HCM)、《德国交通信号设施设置规范》以及我国相关技术标准中都对交通数据的采集方法、应用方法进行了规定,并且放在所有技术措施之前,足见其基础性作用。交通流数据、交通运行状态数据、交通事件数据是制定交通控制策略、实施有效交通干预的根本支撑;交通运行状态数据、交通事故数据、驾驶行为数据是交通安全研究、设计与实施的重要支撑;出行规划数据、出行方式数据是进行交通线网规划、服务设施规划与配置、路网指引系统设计的重要支撑。可以说,任何一项交通控制设施的设置、控制策略的生成都应源于数据。

通过20余年的ITS建设,特别是最近十年的信息化建设,我国道路交通信息采集手段大幅度升级,极大提升了交通管理科技化和信息化水平。但也要看到,交通数据采集存在诸多问题,如交通采集设备多、数据质量不高;数据种类多、对交通支撑不足;观测数据多、道路使用者出行规划数据少;数据体量大、数据管理与分析能力不高等。这也造成很多交通咨询、设计项目还需要进行大量、冗余的数据采集和处理工作;部分项目对数据调研工作打了折扣,项目成果无法落地,不能解决实际问题。举例来说,针对是否要在某地设置信号灯的问题,需要考虑相交道路的等级、机动车交通量与运行速度、行人与非机动车过街流量,还要结合事故数量与严重性、视距、公共交通等情况进行综合分析才能最终确定,这些工作都需要大量数据做支撑。一些技术项目受到数据采集条件的限制,就会对数据采集工作打折扣,从而造成交通控制设施设置缺乏科学论证,影响通行效率。

  • 痛点三:技术措施不智能、不联动

交通系统是一个动态变化的复杂系统,极为有限的城市交通管理技术人员与城市数千个管控交叉口之间存在巨大的差距。以往的交通控制手段以预先设置控制策略为主,这往往无法满足瞬息万变的交通需求:

信号灯无法根据交通流的实时需求,智能变化。例如无法识别路口溢出事件并智能调整相位;遇到突发事故、救援或消防等特种车辆需要优先通行的异常事件时,路网各节点的信号控制难以达到智能、联动。

信号灯联网不联控,缺乏科学的信号联控规则与方案。

信号灯与交通组织方案不联动。如无法根据新的交通状态与需求,形成联动的交通控制方案;交通组织方案优化后,某条车道的功能由直行改为直行和左转,而信号灯没有按照新的通行规则相应调整相位、配时方案。

  • 痛点四:道路使用者出行信息不对称,引导手段不直接、不系统

路网指引系统对提升路网通行效率、提高交通安全具有重要作用。随着位置服务的不断发展,当前出行者所依靠的路网指引系统已经转变为由导航、指路标志、电子地图等多种指引设施供给、多维位置确认、多源信息服务构成的综合体系。其中,导航是最为直接的指引手段,以听觉服务为主;指路标志是最为权威和重要的路网指引信息载体,依靠视觉获取;地图是位置查询和路线规划的重要手段,以静态服务为主要形式,不同的指引手段均发挥着重要的作用。

当前,我国道路指引系统的实际设置工作存在以下突出问题:

指引信息的发布存在不对称的问题。缺乏比较精准的交通状态发布信息(如对当前各路段拥堵状况的准确发布)、预测信息(如对未来一段时间拥堵状况的准确发布)、出行遵从(如禁止左转、禁止停车)信息,导致道路出行者出行规划中处于信息不对称的状态。在理论与实际管理中很难实现有效的交通出行行为控制,无法达到交通流动态分配的目标(如晚高峰时,主干道严重拥堵,替代路线却并不拥堵)。

在诱导、指引手段方面,存在不协调、不系统的问题。经过国家公路网调整等重大工程的改造优化,指路标志系统得到很大提升。但海量的指路标志缺乏科学的评价手段。路网中,指路标志设置不规范、不系统,指引信息选取不科学、发布不连续等问题仍比较普遍。

指路标志与导航缺乏融合,存在两者指引不一致的情况,影响驾驶人判断。

路网指引与旅游指引缺乏融合与互连。不同时间节点,比如黄金周时期,部分道路服务功能会由运输为主转为旅游为主,指引信息需考虑满足不同的出行需求,“指路”与“指景”相协调。

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