10月27日，由中國(guó)道路交通安全協(xié)會(huì)主辦、北京易華錄信息技術(shù)股份有限公司承辦的“交通緩堵新技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐論壇”成功召開，來自公安交通管理部門負(fù)責(zé)人、國(guó)內(nèi)道路交通管理專家以及業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)代表，于“云端”交流了在交通治理、城市緩堵工作中的先進(jìn)技術(shù)和實(shí)戰(zhàn)模式，共同探討緩堵治理創(chuàng)新路徑，共同展望智慧交通未來趨勢(shì)。

近年來，以視頻、雷視、邊緣融合計(jì)算技術(shù)為代表的交通感知技術(shù)飛速發(fā)展，但交通信號(hào)控制技術(shù)的發(fā)展相對(duì)緩慢。易華錄數(shù)字政府事業(yè)群副總裁、智慧交通事業(yè)部總經(jīng)理劉樹青發(fā)表主題演講《由感知技術(shù)現(xiàn)狀談緩堵控制技術(shù)發(fā)展》，從當(dāng)前的交通感知技術(shù)為緩堵控制技術(shù)帶來的價(jià)值出發(fā)，探討了基于越來越豐富感知信息的緩堵控制技術(shù)發(fā)展方向。

以下為演講實(shí)錄

本次匯報(bào)內(nèi)容包括三部分。一是當(dāng)前感知和控制技術(shù)的發(fā)展情況，二是在當(dāng)前感知發(fā)展技術(shù)環(huán)境下易華錄交通控制技術(shù)的提升思路，三是未來的緩堵控制技術(shù)的發(fā)展方向。

首先來看一下當(dāng)前的感知與控制技術(shù)的發(fā)展情況。

20世紀(jì)60年代-21世紀(jì)初，感應(yīng)線圈被用作為車輛檢測(cè)器，成為技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛的車輛檢測(cè)系統(tǒng)；2007年，在北京快速路最早開始使用地磁技術(shù)；2013年，毫米波雷達(dá)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)毫米波雷達(dá)快速發(fā)展；2017年開始，視頻檢測(cè)技術(shù)逐漸成為行業(yè)的主流檢測(cè)技術(shù)；2019年邊緣計(jì)算技術(shù)顯露頭角并發(fā)展迅猛；2020年雷視一體機(jī)成先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

從這些檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的間隔時(shí)間來看，技術(shù)迭代速度越來越快。我們來看一下當(dāng)前幾種主流的檢測(cè)技術(shù)。

一、視頻檢測(cè)

它是基于計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理的交通信息檢測(cè)技術(shù)，能夠把檢測(cè)個(gè)體從機(jī)動(dòng)車擴(kuò)展到非機(jī)動(dòng)車和行人，補(bǔ)充了車牌號(hào)等身份特征，增加了基于行駛軌跡和道路環(huán)境的個(gè)體、群體區(qū)域行為檢測(cè)信息。

二、雷達(dá)檢測(cè)

交通檢測(cè)目前廣泛采用的是毫米波雷達(dá)，它不受光線氣候的影響，可以精準(zhǔn)追蹤個(gè)體移動(dòng)，檢測(cè)距離是普通供視頻檢測(cè)距離的2-3倍，但是毫米波雷達(dá)對(duì)靜態(tài)目標(biāo)的定位檢測(cè)精度較差。目前最先進(jìn)的雷視融合檢測(cè)一體機(jī)，把雷達(dá)的追蹤定位與視頻的視覺識(shí)別相融合，彌補(bǔ)雷達(dá)檢測(cè)和視頻檢測(cè)各自的檢測(cè)短板。

三、邊緣計(jì)算，是比較先進(jìn)的感知技術(shù)手段。

我們知道，交通領(lǐng)域里也有很多邊緣計(jì)算的盒子，以路口為例，這些邊緣計(jì)算盒子一般有有四個(gè)主要應(yīng)用場(chǎng)景，即本地交通信號(hào)評(píng)價(jià)優(yōu)化控制、沖突點(diǎn)識(shí)別等交通運(yùn)行秩序安全監(jiān)測(cè)、基于視頻和雷視監(jiān)測(cè)融合的交通信息采集以及車路協(xié)同信息交互。在這些應(yīng)用場(chǎng)景中，交通邊緣計(jì)算技術(shù)的一個(gè)重要價(jià)值體現(xiàn)是對(duì)路口感知能力的提升，基于不同數(shù)據(jù)源提取不同檢測(cè)數(shù)據(jù)，或者基于同一種檢測(cè)數(shù)據(jù)的多源融合處理，獲取更多維度、更準(zhǔn)確的路口交通信息感知能力。

以上是交通感知技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)在三種比較先進(jìn)的交通感知技術(shù)手段。

在信號(hào)控制方面，可以把信號(hào)控制的歷程劃分為單點(diǎn)信號(hào)控制、區(qū)域協(xié)調(diào)信號(hào)控制、智能化信號(hào)控制、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制四個(gè)階段。前兩者是大家熟知的，智能信號(hào)控制可以解釋為從21世紀(jì)初到現(xiàn)在，國(guó)產(chǎn)信號(hào)控制系統(tǒng)的發(fā)展，以及比如特勤控制、匝道控制等小控制場(chǎng)景的智能水平提升。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制的場(chǎng)景，比如實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)自適應(yīng)控制，互聯(lián)網(wǎng)浮動(dòng)車大規(guī)模軌跡數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)控制等。

對(duì)比感知技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展歷程，我們可以看到：感知技術(shù)的迭代與控制技術(shù)的迭代大周期基本相近，但是，近十年來，感知技術(shù)鮮活發(fā)展，但控制技術(shù)的更進(jìn)相對(duì)較慢。

主要原因有兩個(gè)方面。首先，控制是比感知更復(fù)雜的供需均衡計(jì)算問題，控制理論算法創(chuàng)新提升難度大。其次，近十年交通感知在數(shù)據(jù)維度的豐富和精確度的提高方面對(duì)現(xiàn)有控制體系的正向刺激有限。但這并不是說像雷達(dá)、雷視這些先進(jìn)的感知手段對(duì)我們當(dāng)前的控制體系沒有價(jià)值。相反，如何用將這些新增的感知能力應(yīng)用到緩堵控制里，取得更好的緩堵控制效果，是我們需要下大功夫的地方。

這就是我下面要分享的，易華錄基于從感知到認(rèn)知的研究，緩堵控制技術(shù)的提升思路。

什么是感知？什么是認(rèn)知？拋開非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)年P(guān)于“感知”與“認(rèn)知”的學(xué)術(shù)定義，我認(rèn)為，感知就是可以直接檢測(cè)獲取的信息，認(rèn)知是感知信息的不斷加工，是知識(shí)的持續(xù)延伸。

直觀的理解，我們舉一個(gè)例子，我們感知到體溫是39°，然后我們會(huì)一步步認(rèn)識(shí)到，這個(gè)體溫是異常的，當(dāng)前的健康狀態(tài)有問題、需要治療，需要避免二次發(fā)生等等。在感知到體溫值之后的所有動(dòng)作，就是我們對(duì)健康醫(yī)療知識(shí)的逐漸延伸。

再舉一個(gè)交通的例子，檢測(cè)感知到某一個(gè)相位綠燈放行了40秒，通過了3輛小汽車，然后我們可能會(huì)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到綠燈空放嚴(yán)重，綠燈時(shí)間有浪費(fèi)，這個(gè)路口需要信號(hào)配時(shí)調(diào)整，這個(gè)相位之余的其他相位也需要隨之調(diào)整，與這個(gè)路口相協(xié)調(diào)的路口也需要信號(hào)配時(shí)調(diào)整。當(dāng)然，有可能這種綠燈機(jī)動(dòng)車空放是考慮行人通行的必然需要，那這個(gè)路口的信號(hào)配時(shí)是否需要調(diào)整，就是另一種思路了。不管是哪種思路，都是我們基于感知信息，利用我們的交通調(diào)控的知識(shí)，一步一步去推導(dǎo)，最終得出對(duì)于這種感知信息，我們需要作出的控制反應(yīng)。

在當(dāng)前的感知技術(shù)手段下，車輛身份、車輛軌跡等感知信息的獲取，使我們對(duì)車輛個(gè)體感知能力和區(qū)域群體感知能力有很大的提升。基于當(dāng)前更豐富的感知環(huán)境，易華錄建立了面向路網(wǎng)、交通參與者、擁堵原因、交通擾動(dòng)、交通預(yù)測(cè)、交通控制的六個(gè)維度的認(rèn)知體系。

爻，交也，是錯(cuò)綜交雜的意思。交通恰是時(shí)間控制、空間控制、參與對(duì)象之間的錯(cuò)綜交雜。所以我們把這個(gè)體系命名為六爻認(rèn)知，對(duì)路網(wǎng)、交通參與者、擁堵原因、交通擾動(dòng)、交通預(yù)測(cè)的認(rèn)知，都將最終落腳于對(duì)交通控制的認(rèn)知。

一、路網(wǎng)認(rèn)知

包括對(duì)路網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、服務(wù)設(shè)施分布、供給能力、及運(yùn)行狀態(tài)的認(rèn)知，通過對(duì)交通路網(wǎng)的認(rèn)知，摸清路網(wǎng)供給能力、空間可調(diào)控能力和供需均衡情況。

二、對(duì)象認(rèn)知

包括交通對(duì)象的出行特征認(rèn)知和出行規(guī)律認(rèn)知，從交通參與者本身，數(shù)清不同類型參與者的不同出行需求和出行規(guī)律。

三、堵因認(rèn)知

包括對(duì)交通組織、信控配時(shí)、交通行為三種可能交通擁堵原因的認(rèn)知，揭露交通擁堵問題的根本原因及其內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，復(fù)雜擁堵問題主責(zé)化。

四、擾動(dòng)認(rèn)知

它是常態(tài)路網(wǎng)的非常態(tài)擾動(dòng)事件的認(rèn)知，這包括節(jié)假日、交通事故等各種事件因素，以及其時(shí)空特征、擾動(dòng)影響蔓延、消散的認(rèn)知，對(duì)非常態(tài)事件，預(yù)測(cè)其常態(tài)趨勢(shì)，掌握其常態(tài)規(guī)律。

五、預(yù)測(cè)認(rèn)知

包括對(duì)短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)內(nèi)的擁堵事件預(yù)測(cè)、對(duì)交通流參數(shù)和特征的預(yù)測(cè)、對(duì)出行需求時(shí)空特征的預(yù)測(cè)，化被動(dòng)認(rèn)知為主動(dòng)認(rèn)知，精準(zhǔn)預(yù)知是最高級(jí)的主動(dòng)認(rèn)知。

六、控制認(rèn)知

包括對(duì)單口、多口和特殊優(yōu)先的控制，以及對(duì)交通組織的控制，認(rèn)知每種控制模式、每種控制方法、每個(gè)控制參數(shù)，控制認(rèn)知是對(duì)其他所有認(rèn)知的最終決斷。

下面挑選了幾個(gè)基于六爻認(rèn)知體系的交通信號(hào)控制的提升改進(jìn)方法展開介紹。

第一，在單路口優(yōu)化控制方面。

1.自適應(yīng)控制過程。相比較基于過去一段時(shí)間檢測(cè)數(shù)據(jù)和斷面交通流預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)生成控制方案，依靠多時(shí)空維度的交通狀態(tài)感知帶來的認(rèn)知水平的提升，能夠結(jié)合上下游路口信號(hào)、路段流量分布以及路徑出行分布數(shù)據(jù)，生成交通流到達(dá)認(rèn)知，基于對(duì)路段交通流到達(dá)的預(yù)測(cè)，作出相階切換和相階時(shí)長(zhǎng)決策，讓自適應(yīng)控制的適應(yīng)性更高、方案更優(yōu)。

2.感應(yīng)控制過程。傳統(tǒng)控制邏輯是只考慮感應(yīng)響應(yīng)效率的感應(yīng)控制，這種控制機(jī)制會(huì)忽視路口整體的通行效率。我們?cè)诟袘?yīng)觸發(fā)的基礎(chǔ)上，增加各方向短時(shí)通行需求的預(yù)測(cè)認(rèn)知判斷，再?zèng)Q定感控控制的響應(yīng)機(jī)制，這樣能夠有效平衡提升感應(yīng)通行需求和路口整體通行效率最大化。

第二，在多路口優(yōu)化控制方面。

1.動(dòng)態(tài)子區(qū)劃分過程。子區(qū)的劃分多是基于人工經(jīng)驗(yàn)的半自動(dòng)劃分，人工經(jīng)驗(yàn)決定了子區(qū)劃分的主觀合理性，并且導(dǎo)致子區(qū)劃分動(dòng)態(tài)適應(yīng)性差。我們?cè)谶@個(gè)控制體系里，增加基于機(jī)動(dòng)車出行路徑認(rèn)知信息的路口間協(xié)調(diào)需求計(jì)算，形成 打破同一條道路約束以及直行協(xié)調(diào)約束的交通流形成分布動(dòng)態(tài)子區(qū)劃分方法。

2.交叉口之間的協(xié)調(diào)控制過程。增加進(jìn)口道交通量到達(dá)認(rèn)知和交通流運(yùn)動(dòng)過程的認(rèn)知，可以通過相位差協(xié)調(diào)、上下游通行能力協(xié)調(diào)，不僅可以達(dá)到更好的子區(qū)內(nèi)綠波控制效果，還可以實(shí)現(xiàn)子區(qū)之間路網(wǎng)負(fù)載均衡緩堵控制效果。

以上是基于當(dāng)前感知信息，易華錄建立的六爻交通認(rèn)知體系及其中幾個(gè)控制認(rèn)知算法的改進(jìn)技術(shù)思路。

接下來我們來看一下未來的緩堵控制技術(shù)思考。

網(wǎng)聯(lián)駕駛應(yīng)該來說是大概率的一個(gè)未來交通場(chǎng)景，在這個(gè)場(chǎng)景中，我們?cè)O(shè)想，因?yàn)榫W(wǎng)聯(lián)，我們能夠準(zhǔn)確感知到每一輛車、每一個(gè)車隊(duì)，他們是什么車、是時(shí)空位置以及時(shí)空通行需求。那么，我們對(duì)交通的認(rèn)知變得足夠簡(jiǎn)單，可以通過很簡(jiǎn)單的加減乘除計(jì)算得在宏觀、中觀、微觀各種顆粒度下的交通供給與交通需求之間的差值，比如這個(gè)50米長(zhǎng)的車隊(duì)，最終會(huì)有多少輛能通過前方路口剩余的15秒綠燈。

由此我們的交通控制是否也將更加直接，從控制信號(hào)燈，然后間接控制機(jī)動(dòng)車，是否會(huì)直接變成控制機(jī)動(dòng)車？我們完全可以由中心通知車輛在幾秒之后停車，幾秒后右轉(zhuǎn)彎改變路線去目的地。這樣的話，黃燈還有必要嗎？到現(xiàn)在也說不清是相位還是相階的放行組合順序還會(huì)是短時(shí)段必須固定不變的嗎？如果不是，那我們的交通信號(hào)控制體系必然是需要徹底變化的。

這雖然只是一個(gè)我個(gè)人做的腦洞大開的假設(shè)推理，但恰恰說明了交通感知對(duì)交通認(rèn)知和交通控制的影響。

最后，對(duì)我今天的分享做三點(diǎn)總結(jié)。

第一，感知技術(shù)手段在快速迭代，但技術(shù)的穩(wěn)定可靠性仍需努力；

第二，緩堵效果不能只寄希望于“全息”的感知，而應(yīng)是對(duì)時(shí)空供需深刻認(rèn)知后的“控制”；

第三，未來已來，可能是天翻地覆的新世界，緩堵技術(shù)研究枯燥又充滿期待！