我校校企合作成果让交通信号灯更“随机应变”

随着机动车保有量的不断增加,个别信号交叉口“红灯排长队、绿灯无车行”的低效、拥堵现象时有发生。我校校企合作成果“基于全息3D雷达的交叉口自适应控制系统”则解决了这一难题,该系统能够根据车流量、车速及车辆排队长度等因素实时动态调整交通信号配时,极大地提高了通行效率,缓解了路面拥堵,让信号灯更加“随机应变”。

现有的交通信号控制系统中,信号灯采用定时信号控制,因为信号机无法“看见”各个方向路面交通的状况,也缺少分析计算合理时长的“大脑”。目前最常见的获取路面交通信息的方法有几种,监控摄像,在地面安装线圈、地磁传感器或是在路边安装传统的断面雷达或单车道雷达以检测车辆通过时的交通参数,但监控摄像易受制于雨雪、雾霾、夜晚光线暗等环境因素,线圈、地磁和测速雷达只能提供某一点位或某一断面的数据,且传统单车道雷达监测覆盖面窄,在双向4车道的十字路口需要安装16个雷达才能实现全覆盖。而要实现交通信号控制和交通诱导,必须依赖于对大视域范围内的车辆进行行为轨迹跟踪,进而采集实时动态的交通信息数据。“基于全息3D雷达的交叉口自适应控制系统”以硬件——全息3D雷达帮助交通信号控制系统将道路交通信息尽收“眼”底,以软件——控制算法为其添加分析计算的“智慧脑”。

全息3D雷达集测速、测距、测角三种功能于一身,可对宽至8车道、最远距离达220米的区域范围内车辆的流量、速度、排队长度、车型、车头时距等信息进行监测记录,且每个方向的道路入口仅需安装1个雷达便可实现该方向的全覆盖,一个交叉口仅需4个全息3D雷达。此外,全息3D雷达以微波为信号载体,不受环境因素影响,距离精确度小于0.25米,速度准确度小于0.28/秒。控制算法在收到这些数据信息后,将计算得出与交通状态相适配的信号配时方案,并将指令下发给信号机。具体来说,假设某条南北方向车道上车辆排队积压,或是持续有车辆以低速缓慢行驶,或是有较多大型车,而东西方向车流较少,系统将向信号机发送延长绿灯的指令,绿灯倒计时结束后仍保持绿灯不变,直到南北方向交通状况改善。相反亦然,若东西方向车流较少,系统将向信号机发送提前结束红灯的指令,以避免南北方向出现拥堵。

系统研发人之一、自动化学院郭唐仪副教授向记者介绍道,该系统除了能够在交通信号控制、交通诱导领域中大显身手外,还能为违章拍照提供更精准的触发控制。只需要将系统与监控摄像相连接,一旦发生超速行驶、逆向行驶、违章压线、违章停车、不按规定车道行驶等违规行为,系统可即刻触发监控摄像拍照,这将大大提高抓拍与识别精度,也可免去在地面设置传统检测设备的麻烦。

早在2014年南京青奥会期间,该系统就已于河西投入使用,对青奥村往返场馆的接驳公交车实施优先控制;目前,该系统已应用于河西有轨电车控制、江北快速路的交通状态监测以及无锡中环的交叉口感应控制,近两年,还将有1000套系统投用于南京的多个信号控制交叉口。

谈及未来的发展方向,郭唐仪副教授表示,一方面将依托于现有成果,在交警的控制中心构建云端,整合各个交叉口的交通信息,以期实现整个路网的云协调控制;另一方面,校企双方拟在年底前建成共享实验室,向公安系统报批后,汇集系统和现有监控摄像记录的交通信息,向高校、研究所等科研单位开放,为模拟仿真等研究提供数据支持,助力智慧城市发展与交通强国战略实施。