2023年8月18日，公安部道路交互与通行安全研究中心、中国道路交通安全协会联合开展了2024年中国道路交通安全创新与合作大会(以下简称“创新与合作大会”)论文征集工作。言究社特此推出创新与合作大会优秀论文专题展播，集中展示各位行业优秀工作者在逐步提升交通安全管理上的水准，促进交通安全事业可持续发展工作中涌现出的新技术、新理念，欢迎各位持续关注！

  交通信号控制是道路交叉口最普遍的交通管理形式，科学合理的交通信号控制能够有效改善城市交通运行秩序，提升交通运行效率与服务水平。近年来，江西省南昌市公安局交通管理局聚焦城市交通拥堵明显问题，以数据研判、数据治理、数据验证为手段，精致建设、精细管理，高起点站位、高站位谋划、高速度推进全市信号优化提升工作。本文介绍了南昌交管局根据南昌市路网结构、交通特性、空间范围等划分交通场景，构建了城市道路交互与通行场景库，并依托多源交通大数据，从机制、模式、方法三方面做交通信号控制改革，深度挖掘南昌市交通流量、路口拥堵等特征规律，针对不同交通问题制定“长绿波控制”“区域协调”等多种交通信号控制策略，围绕单个道路交叉口、干线、特殊时期预案保障等，实现高效信号配时管理，有效提升了南昌市道路通行效率，供参考。

  当前，南昌市信号机联网联控率已达到98.3%（因道路建成后未与交管部门办理移交，导致少量联网信号机未接入交管相应平台）。在数据资源方面，已建成1200余套视频检测器，电子警察设备已覆盖1572个路口。为实现交通信号配时标准化、精细化，确保南昌市交通信号配时优化工作扎实高效推进，南昌交管局成立了智慧信号配时中心，并制定了交通信号三级优化机制，明确了交管局、大队、中队信号保障工作重点、信号工作原则和各级工作职责，确保信号保障工作有章可循。

  南昌交管局负责信号配时方案优化整体工作，监管全市信号配时方案，制定区域信号控制策略。通过融合路网、路段交通状态、车辆轨迹等多源数据，宏观分析城市交通特性，结合时间和空间变化规律，深度挖掘全市交通出行规律，精准识别信号配时、组织渠化等交通问题，针对具体问题采取缓进快出、绿波协调、微循环等信号控制策略。大队设置专职民警，负责收集辖区路口信号配时优化意见并反馈至配时中心，依托网络站点平台，对延误评级高峰时段报警前十的路口进行调研分析。基于交通流理论，根据车流通过交叉口的基本运动特性，引入通行效率分析方法，结合交通数据规律、路口配时方案和路口渠化信息分析问题成因并提出解决方案。中队根据路口信号配时方案的实际运行效果提出合理性意见，将路口占道施工、交通事故等极易引起交通拥堵的异常事件报送至配时中心。

  为解决基层警力不足、专业力量薄弱等问题，南昌交管局引进专业信号优化实战团队，打造智能信号与智慧交通创新团队，构建优势互补、良性互动的信号优化新格局。以“白天平峰时段拥堵明显减少，早晚高峰时段拥堵联勤联动联指”为目标，深化融合应用互联网交通大数据，针对道路交互与通行信号配时不科学、设计不规范等问题提出专业的整改方案。

  2023年，南昌交管局对解放西路上海路口、南昌大道城南大道口和南京东路等196处拥堵路口进行现场调研，利用互联网平台的延误大数据，深入分析路口的拥堵特征规律，针对性地进行信号专项优化。精细划分时段是信号配时优化的基础。图1所示为精细划分时段流程图，在精细划分时段专项治理中，采用了聚类算法对路口流量大数据进行处理，利用平滑后的路口5分钟流量数据序列，检测数据产生的拐点，将数据进行分组，初步形成路口的小时段，再比较相邻时段的离散程度以及流量差值，将离散程度低且流量差值小的时段合并为一个时段，时段合并后重新计算时段内离散程度。

  计算时间序列T的K个时段的数据离散程度的加和作为时间序列T的损失函数，计算公式为：

  应用拐点方法识别最优聚类数，式（2）中K值取急剧变化到趋于平缓变化的拐点。然后，计算任意两个相邻K下的最优分割损失值的斜率，计算公式为：

  计算前后两个连续斜率的变化率，选择变化最大的值为最优分类数。K为最优分类数，计算公式为：

  绿灯放行通过智能计算干线相位差，下发路口加放方案，增加协调相位的放行时间，且不改变下发后路口之间的相位差。一键绿灯放行流程如图2所示。

  结合路口的不同拥堵特征规律，因地制宜地采取精细划分时段、多路口协调联动一键绿灯放行、调整车道功能、设置待行区、优化警力部署、“蓄水式”二次放行等措施进行“一点一策”精准精细治理。通过网络站点平台数据对比分析，采取治理措施前后一周的延误数据显示，全年度拥堵指数平均下降12.76%。

  为提升网红打卡点、商业网点、景区景点和夜市周边道路通行效率，南昌交管局采用“一降一廊一循环”方式进行交通信号优化。降冲突：为减少右转车辆与慢行交通的冲突，设置行人信号相位提前红灯，保障行人安全通行，一点一方案优化“夜市经济”140个路口信号配时方案；设置“绿灯走廊”：在交通吸引点如万寿宫、绿滋肴不夜城等，设置中山路、云锦路等交通信号“绿灯走廊”，让车流顺畅通行于“夜市经济”区域；实施区域“缓进快出”“微循环”：在中山路、梦时代、万达金街等商圈周边设置信号协调控制，实施缓进快出协调放行，形成“微循环”，保障区域交通顺畅。同时，依赖互联网路况数据，精准识别拥堵区域内各关键节点的缓进快出控制方向、比例和时长，各路口信号配时调整方法根据各路口级别不同，级别越高则路口压缩或加放的时间越长。

  路口治理是城市交通管理中的重要环节，传统的选取方法往往依赖于被动发现。南昌交管局将“被动发现”转变为“主动研判”，探索了一种基于大数据的路口治理选取方法，即主要采用月初对比上一个月路口延误指数上升路口、分析每月拥堵事件数同比上升路段以及重点关注拥堵时长大于20分钟以上道路，并结合调研和反馈来优化路口治理策略，从而提高治理效率和准确性，取得了良好效果。

  对于市民反映信号配时不合理问题，南昌交管局通过分析交通数据、现场调研、后台视频调研等方式展开问题分析，发现交通流量变化快、道路改建和拓宽是导致红绿灯配时不适应交通需求变化的主要原因。因此，对交通流量进行实时监测，充分利用交通大数据，建立科学的红绿灯配时准则，包括车流量、路口类型、行人需求等因素，并根据实际情况进行优化调整，有效解决信号配时问题，缓解拥堵状况，提升群众满意度。同时，充分发挥媒体宣传作用，依托交通广播、微信公众号、抖音号等媒体平台，以文字、图像、微视频等全媒体形态，多个角度宣传信号治堵，积极争取广大市民的理解和支持。

  通过现场调研、单点优化信号周期、调整相位相序等措施，目前南昌市已建成165条绿波道路，里程约246公里，涉及交通信号控制路口679处，占全市交通信号控制路口总数的54.45%。绿波道路平均停车次数下降93.7%，平均行驶时间下降32.7%，大幅提升了市民出行品质。绿波点位分布如图3所示。

  赣江中大道、赣江南大道作为南昌市南北向城市次干道，是市民通勤和外来旅游车辆通行的交通“主动脉”。该路段工作日每天车流量高达3.5万辆，车流密度高，为提升该路段通行效率和群众出行体验，南昌交管局多次就赣江大道平峰时段信号配时进行优化调整，利用绿波控制技术建设双向绿波控制，绿波速度55~60km/h。绿波带建成后，行程时间较优化前降低30.03%，停车次数较优化前下降98%。

  根据朝阳片区棋盘格的路点，南昌交管局通过信号控制对该区域“五横五纵”十条相交干道开展区域优化，设置南昌市首张绿波网，共涉及30个信号路口，如图4所示。在优化过程中，首先按照干线等级、流量、速度等大数据来进行优先级排序，依次计算路网中的干线方案。在没有形成闭合路网之前，以第一个路口或绿波交叉路口作为起始路口，计算干线上其他路口的绝对相位差。形成闭合路网后，尝试用调换路口相序的方式实现最优的协调方案。优化后绿波网络的行程时间平均减少20%，停车次数减少83%，拥堵指数从1.45下降到1.40。

  在凤凰洲片区设置感应式绿波，感应式绿波自适应控制基于交通流预测模型输出的数据，实现点、线、面不同级别信号配时自动适应车流量变化，平峰减少绿损和停车延误，高峰均衡排队，确保关键节点和区域。在感应过程中，非关键相位感应绿灯结束时，相比基础方案绿灯时间有多余时，将多余时间加至关键相位。应用感应式绿波优化后干线%。

  随着城市建设不断推进，交通信号控制路口规模逐步扩大，交通管理难度也慢慢地增加。南昌交管局采取单点路口动态优化、多元绿波动态调控、交通信号智能提升、交通信号控制预案调流等措施，实现交通信号配时标准化、精细化、智能化提质升级，切实推动南昌市交通管理工作向纵深发展，助力城市交通品质进一步提升。

  （文/江西省南昌市公安局交通管理局交通科学研究所 章丛琳、李逸凡，本文首发于《道路交互与通行管理》杂志2024年第6期）