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信號控制如何應(yīng)對大數(shù)據(jù)沖擊

  一直以來,交通信號配時工作都是交通管理的核心,并且具有較強的專業(yè)性。在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的沖擊下,以監(jiān)控、電子警察等為基礎(chǔ)的智能交通發(fā)展如火如荼,如何借助互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)進一步提升信號優(yōu)化配時水平,是現(xiàn)階段亟待解決的問題。

  信號配時工作的難點

  2017年,武漢市122警情服務(wù)中心全年共接到涉燈投訴報警6008起,其中投訴信號燈配時不合理的有1432起,占總報警量的23.83%,僅次于設(shè)備故障類報警。

  現(xiàn)行的信號燈相關(guān)國家標準、行業(yè)標準雖然對燈具的規(guī)格性能、設(shè)置方式以及信號機的結(jié)構(gòu)性能、控制功能等都有詳細的要求,但是對信號配時卻沒有提出具體的指導(dǎo)意見,僅表示“綠信號、紅信號持續(xù)時間應(yīng)根據(jù)路口實際情況設(shè)置”。

  由于缺乏可靠的依據(jù)來自證合理性,交管部門在應(yīng)對相關(guān)投訴時往往底氣不足,只能憑借經(jīng)驗反復(fù)嘗試優(yōu)化配時,不僅花費了大量的時間和精力,也無法保證優(yōu)化效果能夠令所有交通參與者都滿意。

  傳統(tǒng)信號配時模式及存在的問題

  傳統(tǒng)的交通信號配時,要么依靠從業(yè)經(jīng)驗豐富的交警來確定配時時長,要么依靠路面車輛檢測器如線圈、地磁、視頻等方式實時監(jiān)測采集車流量數(shù)據(jù),由信號機通過內(nèi)部算法自動調(diào)整配時時長。

  由于交管部門自身并不具備信號機的研發(fā)和生產(chǎn)能力,現(xiàn)有的智能化信號機全部依靠政府采購:國內(nèi)應(yīng)用較為普遍的,主要有第一代由國外引進的以西門子、泰科等為代表的進口信號機,以及第二代崛起的以海信等為代表的國產(chǎn)信號機。

  而作為信號配時核心的算法,也就是信號機所使用的控制系統(tǒng),不同品牌的信號機不盡相同,算法是否科學,配時是否合理,交管部門無法掌握,更無從考證。

  常用的信號控制方式有以下幾種。(一)多時段定周期控制。多時段定周期控制,是根據(jù)路口的歷史交通數(shù)據(jù)將一天24小時分成不同的時間段,為不同的時間段設(shè)置相應(yīng)的信號配時方案。這種控制方式主要適用于交通流變化較為規(guī)律的路口,其優(yōu)點在于交警可以清楚掌握路口配時情況,且成本較低(可不安裝車輛檢測器);缺點是靈活性不夠,無法應(yīng)對交通異常狀況。

 ?。ǘ﹩吸c自適應(yīng)控制。單點自適應(yīng)控制是一種初級的智能感應(yīng)控制方式,需要與車輛檢測設(shè)備相配合,車流量小的時候信號放行的時間短,車流量大的時候放行的時間延長。交警只用考慮設(shè)置最短綠燈時間和最長綠燈時間即可。

  一般來說,這種控制方式可以滿足單個路口對放行的基本需求,但是一旦路口各個方向流量都比較大,或者多個路口同時設(shè)置單點自適應(yīng)控制,盲目延長放行時間,效果只會適得其反。

  不僅如此,對于方案生成式的信號控制系統(tǒng),由于每個信號周期中各個方向的配時是根據(jù)實時流量自動調(diào)整的,只能事后查詢甚至不能查詢,無法預(yù)判周期時長,在進行警保衛(wèi)活動或開展其他需要民警準確掌握信號燈狀態(tài)的工作時,會顯得較為被動。

  ( 三)區(qū)域協(xié)調(diào)控制。有別于上述兩種“點控制”方式,區(qū)域協(xié)調(diào)控制是一種“面控制”,通過選取關(guān)鍵路口或者關(guān)鍵路段,協(xié)調(diào)考慮區(qū)域內(nèi)的多個路口的通行情況,以提升整個區(qū)域的通行效率為目的,適當且自動地調(diào)整多個路口的信號配時。與多時段定周期控制和單點自適應(yīng)控制相比,區(qū)域協(xié)調(diào)控制的效果最為理想,是交通信號控制技術(shù)未來發(fā)展的必然方向,但也是實現(xiàn)難度最大、最不好掌握的技術(shù)。

  同樣的,區(qū)域協(xié)調(diào)控制方式對車輛檢測設(shè)備要求非常高,方案生成式信號控制系統(tǒng)無法預(yù)先判斷本周期內(nèi)的配時時長。

  目前國內(nèi)主流信號機廠商都號稱其產(chǎn)品具備區(qū)域協(xié)調(diào)控制的功能,但不同廠商的系統(tǒng)設(shè)計、優(yōu)化算法、檢測方式互有差別,孰優(yōu)孰劣無從判斷。此外值得注意的是,目前不同品牌的信號機在區(qū)域協(xié)調(diào)控制中互不兼容,想做好區(qū)域協(xié)調(diào),一個區(qū)域內(nèi)必須使用同一品牌的產(chǎn)品,否則區(qū)域協(xié)調(diào)控制效果將無法實現(xiàn)。

  也正因為如此,交警部門想要做好智能信號配時工作,現(xiàn)階段只能完全將寶押在信號機生產(chǎn)廠商身上。

  互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的沖擊

  同樣是2016年,在云棲大會上,阿里巴巴技術(shù)委員會主席王堅提出“世界上最遙遠的距離,是紅綠燈跟交通監(jiān)控攝像頭的距離”,引發(fā)了互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)和業(yè)內(nèi)人士的廣泛討論。

  “互聯(lián)網(wǎng)+信號燈”的口號一時間被炒得火熱,應(yīng)用案例遍地開花,各大互聯(lián)網(wǎng)公司都想分信號配時這一杯羹,甚至有互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)信誓旦旦的提出要顛覆傳統(tǒng)信號控制模式。

  然而一年多的時間過去了,“互聯(lián)網(wǎng)+信號燈”卻依然停留在探索階段,不僅未能取得令人信服的成績,反而頻頻受到傳統(tǒng)智能交通行業(yè)的質(zhì)疑,認為互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)言過其實、夸大宣傳,實際的應(yīng)用前景似乎沒有當初描述的那樣美好。

  傳統(tǒng)的智能信號控制模式主要是基于路面車輛檢測設(shè)備對車流量、占有率等數(shù)據(jù)的采集,控制效果直接受制于檢測設(shè)備的完好度。我國現(xiàn)階段城市發(fā)展較為迅速,各地尤其是大中型城市道路改造頻繁,檢測設(shè)備在線率低、修復(fù)成本高、修復(fù)周期長、控制效果差等問題在各大城市飽受詬病。而互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)卻正好完美地避開了這些問題,在當前的形勢下有其獨有的優(yōu)勢。

  互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)基于手機信令、浮動車等海量多源數(shù)據(jù),對交通的宏觀感知顯而易見,目前依靠各大互聯(lián)網(wǎng)平臺的導(dǎo)航系統(tǒng)越來越精確就很能說明問題。

  但是信號配時屬于微觀層面,必須精確到秒級,而且互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中的少部分垃圾數(shù)據(jù)必須準確甄別剔除出去,否則配時效果將無從談起。如何同時處理好數(shù)據(jù)的樣本量和精度控制,是互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)與信號配時碰撞的最大難點。

  在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)時代,數(shù)據(jù)之“大”,確實對我們助益匪淺;但同樣也是因為這個“大”,從某種程度上制約了我們的發(fā)展。

  想要做好信號配時工作,對互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的過分排斥或者過分神話都是不可取的。無論是大數(shù)據(jù)、云計算,或是智能網(wǎng)聯(lián)都能夠很好地解決智能交通體系,但是都必須與實際的交通狀況相結(jié)合,不能盲目夸大大數(shù)據(jù)的作用和功能。

  筆者認為,現(xiàn)階段,互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)要真正起到配時優(yōu)化的作用,還是要通過實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)信號控制檢測數(shù)據(jù)的融合,落實在傳統(tǒng)信號控制方面。

  應(yīng)當從以下方向入手:首先,從提升互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的“質(zhì)”入手,最終使得大數(shù)據(jù)的“量”真正為我所用。如上所述,互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)既有樣本量巨大、覆蓋面廣的優(yōu)點,同時也存在垃圾數(shù)據(jù)泥沙俱下、魚龍混雜的缺點。

  舉個例子,在有高架的信號燈路口,由于道路斷面存在重疊,依靠互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計車流量時,無法準確判斷采集到的流量數(shù)據(jù)究竟是地面道路上的還是高架橋上的;我們在判斷路口情況時,需要先進行數(shù)據(jù)清洗,設(shè)法剔除掉橋上的流量數(shù)據(jù)。

  互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中的行駛速度、停車次數(shù)、部分浮動車的軌跡數(shù)據(jù)等情況,對判斷路口擁堵、溢出以及輔助交通分析決策等方面十分有利;與之相比,傳統(tǒng)的路面檢測器在采集數(shù)據(jù)的精度和可靠性上具有優(yōu)勢,但受限于地形和成本的限制,覆蓋范圍較小,樣本量不足。

  只有將這兩種不同特征的數(shù)據(jù)有機結(jié)合起來,揚長避短、取長補短,才能將各自的優(yōu)勢都發(fā)揮到極致。其次,建立行之有效的效果評價反饋機制。在完成對多源數(shù)據(jù)的充分清洗、融合,具有了較為理想的樣本量后,建立一系列基于傳統(tǒng)交通工程專業(yè)的路口評價體系,判斷路口信號燈是否存在空放、等待時間過長、溢出等具體問題,定期出具相應(yīng)報告以供交管部門決策參考,并利用評價數(shù)據(jù)反饋優(yōu)化信號控制系統(tǒng),反復(fù)迭代,使信號配時管理進一步精細化。在實際工作中,我們也可借助互聯(lián)網(wǎng)建立健全與網(wǎng)民的合作交流機制,從而進一步提高數(shù)據(jù)調(diào)整的準確性。

  武漢市公安局交通管理局科技處 何洋

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