前言

交通拥堵是一个跨尺度的系统性问题。宏观层面涉及城市规划、土地利用、城市功能空间分布、交通基础设施布局以及交通方式结构；中观和微观层面则与具体交通设施的设计、建设、运行和管理密切相关。在城市道路网络基本成熟而拥堵持续加剧的背景下，智能交通系统一方面需要主动引导交通流，在路网层面动态均衡交通压力；另一方面需要提高既有基础设施的利用效率和通行能力，充分释放存量道路资源的运行价值。

1. 系统概述

1.1 重新定义交通信号控制

传统交通信号控制通常等同于交通信号灯控制，把道路几何条件、车辆到达和交叉口渠化视为固定输入，只把周期、绿信比和相位差等时间变量作为可调参数。这种定义限制了信号优化的上限。

1.2 传统信号控制的局限

传统系统本质上属于被动的“仅时间维度”控制，大多不能考虑路网级路径选择效应，不能主动影响车辆到达模式，也不能动态改变车道功能。当交通流趋于饱和、需求突增或出现非常规事件时，仅依靠配时优化的调节空间有限。车辆到达、道路空间分配、交叉口渠化与信号配时实际上相互耦合，因此局限具有结构性。

1.3 什么是三级信号诱导与控制

系统把区域交通路径诱导、动态车道功能管理和交通信号控制三个层级整合为统一体系，以道路交通资源的时空协同优化为总体目标。宏观层面通过指路与诱导信息主动影响驾驶人的路径选择，均衡路网压力；中微观层面把车道数量、车道功能、允许转向等空间变量，与绿信比、相位顺序、路口间相位差等时间变量联合优化。

1.4 三级系统的控制变量

全局优化：分析路网通行能力及上下游交通流关系，以关键流向流量、路段饱和度和排队长度等为输入，通过区域诱导与时空协同控制均衡路网压力。

空间优化：以车道为基本控制单元，根据单车道通行能力和各流向绿信比分配，在达到饱和阈值时调整车道功能，并向信号控制器下发平滑转换指令。

时间优化：以交通流向为基本控制单元，根据交叉口通行能力、下游路段储车能力和各流向车道数量，实时调整相位结构、相位顺序、绿信比和路口间相位差。

2. 系统架构

2.1 分层结构

系统由现场执行层、中央管理子系统和系统交互层三个层级组成。

2.2 逻辑结构

系统使用两类主要数据源：交叉口级综合检测数据和互联网交通数据。中央数据平台负责处理与策略计算，区域路径诱导、可变车道控制标志和信号控制器构成三个主要执行子系统。

2.3 通信架构

系统采用无线通信和新一代互联网协议，实现运行范围内实时V2I（车—基础设施）交互，并基于连续、时空覆盖的交通数据采集与融合，实现V2X车路协同和时空一体化控制。

• RSU ↔ 信号控制器：通过协议或通用I/O状态接口进行实时监测和控制；
• RSU ↔ 可变车道控制标志：获取实时状态并接收云平台控制指令；
• RSU ↔ 时空诱导标志：监测运行状态，并由云平台更新显示信息和路网状态；
• RSU ↔ 本地检测器：按通信协议周期交换数据；
• RSU ↔ 互联网：无线获取地图平台的路网旅行时间和交通状态；
• 云平台 ↔ 主动发光标志：利用气象和环境光数据控制标志照明；
• RSU ↔ OBU：通过DSRC等高速通信链路向车辆发布I2V信息。

2.4 三个控制层级

第一级—区域交通路径诱导

在总出行需求一定的条件下，通过区域级路径诱导使交通流向更合理的均衡状态分布。系统结合本地交叉口检测数据和互联网地图平台数据，综合相邻路段状态、目的地空间距离和预计旅行时间发布诱导信息；主动发光标志可复用既有杆件，提高恶劣天气下的视认距离和可读性。

第二级—动态车道功能管理

系统依据实时交通流数据实施两级优化。一级仅进行空间管理，在不改变信号配时方案的情况下重新分配车道功能，以均衡各车道排队长度并减少绿灯时间浪费；二级把车道重分配与信号配时重新计算结合，根据单车道饱和流率、到达率、放行率及下游路段拥堵指数，与绿信比分配进行匹配，在提高交叉口通行能力与维持相邻路段稳定之间取得平衡。

第三级—信号控制方案优化

信号控制分为自主配时调整和以可变车道功能为前提的时空一体化优化两个层级。推荐采用协调—感应式动态绿波控制：利用感应控制实现实时的时间维度优化；当时间优化空间不足时触发空间相关分析；协调控制可部分塑造车辆到达模式；同时提高对交通事件的响应能力。系统持续实施区域路径诱导，优化顺序原则上先时间、后空间，空间优化频率由可配置阈值控制。

3. 现场设备布设

可变车道控制标志建议设置在停止线前50–100 m；时空诱导标志建议设置在可变车道标志上游50–80 m；交通信号设施按适用行业标准布设。

4. 系统优势

• 时空协同优化：把车道功能这一空间变量纳入交通流向通行能力调整，与时间控制变量统一计算。
• 路网与节点联合考虑：节点层面以流向和车道为控制单元，路网层面同时考虑关键路径饱和度和排队长度。
• 主动与响应式管理结合：宏观层面预测区域交通状态并发布路径诱导，交叉口层面依据实时到达流实施战术调整。
• 大数据与高分辨率本地数据结合：互联网数据用于路网旅行时间、路段状态监测预测和区域方案调整，本地全样本检测数据用于路口优化。
• 云边协同：每个交叉口以高性能RSU作为汇聚和管理节点，连接信号控制器、可变车道标志和时空诱导标志。
• 主动发光与智能照明：延长视认距离，提高恶劣天气可读性，可按时间、环境光或气象数据动态控制照明。
• 数字化与网络化：时空诱导标志可集成NB-IoT等模块，连接智慧交通物联网云平台，为V2X车路协同提供基础。

该系统已在中国首个智能网联汽车示范区开展应用验证，可应对日常交通需求波动，以及交通事故、大型活动、执法行动等非常规场景。

5. 知识产权与标准符合性

系统相关技术由I-ROAD Technology Co., Ltd.在中国拥有发明专利等知识产权，技术由I-ROAD独立开发，并支持客户特定功能定制。配套现场设备和设施的认证依据项目所在国家或地区适用技术标准执行，各组成设备的具体技术参数以本网站对应产品规格为准。