JOY SMART AI红绿灯信号调度系统于2020年7月在天津市滨海新区新经济开发区最拥堵路段永太路与新华路、融义路、新金融大道交叉口三个相邻路口进行落地实施。

针对此三个路口复杂的路网结构和实际流量特征，喜悦团队提出了高峰时段多路口微绿波协调控制与平峰时段单路口全智慧调度解决方案，完成了JOY SMART AI系统部署与上线运行。

喜悦团队根据前端地磁车辆检测器、视频车检器采集的流量数据，运用机器学习算法对路口全天候时段进行自动划分，每个时段配置不同的相位配时方案与调度机制，从而最大化的提高不同时段的整体通行效率。早晚高峰时段采用微绿波控制，根据路口流量情况优化配时，实现三个相邻路口联网协调绿波调度，大大减少路口排队长度溢出，提高路口车辆整体通行速率。夜间时段配时采用全智慧调度，通过实时量化关联跳相算法，减少空切和空放，提高路口车辆通行效率。

路口位置

图1 路口地理位置图

路口图片

图2 永太路与新华路交叉口（路口A）

图3 永太路与融义路交叉口（路口B）

图4 永太路与新金融大道交叉口（路口C）

一、原有配时问题诊断

路口B和C的原有配时方案均为三相位固定配时：西左直（33s）、东左直（33s）和南北通行（28s），路口A由于北方向尚未开通，配时方案为三相位固定配时：西直行（33s）、东左直（33s）、南左直（28s）。

（1）路口时段划分与流量不匹配

路口A、B、C的全天候流量随时段而不断变化，高峰时段配时在平峰时段运行时会造成严重空切空放现象，造成资源的浪费。

图5 路口C由北向南空放严重

（2）路口之间无协调调度

永太路上三个路口A、B、C之间紧密相邻，A距离B路口200米左右，B距离C路口100米左右，但各路口之前无信息交流，“各自为战”，没有协同调度，极易导致车辆排队长度溢出，远远无法满足路口的流量通行需求，导致早晚高峰永远处于拥堵状态，需要交警在路口C现场打手控才能保证运行相对畅通。其次，路口A、B与路口C信号控制机不是同一厂家，时段切换的机制各不相同，多时段协调调度在长时间运行后总会出现大幅度相位差，现有设施无法满足路口的协调调度需要。

图6 路口C早晚高峰期交警打手控

（3）高峰时段路口经常甩长尾，车辆排队长度严重溢出

图7 路口排队长度溢出

二、JOY SMART AI 系统信号控制优化

在滨海新区交警支队领导的领导下，喜悦团队对这三个相邻路口进行了智慧交通路口改造，完成了JOY SMART AI 信控调度系统的正式上线，配时优化方案及效果如下：

（1）根据实际流量，AI算法自动划分时段

喜悦团队根据前端地磁车辆检测器、视频检测器采集的路口流量数据，运用机器学习算法对路口全天候时段进行自动精确划分，分为早平峰（5：30-6：30）、早高峰（6：30-10：00）、平峰（10：00-16：00）、晚高峰（16：00-19：00）、晚平峰1（19：00-20：30）、晚平峰2（20：30-10：00）和夜间时段（22：00-5：30）共计7个时段，每个时段配置不同的相位配时方案与调度机制，最大化地提高了不同时段的整体通行效率。

图8 路口多时段配时优化

（2）多时段信号配时优化

早、晚高峰时段配时优化：早晚高峰时期采用固定相位配时方案，增大东西方向特别是由西向东的相位配时。路口B、C的信号配时方案优化为西左直（55s）、东西直行（12s）、东左直（32s）和南北通行（33s）。由于路口A高峰时段禁止左转，其配时方案只有东西直行（95s）与南北通行（33s），以保证东西方向源源不断的车流能够一次性更多更快地通过三个路口，解决东西向路口B、C的车辆排队溢出问题。

路口配时优化方案：

平峰配时优化：西左直（38s）、东西通行（12s）、东左直（22s）、南北通行（28s）。

中平峰配时优化：西左直（45s）、东西通行（12s）、东左直（25s）、南北通行（28s）。

晚平峰1配时优化：西左直（45s）、东西通行（8s）、东左直（25s）、南北通行（28s）。

晚平峰2配时优化：西左直（35s）、东西通行（8s）、东左直（25s）、南北通行（28s）。

图9 左图：溢出严重（优化前）    右图：无溢出（优化后）

（3）平峰高峰时段协调调度

对紧密相邻的三个路口采用弹性微绿波协调调度，根据路口实时流量数据，自动调整路口配时方案。为确保东西向车辆的顺利通行，通过设置协调绿波逆向相位差， A、B路口之间相位差7s，B、C路口之间相位差6s，以弥补前车启动时间，提高运行车辆的通行速率。针对路口A北方向修路完成刚开通的特殊情况，南北方向车流较少，但在高峰配时方案中为保障A、B、C三个路口实现协调绿波，A路口的南北通行相位配时并未减少，虽然会造成一定程度的空放现象，但是三路口的协调调度通行效率提高了很多。

图10 路口A、B、C绿波协同控制（同红）

图11 相邻三个路口A、B、C绿波协同控制（同绿）

图12 路口A、B和C弹性微绿波协调调度效果实拍视频

（4）夜间时段全智慧调度

喜悦团队使用人工智能算法进一步对此三个路口进行优化，通过地磁和视频车检器采集的流量数据实时提取交通流量，通过路口A、B、C之间网络通信，实现三个路口之间的信息交互，提前智能感知上游路口的流量压力。通过人工智能全智慧调度算法，对路口交通进行实时拥堵度分析、运用实时量化关联跳相策略（如JOY SMART AI信控调度系统实时相位运行图），JOY SMART AI信控调度系统以"效率优化、兼顾公平、宏观至上"为原则，通过全智慧调度算法，实时精准地控制红绿灯信号。通过近期平峰时段运行结果显示（如图JOY SMART AI信控调度系统统计报告），JOY SMART AI信控调度系统显著提高了路口的运行效率和饱和度，降低了路口的空切空放。

图13 JOY SMART AI系统实时相位运行图

图14 JOY SMART AI系统运行统计报告