信控检测的困境与症结

韩华 | 作者

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线圈、地磁、视频及雷达，乃至雷视一体等，乱花渐欲迷人眼，我们到底该如何为路口信号机选配检测器？哪种检测器更适合路口信控？哪种检测技术模式更适应信控智能化发展的趋势？这些问题长期困扰着我们，阻碍着信控智能化的发展和革新，亟需拨云见日。

下面笔者以当前路口信控检测发展的困境和症结分析为引，抛砖引玉式地浅谈自己的一些思考和体会，供大家共同探讨参考。

说起信控检测器发展的困境，有人不禁要问，当前地磁、视频、雷达甚至激光、雷视一体机等，检测设备百花齐放，一方唱罢一方登场，开启了迭代革新之路，何来困境？我们只需细数几个现象就能大概明白：

1、无论线圈，还是地磁、视频、微波雷达、超声波、红外激光等等，当前多种可用的检测技术手段基本上都是在十多年前乃至更早就已出现的传统检测技术，尚未出现完全抛开传统检测原理和方法的成熟的新检测技术及应用产品。

2、当前的传统检测技术及检测器产品仍然停留在一个“数车”的零散数据检测层面，尚未上升到信息感知的集成化、智能化检测新阶段，并不具备将数据融合构筑为交通信息，为智慧交通系统直接快速提取交通运行规律和状态画像的交通“视神经”功能。这就好比我们能够知道一个人眼睛多大、鼻子多挺、眉毛多长，却始终无法清楚描述他的具体样貌。也就是说我们还远未由交通检测进入交通感知阶段，造成了交通数据和信息“看得见，摸不着，用不上”的局面。

3、从地磁开始到现今的雷视一体，我们针对路口信控检测应用开启了线圈的替代之路，但至今实际收效甚微，鲜有成功案例，也未有一款完全可成熟替代线圈适用于路口信号机的产品，反而形成了检测器选用的迷茫和困惑，信号控制的智能化应用水平长期难以有效提升。

鉴于本文主要讨论路口信控检测器应用问题，笔者此处仅就第3点困境现象作展开讨论。虽然当前看似有多种检测手段和检测器可供路口信号机选用，但我认为实际可分为两类：一类就是线圈，另一类则可以归为线圈的替代产品。从地磁开始，为什么我们的线圈替代产品基本都逃不过从兴起至一时风靡到被淘汰的命运，难以被实践应用最终接纳？症结何在呢？我认为要搞清楚这个问题，有必要冷静下来思考分析以下两个方面的问题：

（一）、线圈与地磁、视频、雷达、激光等替代类检测器是一个非此即彼的完全替代关系吗？

从安装方式看，线圈、地磁等磁频类检测器埋设在路面以下，必然要受到诸如路面破坏、路基下沉、盐碱及冻土等路面路基质量环境变化的影响，寿命和可靠性不足，但却可以不受雨、雪、风、光、电等空间气候环境变化的影响，能真正全天候工作；而视频类及雷达、激光等波频类检测器安装在车道上方或路侧等空间环境内，情况则恰恰相反，其检测精度和抗干扰能力不足。

从检测区域看，磁频类检测器只能检测道路的某一断面，多车道检测时需要布设多个检测器,检测空间区域时需要布设多个断面，且无法全域检测；而视频、波频类检测器能够全域覆盖检测某一空间区域，但在检测某一断面时易受安装位置角度、车辆间互相遮挡及干扰影响。

从检测对象看，磁频类检测器的优势在于能够精准、稳定检测通过或存在于道路断面的每个对象以及多个对象连续通过断面的状态，但缺点则是无法对单个对象在一定区域内的运动状态（轨迹等）、多个对象在一定检测区域的运行状态、分布规律等（跟驰、择道、排队等）进行检测；而视频、波频类检测器的优势则正好弥补了磁频检测器的上述缺陷，但缺点则是在进行断面检测时易受多个密集对象或低速静止对象间的相互干扰、遮挡、信号丢失等，导致检测不够精准、稳定。同时在磁频类检测器内部，线圈与地磁也存在着一定的互补关系。

随着各类检测方式和检测器产品对自身缺陷采取的算法补偿等改进，笔者上述对比不一定完全准确。但大体上看，线圈与地磁、视频、雷达及激光等替代产品之间，当前在路口信控应用中并没有强烈的替代关系，反而具有高度的互补关系。

线圈、地磁等磁频类检测器优势在断面检测，好比“芝麻”；视频、波频类检测器优势在区域检测，好比“西瓜”。我们不能因为捡了西瓜就丢了芝麻，也不能因为手握芝麻就放弃追求西瓜。或许随着信控系统算法和检测技术的进步，有一天我们要丢弃“芝麻”，但就当前路口信控应用来看，充分发挥好各类检测器的自身优势，用好“芝麻”和“西瓜”的这种互补、分工关系或许更有意义。

（二）、当前信控中其他类检测器产品能否完全替代线圈？困难和盲区在哪，方向又在哪？我想这个问题需要从信控系统和检测器本身两个角度来分析。

从信控系统角度看，首先要明确的是算法产生数据需求，数据决定检测方式。信控系统算法是讨论信控检测器选用及优劣的前提，无论我们选择哪一种检测器，都需要服务于所应用的信控系统及信号机的数据需求和算法，脱离信控谈检测没有任何实践意义。

另外，我们不可回避的一个事实就是：当前主流信控系统的算法逻辑基本都是基于以线圈检测为主的断面检测技术建立起来的。这也是为什么当前线圈模式难以完全替代、仍是最适宜路口信控的检测器且在世界范围内最为广泛地应用的重要原因。

同时也使得其他类检测器在进行路口信控应用时，难以充分发挥其自身优势，不得不采取“模拟线圈”的方式，且通常需要添加一个数据转换单位盒子模拟线圈电感或I/O输入，以实现与信号机的控制及数据的周期性同步。

可见，不打破当前以纯断面检测技术建立的信控系统算法束缚，对信控系统算法加以升级和革新，恐怕难以有效释放其他类检测器的应用活力及前景。

从检测器自身角度看，一方面，近些年来视频、雷达等替代类检测器在路口信控应用中绝大部分精力主要集中在比拼检测精度、检测范围和可检测数据类型上，忽视了与信控系统和信号机的适应性改造。

视频、波频类检测器安装在空间环境中，其检测精度和稳定性天然不足，进行相应提升改进本无可厚非。但倘若脱离信控的数据需求和检测特点，一味盲目追求检测数据及范围的多而全，对不同信控系统针对检测数据的要求及特点不加以充分研究和适应性改造设计，必然难以满足路口信控实际需求。

比如，雷视一体机宣扬比拼的检测距离范围达300多米，已经远超出一般交叉口进口范围，检测效果已大打折扣，而事实上超出进口范围的检测由于车辆尚未开始择道且渠化上也尚未划分导向，无法确定被检测车辆及其排队的流向是左转、直行还是右转，因而也无法对应调整相应流向的信号配时，对路口信控而言实际意义并不大（进口单放时勉强有点用）。

又如，SCATS系统采用时间饱和度作为自适应控制的主要参数，其核心检测数据为车头时距，以线圈作为检测器时要求其长度在4～4.5m为宜，以便更准确获得与车流实际稀疏情况相符的车头时距。

此要求本质上是车头时距对断面检测区域的特殊要求，检测区域偏短会使车辆占有检测区域不足，造成测得的车头时距偏大，获得假畅通信息；检测区域偏长则会相应造成过分或连续占有检测区域，形成较小车头时距测量值，获得假拥堵信息。

而视频、波频检测器想要获得相应车头时距以更好服务SCATS系统控制，要么对安装的位置、高度和角度有着严苛的具体要求以避免车辆间遮挡（基本要求顶装）而从空间直接测算，要么必须相当准确地划定虚拟检测区域范围以保证能够达到完全模拟、接近线圈的断面检测输出效果，必要时还需要准确有效的算法补偿。

这两种方式都对其他类检测器提出了更加针对性的较高要求，必须进行精准的适应性测试及改造。而不是简单在路口找个差不多的位置安装，搞个数据转换盒子输出匹配的信号就可以达到对各种信控系统都能用甚至好用的替代效果。

因此，一种检测器如果不能准确、有效和稳定地提供符合所服务信控系统及信号机算法特点要求的检测数据，无论其能检测多少种数据目前来看都显得有些多余了。

另一方面，视频、波频类等替代检测器之前长期运用在路段交通检测场景，缺乏对路口交通检测场景特点的深入研究和应用经验。

路口交通检测（尤其灯控路口）相比路段检测而言，有着明显截然不同的复杂需求和特点。路段检测虽然也涉及到多车道检测，但路段中车辆的驾驶行为和车流的运行相对比较简单稳定，整体来看实际上是对一股交通流的运行状态检测，通常多为通过型检测且基本不涉及停车占有的存在型检测，因而更侧重于流量、速度、密度、车型、排队及事件等的检测。

而路口作为不同交通需求的矛盾冲突点和集散点，受路口时空通行权的分配调节影响，车辆从进入交叉口进口开始，面临选择导向、择道、排队、跟驰、停车等待、通过停止线及交叉口等一系列相对复杂多变的驾驶行为，由此衍生出多对象的不同车流形态，纵向看主要是由路段一股转换为多股不同流向的分布流、单车道或多车道队列流，横向看则是停止线、进口展宽起点等重点断面流。

这些驾驶行为和车流形态的规律及状态反映着交通流变化、影响着交叉口的时空路权分配，需要从横向停止线等重点断面检测以考察放行交通流占有和通过通道的利用效率、连续性及稳定性等，从纵向空间区域检测以考察不同流向分布的均匀性、同一队列流的排队、连续性等（此部分在实践中尚缺乏应用，关系着时空一体控制，却是空间区域检测的优势所在），对应着更广泛多样的数据检测。

如果单纯直接移植路段检测的模式及经验，亦或采用一味“模拟线圈”等纯断面检测技术方式，以追求迅速地在路口落地应用，既会造成应用上的“水土不服”，也不能充分将自身优势与路口信控检测需求特点结合起来，促进路口信控智能化的突破和革新，难以形成良好的应用前景。

面对信控检测发展的困境和症结，我们如何破局？我想三言两语难以说清，受此处篇幅和内容限制，笔者另文再与大家探讨。不过，经过以上的粗略分析，我想大概也可以先总结以下两个方面的结论：

一是单纯依靠检测设备的选配和更新难以有效推动信控智能化长远发展。信控智能化之路离不开信控系统和检测器的共同革新发展，必须将二者统筹一体推进，以信控系统算法和结构的升级呼唤新型检测技术模式，以检测模式的革新促进信控系统迭代升级。

二是路口信控检测有着其自身复杂的特点和需求，路口交通流运行规律和状态的准确刻画，目前单靠一种检测方式是难以完成的。

无论是直接移植路段检测的经验模式，还是一味“模拟线圈”的纯断面检测模式，都不能满足路口信控智能化的长远发展。有必要以交叉口（含进出口）为核心范围，聚焦交通流分布规律和运行状态刻画，以断面检测为基础，融合应用断面检测与区域空间检测的互补优势，构建更加集成、立体和全面的信控检测体系。

作者简介：海口市公安局交警支队韩华，信控中国俱乐部会员

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