JOY SMART AI紅綠燈信號調度系統于2020年7月在天津市濱海新區新經濟開發區最擁堵路段永太路與新華路、融義路、新金融大道交叉口三個相鄰路口進行落地實施。
針對此三個路口復雜的路網結構和實際流量特征，喜悅團隊提出了高峰時段多路口微綠波協調控制與平峰時段單路口全智慧調度解決方案，完成了JOY SMART AI系統部署與上線運行。
喜悅團隊根據前端地磁車輛檢測器、視頻車檢器采集的流量數據，運用機器學習算法對路口全天候時段進行自動劃分，每個時段配置不同的相位配時方案與調度機制，從而最大化的提高不同時段的整體通行效率。早晚高峰時段采用微綠波控制，根據路口流量情況優化配時，實現三個相鄰路口聯網協調綠波調度，大大減少路口排隊長度溢出，提高路口車輛整體通行速率。夜間時段配時采用全智慧調度，通過實時量化關聯跳相算法，減少空切和空放，提高路口車輛通行效率。
路口位置
圖1 路口地理位置圖
路口圖片
圖2 永太路與新華路交叉口（路口A）
圖3 永太路與融義路交叉口（路口B）
圖4 永太路與新金融大道交叉口（路口C）
一、原有配時問題診斷
路口B和C的原有配時方案均為三相位固定配時：西左直（33s）、東左直（33s）和南北通行（28s），路口A由于北方向尚未開通，配時方案為三相位固定配時：西直行（33s）、東左直（33s）、南左直（28s）。
（1）路口時段劃分與流量不匹配
路口A、B、C的全天候流量隨時段而不斷變化，高峰時段配時在平峰時段運行時會造成嚴重空切空放現象，造成資源的浪費。
圖5 路口C由北向南空放嚴重
（2）路口之間無協調調度
永太路上三個路口A、B、C之間緊密相鄰，A距離B路口200米左右，B距離C路口100米左右，但各路口之前無信息交流，“各自為戰”，沒有協同調度，極易導致車輛排隊長度溢出，遠遠無法滿足路口的流量通行需求，導致早晚高峰永遠處于擁堵狀態，需要交警在路口C現場打手控才能保證運行相對暢通。其次，路口A、B與路口C信號控制機不是同一廠家，時段切換的機制各不相同，多時段協調調度在長時間運行后總會出現大幅度相位差，現有設施無法滿足路口的協調調度需要。
圖6 路口C早晚高峰期交警打手控
（3）高峰時段路口經常甩長尾，車輛排隊長度嚴重溢出
圖7 路口排隊長度溢出
二、JOY SMART AI 系統信號控制優化
在濱海新區交警支隊領導的領導下，喜悅團隊對這三個相鄰路口進行了智慧交通路口改造，完成了JOY SMART AI 信控調度系統的正式上線，配時優化方案及效果如下：
（1）根據實際流量，AI算法自動劃分時段
喜悅團隊根據前端地磁車輛檢測器、視頻檢測器采集的路口流量數據，運用機器學習算法對路口全天候時段進行自動精確劃分，分為早平峰（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）和夜間時段（22：00-5：30）共計7個時段，每個時段配置不同的相位配時方案與調度機制，最大化地提高了不同時段的整體通行效率。
圖8 路口多時段配時優化
（2）多時段信號配時優化
早、晚高峰時段配時優化：早晚高峰時期采用固定相位配時方案，增大東西方向特別是由西向東的相位配時。路口B、C的信號配時方案優化為西左直（55s）、東西直行（12s）、東左直（32s）和南北通行（33s）。由于路口A高峰時段禁止左轉，其配時方案只有東西直行（95s）與南北通行（33s），以保證東西方向源源不斷的車流能夠一次性更多更快地通過三個路口，解決東西向路口B、C的車輛排隊溢出問題。
路口配時優化方案：
平峰配時優化：西左直（38s）、東西通行（12s）、東左直（22s）、南北通行（28s）。
中平峰配時優化：西左直（45s）、東西通行（12s）、東左直（25s）、南北通行（28s）。
晚平峰1配時優化：西左直（45s）、東西通行（8s）、東左直（25s）、南北通行（28s）。
晚平峰2配時優化：西左直（35s）、東西通行（8s）、東左直（25s）、南北通行（28s）。
圖9 左圖：溢出嚴重（優化前） 右圖：無溢出（優化后）
（3）平峰高峰時段協調調度
對緊密相鄰的三個路口采用彈性微綠波協調調度，根據路口實時流量數據，自動調整路口配時方案。為確保東西向車輛的順利通行，通過設置協調綠波逆向相位差， A、B路口之間相位差7s，B、C路口之間相位差6s，以彌補前車啟動時間，提高運行車輛的通行速率。針對路口A北方向修路完成剛開通的特殊情況，南北方向車流較少，但在高峰配時方案中為保障A、B、C三個路口實現協調綠波，A路口的南北通行相位配時并未減少，雖然會造成一定程度的空放現象，但是三路口的協調調度通行效率提高了很多。
圖10 路口A、B、C綠波協同控制（同紅）
圖11 相鄰三個路口A、B、C綠波協同控制（同綠）
圖12 路口A、B和C彈性微綠波協調調度效果實拍視頻
（3）夜間時段全智慧調度
喜悅團隊使用人工智能算法進一步對此三個路口進行優化，通過地磁和視頻車檢器采集的流量數據實時提取交通流量，通過路口A、B、C之間網絡通信，實現三個路口之間的信息交互，提前智能感知上游路口的流量壓力。通過人工智能全智慧調度算法，對路口交通進行實時擁堵度分析、運用實時量化關聯跳相策略（如JOY SMART AI信控調度系統實時相位運行圖），JOY SMART AI信控調度系統以"效率優化、兼顧公平、宏觀至上"為原則，通過全智慧調度算法，實時精準地控制紅綠燈信號。通過近期平峰時段運行結果顯示（如圖JOY SMART AI信控調度系統統計報告），JOY SMART AI信控調度系統顯著提高了路口的運行效率和飽和度，降低了路口的空切空放。
圖13 JOY SMART AI系統實時相位運行圖
圖14 JOY SMART AI系統運行統計報告