一
标准制定背景
交通信号控制相关标准背后的历史可以追溯到2010年发布的《道路交通信号控制机与车辆检测器间的通信协议》（GA/T 920-2010）。在过去的十多年里，交通检测技术得到了不断的更新和迭代。与此同时，相关政策也在不断完善，特别是2016年的两化工作，旨在推进交通标志标线的标准化和信号控制智能化。
在政策导向方面：自2016年开始，国家明确提出鼓励新建、补充和完善交通流检测设备，用数据支撑交通信号的控制和优化的目标。2020年，公安部发布《关于进一步加强城市交通信号控制应用工作的指导意见》，该文件强调了推进交通检测设备接口协议标准化，鼓励各类检测设备与信号机在前端实现直联互通和数据共享。
此外，交通运输部、科技部等部门都对交通设施的关键技术进行了规定。这些政策和指导意见对加强交通检测设备建设、提高交通信号控制智能化、提升交通感控一体化应用提出了新要求。
在技术发展方面：随着芯片、边缘计算、大数据和人工智能等技术的发展，地感、线圈和地磁等技术逐渐被新型检测技术所取代。新型交通设备如RFID、视频、雷达/雷视逐渐普及，各地交管部门也大量安装了这些设备。
由于感知数据呈现多样性特征，这就要求交通信号控制机不仅能接入基于不同检测方式的新型感知设备，还要能适配丰富多样的融合感知数据。为此，面向交通控制智能化新需求，交通感知与控制亟需实现一体化融合，规范直连交互模式，推进感控一体化，即交通信号控制机能够融合多维度、全方位的实时感知数据，实现交通状态精准识别、智能控制快速决策。
在标准适配方面，自2010年以来，与该标准相关的标准已经进行了多次修订和发布，如2016年发布的《道路交通信号控制机》（GB 25280），对道路交通信号控制进行了规范；2020年发布的《道路交通信号控制机信息发布接口规范》(GA/T 1743)，对交通信号机的信息发布接口进行了规范。为了与这些关联标准内容协调一致，需要对原有标准进行相应的修改。以适应新技术的发展和满足用户的新需求。以上这些都是标准编制的主要背景和动机。
二
总体编制框架
标准编制单位汇集了国内权威机构和主流设备厂商，由公安部交通管理科学研究所（以下简称“交科所”）牵头，包括青岛海信、无锡华通等主流交通信号控制机厂商，以及主流检测器厂商及原标准编制单位。
在标准编制过程中，我们依据各自的专业优势分工协作，按照标准制定计划有序推进，确保标准按照国标委进度要求顺利完成。
在标准编制原则方面，我们遵循了四个原则。首先以经济适用为前提，充分考虑我国交通管控行业现有的产业水平、应用现状与标准化程度，结合视频、微波、雷达、RFID等多类型检测器技术特征，注重标准制定的可用性、可操作、经济性，以确保标准的成功制定和推广应用。
二是以需求应用为导向，通过结合城市交通感控一体化新要求，满足机动车、非机动车、行人等多场景交通管控应用需求，为实现交通流可见、交通状态可认知、智能化控制可实施提供标准化的数据支撑。
三是以先进前瞻为目标，结合新一代信息技术在交通信号控制机与车辆检测器中的发展方向，制定涵盖了车辆身份、异常事件、非机动车、行人检测信息等数据内容，为不断完善智能化交通控制功能提供规范支撑。
四是以协调统一为基础，遵循国家现有的城市交通管控相关政策法规、技术标准，注重与GB 25280、GA/T 1049.2等交通管控类标准，GB/T 34428.2、GB/T 37987等车辆检测器类标准，以及原行业标准的统一性和协调性。
交科所于2018年11月提出标准的申报计划。2019年10月，国家标准委员会下发通知，由交科所负责标准的制定工作，并成立了编制小组。从2019年11月到2021年2月，形成标准的征求意见稿，持续时长一年半。
征求意见稿完成后，标准编制组向全国31个交通管理部门、行业代表性企业和科研院所等征求意见，并收到了大量专业意见，提供了宝贵的建议。在此基础上，经历了半年的时间，完成了标准的送审稿。
随后按照标准的规定程序，在2022年6月完成了标准的报批稿，并提交给国家标准委员会审批。最终在2023年标准正式发布。整个标准的编制历时六年，经历了数十次完善和不断磨合的过程。
三
主要规范内容
标准主要规范了以下几个方面：通信规则和规程、物理层通讯方式接口、以太网和串行通讯约定，以及应用层中基于信息帧封装数据表交换方式等。
在通信规则和规程方面，标准按照OSI的七层模型进行规范，主要涉及物理层、网络层、传输层和应用层，针对数据链路层、会话层和表示层的约定较少。
在物理层，标准对通讯方式接口进行了约定。在网络和传输层，对以太网接口和串行通信的方式进行了约定，包括服务端和客户端的角色分配以及默认通信端口等。对于串行通信方式，标准约定了通信参数，如错误率、数据位、停止位、校验位等。
在应用层，标准规范了基于信息帧的封装交换方式。尽管已有SNMP等现成的协议和网络封装方式，但为了与现有相关标准内容协调一致，经过广泛征求意见，采用信息帧封装的格式。
标准规范了通信规程，包括信息查询、信息设置和信息主动上报等数据表。对于信息上报，包括主动上报有应答和无应答两种情况。在数据帧结构方面，规定了帧开始、数据表、校验码和帧结束四个部分。采用标准的CRC16为校验码标准，并明确规定了结果异或值。此外，对数据表结构进行了定义，由通信链路和消息类别、内容组成。
交通感知数据作为标准的核心部分，相比原有的标准，丰富了交互信息种类，涵盖三大类内容。一是通信链路监测，包括连接请求与应答、心跳查询与应答；二是设备管理，包括时间管理以及通讯设备的串口和网络参数配置。
标准还涉及检测器参数设置和检测器工作状态。检测器参数设置允许不同类型的检测设备设置其支持的检测数据，以便信号机可以查询该设备支持的检测数据。对于检测器的工作状态，约定了数据的可信性和工作状态的正常性。标准共定义了3大类、13小类和92项数据，以支持交通信号机与车辆检测之间的数据一体化。
这些数据根据交通控制的功能范围和应用场景进行归纳，按照实时数据和统计数据进行分类，也可以根据历史数据的不同维度进行分类，实时数据和统计数据的上传频率和周期可以通过设备参数进行自定义。
此外，数据类型方面可以归纳为六大类。首先是基于断面检测/点位检测的数据；其次是基于区域检测的数据；第三是基于车辆身份的数据，用于识别车辆的身份信息；第四是涉及交通控制中的交通异常事件的数据；最后是非机动车和行人相关的数据，该类数据在交通控制中的重要性愈发突出。
交通流信息基于点位检测，包括车辆占有率、采集次数、采集频率等数据；通行状态信息基于区域检测，包括通道车辆数、空间占有率、排队长度等数据。
车辆身份信息涵盖电子身份、号牌号码、号牌种类等数据，这些数据可根据需要进行扩展和自定义。
行人信息包括人行斑马线上的信息和等待区的信息，这两类信息是不同的，行人信息可以根据上行方向和下行方向进行区分，角度范围表示行人的行进方向。
四
感控一体化实践
第一个场景是基于干线的绿波动态信号优化控制。当前干线绿波协调控制是我国目前普遍使用的交通控制方式，但现有的绿波控制，其控制三要素周期、绿信比及相位差固定，往往通过牺牲支路的服务水平来达到主干线的控制目标。
我们希望在保障主干线畅通的情况下，尽量减少对支路交通的影响。通过在路口安装相应的检测设备，信号控制机内置信号控制优化算法，最终实现了全量级、全要素的动态信号优化控制。周期、绿信比、相位差不再是固定不变，而是根据交通流量变化而实时变化，既保证了主干线交通流的畅通，又减少了支路上绿灯的空放现象，从而提高整个道路的通行效率。
第二个场景是干线公交优先快速补偿。采用公交多步检测的方式确定公交车的位置，并通过绿灯延长、红灯缩短的方式制定公交信号优先策略集，并通过多个周期和相位的快速补偿机制，实现各相位绿灯损失时间的充分补偿，维持绿信比稳定在无优先时的状态，从而均衡干线中社会车辆的通行效益。
第三个场景是基于人车协同的感应式路段行人过街信号控制。该场景主要是针对主干线采用绿波协调控制时，如何既保障行人快速、安全过街，又不对主干线绿波带产生较大影响。
我们通过在斑马线两端施化行人等待区，并通过标志标牌提醒行人在等待区等待，提高行人检测的准确率。干线协调控制下行人信号感应控制与单点控制相比，主要是在干线协调绿波带宽之外的时间启动行人过街信号，在不影响协调绿波带的前提下进行行人过街信号响应优化。
该场景针对机动车和行人都进行了检测，并设置了相应的参数。通过内置专有的行人过街优化算法，探索了如何在保证主干线绿波的情况下，快速引导行人过街，目前这一探索实践取得了一定的效果。
最后，用一个比喻来进行总结。如果把一个路口比作一个人，对于聪明的人类来说，“耳清目明”、“血液通畅”，“大脑聪颖”，“四肢灵活”，人方能行事高效。同样对于一个智慧的路口来说，只有用好感知手段和数据，规范直连交互，推进感控一体化，才能够提升路口智能化水平。
作者：公安部交通管理科学研究所副研究员 树爱兵
来源：赛文交通网