城市道路交通信息采集誘導(dǎo)控制系統(tǒng)解決方案

■ 王莉萍 李 潔

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交通管理

城市道路交通信息采集誘導(dǎo)控制系統(tǒng)解決方案

■ 王莉萍 李 潔

交通采集誘導(dǎo)系統(tǒng)能夠幫助管理者實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)交通流優(yōu)化和為出行者提供即時(shí)信息，是解決交通擁擠的有效途徑，通過(guò)調(diào)整駕駛員的行駛路線使得路網(wǎng)交通流分配達(dá)到所希望的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)交通流的均衡分配。

近年來(lái)，我國(guó)城市路網(wǎng)逐步成熟，道路交通需求量進(jìn)一步增加，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與城市化進(jìn)程的加快，城市人口和機(jī)動(dòng)車輛日益增加，城市道路交通的擁擠與阻塞己經(jīng)成為大中城市普遍存在的現(xiàn)象。

交通高峰期的持續(xù)時(shí)間不斷延長(zhǎng)，高峰期出現(xiàn)交通擁擠的路段不斷增加，嚴(yán)重影響了道路交通的安全性和運(yùn)行效率。交通擁堵不僅給出行者的出行帶來(lái)不便和延誤，更重要的是對(duì)整個(gè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生阻力，從而影響整體國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市居民的生活質(zhì)量的提高。

與此同時(shí)，對(duì)于許多城市來(lái)說(shuō)，大范圍地拓寬、改擴(kuò)建道路的可能性越來(lái)越小，政府也很難為交通的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入更多的力量。實(shí)際上，路網(wǎng)并不是在全部時(shí)間和空間上都是滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的，若能夠及時(shí)獲得路網(wǎng)上的動(dòng)態(tài)交通信息、準(zhǔn)確地掌握以及預(yù)測(cè)路網(wǎng)的交通狀態(tài)，并以此進(jìn)行出行誘導(dǎo)，充分利用交通系統(tǒng)的時(shí)空資源，則可在不增加道路設(shè)施的情況下，通過(guò)提高道路的使用效率和安全性來(lái)滿足不斷增長(zhǎng)的運(yùn)輸需求。

要解決交通擁堵問(wèn)題，傳統(tǒng)的交通管理手段和方法越來(lái)越難以滿足解決交通問(wèn)題的需要，因此，必須不斷改進(jìn)現(xiàn)有交通管理科技手段以適應(yīng)新形勢(shì)下的道路交通管理工作，其中交通管理的智能化和信息化是未來(lái)交通管理的主要發(fā)展方向。隨著ITS在國(guó)內(nèi)外的不斷推廣應(yīng)用，越來(lái)越多交通采集與誘導(dǎo)在城市智交通系統(tǒng)中應(yīng)用，起到了較好的效果。以上海為例，其城市高架路安裝了以VMS為主的交通誘導(dǎo)系統(tǒng)以后，流量增加了5%，平均車速提高了3%，道路暢通時(shí)間增加7%，擁擠堵塞狀況緩解，服務(wù)水平有一定提高。

系統(tǒng)架構(gòu)圖

系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)目前大部分城市道路形式及交通采集誘導(dǎo)業(yè)務(wù)需要，系統(tǒng)可分為四大部分，分別為：快速路交通信息采集誘導(dǎo)系統(tǒng)、地面道路交通信息采集誘導(dǎo)系統(tǒng)、停車誘導(dǎo)系統(tǒng)、交通信息采集誘導(dǎo)平臺(tái)。

其中快速路交通信息采集系統(tǒng)又包括快速路交通信息采集系統(tǒng)、交通信息發(fā)布系統(tǒng)和匝道控制系統(tǒng)。通過(guò)不同形式的固定檢測(cè)設(shè)備采集車流量、車速、車流密度等所需交通信息，經(jīng)采集誘導(dǎo)平臺(tái)綜合處理后發(fā)布到快速路誘導(dǎo)屏上，及時(shí)通知駕駛員道路實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。通過(guò)匝道控制設(shè)備對(duì)匝道開(kāi)閉及車流匯入進(jìn)行控制。

地面道路交通采集誘導(dǎo)系統(tǒng)包括基于浮動(dòng)車GPS的信息采集系統(tǒng)、基于信號(hào)系統(tǒng)及固定檢測(cè)器的采集系統(tǒng)和交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)。

停車誘導(dǎo)系統(tǒng)通過(guò)采集停車庫(kù)空車位信息，實(shí)時(shí)向駕駛員發(fā)布目的地停車空位信息。

外場(chǎng)采集設(shè)備將采集交通信息匯聚到交通采集誘導(dǎo)平臺(tái)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理及處理，通過(guò)平臺(tái)發(fā)布到各誘導(dǎo)設(shè)備。上海的城市高架路安裝了以VMS為主的交通誘導(dǎo)系統(tǒng)以后，流量增加了5%，平均車速提高了3%，道路暢通時(shí)間增加7%，擁擠堵塞狀況緩解。

物理架構(gòu)圖

物理架構(gòu)

主要工作原理是：通過(guò)路面交通信息采集系統(tǒng)收集動(dòng)態(tài)交通信息，匯聚到集成平臺(tái)進(jìn)行綜合處理，再將處理后的誘導(dǎo)信息通過(guò)交通流量誘導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)布到交通行車誘導(dǎo)路側(cè)顯示屏上，提前告知機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)饲胺降缆方煌ㄇ闆r。

道路上的前端采集設(shè)備采集到交通流數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)有線或無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)匯集后傳輸?shù)街行慕煌ㄐ畔⑻幚矸治鲎酉到y(tǒng)，中心子系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、預(yù)處理、保存，并對(duì)其進(jìn)行處理、統(tǒng)計(jì)、分析，將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)交通流信息按照設(shè)定的交通模型進(jìn)行計(jì)算，自動(dòng)生成交通誘導(dǎo)信息并實(shí)時(shí)發(fā)布到設(shè)置在道路沿線的交通信息發(fā)布顯示屏上，向公眾提供實(shí)時(shí)路況信息和其它交通管制、誘導(dǎo)信息。

各層次的功能介紹如下：

1.交通信息采集

交通信息采集子系統(tǒng)主要功能為通過(guò)各種檢測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)道路的交通流信息，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)上傳到控制中心。

城市交通信息采集方式主要可以采用如下方式：人工報(bào)警交通數(shù)據(jù)采集模式、基于地磁線圈方式、基于微波檢測(cè)、基于無(wú)線地磁采集模式、基于視頻檢測(cè)系統(tǒng)模式、基于高清的車牌牌號(hào)數(shù)據(jù)、基于信號(hào)控制系統(tǒng)的采集模式、基于浮動(dòng)車GPS的數(shù)據(jù)采集模式等。

（1）人工報(bào)警交通數(shù)據(jù)采集模式。主要由路面執(zhí)勤交警或交通參與者通過(guò)廣播電臺(tái)等途徑提供和發(fā)布交通擁堵信息。

（2）感應(yīng)線圈檢測(cè)交通數(shù)據(jù)采集模式。線圈檢測(cè)器是傳統(tǒng)的交通檢測(cè)器，車輛通過(guò)埋設(shè)在路面下的環(huán)形線圈時(shí)，會(huì)引起線圈磁場(chǎng)的變化，檢測(cè)器據(jù)此計(jì)算出車輛的流量、占有率、還可以借助環(huán)形線圈的平均有效長(zhǎng)度計(jì)算出車輛的行駛速度。

（3）微波采集模式。微波車輛檢測(cè)系統(tǒng)采用雷達(dá)微波檢測(cè)技術(shù)，當(dāng)車輛通過(guò)微波檢測(cè)區(qū)域時(shí)被檢測(cè)到，將檢測(cè)到車道路段上的交通參數(shù)。

（4）無(wú)線地磁交通數(shù)據(jù)采集模式。靈活布置無(wú)線地磁檢測(cè)方式，可準(zhǔn)確測(cè)定行車車速、路占率、車輛數(shù)、車輛長(zhǎng)度等參數(shù)，經(jīng)過(guò)交通數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)后，為車輛誘導(dǎo)提供有效數(shù)據(jù)。

（5）視頻監(jiān)控交通數(shù)據(jù)采集模式。視頻檢測(cè)系統(tǒng)一般由攝像機(jī)、基于微處理器的計(jì)算機(jī)及處理軟件組成。視頻檢測(cè)是一種將視頻圖像和模式識(shí)別相結(jié)合并應(yīng)用于交通領(lǐng)域的新型采集技術(shù)。視頻檢測(cè)將采集到的連續(xù)模擬圖像轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字圖像后，經(jīng)過(guò)軟件分析處理可得到交通流量等交通參數(shù)。而具有車輛跟蹤功能的視頻檢測(cè)系統(tǒng)還可確認(rèn)車輛的轉(zhuǎn)向及變車道動(dòng)作。

（6）基于高清視頻的車牌號(hào)牌數(shù)據(jù)。采集交通參數(shù)和號(hào)牌信息，為計(jì)算基于牌照識(shí)別數(shù)據(jù)的行程時(shí)間提供有效數(shù)據(jù)。

（7）基于交通信號(hào)控制系統(tǒng)的交通數(shù)據(jù)采集模式。交通信息采集系統(tǒng)將直接從交通信號(hào)控制系統(tǒng)中提取相關(guān)路口信息。

（8）機(jī)動(dòng)車GPS動(dòng)態(tài)交通數(shù)據(jù)采集模式?；贕PS的交通信息采集技術(shù)是在車輛上配備GPS接收裝置，以一定的采樣間隔記錄車輛的三維位置坐標(biāo)（經(jīng)度、緯度、高度）和時(shí)間信息，這些信息傳入計(jì)算機(jī)后與地理信息系統(tǒng)（GIS）的電子地圖相結(jié)合，經(jīng)過(guò)重疊分析可計(jì)算出行程時(shí)間和行車速度。

2.交通信息誘導(dǎo)

交通信息發(fā)布子系統(tǒng)將來(lái)不僅可以用于交通行車誘導(dǎo)屏，還可以通過(guò)信息服務(wù)提供商、網(wǎng)站等方式為市民提供交通出行服務(wù)。

交通信息誘導(dǎo)最常采用的方式為交通行車誘導(dǎo)屏。其中最常見(jiàn)的交通行車誘導(dǎo)屏分為：全彩色LED顯示屏、雙基色LED顯示屏、光帶嵌入式圖形顯示屏、光帶嵌入式圖形+LED文字板組合顯示屏4種類型。其中，光帶嵌入式以及光帶嵌入式圖形+LED文字板組合顯示屏表現(xiàn)形式直觀形象，以平均運(yùn)行速度作為指標(biāo)，以紅黃綠三種經(jīng)典顏色顯示路段的運(yùn)行狀態(tài)。如果發(fā)生交通擁堵，可提醒駕駛員提前繞行，選擇其它路徑到達(dá)目的地，達(dá)到緩解交通擁堵，提高道路通行能力的交通行車誘導(dǎo)目的。

3.交通信息采集誘導(dǎo)平臺(tái)

所有交通信息統(tǒng)一集成到交通信息采集誘導(dǎo)平臺(tái)，利用ArcGIS運(yùn)行環(huán)境作為地理信息開(kāi)發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)道路交通控制及交通管理的可視化，集成已有的視頻信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通行車誘導(dǎo)屏的實(shí)時(shí)交通行車誘導(dǎo)信息。

攝像機(jī)控制界面

視頻巡檢界面

交通信息采集誘導(dǎo)平臺(tái)功能

1.信息接收和預(yù)處理功能

系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收采集交通流信息，信息采集種類包括交通流量、占有率、車速等。由于傳輸設(shè)備故障、路面交通狀況和環(huán)境因素等方面的原因，所采集的道路交通數(shù)據(jù)將不可避免的出現(xiàn)錯(cuò)誤、丟失等情況。為了準(zhǔn)確地反映實(shí)際的交通狀況并滿足算法的數(shù)據(jù)應(yīng)用需求，需要對(duì)各系統(tǒng)采集的交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，確保數(shù)據(jù)的有效性和完整性。

2.交通信息處理功能

交通信息處理功能主要通過(guò)接受經(jīng)過(guò)預(yù)處理的交通實(shí)時(shí)信息，并利用內(nèi)置的道路交通狀態(tài)分析算法，對(duì)其進(jìn)行處理，得到實(shí)時(shí)的路段交通狀態(tài)信息。

3.視頻管理和巡檢功能

視頻預(yù)置位設(shè)置功能：提供用戶操作界面對(duì)視頻預(yù)置位進(jìn)行管理。

視頻分組巡視方案管理功能：提供操作界面對(duì)視頻分組巡視方案的設(shè)置和管理。

實(shí)時(shí)路段狀態(tài)關(guān)聯(lián)巡視功能：創(chuàng)建與路段關(guān)聯(lián)的分組巡視方案，并通過(guò)啟動(dòng)該巡視方案來(lái)巡視路段交通狀況。

誘導(dǎo)設(shè)備顯示內(nèi)容巡檢功能：創(chuàng)建與外場(chǎng)誘導(dǎo)設(shè)備關(guān)聯(lián)的分組巡視方案，并通過(guò)啟動(dòng)該巡視方案來(lái)巡視設(shè)備的實(shí)際顯示是否正常。

交通誘導(dǎo)預(yù)案管理功能

交通誘導(dǎo)預(yù)案管理主要是對(duì)交通事故、災(zāi)害性天氣、養(yǎng)維護(hù)及施工等交通事件的交通誘導(dǎo)預(yù)案進(jìn)行管理，主要包括誘導(dǎo)時(shí)的關(guān)聯(lián)誘導(dǎo)屏、發(fā)布的文字內(nèi)容等。

1.基于GIS的信息展示功能

交通信息發(fā)布和展示主要是使用GIS的形式展示實(shí)時(shí)交通狀態(tài)信息，提供操作員監(jiān)控操作界面。主要功能包括有：GIS圖層加載及地圖操作功能、設(shè)備信息查詢功能、交通狀態(tài)GIS展示功能等。

2.交通信息發(fā)布功能

包括交通信息的自動(dòng)發(fā)布和人工發(fā)布。

交通信息自動(dòng)發(fā)布是誘導(dǎo)屏直接發(fā)布由融合處理算法處理獲得的路段交通狀態(tài)。自動(dòng)發(fā)布包括誘導(dǎo)信息的組織、發(fā)布段信息發(fā)布和文字誘導(dǎo)信息發(fā)布幾個(gè)主要功能。

交通信息人工發(fā)布功能，就是在不停止后臺(tái)算法對(duì)外場(chǎng)誘導(dǎo)屏發(fā)布誘導(dǎo)信息的同時(shí)，通過(guò)增加顯示信息或暫時(shí)替換顯示信息的方式進(jìn)行誘導(dǎo)信息發(fā)布。

交通信息人工發(fā)布的優(yōu)先級(jí)一般高于交通信息自動(dòng)發(fā)布，但人工發(fā)布信息根據(jù)其類型的不同，自身也有著優(yōu)先級(jí)的區(qū)分，一般的優(yōu)先級(jí)順序如下：人工強(qiáng)制命令 > 封路 > 交通事故 >高速公路封路 > 交通阻塞 > 交通擁擠=行程時(shí)間 > 交通暢通。

應(yīng)用展望

建設(shè)城市道路交通信息采集誘導(dǎo)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)交通管理的基礎(chǔ)功能，包括：實(shí)現(xiàn)多渠道、大范圍的交通信息的采集、處理和發(fā)布；有效的組織調(diào)度交通流，監(jiān)測(cè)管轄區(qū)內(nèi)的交通行為；提高道路服務(wù)水平，提高城市交通安全水平，保障道路暢通；最終通過(guò)資源共享及信息交換，提高公共服務(wù)水平。

作者單位：上海電科智能系統(tǒng)股份有限公司