城市道路交通信息采集诱导控制系统解决方案

■ 王莉萍 李 洁



交通管理

城市道路交通信息采集诱导控制系统解决方案

■ 王莉萍 李 洁

交通采集诱导系统能够帮助管理者实现路网交通流优化和为出行者提供即时信息，是解决交通拥挤的有效途径，通过调整驾驶员的行驶路线使得路网交通流分配达到所希望的状态，实现路网交通流的均衡分配。

近年来，我国城市路网逐步成熟，道路交通需求量进一步增加，随着社会经济的不断发展与城市化进程的加快，城市人口和机动车辆日益增加，城市道路交通的拥挤与阻塞己经成为大中城市普遍存在的现象。

交通高峰期的持续时间不断延长，高峰期出现交通拥挤的路段不断增加，严重影响了道路交通的安全性和运行效率。交通拥堵不仅给出行者的出行带来不便和延误，更重要的是对整个区域经济的进一步发展产生阻力，从而影响整体国民经济的发展和城市居民的生活质量的提高。

与此同时，对于许多城市来说，大范围地拓宽、改扩建道路的可能性越来越小，政府也很难为交通的基础设施建设投入更多的力量。实际上，路网并不是在全部时间和空间上都是满负荷运转的，若能够及时获得路网上的动态交通信息、准确地掌握以及预测路网的交通状态，并以此进行出行诱导，充分利用交通系统的时空资源，则可在不增加道路设施的情况下，通过提高道路的使用效率和安全性来满足不断增长的运输需求。

要解决交通拥堵问题，传统的交通管理手段和方法越来越难以满足解决交通问题的需要，因此，必须不断改进现有交通管理科技手段以适应新形势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来交通管理的主要发展方向。随着ITS在国内外的不断推广应用，越来越多交通采集与诱导在城市智交通系统中应用，起到了较好的效果。以上海为例，其城市高架路安装了以VMS为主的交通诱导系统以后，流量增加了5%，平均车速提高了3%，道路畅通时间增加7%，拥挤堵塞状况缓解，服务水平有一定提高。

系统架构图

系统架构

根据目前大部分城市道路形式及交通采集诱导业务需要，系统可分为四大部分，分别为：快速路交通信息采集诱导系统、地面道路交通信息采集诱导系统、停车诱导系统、交通信息采集诱导平台。

其中快速路交通信息采集系统又包括快速路交通信息采集系统、交通信息发布系统和匝道控制系统。通过不同形式的固定检测设备采集车流量、车速、车流密度等所需交通信息，经采集诱导平台综合处理后发布到快速路诱导屏上，及时通知驾驶员道路实时状态信息。通过匝道控制设备对匝道开闭及车流汇入进行控制。

地面道路交通采集诱导系统包括基于浮动车GPS的信息采集系统、基于信号系统及固定检测器的采集系统和交通信息诱导系统。

停车诱导系统通过采集停车库空车位信息，实时向驾驶员发布目的地停车空位信息。

外场采集设备将采集交通信息汇聚到交通采集诱导平台，经过数据预处理及处理，通过平台发布到各诱导设备。上海的城市高架路安装了以VMS为主的交通诱导系统以后，流量增加了5%，平均车速提高了3%，道路畅通时间增加7%，拥挤堵塞状况缓解。

物理架构图

物理架构

主要工作原理是：通过路面交通信息采集系统收集动态交通信息，汇聚到集成平台进行综合处理，再将处理后的诱导信息通过交通流量诱导系统发布到交通行车诱导路侧显示屏上，提前告知机动车驾驶人前方道路交通情况。

道路上的前端采集设备采集到交通流数据后，经过有线或无线通讯网络汇集后传输到中心交通信息处理分析子系统，中心子系统对数据进行接收、预处理、保存，并对其进行处理、统计、分析，将检测到的实时交通流信息按照设定的交通模型进行计算，自动生成交通诱导信息并实时发布到设置在道路沿线的交通信息发布显示屏上，向公众提供实时路况信息和其它交通管制、诱导信息。

各层次的功能介绍如下：

1.交通信息采集

交通信息采集子系统主要功能为通过各种检测设备实时检测系统覆盖范围内道路的交通流信息，通过通信网络上传到控制中心。

城市交通信息采集方式主要可以采用如下方式：人工报警交通数据采集模式、基于地磁线圈方式、基于微波检测、基于无线地磁采集模式、基于视频检测系统模式、基于高清的车牌牌号数据、基于信号控制系统的采集模式、基于浮动车GPS的数据采集模式等。

（1）人工报警交通数据采集模式。主要由路面执勤交警或交通参与者通过广播电台等途径提供和发布交通拥堵信息。

（2）感应线圈检测交通数据采集模式。线圈检测器是传统的交通检测器，车辆通过埋设在路面下的环形线圈时，会引起线圈磁场的变化，检测器据此计算出车辆的流量、占有率、还可以借助环形线圈的平均有效长度计算出车辆的行驶速度。

（3）微波采集模式。微波车辆检测系统采用雷达微波检测技术，当车辆通过微波检测区域时被检测到，将检测到车道路段上的交通参数。

（4）无线地磁交通数据采集模式。灵活布置无线地磁检测方式，可准确测定行车车速、路占率、车辆数、车辆长度等参数，经过交通数据处理系统后，为车辆诱导提供有效数据。

（5）视频监控交通数据采集模式。视频检测系统一般由摄像机、基于微处理器的计算机及处理软件组成。视频检测是一种将视频图像和模式识别相结合并应用于交通领域的新型采集技术。视频检测将采集到的连续模拟图像转换成离散的数字图像后，经过软件分析处理可得到交通流量等交通参数。而具有车辆跟踪功能的视频检测系统还可确认车辆的转向及变车道动作。

（6）基于高清视频的车牌号牌数据。采集交通参数和号牌信息，为计算基于牌照识别数据的行程时间提供有效数据。

（7）基于交通信号控制系统的交通数据采集模式。交通信息采集系统将直接从交通信号控制系统中提取相关路口信息。

（8）机动车GPS动态交通数据采集模式。基于GPS的交通信息采集技术是在车辆上配备GPS接收装置，以一定的采样间隔记录车辆的三维位置坐标（经度、纬度、高度）和时间信息，这些信息传入计算机后与地理信息系统（GIS）的电子地图相结合，经过重叠分析可计算出行程时间和行车速度。

2.交通信息诱导

交通信息发布子系统将来不仅可以用于交通行车诱导屏，还可以通过信息服务提供商、网站等方式为市民提供交通出行服务。

交通信息诱导最常采用的方式为交通行车诱导屏。其中最常见的交通行车诱导屏分为：全彩色LED显示屏、双基色LED显示屏、光带嵌入式图形显示屏、光带嵌入式图形+LED文字板组合显示屏4种类型。其中，光带嵌入式以及光带嵌入式图形+LED文字板组合显示屏表现形式直观形象，以平均运行速度作为指标，以红黄绿三种经典颜色显示路段的运行状态。如果发生交通拥堵，可提醒驾驶员提前绕行，选择其它路径到达目的地，达到缓解交通拥堵，提高道路通行能力的交通行车诱导目的。

3.交通信息采集诱导平台

所有交通信息统一集成到交通信息采集诱导平台，利用ArcGIS运行环境作为地理信息开发平台，实现道路交通控制及交通管理的可视化，集成已有的视频信息，实时监测交通行车诱导屏的实时交通行车诱导信息。

摄像机控制界面

视频巡检界面

交通信息采集诱导平台功能

1.信息接收和预处理功能

系统实时接收采集交通流信息，信息采集种类包括交通流量、占有率、车速等。由于传输设备故障、路面交通状况和环境因素等方面的原因，所采集的道路交通数据将不可避免的出现错误、丢失等情况。为了准确地反映实际的交通状况并满足算法的数据应用需求，需要对各系统采集的交通流数据进行数据预处理，确保数据的有效性和完整性。

2.交通信息处理功能

交通信息处理功能主要通过接受经过预处理的交通实时信息，并利用内置的道路交通状态分析算法，对其进行处理，得到实时的路段交通状态信息。

3.视频管理和巡检功能

视频预置位设置功能：提供用户操作界面对视频预置位进行管理。

视频分组巡视方案管理功能：提供操作界面对视频分组巡视方案的设置和管理。

实时路段状态关联巡视功能：创建与路段关联的分组巡视方案，并通过启动该巡视方案来巡视路段交通状况。

诱导设备显示内容巡检功能：创建与外场诱导设备关联的分组巡视方案，并通过启动该巡视方案来巡视设备的实际显示是否正常。

交通诱导预案管理功能

交通诱导预案管理主要是对交通事故、灾害性天气、养维护及施工等交通事件的交通诱导预案进行管理，主要包括诱导时的关联诱导屏、发布的文字内容等。

1.基于GIS的信息展示功能

交通信息发布和展示主要是使用GIS的形式展示实时交通状态信息，提供操作员监控操作界面。主要功能包括有：GIS图层加载及地图操作功能、设备信息查询功能、交通状态GIS展示功能等。

2.交通信息发布功能

包括交通信息的自动发布和人工发布。

交通信息自动发布是诱导屏直接发布由融合处理算法处理获得的路段交通状态。自动发布包括诱导信息的组织、发布段信息发布和文字诱导信息发布几个主要功能。

交通信息人工发布功能，就是在不停止后台算法对外场诱导屏发布诱导信息的同时，通过增加显示信息或暂时替换显示信息的方式进行诱导信息发布。

交通信息人工发布的优先级一般高于交通信息自动发布，但人工发布信息根据其类型的不同，自身也有着优先级的区分，一般的优先级顺序如下：人工强制命令 > 封路 > 交通事故 >高速公路封路 > 交通阻塞 > 交通拥挤=行程时间 > 交通畅通。

应用展望

建设城市道路交通信息采集诱导控制系统，可以实现交通管理的基础功能，包括：实现多渠道、大范围的交通信息的采集、处理和发布；有效的组织调度交通流，监测管辖区内的交通行为；提高道路服务水平，提高城市交通安全水平，保障道路畅通；最终通过资源共享及信息交换，提高公共服务水平。

作者单位：上海电科智能系统股份有限公司