河北交通

高速公路路段交调体系建设解决方案

    高速公路交调体系从其功能来说,应是机电系统的一部分,因此交调系统建设应解决的首要问题是已有机电系统的应用,以便避免重复浪费,节约建设资金。
    在已建成的高速公路机电系统中,均配备了包括监控、收费、通信、供配电系统等子系统。一些高速公路监控系统中配置了精确度较高的车辆检测器,能够起到车辆计数、车型辨识的作用。机电系统中的通信系统、供配电系统也可为交调站点提供相关服务。为体现整合现有资源、注重实效的原则,通过借助现有机电系统,可降低成本,充分利用已有资源,避免重复建设,但是由于交通部对于交调站点的布设位置和设备配备以及数据传输格式等都有特定的技术要求,高速公路监控系统的车辆检测系统还不能直接作为交调点使用,供配电、通信系统也需加以改造才能够满足交调工作的需要。
1.1 高速公路交调体系总体布局
    高速公路交通量调查体系,由一或二级省数据中心,若干个路段分中心,系统车辆检测器及一、二类调查站点构成,如下页图所示。
    各交调站点是整个交调体系的基础,它们通过交调专用仪器,实时采集车辆流动信息,利用已有的高速光纤网进行数据传输,对不具备光纤传输的交调站点采用GPRS无线数据传输模式,进行数据传输。
    各级高速公路监控中心及省级交调数据中心负责接收、转发上传一类调查站采集的动态基本交通数据,即一类调查站采集的动态基本交通数据除在各级高速公路监控中心及省级交调数据中心留存外,应逐级上传至部级交调数据中心;二类调查站采集的动态基本交通数据只上传至路段或省级高速公路监控中心,由该中心结合道路基本数据分析、生成本路段或辖区的道路监测与出行服务信息,并逐级上传。

1.2 利用现有的监控系统
    充分利用现有的监控系统,对原有的超声波、视频、环形线圈检测设备采集的数据进行数据挖掘、分析利用。
目前高速公路交通量调查工作的功能定位是:在充分融合利用既有信息资源的基础上,建设高速公路交通量观测与信息服务体系,反映高速公路交通流与道路运行的宏观、微观特征,为高速公路的管理服务,为高速公路的科研设计服务,为高速公路的出行者服务。
    根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)的要求,高速公路视技术标准不同应配置完善或较完善的信息采集、交通异常判断、交通监视、诱导、主线及匝道控制、信息处理及发布等设施,高速公路主线监控系统即是上述设施的一部分。
    高速公路主线监控系统由外场设备子系统及监控中心子系统构成,具备信息采集、信息处理与决策、诱导与控制等功能。其中外场设备子系统包括车辆检测器子系统、可变情报板子系统、可变限速标志子系统、气象检测子系统、闭路电视子系统等;监控中心子系统主要由控制、显示及通信设备组成。在高速公路主线监控系统中,外场实时交通数据的采集由车辆检测器子系统完成,之后通过高速公路专用通信网传输至路段监控中心,并结合紧急电话、巡逻车等其他信息采集手段对交通数据进行处理、分析形成控制指令,再通过专用通信网由可变情报板、可变限速标志等发布,实现对交通流的控制和诱导。
    车辆检测器子系统是高速公路主线监控系统中底层交通数据采集的主要手段,在系统中发挥着重要的基础作用。从工作原理及功能看,车辆检测器与专用的交通数据采集设备并无本质区别,一般能实时采集交通流量、车辆地点车速、时间占有率等交通基础数据,并以一定的时间间隔(如5分钟)向监控中心传输。
    由于车辆检测器国家及行业标准的功能要求与专用的交通数据调查设备功能要求不尽一致,因此车辆检测器一般不采集车头时距数据,交通组成数据的采集能力也较差。
    数据挖掘技术,是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中提取隐含的、事先未知的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。其处理对象是大量广泛的日常业务数据,包括那些看似零散不完整的内容。通过对原始数据集的数据清理、集成、选择、变换,把数据变换成适合挖掘的形式。再利用对应的数学模型,对其进行运算分析,从海量数据输入,到关键值输出。关键值就是从隐含的数据资源中提取的具有显性特点的知识。海量数据的挖掘,事先不需非常明确的目标,针对某类事件所涉及的一个大范围数据,通过挖掘分析,揭示其内在的深层关系,把对应管理人员从单纯的直观分析中解放出来,不必在缺少逻辑指引的状态下艰难地凭借直觉寻找线索。营运管理中各种细致、深入的分析活动,都可以从数据挖掘中得到支持。
    考虑到高速公路监控系统的相对独立性,任务特殊性,因此原则上不对高速公路监控系统进行技术层面的改造,利用计算机技术,数据挖掘技术和数据分析技术,对监控系统原始数据进行分析,从中发现问题,并且从中挖掘、总结潜在的规则,对交通系统的发展规律进行预测,对交通系统进行改造和调整。
1.3 利用现有的收费系统
    充分利用收费系统数据,采用数据挖掘技术对收费系统数据进行深度分析。
    高速公路收费方式一般以“人工收费、计算机管理”的半自动收费为主,车辆驶入时须在入口收费站领取通行券或通行卡,上面记录着该收费站名称或编码等信息,当车辆离开高速公路时在出口收费站验票,根据车型(或轴重、车货总重)、行驶里程计价收费。随着智能交通技术的普及应用,目前也有少量高速公路采用了ETC不停车收费系统,但收费计价原理与半自动收费方式相同。
    通过对高速公路收费数据库的数据挖掘,收费系统具备准确获取路段(线)平均交通量指标的能力,数据可精确划分至每个基本单元路段,具备无可比拟的精度优势。
    但是由收费系统获取路段(线)平均交通量指标也存在一定的问题,主要表现在以下方面:
    A、收费系统车型划分标准与交通量调查统计的车型划分标准不同,获取的路段(线)平均交通量只能以绝对数计,不能完全满足交通量调查统计工作对交通量数据的需求;
    B、由于收费系统在系统功能设计上主要以满足收费需要为主,部分高速公路运营主体收费系统在设计之处未考虑提取路段(线)平均交通量指标的功能,需要从数据库中提取原始数据做专门分析,此部分高速公路运营主体的数据分析工作量浩大,数据分析的操作性较差;
    C、获取路段(线)平均交通量指标的时间灵活性不足,受系统设计限制,一般情况下交通量统计的最小时间单位仅为日均交通量。尽管通过高速公路收费系统获取路段(线)平均交通量指标存在诸多问题,但由于其具备数据采集低成本、高精度的优势,使得此种方法仍不失为一种有价值的数据调查方法。
    由于高速公路收费系统的相对独立性,任务特殊性,高速公路交通量调查不能对收费系统产生关联影响,因此不能进行技术层面的改造。同监控系统一样,我们利用计算机技术,数据挖掘技术和数据分析技术,对系统原始数据进行分析,从中发现问题,并且从中挖掘、总结潜在的规则,完成高速公路的交通量分析调查工作。
1.4 适当布设一类交通数据调查站
    目前原有的高速公路监控系统中配置了车辆检测器,由于车辆检测器国家及行业标准的功能要求与专用交通数据调查设备功能要求不尽一致,因此车辆检测器一般不采集车头时距数据,交通组成数据的采集能力也较差。为达到交通部交通流量检测数据的要求,在保留原有监控系统,不变更硬件设备与软件的基础上通过数据分析、挖掘达到要求。对达不到要求的检测站点,适当布设一类交通数据调查站,并对原有监控设备按二类站点使用。
    按国家高速公路网一类站点要求,一类站点交通量检测设备,为通过交通部检测的一级设备,目前国内通过检测的一类设备主要工作方式有线圈、压电与线圈组合、超声波、超声波与微波组合、视频、几种方式,综合考虑产品的性能价格比,采用线圈与压电组合、超声波与微波雷达组合及视频三种形式的设备,较适合高速公路一类站点使用。采用线圈形式的设备,较适合高速公路二类站点使用。
    上述几款设备与原有高速公路监控设备及其它种类检测设备相比,不但实时采集交通流量、车辆地点车速、时间占有率等交通基础数据精度高,同时在车头时距、车型分类参数检测上,采用多传感器复合检测技术,得到的检测参数精度远高于采用单一传感器检测精度。
1.5 建设省级交调平台
    通过建设省级平台,既可满足高速公路交通量调查需要,又可以满足普通公路调查需要,并可实现WEB查询功能。

    按照分部实施的原则,建立全省公路网交通信息管理系统。
    首先实现无人值守条件下对全省高速路网交通信息的自动采集、传输、存储和统计处理,满足交通主管部门对信息的网络化管理。
    选用自动化交通信息检测器,实现对交通量(车辆数、车型)、车速、密度等交通流特征参数的24小时连续式采集。设备通过数据网络(无线网络、有线网络)对采集的数据实时传输与中心数据库对接。
    建立全省高速公路交通信息管理中心,配备先进的数据库服务器,采用冗余措施、磁带备份、定时备份、配备防火墙软件等安全措施,保证数据的完整和安全。
    选择数据集中处理,Web形式的轻客户端,方便管理人员对数据的查询、统计、分析和运用。

 
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