淺論高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)的原理與功能設(shè)計(jì)

彭超 李茂華 李志鋒

【摘 要】高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)目的是通過對(duì)高速公路全線的交通流量檢測(cè)、交通狀況的監(jiān)測(cè)、環(huán)境氣象檢測(cè)、運(yùn)行狀況的監(jiān)視，按照一系列智能控制規(guī)則和策略產(chǎn)生控制方案，從而實(shí)現(xiàn)控制交通流量、改善交通環(huán)境、減少事故，以使高速公路達(dá)到較高的服務(wù)水平。本文對(duì)高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)的原理以及高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)具體的功能設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述分析，并簡述了高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)的工作流程，以供借鑒參考。

【關(guān)鍵詞】高速公路；交通監(jiān)控系統(tǒng)；原理；功能設(shè)計(jì)；工作流程

高速公路與普通道路相比具有全封閉、專用性以及車輛在高速公路上行駛速度快、流量大的特點(diǎn)。高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)通過路段監(jiān)視系統(tǒng)獲得道路運(yùn)行信息，根據(jù)設(shè)定的處理方式作出綜合分析判斷、并采取針對(duì)性措施。系統(tǒng)將決策的結(jié)果與控制措施指令通過高速的信息傳輸設(shè)備發(fā)布到終端的情報(bào)板、路段控制匝道、收費(fèi)站等。以及時(shí)的反應(yīng)動(dòng)作保證道路安全暢通。對(duì)于實(shí)際管理中的延誤，快速作出反應(yīng)，安排專門工作人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)排除影響事件，將延誤造成的損失降到最低，全面協(xié)調(diào)道路監(jiān)控管理工作。發(fā)展高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)是目前公路交通安全發(fā)展的要求，目前我國高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)還需要不斷進(jìn)行技術(shù)完善，從綜合控制、信息采集、警報(bào)通告等方面提高處理速度，全面提升系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值，促進(jìn)我國高速公路交通安全管理工作的進(jìn)一步發(fā)展。

1 高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)的原理

在高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)中，管理中心系統(tǒng)實(shí)時(shí)收集管理區(qū)域的信息數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)作出適當(dāng)?shù)姆治鎏幚恚簷z測(cè)安全事故威脅性、決定交通管理機(jī)制、應(yīng)急處理功能、資料收集檢索、顯像系統(tǒng)功能、系統(tǒng)功能運(yùn)行檢測(cè)、協(xié)調(diào)功能配合優(yōu)化各方資源配置等，為道路暢通運(yùn)行創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。系統(tǒng)對(duì)高速公路全線進(jìn)行整合管理、調(diào)整管理資源分配，以控制中心為基礎(chǔ)調(diào)動(dòng)功能模塊有序完成實(shí)際工作任務(wù)。（1）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：是系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理中心，主要功能有保存信息、建立信息數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸功能服務(wù)、整理整合數(shù)據(jù)和進(jìn)行信息數(shù)據(jù)格式與形式轉(zhuǎn)化。（2）路段通信模塊：是分段道路信息連通器，收集實(shí)時(shí)路況信息，進(jìn)行分類上傳，將采集數(shù)據(jù)類型識(shí)別完成后，轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一形式上傳到信息數(shù)據(jù)庫保存。除此之外還負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)具體指令裝置，校對(duì)時(shí)間確保協(xié)調(diào)性。（3）路段監(jiān)控模塊：是指令接受處理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)接受主服務(wù)器信息處理完成信息，根據(jù)信息內(nèi)容采取管理措施，選擇適應(yīng)實(shí)際情況的管理方案，形成具體的信息情報(bào)公示板、變速指令等實(shí)時(shí)變化命令。也可以作為現(xiàn)場(chǎng)管理人員的控制器，人工輸入指令管理可變終端顯示管理裝置。通過對(duì)模塊功能地調(diào)整，在自動(dòng)與手動(dòng)之間靈活轉(zhuǎn)化。（4）信息管理模塊：是信息存儲(chǔ)輸出器，負(fù)責(zé)對(duì)以原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)分析產(chǎn)生的管理指令與人工輸入的指令進(jìn)行形式轉(zhuǎn)化，以表格或統(tǒng)計(jì)圖的形式展示，并提供打印和查詢服務(wù)。（5）圖形處理模塊：是圖像收集管理器，負(fù)責(zé)將采集和處理路況的圖像信息，具體為道路通行走向、沿線設(shè)施分布、外場(chǎng)和隧道內(nèi)設(shè)備運(yùn)行情況（檢測(cè)參數(shù)、工作狀態(tài)）等交通管理要素以圖形為主的方式顯示在管理監(jiān)控屏幕上，并實(shí)時(shí)刷新。（6）視頻監(jiān)控模塊：主要功能對(duì)視頻切換矩陣主機(jī)、大屏幕投影儀的各項(xiàng)功能進(jìn)行操作和管理，控制收費(fèi)站視頻矩陣控制器對(duì)圖像進(jìn)行調(diào)度錄像。在計(jì)算機(jī)上提供圖形控制方式對(duì)相應(yīng)攝像機(jī)進(jìn)行操作。（7）隧道監(jiān)控模塊：是隧道內(nèi)管理控制裝置，負(fù)責(zé)采集隧道內(nèi)路況信息，并對(duì)采集的圖像以及參數(shù)進(jìn)行分析，其中包括火災(zāi)檢測(cè)儀器數(shù)據(jù)變化，隧道內(nèi)通風(fēng)、照明、供電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，采集信息數(shù)據(jù)由管理人員確認(rèn)后調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)終端命令發(fā)布器，工作可以通過自動(dòng)處理也可以手動(dòng)輸入。（8）廣播模塊：在高速公路關(guān)鍵路段定點(diǎn)安裝聲音播報(bào)系統(tǒng)，由監(jiān)控中心控制信息播報(bào)內(nèi)容，對(duì)車輛安全進(jìn)行提示通報(bào)，并保證聲音播報(bào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)工作故障第一時(shí)間通知最近地點(diǎn)維修人員，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的詳細(xì)記錄。為應(yīng)付突發(fā)狀況會(huì)在隧道內(nèi)設(shè)置備用播報(bào)裝置。（9）緊急電話模塊：在公路沿線相隔固定距離點(diǎn)，設(shè)置緊急情況通話專線，為道路通行車輛提供緊急救助通道。

2 高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)具體的功能設(shè)計(jì)

2.1交通流量監(jiān)控。利用車輛檢測(cè)器檢測(cè)高速公路交通流量分布情況，進(jìn)行交通數(shù)據(jù)（路段和出入口）統(tǒng)計(jì)和分析；利用視頻交通事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)主線及隧道內(nèi)攝像機(jī)圖像的處理，可獲取交通異常事件如交通擁堵、事故、車輛故障等信息，并可進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警；利用隧道內(nèi)外各路段的交通量、平均車速、占有率、車頭時(shí)距等參數(shù)，通過運(yùn)算可得出交通擁堵（幾個(gè)級(jí)別）、事故或車輛故障，并可進(jìn)行報(bào)警，承包人應(yīng)說明其采用的算法及對(duì)應(yīng)的控制方案。

2.2人工輸入功能。高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該具有人工輸入功能，可針對(duì)緊急電話、巡邏車、養(yǎng)護(hù)部門、路政部門送來的各種道路維護(hù)、事故等信息進(jìn)行人工輸入，包括事故的發(fā)生時(shí)間和終止時(shí)間、地點(diǎn)、類型、事故檢測(cè)的手段、事故處理過程中采用的監(jiān)控措施、事故描述等。

2.3緊急情況控制。隧道照明將根據(jù)光強(qiáng)檢測(cè)器檢測(cè)的參數(shù)、結(jié)合此時(shí)的隧道運(yùn)行狀況（正常、火災(zāi)等）進(jìn)行自動(dòng)控制利用設(shè)在隧道內(nèi)的手動(dòng)報(bào)警按鈕和火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)器來收集火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，了解隧道火災(zāi)情況?？蓪?duì)隧道橫洞門的開啟狀態(tài)、泵房的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并可對(duì)其進(jìn)行控制。

2.4信息在線顯示。對(duì)于以下外場(chǎng)設(shè)備的工作狀態(tài)和設(shè)備故障信息應(yīng)在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示，并可對(duì)信息發(fā)布設(shè)備正在顯示的內(nèi)容進(jìn)行顯示：手動(dòng)報(bào)警按鈕、火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)器、車輛檢測(cè)器、能見度檢測(cè)器、氣象檢測(cè)器、可變信息標(biāo)志、可變信息發(fā)布屏、緊急電話、CO/透過率檢測(cè)器、光強(qiáng)檢測(cè)器、交通信號(hào)燈、車道指示標(biāo)志、橫洞指示標(biāo)志等。

2.5信息傳輸。監(jiān)控分中心向相鄰監(jiān)控分中心自動(dòng)傳輸一些必要的數(shù)據(jù)，包括相鄰車輛檢測(cè)器、能見度檢測(cè)器、氣象檢測(cè)器檢測(cè)的內(nèi)容，相鄰緊急電話的信息，相鄰可變信息標(biāo)志發(fā)布的內(nèi)容，相鄰路段的事故信息、養(yǎng)護(hù)信息、交通擁擠信息等。

3 高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)的工作流程

在固定時(shí)段路段信息處理器從數(shù)據(jù)庫中提取采集的圖像與數(shù)據(jù)，整理整合后進(jìn)行評(píng)估，對(duì)車流量、天氣狀況、能見度等關(guān)鍵要素通過多媒體功能作出顯示，對(duì)于可能出現(xiàn)交通管理危險(xiǎn)的情況，自動(dòng)生成措施指令，通過終端現(xiàn)象設(shè)施，及時(shí)通知過往車輛，同時(shí)通知附件的管理人員加強(qiáng)監(jiān)控。如果出現(xiàn)突發(fā)情況，第一時(shí)間作出警報(bào)警示，通知監(jiān)控人員封鎖事故路段。

4 結(jié)束語

隨著我國汽車數(shù)量的急劇上升，道路交通安全的壓力越來越大，道路擁堵、交通事故時(shí)有發(fā)生，面對(duì)新的挑戰(zhàn)，在高速公路上安裝公路監(jiān)控系統(tǒng)成為了當(dāng)務(wù)之急。以通信信息技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子顯像技術(shù)、計(jì)算機(jī)模型構(gòu)建系統(tǒng)以及基本通信設(shè)備為基礎(chǔ)的高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)開始應(yīng)用于高速公路管理運(yùn)行之中，系統(tǒng)能夠在安裝控制設(shè)備的范圍內(nèi)發(fā)揮有效的控制作用，及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)控關(guān)鍵路段，利用高速數(shù)據(jù)傳輸工具，掌握道路交通安全情況。高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用為我國道路交通安全穩(wěn)定發(fā)展創(chuàng)造了良好條件。

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