淺析高速公路交通情況調(diào)查系統(tǒng)

符方睿

(廣東新粵交通投資有限公司，廣東 廣州 510000)

1 引 言

按照《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃(2013-2030)》總體要求和《公路水路交通運(yùn)輸信息化“十二五”發(fā)展規(guī)劃》部署，交通運(yùn)輸部決定在前期試點(diǎn)工程的基礎(chǔ)上，在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展“國(guó)家公路網(wǎng)交通情況調(diào)查數(shù)據(jù)采集與服務(wù)系統(tǒng)工程”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“交調(diào)系統(tǒng)工程”)，建設(shè)部省兩級(jí)交調(diào)數(shù)據(jù)中心、國(guó)家級(jí)交調(diào)站和應(yīng)用系統(tǒng)，并于2014年4月印發(fā)《國(guó)家公路網(wǎng)交通情況調(diào)查數(shù)據(jù)采集與服務(wù)系統(tǒng)工程實(shí)施方案》(廳規(guī)劃字【2014】83號(hào))，對(duì)工程的建設(shè)提出具體要求。

2 系統(tǒng)基本要求

根據(jù)《公路交通情況調(diào)查設(shè)備第1部分：技術(shù)條件》(JT/T1008.1-2015)相關(guān)規(guī)定，按照識(shí)別機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)型的不同，設(shè)備分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)三個(gè)級(jí)別。本次分析方案采用Ⅰ級(jí)交通情況調(diào)查設(shè)備。

Ⅰ級(jí)交通情況調(diào)查設(shè)備交通數(shù)據(jù)采集性能要求如下：

(1)車(chē)輛分型功能：按照交通運(yùn)輸部Ⅰ級(jí)設(shè)備分型標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

(2)機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)型識(shí)別數(shù)據(jù)的采集精度：?jiǎn)晤?lèi)車(chē)型采集的相對(duì)誤差應(yīng)不大于10%；

(3)流量數(shù)據(jù)的采集精度：流量數(shù)據(jù)采集的相對(duì)誤差應(yīng)不大于5%；

(4)地點(diǎn)車(chē)速數(shù)據(jù)的采集精度：地點(diǎn)車(chē)速數(shù)據(jù)的采集精度的相對(duì)誤差應(yīng)不大于8%；

(5)車(chē)頭時(shí)距數(shù)據(jù)的采集精度：車(chē)頭時(shí)距數(shù)據(jù)的采集精度的相對(duì)誤差應(yīng)不大于10%；

(6)車(chē)頭間距數(shù)據(jù)的采集精度：車(chē)頭間距數(shù)據(jù)的采集精度的相對(duì)誤差應(yīng)不大于10%。

3 系統(tǒng)技術(shù)型式分析

根據(jù)《關(guān)于加強(qiáng)公路交通情況調(diào)查設(shè)備技術(shù)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)(試行)》(廳規(guī)劃字[2007]52號(hào))和《公路交通情況統(tǒng)計(jì)調(diào)查管理辦法》的有關(guān)要求，交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院發(fā)布《關(guān)于發(fā)布2016年度公路交通情況調(diào)查設(shè)備形式檢驗(yàn)合格名單的通知》(交規(guī)信函字[2016]252號(hào)，有效期為2018年12月31日)，對(duì)設(shè)備的類(lèi)型、構(gòu)成和安裝方法信息予以公布。

新增I類(lèi)交通量調(diào)查站的設(shè)備功能應(yīng)遵循交通部《固定式交通流量調(diào)查設(shè)備技術(shù)條件》，其系統(tǒng)應(yīng)符合交通運(yùn)輸部關(guān)于交調(diào)設(shè)備的最新標(biāo)準(zhǔn)《交調(diào)設(shè)備相關(guān)技術(shù)要求、管理辦法及外場(chǎng)檢測(cè)操作實(shí)施細(xì)則》中規(guī)定的I類(lèi)設(shè)備要求。按照A、B、C三類(lèi)溫度等級(jí)設(shè)計(jì)適應(yīng)所有地區(qū)，根據(jù)車(chē)輛特征進(jìn)行車(chē)輛分類(lèi)，設(shè)備適應(yīng)各種極端氣候、光照、車(chē)速(0～200 km/h)，都能準(zhǔn)確進(jìn)行車(chē)型分類(lèi)及車(chē)速測(cè)定，提供實(shí)時(shí)車(chē)輛位置信息、車(chē)輛分型統(tǒng)計(jì)信息。

在交通信息檢測(cè)領(lǐng)域中，目前存在多種檢測(cè)方法：?jiǎn)苇h(huán)形線(xiàn)圈、雙環(huán)形線(xiàn)圈、超微線(xiàn)圈、超聲波、視頻、激光、微波等或其組合。各種方法存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，本方案對(duì)以上技術(shù)型式進(jìn)行比選，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和技術(shù)要求選用不同的方法有機(jī)集成，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)使系統(tǒng)具有在技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的可能性，堅(jiān)持實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的原則。

I類(lèi)交通量調(diào)查站設(shè)備配置，目前滿(mǎn)足要求的設(shè)備類(lèi)型主要有：

(1)非接觸式：激光類(lèi)(單激光/雙激光/視頻)

(2)非接觸式：微波+超聲波(視頻)組合

(3)接觸式：線(xiàn)圈(雙線(xiàn)圈/超微線(xiàn)圈)

(4)接觸式：線(xiàn)圈+壓電組合

4 系統(tǒng)原理分析

高速公路交通情況調(diào)查系統(tǒng)是以交通量調(diào)查與信息服務(wù)體系的總體架構(gòu)為基礎(chǔ)。交通量調(diào)查與信息服務(wù)體系總體架構(gòu)為金字塔狀三層結(jié)構(gòu)，自下而上分別為一類(lèi)及二類(lèi)交通情況調(diào)查站、省級(jí)公路交調(diào)數(shù)據(jù)中心、部級(jí)公路交通情況調(diào)查數(shù)據(jù)中心。

高速公路交通情況調(diào)查系統(tǒng)主要由4部分構(gòu)成，前端交調(diào)站設(shè)備、交調(diào)管理軟件、通信系統(tǒng)、中心系統(tǒng)(包括高速公路中心、省級(jí)中心)。

激光類(lèi)交通量調(diào)查設(shè)備采用激光檢測(cè)技術(shù)(或與視頻碼流相結(jié)合)，通過(guò)掃描車(chē)輛三維外形來(lái)進(jìn)行車(chē)輛分類(lèi)，具有設(shè)備分型精度高、抗干擾能力強(qiáng)(夜間和一般的雨雪霧天氣不會(huì)對(duì)設(shè)備精度照成影響)等特點(diǎn)。系統(tǒng)由激光掃描傳感器、中央數(shù)據(jù)采集控制器等組成。采用激光技術(shù)，前端設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，無(wú)須破壞路面，也不受路面施工影響，是一種非接觸式交調(diào)設(shè)備。采用激光輪廓掃描(或與視頻碼流相結(jié)合)的模式實(shí)時(shí)分析傳感信息，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛分離分型功能，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出車(chē)型、車(chē)速、車(chē)流量自然數(shù)等,同時(shí)進(jìn)行路況信息視頻存儲(chǔ)、上傳。

該方案主要檢測(cè)設(shè)備：激光傳感器。

激光傳感器是基于脈沖激光測(cè)距原理的高速掃描測(cè)距傳感器，穩(wěn)定可靠，掃描精度高。工作時(shí)傳感器發(fā)出激光脈沖信號(hào)，持續(xù)時(shí)間極短，能量在時(shí)間上相對(duì)集中，在有合作目標(biāo)的情況下，測(cè)距精度非常高。

該方案主要技術(shù)特點(diǎn)：

(1)非接觸式安裝、非接觸測(cè)量，激光一體化設(shè)計(jì)。

(2)采用純激光技術(shù)，前端設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，無(wú)須破壞路面，也不受路面施工影響。

(3)檢測(cè)范圍廣，不受車(chē)道數(shù)限制。

(4)全天候視頻存儲(chǔ)、傳輸，無(wú)盲區(qū)，無(wú)盲時(shí)段。

(5)精確統(tǒng)計(jì)出車(chē)型、車(chē)速、車(chē)流量自然數(shù)等交通量數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)工作原理:

激光式車(chē)輛檢測(cè)器由掃描式激光傳感器、中央數(shù)據(jù)采集控制器等組成。掃描式激光傳感器基于激光脈沖測(cè)距原理，脈沖激光束以固定間隔的角度和時(shí)間在斷面內(nèi)高速掃描，實(shí)時(shí)獲取交通斷面數(shù)據(jù)，車(chē)輛通過(guò)檢測(cè)區(qū)域，其輪廓所形成的激光脈沖掃描距離的變化，構(gòu)成了系統(tǒng)進(jìn)行車(chē)型識(shí)別的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；車(chē)輛完全通過(guò)后，系統(tǒng)獲取的整個(gè)車(chē)輛的原始數(shù)據(jù)通過(guò)復(fù)雜精確的算法匹配，構(gòu)建車(chē)輛輪廓，提取特征信息進(jìn)行車(chē)型識(shí)別。完成車(chē)型分型后，系統(tǒng)按照統(tǒng)計(jì)時(shí)間進(jìn)行交通數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并把相應(yīng)的數(shù)據(jù)上傳到管理中心。

本系統(tǒng)在各路段監(jiān)控中心設(shè)置1臺(tái)交調(diào)管理工作站，部署1套本地客戶(hù)端交調(diào)管理軟件，用戶(hù)可以看到路況實(shí)時(shí)視頻、各車(chē)道對(duì)應(yīng)的車(chē)型、車(chē)流量自然數(shù)和各時(shí)段的車(chē)流量自然數(shù)曲線(xiàn)圖，自動(dòng)導(dǎo)出數(shù)據(jù)并生成相關(guān)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

通過(guò)監(jiān)控管理平臺(tái)，交調(diào)中心實(shí)時(shí)對(duì)車(chē)型和車(chē)流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并且可對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)后，交調(diào)中心將及時(shí)進(jìn)行處理。

交通量調(diào)查專(zhuān)用軟件基本功能：

報(bào)表統(tǒng)計(jì)和可視化功能：通過(guò)本地客戶(hù)端管理軟件，管理人員可以看到路況實(shí)時(shí)視頻、各車(chē)道對(duì)應(yīng)的車(chē)型、車(chē)流量自然數(shù)和各時(shí)段的車(chē)流量自然數(shù)曲線(xiàn)圖，自動(dòng)導(dǎo)出數(shù)據(jù)并生成相關(guān)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，利用相關(guān)的技術(shù)將數(shù)據(jù)展現(xiàn)給管理人員。

狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能：呈現(xiàn)交調(diào)設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)信息、基本信息，通過(guò)圖表展現(xiàn)交調(diào)站點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，能判斷設(shè)備故障、在線(xiàn)及離線(xiàn)情況。實(shí)況視頻圖像的本地管理平臺(tái)，有效的視頻接入站點(diǎn)；

數(shù)據(jù)上傳、存儲(chǔ)功能：

(1)提供各觀(guān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新，自動(dòng)上報(bào)。

(2)各觀(guān)測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)都能自動(dòng)傳遞到省交通情況調(diào)查數(shù)據(jù)中心、交通運(yùn)輸部網(wǎng)站及指定單位。

(3)前端設(shè)備提供不小于15 d數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。數(shù)據(jù)能上傳至省一級(jí)數(shù)據(jù)中心和二級(jí)數(shù)據(jù)中心。

(4)軟件的傳輸數(shù)據(jù)包應(yīng)含交通部指定的數(shù)據(jù)包。

(5)軟件提供的數(shù)據(jù)按照交通部規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式及內(nèi)容。

(6)提供數(shù)據(jù)與信息的交換轉(zhuǎn)發(fā)接口，以便與其他交通信息平臺(tái)共享交通量信息資源。

5 結(jié) 語(yǔ)

總而言之，高速公路交通情況調(diào)查系統(tǒng)是一套實(shí)用性強(qiáng)、高效便捷的系統(tǒng)，是高速公路路網(wǎng)監(jiān)測(cè)，高效管理的基礎(chǔ)；同時(shí)也是為公眾提供公路出行優(yōu)質(zhì)服務(wù)的保障。建設(shè)好高速公路交通情況調(diào)查系統(tǒng)，能夠滿(mǎn)足日益嚴(yán)苛的交通運(yùn)輸要求，為社會(huì)發(fā)展帶來(lái)實(shí)際意義。