城市道路維修施工路段交通分流信息化的應(yīng)用研究

程彬

（濟(jì)南黃河路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司）

1 引言

城市道路維修施工是維護(hù)城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要環(huán)節(jié)，但同時也會給交通帶來臨時的干擾和影響。傳統(tǒng)的交通分流策略往往基于經(jīng)驗和直觀判斷，缺乏數(shù)據(jù)支持，難以適應(yīng)復(fù)雜、變化的交通環(huán)境。隨著信息技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)的發(fā)展，交通分流信息化為城市管理者提供了新的工具和方法，使其能夠更為精確、靈活地進(jìn)行交通管理和調(diào)度。

2 現(xiàn)有城市道路維修施工路段交通分流技術(shù)及方法概述

2.1 傳統(tǒng)交通分流策略

傳統(tǒng)城市道路維修施工路段的交通分流策略在城市交通管理中占據(jù)了至關(guān)重要的地位。任何即將進(jìn)行的道路維修工程應(yīng)提前地規(guī)劃和通告，確保司機提前了解施工的具體地點和時間，有足夠的時間作出行程規(guī)劃的調(diào)整。在此基礎(chǔ)上，交通管理部門通常會根據(jù)施工的規(guī)模、地點和預(yù)期影響，采用一系列的臨時交通控制措施。例如，臨時交通信號燈、路障和標(biāo)識牌的設(shè)置，旨在指引駕駛員安全、迅速地繞過施工路段，除了為駕駛員提供明確的路線指引外，還能確保施工人員的安全[1]。另一方面，交通警察會被分派到關(guān)鍵的交通節(jié)點或施工路段的入口和出口，以確保交通的暢通無阻，解決交通堵塞的問題，在緊急情況下提供及時的響應(yīng)。為了最大限度地減少施工對交通的影響，選擇施工的時間也是關(guān)鍵因素，許多城市優(yōu)先選擇在夜間或非高峰時段進(jìn)行維修，降低施工對日常交通影響。此外，公共出行的推廣在某些情況下也會被考慮。通過鼓勵市民選擇公交、地鐵或其他公共交通工具，減少私家車在道路上的數(shù)量，緩解因施工造成的交通壓力。

2.2 存在的問題

城市道路維修施工路段的交通分流策略盡管在多數(shù)情況下能夠?qū)崿F(xiàn)其預(yù)期目標(biāo)，但在實際的應(yīng)用中仍然面臨一系列挑戰(zhàn)和問題。多數(shù)情況下，由于信息發(fā)布的延遲或不足，使得駕駛員在臨近施工區(qū)域時缺乏足夠的預(yù)警和應(yīng)對時間，導(dǎo)致交通流的突然受阻或混亂。雖然多數(shù)城市已經(jīng)采取了臨時交通控制措施，如臨時交通信號燈和路障，但這些措施的配置和管理仍然面臨挑戰(zhàn)。與施工相關(guān)的交通警察部署經(jīng)常因為人力資源的限制而面臨困境，盡管交通警察在關(guān)鍵節(jié)點的部署可以確保交通流的有序性，但在實際情況下，由于警力不足，很難對所有施工路段進(jìn)行全面覆蓋，這可能導(dǎo)致某些路段的交通管理出現(xiàn)空白。

3 交通信息化技術(shù)與工具

3.1 交通傳感器與數(shù)據(jù)采集

隨著科技的進(jìn)步，傳感器技術(shù)在交通監(jiān)測、管理和優(yōu)化方面發(fā)揮著越來越重要的作用。交通傳感器主要是用于實時監(jiān)測車輛流量、車速、交通流密度以及其他相關(guān)參數(shù)，為交通管理部門提供實時或近實時的數(shù)據(jù)支持。無線磁感應(yīng)傳感器被安裝在路面之下，檢測車輛所引起的磁場變化來實時監(jiān)測交通流量；紅外或超聲波傳感器則是通過發(fā)射并接收特定波段的光或聲波來探測車輛的存在及其速度；視頻檢測系統(tǒng)利用攝像頭捕捉交通流的圖像信息，并通過圖像處理技術(shù)分析車輛數(shù)量、速度和其他交通狀態(tài)參數(shù)。交通數(shù)據(jù)的采集過程不僅局限于傳感器，現(xiàn)代智能交通系統(tǒng)還整合了如車載GPS、移動通信網(wǎng)絡(luò)等其他信息源，為數(shù)據(jù)采集提供了更為豐富的輸入。例如，許多智能手機應(yīng)用通過匿名收集用戶的GPS 位置數(shù)據(jù)，可以為城市提供大量的交通流動性信息。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性對于交通管理至關(guān)重要，傳感器的布置和維護(hù)策略需要確保數(shù)據(jù)的高質(zhì)量和持續(xù)性，為了確保數(shù)據(jù)的真實性和有效性，還需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和驗證。采集到的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街醒霐?shù)據(jù)處理中心進(jìn)行分析和解釋[2]，數(shù)據(jù)不僅用于實時的交通監(jiān)測，還可以為交通預(yù)測、事故檢測、交通信號優(yōu)化等多種應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。

3.2 交通預(yù)測算法與模型

交通預(yù)測算法與模型在智能交通系統(tǒng)的構(gòu)建和發(fā)展中占據(jù)了中心地位，為交通規(guī)劃、管理和優(yōu)化提供了關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)和洞察。預(yù)測的核心目的是基于歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前的交通狀況，預(yù)估未來一段時間內(nèi)的交通流量、交通速度、擁堵狀況等關(guān)鍵參數(shù)。傳統(tǒng)的交通預(yù)測模型，如歷史平均模型、時間序列分析以及ARIMA模型，主要基于歷史數(shù)據(jù)來預(yù)測未來的交通情況，通過分析過去的交通流量和速度變化趨勢，為未來的交通狀態(tài)提供估計，但隨著數(shù)據(jù)量的激增和計算能力的提升，更為復(fù)雜和精確的預(yù)測方法逐漸浮現(xiàn)。機器學(xué)習(xí)算法和深度學(xué)習(xí)模型如支持向量機(SVM)、隨機森林、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及長短期記憶網(wǎng)絡(luò)(LSTM)，已在交通預(yù)測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，能夠處理大量、多維度的數(shù)據(jù)，如交通流量、氣象條件、特殊事件等，并在此基礎(chǔ)上訓(xùn)練出高精度的預(yù)測模型。

3.3 實時交通導(dǎo)航系統(tǒng)

實時交通導(dǎo)航系統(tǒng)的核心是基于GPS的定位技術(shù)，通過接收衛(wèi)星信號，導(dǎo)航系統(tǒng)能夠精確確定車輛或用戶的位置，為其提供實時的導(dǎo)航建議。除GPS外，增強型GNSS、Wi-Fi定位和地磁定位等技術(shù)也在某些場景下得到了應(yīng)用，以增強定位的精度和穩(wěn)定性。實時交通信息的收集與處理是導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，多種傳感器，如路面攝像頭、車載傳感器和移動通信網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)收集交通流量、交通事故、道路工程等信息，經(jīng)過中央處理中心的快速分析后，為用戶提供了路線建議、預(yù)計到達(dá)時間以及其他實用信息。除此之外，導(dǎo)航系統(tǒng)中的路由算法也起到了關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)的Dijkstra 和A*算法經(jīng)過優(yōu)化后，為用戶提供最短或最快的出行路線[3]，隨著深度學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，更為復(fù)雜的預(yù)測模型被整合入導(dǎo)航系統(tǒng)，以提供更為個性化和智能化的出行建議。

4 城市道路維修施工路段信息化交通分流策略設(shè)計

4.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動的交通流分析

城市道路維修施工路段信息化交通分流策略設(shè)計正在逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動的模式，確保決策基于可靠、準(zhǔn)確和時效性強的交通數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)驅(qū)動的交通流分析為此提供了堅實的基礎(chǔ)，將大量、多樣且經(jīng)常更新的交通信息轉(zhuǎn)化為有意義的分析結(jié)果，進(jìn)而為交通分流決策提供明晰的指導(dǎo)。在數(shù)據(jù)驅(qū)動的交通流分析中，首要任務(wù)是確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量與完整性。這意味著從各種來源（如傳感器、視頻監(jiān)控、移動設(shè)備等）收集的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過清洗、驗證和標(biāo)準(zhǔn)化的過程，以剔除錯誤數(shù)據(jù)、填補缺失值并統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，為了實時響應(yīng)交通狀態(tài)變化，數(shù)據(jù)流必須被實時監(jiān)控并分析。數(shù)據(jù)驅(qū)動的交通流分析還可以識別出關(guān)鍵的交通節(jié)點、路段或時段，為交通分流提供針對性的策略。任何數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策都需要考慮到數(shù)據(jù)的時效性、準(zhǔn)確性和可靠性[4]。因此，定期評估和校準(zhǔn)分析模型，以及與其他交通信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合，都是確保交通流分析質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。

4.2 基于預(yù)測的交通分流方案

城市道路維修施工路段信息化交通分流策略設(shè)計正逐步采取基于預(yù)測的交通分流方案，以確保交通流動性并最大化道路網(wǎng)絡(luò)的使用效率?；陬A(yù)測的交通分流方案主要利用先進(jìn)的交通預(yù)測模型和算法，根據(jù)歷史和實時交通數(shù)據(jù)預(yù)測未來某一時間段或某一路段的交通流量和狀態(tài)，為交通管理提供前瞻性的決策支持。預(yù)測模型通常結(jié)合多種數(shù)據(jù)來源，如交通傳感器數(shù)據(jù)、車載GPS 數(shù)據(jù)、移動電話數(shù)據(jù)以及社交媒體數(shù)據(jù)等，以確保預(yù)測的準(zhǔn)確性和可靠性。基于預(yù)測的交通分流方案不僅關(guān)注單一路段的預(yù)測，還涉及對整個道路網(wǎng)絡(luò)的交通流動進(jìn)行預(yù)測，找出擁堵點或低利用率路段，交通管理部門可以提前進(jìn)行策略性調(diào)整。雖然基于預(yù)測的交通分流方案為交通管理提供了強大的工具，但預(yù)測模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)健性始終需要關(guān)注。任何預(yù)測都存在一定的不確定性和誤差，因此在實際應(yīng)用中，交通決策還需要結(jié)合實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、專家經(jīng)驗和地理信息系統(tǒng)等其他工具。

4.3 智能交通信號燈調(diào)整

智能交通信號燈的調(diào)整旨在通過技術(shù)手段實現(xiàn)信號時序的優(yōu)化，以適應(yīng)交通流變化和保障道路通行效率。智能交通信號燈調(diào)整結(jié)合傳統(tǒng)的交通工程學(xué)原理和現(xiàn)代的信息技術(shù)，對交通流量、交叉口需求及其他相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析，實時或預(yù)測性地調(diào)整信號時序。核心在于智能交通信號燈調(diào)整的是數(shù)據(jù)收集和分析，當(dāng)交通流發(fā)生變化，如因維修導(dǎo)致的車道封閉，這些數(shù)據(jù)成為確定信號時序調(diào)整依據(jù)的關(guān)鍵。接著，利用先進(jìn)的算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確保信號調(diào)整滿足交通流的變化需求，通過與鄰近交叉口的信號系統(tǒng)進(jìn)行通信，實現(xiàn)整體的交通流優(yōu)化，確保連續(xù)流動[5]。

4.4 交互式的道路施工信息發(fā)布系統(tǒng)

交互式的道路施工信息發(fā)布系統(tǒng)是集成平臺，能夠?qū)崟r采集、分析、發(fā)布和更新道路施工相關(guān)的信息，并允許用戶與其互動，可以接入氣象數(shù)據(jù)、特殊事件信息等，以預(yù)測和應(yīng)對可能影響交通流的外部因素，并提供了用戶友好的界面，使公眾可以通過多種終端設(shè)備，如手機、計算機和車載信息系統(tǒng)，輕松訪問施工信息。除了允許用戶查詢信息，還可以提供反饋、報告異常情況或提出建議，增強了公眾的參與感和滿意度。為保證系統(tǒng)的可靠性和安全性，交互式的道路施工信息發(fā)布系統(tǒng)通常采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)加密技術(shù)、冗余備份機制和多層訪問控制策略。

5 結(jié)語

城市道路維修施工路段的交通分流信息化為城市交通管理帶來了革命性的變化。通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策和實時反饋機制，確保施工過程中的交通流暢，最大限度地減少對市民的影響。然而，還需要不斷地技術(shù)創(chuàng)新和管理優(yōu)化，以應(yīng)對日益復(fù)雜的城市交通環(huán)境。隨著信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，將會有更多的機會利用大數(shù)據(jù)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)，為城市交通管理提供更為智能、高效的解決方案。