羅綺峰

（廣東省佛開高速公路有限公司，廣東 佛山 528000）

1 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)概述

高速公路交通工程機電系統(tǒng)由收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)三大系統(tǒng)，以及照明通風系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)組成。收費系統(tǒng)對道路的使用者按既定的費率征收通行費，以回收道路建設投資。通信系統(tǒng)為收費和監(jiān)控系統(tǒng)提供信息傳輸?shù)耐ǖ?。監(jiān)控系統(tǒng)作為三大系統(tǒng)的重要組成部分之一，對高速公路交通流狀態(tài)和交通環(huán)境進行監(jiān)測，并根據(jù)需要對交通流進行誘導和控制，保證車輛運行暢通、減少交通事故、降低事故的危害性。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)由外場監(jiān)控設施、站場監(jiān)控室和各級監(jiān)控中心組成，是實現(xiàn)高速公路運行管理的重要手段。

2 高速公路交通電子監(jiān)控系統(tǒng)的目標及作用

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)的目標

高速公路交通狀況受車流時空分布、氣候、道路線形和地形等的影響，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的目標在于減少上述因素的影響，解決氣候異常、事故和車輛故障等造成的交通擁擠和阻塞。具體而言，高速公路監(jiān)控的主要目標有4個方面。

（1）準確地檢測道路交通流參數(shù)和氣象數(shù)據(jù)。

（2）有效地監(jiān)視道路交通和氣候變化，及時掌握道路運營狀況。

（3）及時發(fā)現(xiàn)和處理安全隱患，減少交通事故，降低事故的嚴重性。

（4）減少偶發(fā)事件、交通事故及惡劣氣候對道路交通的影響。

（5）當交通量達到飽和時，利用交通流模型理論分析交通狀態(tài)，對交通流進行誘導和控制，以提高路網(wǎng)通行能力。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)的作用

車輛行駛高速、快捷、安全、舒適是高速公路交通的本質(zhì)特征。然而，偶發(fā)事件如：交通事故、車輛拋錨、貨物散落和氣候變化卻不可避免，如果得不到及時處理，勢必引起交通堵塞甚至成為安全隱患。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能就在于實時檢測這些異常信息，并采取及時有效的控制措施。具體而言，其主要作用如下：

（1）準確及時采集交通流、交通環(huán)境和主要交通設施的各種狀態(tài)信息。

（2）根據(jù)已掌握的信息，通過交通流模型分析，迅速做出有針對性的處理和優(yōu)化控制方案，并立即執(zhí)行。

（3）建立多種信息發(fā)布渠道，為用戶提供信息服務，通過駕駛員調(diào)整駕駛行為，使交通流動態(tài)平衡。

（4）進行專項監(jiān)控，如用視頻系統(tǒng)監(jiān)視某大橋的車流通過情況，探測和確認交通事件及路面使用狀態(tài)檢測等。

（5）對交通事故作出快速響應，迅速排除事故根源和提供救援服務。

（6）建立道路交通數(shù)據(jù)庫，用以支持道路運行狀況評價，為改善道路經(jīng)營和交通管理的決策提供數(shù)據(jù)分析。

3 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的構成及功能

根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求和設備特點，監(jiān)控系統(tǒng)又分為交通信息采集子系統(tǒng)、交通狀態(tài)檢測子系統(tǒng)、交通控制子系統(tǒng)、交通誘導子系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡子系統(tǒng)。

3.1 交通信息采集子系統(tǒng)

該系統(tǒng)的功能是獲取交通信息原始數(shù)據(jù)，通過車輛檢測器、檢測線圈、通訊設備等形成的交通量采集子系統(tǒng)，獲得各段道路的交通量數(shù)據(jù)。通過設在重要地段的攝像機和視頻傳輸設備獲取該地段的視頻實時數(shù)據(jù)；通過設在路邊的緊急電話獲取緊急救援信號；通過氣象信息采集系統(tǒng)采集高速公路各個地段的能見度、溫度、濕度、風向、風速、雨雪等氣象條件。在這些信息中，視頻數(shù)據(jù)可在計算機或電視墻上顯示，并根據(jù)需要對視頻數(shù)據(jù)進行抓拍記錄，其他交通流數(shù)據(jù)、氣象信息數(shù)據(jù)和緊急救援信號數(shù)據(jù)一般通過電子地圖板或大屏幕投影的方式顯示。

3.2 交通控制子系統(tǒng)

根據(jù)各路段的交通狀態(tài)和氣象條件，選擇或配置交通控制方案。交通控制子系統(tǒng)包括：交通控制目標、交通控制參數(shù)?？刂茀?shù)以一定的控制形式作用于交通流。交通控制方式可分為匝道控制、主線控制和通道控制三大類。在控制算法上，有基于穩(wěn)態(tài)交通模型和動態(tài)交通模型的推導方法、基于模糊理論的算法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡原理的算法等，這些算法在實踐和交流中不斷得到完善和發(fā)展，為交通控制奠定了良好的理論基礎。

3.3 計算機網(wǎng)絡子系統(tǒng)

計算機網(wǎng)絡子系統(tǒng)將其他各個子系統(tǒng)通過計算機網(wǎng)絡連接為一個整體，使之真正成為一個功能強大的有機系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)包括：計算機設備、網(wǎng)絡連接設備、計算機操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡管理、監(jiān)控系統(tǒng)應用程序。

4 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)技術分析

4.1 監(jiān)控的目的和功能

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)由信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、中心控制和信息發(fā)布等組成。在中心控制子系統(tǒng)的統(tǒng)一管理下，通過公路沿線的車輛檢測器、氣象檢測器、能見度檢測器、攝像機等信息采集設備，準確計算道路交通數(shù)據(jù)，有效監(jiān)測道路的交通、氣象狀況，及時掌握道路運營狀況，將交通量分布、氣象參數(shù)、車輛運行情況等信息即時采集到監(jiān)控分中心，經(jīng)計算機處理形成交通控制方案，再經(jīng)過可變信息標志、可變限速標志發(fā)布誘導信息，不僅有利于交通管理部門針對已經(jīng)出現(xiàn)或即將出現(xiàn)的擁堵情況進行交通分配、誘導和控制，避免和疏導交通擁堵，同時也為出行者提供有意義的參考，協(xié)調(diào)道路使用者在合適的時間選擇最佳路徑，最快的到達目的地，避免時間和金錢的浪費，使高速公路的交通流始終保持在最佳的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和處理交通事故并減少事故的發(fā)生率，提高道路通行能力。

4.2 監(jiān)控過程

交通監(jiān)控過程，輸出為車輛運行狀態(tài)， 輸入為控制指標，受控對象為交通流，道路、交通和氣象環(huán)境等各種影響交通流的因素作為系統(tǒng)的干擾輸入表征交通流狀態(tài)特征的信息歷經(jīng)采集、處理、決策和執(zhí)行各個環(huán)節(jié)，遵循反饋控制原理，按預定指標完成控制任務。

4.3 監(jiān)控分中心

監(jiān)控分中心是介于信息采集子系統(tǒng)和信息提供子系統(tǒng)之間的中間環(huán)節(jié)，是監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。它的主要職能是信息的接受、分析、判斷、預測、確認、交通異常事件的處理決策、指令發(fā)布、設備運行狀態(tài)的監(jiān)視和控制等。監(jiān)控分中心通常由計算機系統(tǒng)、室內(nèi)顯示設備和監(jiān)控系統(tǒng)控制臺組成。監(jiān)控分中心有集中式和分布式等多種形式，其功能隨監(jiān)控系統(tǒng)類型的不同有所差別，但基本功能是一致的，即信息的分析、處理、交通控制和管理的輔助決策。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求，監(jiān)控分中心主要硬件設備應包括綜合控制臺、顯示設備和計算機系統(tǒng)。

4.4 外場監(jiān)控系統(tǒng)

為了完成監(jiān)視和控制功能， 監(jiān)控系統(tǒng)除了監(jiān)控分中心子系統(tǒng)外還包括若干外場設備，它們分屬于交通信息采集子系統(tǒng)和交通信息提供子系統(tǒng)（即交通誘導子系統(tǒng)）。信息采集子系統(tǒng)是高速公路上設置的用來采集信息的設備和配備。采集的信息主要包括如下幾個方面：交通流信息；氣象信息；道路環(huán)境信息；異常事件信息等。高速公路信息采集的方式有人工的，也有自動的。主要有以下幾種：車輛檢測裝置；能見度檢測裝置；閉路電視；緊急電話。交通信息發(fā)布子系統(tǒng)即交通誘導子系統(tǒng)，是在高速公路上設置的用來向道路使用者提供道路交通信息和誘導控制指令，以及向管理、救助部門和社會提供求助指令或道路交通信息的設施，其主要設備包括可變信息標志、可變限速標志和路側廣播等。

5 結束語

高速公路電子監(jiān)控系統(tǒng)是高速公路控制系統(tǒng)的重要組成部分之一，為高速公路提供了有效的交通管理、控制、監(jiān)視、誘導，是交通監(jiān)控的良好手段。

1 孟凡華.3G在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應用［J］.數(shù)字技術與應用，2009.11

2 莊啟成.高速公路監(jiān)控系統(tǒng)建設分析［J］.中國高新技術企業(yè)，2009.21

3 王竹玉.計算機視覺技術在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應用［J］.教育技術導刊，2008.10