屠友軍

（杭州市人民警察學(xué)校，浙江杭州 310008）

運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理解決城市交通流量統(tǒng)計(jì)和控制難題

屠友軍

（杭州市人民警察學(xué)校，浙江杭州 310008）

在汽車(chē)社會(huì)步入“車(chē)聯(lián)網(wǎng)”和智能交通時(shí)代的背景下，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理解決城市交通擁堵問(wèn)題，可以引用借鑒QoS流量控制和網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控來(lái)對(duì)城市交通流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和控制，達(dá)到智能調(diào)節(jié)車(chē)流速度，避免和緩解交通擁堵的目的。實(shí)現(xiàn)的主要步驟有科學(xué)計(jì)算道路中車(chē)輛數(shù)量、正確評(píng)價(jià)交通狀況、智能控制車(chē)輛出行、對(duì)實(shí)施方案進(jìn)行可行性分析。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；交通；流量；控制

近年來(lái)，城市汽車(chē)保有量的急速增長(zhǎng)成為交通擁堵的主要原因之一，緩解城市交通擁堵已成為保障和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、改善民生的必然要求。為解決城市交通擁堵問(wèn)題，政府部門(mén)推出了許多措施，如單雙號(hào)限行、錯(cuò)時(shí)上下班、設(shè)立交通換乘中心、公共交通優(yōu)先、提供公共自行車(chē)、實(shí)行單行線管理、高架立體交通、開(kāi)通水上巴士、建設(shè)地鐵等等，甚至還有收取“擁堵費(fèi)”、提高城區(qū)停車(chē)費(fèi)等，這些措施雖在一定程度上解決了部分交通擁堵問(wèn)題，但是成效不是很大。

所謂“車(chē)聯(lián)網(wǎng)”，就是把互聯(lián)網(wǎng)和以車(chē)為主體的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合在一起，通過(guò)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集車(chē)輛信息，然后根據(jù)數(shù)據(jù)智能引導(dǎo)與調(diào)整車(chē)流的速度，加強(qiáng)路網(wǎng)系統(tǒng)的疏導(dǎo)、調(diào)節(jié)，優(yōu)化整個(gè)交通系統(tǒng)，使車(chē)輛行駛和道路交通管理智能化，從而達(dá)到緩解道路交通擁堵、減少交通事故、改善道路交通環(huán)境、節(jié)約交通能源、減緩環(huán)境污染，并為交通參與者提供多樣性服務(wù)。從目前來(lái)看，雖然還難以完全實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，但可以應(yīng)用“車(chē)聯(lián)網(wǎng)”的理念，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理，對(duì)解決交通擁堵問(wèn)題進(jìn)行一些探索與實(shí)踐。

首先，“車(chē)聯(lián)網(wǎng)”到底怎樣來(lái)實(shí)現(xiàn)。筆者認(rèn)為，車(chē)聯(lián)網(wǎng)首先就是將每一輛汽車(chē)作為單個(gè)信息源，通過(guò)無(wú)線通信連接到網(wǎng)絡(luò)中，從而對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的車(chē)輛進(jìn)行統(tǒng)一管理與疏導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)以汽車(chē)為節(jié)點(diǎn)、以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，人、車(chē)、路、網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的車(chē)聯(lián)網(wǎng)格局。其次，怎樣將QoS流量控制和網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控進(jìn)行結(jié)合。網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控采集現(xiàn)有道路的車(chē)流速度，根據(jù)車(chē)流速度來(lái)通知QoS流量控制系統(tǒng)，QoS流量控制系統(tǒng)里有完整的針對(duì)不同情況下使用的N套車(chē)流解決方案（數(shù)學(xué)計(jì)算模型），根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控系統(tǒng)提交的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，采用一種接近高效的方式進(jìn)行車(chē)流的放行和阻斷，使發(fā)送速率總是控制在恰好低于交通網(wǎng)絡(luò)或通道的飽和容量之下，這樣即盡可能高效地利用交通網(wǎng)絡(luò)，又不至于使交通網(wǎng)絡(luò)陷入擁塞甚至癱瘓。

城市交通活動(dòng)，簡(jiǎn)單來(lái)講主要包括道路狀況、交通設(shè)施、氣候狀況等客體及與交通參與者相關(guān)聯(lián)的主體。在道路狀況等客體不變的情況下，車(chē)的數(shù)量、車(chē)的類(lèi)型、車(chē)速、駕駛習(xí)慣等主體因素就直接決定了交通狀況，即暢通還是擁堵；就像在網(wǎng)絡(luò)通信帶寬固定的情形下，網(wǎng)絡(luò)中需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的大小和數(shù)據(jù)傳輸?shù)南群箜樞驔Q定和影響了傳輸時(shí)間。在交通組織中，針對(duì)與交通參與者相關(guān)聯(lián)的主體，如何統(tǒng)計(jì)并控制道路中行駛的汽車(chē)數(shù)量，就是解決交通擁堵的直接而有效的方法之一，也是本文下面要論述的重點(diǎn)。

一、科學(xué)計(jì)算道路中車(chē)輛數(shù)量

以單條道路（主干道）的車(chē)輛通行為例來(lái)討論，假設(shè)該道路附近有多個(gè)小區(qū)、停車(chē)場(chǎng)、商業(yè)辦事中心、商場(chǎng)等各類(lèi)場(chǎng)所，一旦車(chē)輛進(jìn)入這些場(chǎng)所，則不再影響交通狀況，但只要車(chē)輛駛出小區(qū)進(jìn)入道路，就將增大交通流量，它就像一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)一樣開(kāi)始在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。

只要對(duì)道路兩側(cè)所有的小區(qū)、停車(chē)場(chǎng)等出入口全部安裝有車(chē)輛紅外線感應(yīng)控制器或射頻識(shí)別（RFID）傳感設(shè)備，道路的兩端（到道路的岔口前）預(yù)埋磁感應(yīng)線圈及關(guān)聯(lián)的電子計(jì)數(shù)器或安裝有電子計(jì)數(shù)功能的視頻監(jiān)控（安裝位置示意如圖1），用以記錄車(chē)輛通行數(shù)量，任何進(jìn)出小區(qū)的車(chē)輛，都將被紅外感應(yīng)；進(jìn)入或離開(kāi)道路兩端的也都將被記錄下來(lái)。駛?cè)氲缆返挠涗洝?1”值，反之記錄“-1”值，再根據(jù)所有的出入口和該路段兩端記錄的正負(fù)值累計(jì)，最終可以計(jì)算出正在該路段行駛的實(shí)時(shí)車(chē)輛數(shù)總值。

只要相關(guān)設(shè)施安裝到位，可以對(duì)全部的道路或者說(shuō)一個(gè)區(qū)域內(nèi)道路的行駛車(chē)輛數(shù)進(jìn)行計(jì)算。還可以根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，抽樣計(jì)算該區(qū)域內(nèi)各條道路的當(dāng)前車(chē)輛數(shù)量，預(yù)測(cè)各條道路的交通流量。

二、正確評(píng)價(jià)交通狀況

動(dòng)態(tài)、客觀的道路交通運(yùn)行情況，需要運(yùn)用較為科學(xué)的一系列指標(biāo)和參數(shù)來(lái)進(jìn)行綜合反映和評(píng)估。依據(jù)“暢通、安全、有序”的道路交通管理目標(biāo)，交通狀況大致可以分為車(chē)輛通行狀況、交通流量狀況、文明交通狀況及交通安全狀況等幾大方面，與本論題直接相關(guān)的就是車(chē)輛通行狀況和交通流量狀況。

（一）車(chē)輛通行狀況。車(chē)輛通行狀況是直觀反映道路交通狀況的核心指標(biāo)。車(chē)輛通行狀況主要包括行程車(chē)速、交通連貫性、穩(wěn)定性等。在同一條件情況下，車(chē)輛通行狀況越好、行程車(chē)速越高、交通連貫性和穩(wěn)定性越強(qiáng)，說(shuō)明道路交通狀況越好。道路行程車(chē)速，也稱(chēng)區(qū)間車(chē)速，用以評(píng)價(jià)道路的通暢程度，是指車(chē)輛通過(guò)某段道路的長(zhǎng)度與通過(guò)該條道路所需的總時(shí)間之比（包括中間停車(chē)時(shí)間和延誤時(shí)間）。

（二）交通流量狀況。交通流量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某路口橫斷面的機(jī)動(dòng)車(chē)的數(shù)量。機(jī)動(dòng)車(chē)保有量及實(shí)際使用率，會(huì)改變交通流量，機(jī)動(dòng)車(chē)流量對(duì)道路交通狀況的影響較大，與交通秩序、交通事故也具有一定的函數(shù)關(guān)系。交通流量在超過(guò)一定峰值后，會(huì)影響交通秩序，并增加交通事故的發(fā)生概率，進(jìn)而影響車(chē)速，并對(duì)交通流量本身產(chǎn)生負(fù)作用。要正確評(píng)估交通狀況，應(yīng)對(duì)區(qū)域路網(wǎng)交通流量進(jìn)行總體評(píng)估，而不只是以某一路段為樣本或只選擇路口、橫斷面兩個(gè)點(diǎn)。

當(dāng)?shù)缆方煌ㄟ_(dá)到擁堵的臨界點(diǎn)，即車(chē)輛通行狀況和交通流量狀況基本達(dá)到最大值時(shí)，為避免發(fā)生交通擁堵，就應(yīng)對(duì)進(jìn)入道路的車(chē)輛實(shí)施控制、限行和誘導(dǎo)。

三、智能控制車(chē)輛出行

獲取了道路中的車(chē)輛數(shù)，又明確了各路段達(dá)到擁堵的流量最大值，就可以通過(guò)軟件數(shù)據(jù)模型，編寫(xiě)出N套數(shù)學(xué)排列方式，智能控制交通流量，避免道路發(fā)生擁堵?tīng)顩r。具體可以嘗試采取以下方面的措施。

（一）每個(gè)汽車(chē)安裝3G車(chē)載互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)。當(dāng)該區(qū)域路段的車(chē)輛達(dá)到或接近最大值時(shí)，首先對(duì)即將行駛進(jìn)入該路段的車(chē)輛實(shí)行紅色預(yù)警和分流，系統(tǒng)通過(guò)廣播數(shù)據(jù)的形式下發(fā)到客戶端，并自動(dòng)重新檢索計(jì)算到達(dá)目的地的道路，從而避免車(chē)輛進(jìn)入交通出現(xiàn)“紅色預(yù)警”的路段，通過(guò)誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)分流。

（二）針對(duì)單行方向的道路，其道路兩側(cè)的小區(qū)、停車(chē)場(chǎng)的管理出入口配備一個(gè)客戶端系統(tǒng)。通過(guò)紅外感應(yīng)控制器對(duì)出口欄桿進(jìn)行控制，或者安裝信號(hào)燈進(jìn)行控制，對(duì)車(chē)輛暫時(shí)不予放行，并提示他們選擇其他的出行方式，如選擇公共交通等。當(dāng)然如果該車(chē)的確需要出行，用戶可以申請(qǐng)等待進(jìn)入道路，該系統(tǒng)可根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)，計(jì)算出預(yù)計(jì)等候的時(shí)間并告知出行者，用戶經(jīng)過(guò)確認(rèn)后進(jìn)入等待放行序列，從而避免道路發(fā)生擁堵?tīng)顩r；如果是雙向通行的道路，還可以在小區(qū)、停車(chē)場(chǎng)門(mén)口設(shè)置雙向箭頭信號(hào)燈進(jìn)行控制。

（三）在公共網(wǎng)絡(luò)上隨時(shí)查詢有關(guān)系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)。

用戶可以通過(guò)無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)等方式查看道路的實(shí)時(shí)交通流量情況，擁堵情況下出行等候時(shí)間等信息。

（四）對(duì)支路或小巷兩側(cè)小區(qū)及其他單位的出入進(jìn)行控制。使之成為一個(gè)獨(dú)立控制單元，支路視為一個(gè)主干道的某一小區(qū)或停車(chē)場(chǎng)，可通過(guò)逐級(jí)出行原則實(shí)施管理。

四、對(duì)實(shí)施方案進(jìn)行可行性分析

在進(jìn)行可行性分析時(shí)，可以看出該交通流量控制方案的實(shí)施具有以下優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

（一）以杭州市為例。交通設(shè)施的基礎(chǔ)條件較好，許多道路已經(jīng)配有相關(guān)設(shè)施，只需后期系統(tǒng)開(kāi)發(fā)建設(shè)的時(shí)候接入使用即可；小區(qū)、停車(chē)場(chǎng)等出入口，安裝的收費(fèi)控制桿也非常普遍，收費(fèi)控制桿可以和流量控制一起混合使用。

（二）系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中。雖然涉及的學(xué)科和專(zhuān)業(yè)較多，但各類(lèi)技術(shù)都有成熟的應(yīng)用案例，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能難度不大。目前已有多家網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和專(zhuān)業(yè)軟件開(kāi)發(fā)公司正在著手開(kāi)發(fā)相關(guān)的系統(tǒng)和產(chǎn)品。

（三）3G車(chē)載互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)、GPS定位與數(shù)據(jù)廣播技術(shù)相對(duì)成熟，已具有推廣使用價(jià)值，新增汽車(chē)完全可以嘗試添加該系統(tǒng)和服務(wù)?，F(xiàn)有用戶中盡管沒(méi)有安裝GPS設(shè)備，也不能直接連接網(wǎng)絡(luò)和接受廣播數(shù)據(jù)，但因交通出行自身的需要，肯定會(huì)有許多用戶愿意購(gòu)買(mǎi)相關(guān)服務(wù)。

（四）缺點(diǎn)一。一旦道路交通流量達(dá)到最大值，待出行者都將被控制在區(qū)域內(nèi)等待進(jìn)入，僅通過(guò)紅外控制系統(tǒng)或信號(hào)燈控制，特殊情況下的優(yōu)先級(jí)別難以區(qū)分，緊急情況下的優(yōu)先出行保障還需制度完善。

（五）缺點(diǎn)二。系統(tǒng)建設(shè)要全社會(huì)的參與和支持，涉及協(xié)調(diào)的部門(mén)眾多，因此需要政府做好宣傳引導(dǎo)工作，取得全體交通參與者的積極配合。

（六）缺點(diǎn)三。如果發(fā)生道路擁堵，而進(jìn)入該路段的車(chē)輛誘導(dǎo)后仍沒(méi)有減少，就會(huì)導(dǎo)致周邊小區(qū)、停車(chē)場(chǎng)等的出入口車(chē)輛等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。這一方面限制了其通行權(quán)，另一方面也會(huì)增加其停車(chē)費(fèi)用，容易引起社會(huì)矛盾，類(lèi)似問(wèn)題還需在法律法規(guī)層面加以完善。

［1］王建強(qiáng)，吳辰文等．車(chē)聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究［J］．微計(jì)算機(jī)信息，2011，（4）.

［2］高明，楊?lèi)?ài)學(xué)．論智能交通系統(tǒng)中的信息通信系統(tǒng)［J］.淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（1）.

［3］李野,王晶波,董利波,周?chē)?guó)志,宋俊德.物聯(lián)網(wǎng)在智能交通中的應(yīng)用研究［J］.移動(dòng)通信,2010,(15).

［4］李祥軍,邱雪松,詹志強(qiáng),孟洛明.基于策略的網(wǎng)絡(luò)管理控制下的IP QoS業(yè)務(wù)接入控制［A］.2003年通信軟件技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集［C］.

D918.9

A

1674-3040（2011）04-0076-03

2011-05-28

屠友軍，浙江省杭州市人民警察學(xué)校教務(wù)科副科長(zhǎng)。

（責(zé)任編輯林智）