郭春英

摘 要：系統(tǒng)分析了國內(nèi)外智能交通研究現(xiàn)狀，確定了干線公路智能交通存在的問題，提出干線公路智能交通監(jiān)控系統(tǒng)設置建議；基于公眾出行服務以及信息發(fā)布系統(tǒng)，分析了交通誘導系統(tǒng)的協(xié)調性；并從交通環(huán)境污染、交通擁堵以及交通安全三方面，提出干線公路智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、交通應急指揮系統(tǒng)以及交通安全預警系統(tǒng)的設置建議。

關鍵詞：干線公路；智能交通；監(jiān)控系統(tǒng)；交通誘導系統(tǒng)

中圖分類號：U412.1 文獻標志碼：B

0 引 言

伴隨著城市化進程的加快，經(jīng)濟建設飛速發(fā)展，造成了交通供求關系的不平衡加劇。全國大部分地區(qū)交通擁堵現(xiàn)象逐年嚴重，由此而造成的經(jīng)濟損失愈來愈大[1-2]。因此，中國國民經(jīng)濟對提高干線公路的通行能力、行車安全以及提高行業(yè)的管理和服務水平有了迫切的要求。但目前中國干線公路交通存在的部分交通基礎設施不夠完善、道路交通管理不足、交通管理水平較差、交通擁堵以及超限超載等問題[3-4]，制約著干線公路作用的發(fā)揮。改善線形、提高路網(wǎng)密度，可以從一定程度上緩解交通擁堵系列問題，但是需要大量的時間和人力、物力投入，而科學合理的智能交通管理與控制技術的運用，將能達到減緩交通擁擠和提高通行能力的目的。此方法經(jīng)濟有效、不受資源和環(huán)境的制約，且隨著智能運輸系統(tǒng)（ITS）的興起，智能交通控制和管理逐漸成為解決公路運行問題的主要途徑[5-8]。

本文針對干線公路的交通特點，研究干線公路交通智能管理與控制方法，通過增加交通基礎建設及建立智能交通管理系統(tǒng)，解決交通環(huán)境污染、交通擁堵及安全問題，對今后提高全國干線公路交通水平有十分重要的指導意義。

1 智能交通現(xiàn)狀及問題

1.1 智能交通研究現(xiàn)狀

美國是世界上最早開展智能交通（ITS）研究的國家，911事件后，美國開始側重ITS安全設施建設。目前，美國在ITS領域獨樹一幟，根據(jù)其交通基礎設施特點和實際需要，已建立起相對完善的車隊管理、公交出行信息電子收費和交通需求管理等四大系統(tǒng)及多個子系統(tǒng)和技術規(guī)范標準。

日本具有較為發(fā)達的高速公路網(wǎng)絡，20世紀70年代開發(fā)研制的綜合汽車交通控制系統(tǒng)（CACs）項目就是日本對智能交通領域的探索。目前，日本名阪國道以及高速公路都設置了突發(fā)事件檢測系統(tǒng)，能夠將道路交通情況及時、實時地傳遞給后面車輛，以防追尾等交通事故的發(fā)生。

歐洲對智能交通系統(tǒng)的研究，吸收了日本和美國的經(jīng)驗。目前正在全面應用開發(fā)遠程信息處理技術（Telematic），計劃在全歐洲建立專門交通（以道路交通為主）無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，ITS的主要功能以及交通管理、導航和電子收費等都圍繞Telematic及全歐洲無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)來實現(xiàn)。

中國在交通運輸和管理中應用電子信息技術的工作早在20世紀70年代末就已經(jīng)開始，交通部公路科學研究所與北京市公安局合作，首次在中國進行計算機控制交通信號的工程試驗；80年代初，國家科技攻關項目“津塘疏港公路交通工程研究”首次在高等級公路上把計算機技術、通信技術和電子技術用于監(jiān)視和管理系統(tǒng)；1986～1995年期間，國家在交通管理系統(tǒng)方面開展了一系列科學研究和工程實施，取得了多項科研成果，并開發(fā)生產(chǎn)了車輛檢測器、可變情報板等多種專用設備，制定了一系列標準和規(guī)范。2008年，北京成功舉辦了舉世矚目的奧運會，建立了現(xiàn)代化交通指揮調度系統(tǒng)，對社會交通和奧運交通進行有效組織和精確管理，保證奧運交通和社會交通有序并行、和諧運轉。該系統(tǒng)將視頻監(jiān)控、流量統(tǒng)計、車輛識別、事件檢測、違法檢測5種功能融為一體，在中國尚屬首次。

1.2 干線公路智能交通存在的問題

國內(nèi)智能交通管理與控制系統(tǒng)在理論和應用上已經(jīng)取得了階段性成果，但在干線公路上的應用還存在以下幾方面的問題。

（1） 目前有關智能交通系統(tǒng)的研究主要針對城市道路，隨著地區(qū)公路交通量的不斷增加，干線公路同樣出現(xiàn)交通堵塞和事故高發(fā)的問題，一旦發(fā)生交通意外，且得不到迅速處理和調控，影響范圍會越來越大。因此，建立一套適用于干線公路的智能交通系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。

（2） 部分交通基礎設施不夠完善。全國干線公路交通量持續(xù)增長，原有的交通基礎設施越來越不能滿足交通的需要。主要表現(xiàn)在標示標牌密度不足、規(guī)格尺寸不夠、路徑引導詳細程度較低及先進性欠缺等方面。

（3） 交通管理水平仍然與發(fā)達國家、地區(qū)有一定的差距。缺乏傳感器技術、電子控制技術等信息化、網(wǎng)絡化現(xiàn)代科技手段，使交通管理機制不夠科學、統(tǒng)一，導致交通管理決策的系統(tǒng)性、前瞻性、信息化程度不夠，難以實現(xiàn)決策的預期效果。

（4） 智能交通控制與管理系統(tǒng)還未實現(xiàn)多層次、全方位，缺乏對整體交通狀態(tài)的智能化處理，對于公眾出行需要的交通信息服務水平不夠高。

（5） 部分智能交通系統(tǒng)投入使用后未達到預期目標，交通堵塞、事故以及交通環(huán)境污染等現(xiàn)象未得到徹底改善，缺乏智能交通設施、人為交通管理以及道路本身之間多角度的系統(tǒng)的綜合聯(lián)動。

2 干線公路交通監(jiān)控系統(tǒng)及設置建議

交通監(jiān)控系統(tǒng)是公路管理系統(tǒng)所必需的現(xiàn)代化信息專用網(wǎng)絡，通過對采集的交通信息進行實時分析、處理和預測，采取有效的交通控制手段，預防可能發(fā)生的交通事件、事故和阻塞；當出現(xiàn)突發(fā)性交通事故或道路環(huán)境變化而導致交通阻塞時，通過系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)并采取有效措施進行緩解和排除，以防止對路網(wǎng)交通產(chǎn)生更大的影響，進而實現(xiàn)對公路的流量調度和安全保障。本文結合河北省干線公路不同路段的特點，從總體上對交通監(jiān)控系統(tǒng)進行設置，具體設置方法如下。

（1） 在干線公路與次干線公路交叉口及城市出入口處設置交通監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集采用被動式紅外線檢測器。由于交叉口處交通流不穩(wěn)定，應用視頻圖像交通事件檢測系統(tǒng)，設置攝像頭[9]。

（2） 在交通狀況整體較差的路段設置監(jiān)控系統(tǒng)，對已建成或近期內(nèi)不會擴建且重載交通少的干線公路，安裝線圈感應檢測器；對正在建設或者將要改建的公路，設置超聲波檢測器；在道路較寬或者車流量較大的干線公路及電子收費與自動貨車稱重等需要根據(jù)車輛長度確認車輛的路段，設置微波檢測傳感器；由于路段交通相對平穩(wěn)，建議建立運用Kohonen神經(jīng)網(wǎng)絡方法的交通事件檢測系統(tǒng)。endprint

（3） 在剩余道路設置道路交通監(jiān)控系統(tǒng)，建立GSM與GPS聯(lián)合應用定位系統(tǒng)，對干線公路上的道路交通進行定位。

3 干線公路交通控制與誘導系統(tǒng)協(xié)調性研究

交通流誘導系統(tǒng)（TCS）與交通控制系統(tǒng)（TFGS）是智能運輸系統(tǒng)的兩個重要子系統(tǒng)，二者相互協(xié)同是實現(xiàn)交通安全、高效、暢通運行的基礎，只有通過對道路出行者進行管理與控制，才能解決由道路出行者造成的干線公路交通問題。根據(jù)河北省干線公路的特點，提出通過建立干線公路公眾出行服務系統(tǒng)與干線公路信息發(fā)布系統(tǒng)，解決道路出行交通問題。

3.1 干線公路公眾出行服務系統(tǒng)

干線公路公眾出行服務系統(tǒng)主要由信息控制中心、查詢系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、車輛誘導設備和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)含有服務器、數(shù)據(jù)庫、綜合接入設備等設施，出行者可在任意網(wǎng)絡終點通過查詢系統(tǒng)獲得道路交通信息及出行路徑信息；通訊設備通過與控制服務器和綜合介入設備相連，向出行者提供出行及道路交通信息，也可通過通訊設備向控制中心提供出行者出行信息，以實時獲得道路交通信息；面向公眾的出行服務系統(tǒng)結合GIS系統(tǒng)，在電子地圖界面直觀展現(xiàn)各種交通信息，可極大地方便道路出行者。

3.2 干線公路信息發(fā)布系統(tǒng)

智能化干線公路信息發(fā)布系統(tǒng)是交通誘導系統(tǒng)的一個重要組成部分，是當前干線公路重要的交通控制手段。通過對河北省交通流以及氣象條件等的分析，設計了不同狀態(tài)下的信息發(fā)布系統(tǒng)方案。

3.2.1 正常狀態(tài)控制方案

正常狀態(tài)指的是交通狀況和氣象條件良好的白天，正常狀態(tài)控制主要包括限速、保持車距、超車道禁止連續(xù)行駛等，信息由可變情報板發(fā)布。河北省干線公路限制速度一般為80 km·h-1，交叉口等特殊路段為60 km·h-1。

3.2.2 特殊狀態(tài)方案

特殊狀態(tài)根據(jù)交通擁堵程度分為臨界、輕微堵塞、嚴重堵塞三種狀態(tài)。臨界狀態(tài)下，情報板顯示黃色字樣的“車流量大，謹慎駕駛”，限速值一般設為40 km·h-1；輕微堵塞狀態(tài)下，情報板顯示褐色字樣的“前方阻塞，謹慎駕駛”，采用車輛檢測器采集的速度作為限速值；嚴重阻塞狀態(tài)下，可變情報板顯示紅色字樣“前方嚴重阻塞”和“車輛自行選擇分流”等信息，最低限速值設為10 km·h-1。

3.2.3 特殊氣象條件控制方案

霧天能見度小于1 km時，車距與限速指令根據(jù)河北省具體交通情況而定；溫度大于35 ℃時，限速為60 km·h-1；雨、雪、結冰等氣象條件下車距控制與限速根據(jù)河北省干線公路實時天氣情況而定，并利用情報板提醒駕駛員應注意的事項。

3.2.4 特殊時段控制方案

研究表明，下午5點到7點為事故高發(fā)期，由可變限速標志顯示限速指令，并由情報板顯示“請勿疲勞駕駛”字樣；夜間限速標志顯示限速為60 km·h-1，情報板顯示“請盡量避免超車”、“請勿疲勞駕駛”等字樣；施工階段，由可變情報板顯示“前方施工，行車道封閉”等字樣。

4 干線公路智能交通管理與其他相關控制技術建議

干線公路在運行中出現(xiàn)的交通擁擠、交通安全以及環(huán)境污染等問題制約著干線公路功能的發(fā)揮，從改善線形、提高路網(wǎng)密度的角度著手可以在一定程度上緩解交通擁堵系列問題，但需要大量的時間和人力、財力、物力投入，而科學合理的智能交通管理與控制技術的運用，將能達到減緩交通擁擠和提高通行能力的目的。

4.1 交通環(huán)境污染智能管理與控制建議

由交通運輸而產(chǎn)生的環(huán)境污染主要包括大氣污染和噪聲污染兩大部分。智能交通管理與控制系統(tǒng)可以對機動車尾氣及噪聲級別實施監(jiān)控，從而控制超標車輛運行，減少超標尾氣排放及改善噪聲環(huán)境。

（1） 建議干線公路設置車輛尾氣監(jiān)測系統(tǒng)。環(huán)保尾氣監(jiān)測系統(tǒng)主要是控制機動車的尾氣污染和環(huán)境信息的發(fā)布，涉及信息采集、信息管理控制和信息發(fā)布的全過程，是機動車尾氣排放管理制度的一個應用系統(tǒng)。

（2） 建議干線公路部分污染嚴重路段采用智能環(huán)境監(jiān)測設備。車輛在勻速正常行駛的情況下，線控路段上HC和CO的排放因子與非線控路段相比分別降低了50%和 30%；車輛在加速、減速、勻速以及怠速等情況下，線控路段HC和CO的排放量均低于非線控路段，最大降幅可達60%。隨著車輛行駛速度的增加，尾氣排放逐漸降低，表明對路段進行信號協(xié)調可以有效減少污染物的排放量；同時，道路通行順暢，可以減少汽車鳴笛次數(shù)，有效降低噪聲污染。

4.2 交通擁堵智能管理與控制建議

智能交通管理與控制技術的核心目的是要改善交通擁堵現(xiàn)狀，提高道路安全系數(shù)。利用先進的智能化管理設備，合理分配交通流，準確預警安全隱患，可實現(xiàn)交通流暢通無阻，避免可預警的交通事故。應用智能交通系統(tǒng)后，道路交通運輸效益提高，使交通擁擠降低20%，延誤損失減少10%～25%。

按照慣例，主要道路上的車輛優(yōu)先通行，通過路口不用停車；沿次要道路行駛的車輛，應讓主要道路上的車輛先行，尋找機會，穿越主要道路上車流的空檔，通過路口。當主要道路上的交通量過大，無空檔供次要道路車輛穿越時，相交車流就會產(chǎn)生阻滯，從而造成交通擁堵。故應在干線道路與該地區(qū)主要道路交叉口實行信號控制，分配行駛權；同時建立交通應急指揮系統(tǒng)，更好地保障道路交通有序、安全、暢通，預防和減少重大災害事件造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失，最大限度地減少人為制造災害或自然災害事件對可持續(xù)發(fā)展和市民正常生活的不利影響，提高預防和處置突發(fā)事件的能力和水平。

4.3 交通安全智能管理與控制建議

干線公路與次要道路交叉口，無信號控制時，交通事故發(fā)生頻率較高，且多是由于交通管制不善而引發(fā)的貨車與小型車輛相撞，或者是貨車與貨車相撞。另一方面，由于交通量的逐漸增加，車輛大型化、超重現(xiàn)象普遍，給道路安全帶來更大的隱患。為了改善這一狀況，應對現(xiàn)有平面交叉路口進行智能交通管理與控制技術研究，建立交通安全預警管理系統(tǒng)。endprint

交通預警系統(tǒng)不僅適用于檢測道路、分析原因、確定責任和賠償損失，更重要的是可以根據(jù)提供的科學手段發(fā)出及時的預警信號和啟動緊急救助系統(tǒng)。在干線公路中，此系統(tǒng)將車輛、駕駛員、路政管理部門以及其他相關機構聯(lián)系起來，通過檢測常規(guī)交通狀況和工作情況，使系統(tǒng)能夠推測和預報交通事故。交通安全預警系統(tǒng)除了傳統(tǒng)的保障交通效率的功能之外，還具有預警、糾正、應急等新的功能。在系統(tǒng)檢測、識別、預警和應急以后，預警管理系統(tǒng)會估計交通安全等級并輸出預警信號。與此同時，系統(tǒng)可以防止未被識別管理狀況和交通波動的錯誤。因此，預警信號是預警管理系統(tǒng)一個重要的結果，并且在交通安全預警管理系統(tǒng)中意義重大。

5 結 語

（1） 系統(tǒng)分析了國內(nèi)外智能交通研究現(xiàn)狀，并提出中國干線公路智能交通系統(tǒng)存在的問題。

（2） 結合干線公路不同路段的特點，從總體上對交通監(jiān)控系統(tǒng)進行設置，以便及時獲取交通信息，進而實現(xiàn)對公路的流量調度和安全保障。

（3） 基于干線公路公眾出行服務系統(tǒng)以及公路信息發(fā)布系統(tǒng)，對交通控制誘導協(xié)調性進行研究，提出了基于GIS的出行服務系統(tǒng)，并設計了不同狀態(tài)下信息發(fā)布系統(tǒng)方案。

（4） 針對交通現(xiàn)狀中出現(xiàn)的環(huán)境污染、道路擁堵、行車安全隱患的原因，分別提出干線公路設置智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、交通應急指揮系統(tǒng)以及交通安全預警系統(tǒng)的建議。

參考文獻：

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[9] 張 菁，巨永峰.城市交通干線多路口協(xié)調控制[J].長安大學學報：自然科學版，2009，29（1）：83-87.

[責任編輯：王玉玲]endprint

交通預警系統(tǒng)不僅適用于檢測道路、分析原因、確定責任和賠償損失，更重要的是可以根據(jù)提供的科學手段發(fā)出及時的預警信號和啟動緊急救助系統(tǒng)。在干線公路中，此系統(tǒng)將車輛、駕駛員、路政管理部門以及其他相關機構聯(lián)系起來，通過檢測常規(guī)交通狀況和工作情況，使系統(tǒng)能夠推測和預報交通事故。交通安全預警系統(tǒng)除了傳統(tǒng)的保障交通效率的功能之外，還具有預警、糾正、應急等新的功能。在系統(tǒng)檢測、識別、預警和應急以后，預警管理系統(tǒng)會估計交通安全等級并輸出預警信號。與此同時，系統(tǒng)可以防止未被識別管理狀況和交通波動的錯誤。因此，預警信號是預警管理系統(tǒng)一個重要的結果，并且在交通安全預警管理系統(tǒng)中意義重大。

5 結 語

（1） 系統(tǒng)分析了國內(nèi)外智能交通研究現(xiàn)狀，并提出中國干線公路智能交通系統(tǒng)存在的問題。

（2） 結合干線公路不同路段的特點，從總體上對交通監(jiān)控系統(tǒng)進行設置，以便及時獲取交通信息，進而實現(xiàn)對公路的流量調度和安全保障。

（3） 基于干線公路公眾出行服務系統(tǒng)以及公路信息發(fā)布系統(tǒng)，對交通控制誘導協(xié)調性進行研究，提出了基于GIS的出行服務系統(tǒng)，并設計了不同狀態(tài)下信息發(fā)布系統(tǒng)方案。

（4） 針對交通現(xiàn)狀中出現(xiàn)的環(huán)境污染、道路擁堵、行車安全隱患的原因，分別提出干線公路設置智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、交通應急指揮系統(tǒng)以及交通安全預警系統(tǒng)的建議。

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[9] 張 菁，巨永峰.城市交通干線多路口協(xié)調控制[J].長安大學學報：自然科學版，2009，29（1）：83-87.

[責任編輯：王玉玲]endprint

交通預警系統(tǒng)不僅適用于檢測道路、分析原因、確定責任和賠償損失，更重要的是可以根據(jù)提供的科學手段發(fā)出及時的預警信號和啟動緊急救助系統(tǒng)。在干線公路中，此系統(tǒng)將車輛、駕駛員、路政管理部門以及其他相關機構聯(lián)系起來，通過檢測常規(guī)交通狀況和工作情況，使系統(tǒng)能夠推測和預報交通事故。交通安全預警系統(tǒng)除了傳統(tǒng)的保障交通效率的功能之外，還具有預警、糾正、應急等新的功能。在系統(tǒng)檢測、識別、預警和應急以后，預警管理系統(tǒng)會估計交通安全等級并輸出預警信號。與此同時，系統(tǒng)可以防止未被識別管理狀況和交通波動的錯誤。因此，預警信號是預警管理系統(tǒng)一個重要的結果，并且在交通安全預警管理系統(tǒng)中意義重大。

5 結 語

（1） 系統(tǒng)分析了國內(nèi)外智能交通研究現(xiàn)狀，并提出中國干線公路智能交通系統(tǒng)存在的問題。

（2） 結合干線公路不同路段的特點，從總體上對交通監(jiān)控系統(tǒng)進行設置，以便及時獲取交通信息，進而實現(xiàn)對公路的流量調度和安全保障。

（3） 基于干線公路公眾出行服務系統(tǒng)以及公路信息發(fā)布系統(tǒng)，對交通控制誘導協(xié)調性進行研究，提出了基于GIS的出行服務系統(tǒng)，并設計了不同狀態(tài)下信息發(fā)布系統(tǒng)方案。

（4） 針對交通現(xiàn)狀中出現(xiàn)的環(huán)境污染、道路擁堵、行車安全隱患的原因，分別提出干線公路設置智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、交通應急指揮系統(tǒng)以及交通安全預警系統(tǒng)的建議。

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[9] 張 菁，巨永峰.城市交通干線多路口協(xié)調控制[J].長安大學學報：自然科學版，2009，29（1）：83-87.

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