摘 要：近年汽車數(shù)量的幾何倍數(shù)增長對(duì)高速公路服務(wù)區(qū)停車服務(wù)提出了新的要求，如何有效利用現(xiàn)有服務(wù)區(qū)場地提高服務(wù)區(qū)停車服務(wù)水平，尤其在節(jié)假日高峰期的停車服務(wù)水平顯得尤為重要。本文以德（州）--商（丘）高速公路夏津西服務(wù)區(qū)為例，結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有高速公路服務(wù)區(qū)的現(xiàn)狀，利用智能道釘系統(tǒng)和可變信息情報(bào)板等監(jiān)控系統(tǒng)，有效對(duì)服務(wù)區(qū)停車場進(jìn)行監(jiān)控和管理，從區(qū)內(nèi)車位管理、車位占用情況、車輛進(jìn)區(qū)引導(dǎo)等方面進(jìn)行管理，有效提高高峰期的服務(wù)區(qū)服務(wù)水平。

關(guān)鍵詞：汽車保有數(shù)量；高速公路服務(wù)區(qū)；智能道釘；藍(lán)牙通信；可變信息情報(bào)板

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.115

0 引言

高速公路服務(wù)區(qū)是高速公路的重要配套設(shè)施，服務(wù)區(qū)除了解決司乘人員的休息、吃飯、如廁、購物、問詢等問題外，還承擔(dān)著給過往車輛，，尤其是長途客車和貨車提供停車、加油、維修、配件等服務(wù)職能。由于近幾年車輛數(shù)量的爆炸性增長而服務(wù)區(qū)場地、規(guī)模和服務(wù)人員的數(shù)量還停留在原有水平上，導(dǎo)致部分高速公路服務(wù)區(qū)在高峰期尤其是節(jié)假日車位緊張，許多車輛無處可停、部分車輛亂停亂放，嚴(yán)重影響了服務(wù)區(qū)服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)帶來了安全隱患。因此，在不增加服務(wù)區(qū)場地的情況下，結(jié)合高速公路交通流量數(shù)據(jù)，對(duì)服務(wù)區(qū)停車數(shù)量進(jìn)行精確統(tǒng)計(jì)并結(jié)合高速公路沿線的可變信息情報(bào)板等信息發(fā)布手段對(duì)車流進(jìn)行有效引導(dǎo)，可做到既不鋪張浪費(fèi)又能滿足車輛服務(wù)要求，提高服務(wù)水平。

本文將通過調(diào)查分析司乘人員的需求及其容忍彈性，結(jié)合德商高速服務(wù)設(shè)施間距設(shè)置情況，根據(jù)高速公路沿線車輛流量情況、停車場數(shù)量和對(duì)服務(wù)區(qū)駛?cè)肓窟M(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)合各類型服務(wù)需求量進(jìn)行計(jì)算，采用未滿足需求逐次累積方法，以司乘人員需求彈性和服務(wù)設(shè)施運(yùn)營成本為約束，提出了基于智能道釘?shù)母咚俟贩?wù)區(qū)停車管理方案，滿足高峰期車輛停車服務(wù)需求。

1 智能道釘系統(tǒng)

山東鼎維數(shù)字技術(shù)有限公司的智能道釘系統(tǒng)，利用智能無線傳感節(jié)點(diǎn) P-Node，集成先進(jìn)微傳感技術(shù)、微功耗處理器技術(shù)、低功耗無線通訊技術(shù)、高效率太陽能收集和管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)停車位的有效檢測與管理。并利用智能節(jié)點(diǎn)的鏈?zhǔn)綗o線網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建超遠(yuǎn)距離的路邊停車或超大規(guī)模停車場的集成與管理系統(tǒng)，系統(tǒng)具有自由擴(kuò)展性、靈活性，并能以較低的成本實(shí)現(xiàn)大規(guī)模監(jiān)測，具有極大的應(yīng)用前景。

智能道釘集成先進(jìn)微傳感器技術(shù)。單一節(jié)點(diǎn)集成三軸地磁傳感器，最小靈敏度為 0.5uT，采樣率最高可達(dá) 300Hz。該系統(tǒng)可以在低功耗下正常運(yùn)行，在此基礎(chǔ)上還有極低功耗的休眠狀態(tài)可選擇。還具有極短的啟動(dòng)時(shí)間且在傳輸完數(shù)據(jù)后能迅速地關(guān)閉，這也使得整個(gè)系統(tǒng)功耗更低。采用全球開放 ISM 頻段的低功耗 2.4GHz 無線傳輸技術(shù)，具有超低的峰值、平均和待機(jī)模式功耗、低成本、高可靠性、無線覆蓋范圍大等優(yōu)點(diǎn)。其低功耗特性結(jié)合高效自供電技術(shù)可長時(shí)間維持傳感器節(jié)點(diǎn)自供電運(yùn)行。另外該系統(tǒng)利用高效率太陽能收集和管理技術(shù)?？删S持智能節(jié)點(diǎn)長時(shí)間進(jìn)行檢測、采集及無線傳輸功能。不需更換電池，可達(dá) 10 年工作壽命。與其它無線傳感器節(jié)點(diǎn)及設(shè)備相比，本智能節(jié)點(diǎn)在功能強(qiáng)大的基礎(chǔ)上，具有體積小型化，重量輕質(zhì)化的特點(diǎn)。安裝簡便，不需破壞停車位路面，極易安裝和維護(hù)。安裝后在停車位內(nèi)任意位置都可以實(shí)現(xiàn)停車位的檢測和管理。

每個(gè)智能道釘都有全球唯一的ID，并通過內(nèi)部編碼包含自己的物理位置、車位類型、相鄰道釘ID、是否有車輛停放等車位物理信息。智能道釘主要通過藍(lán)牙BLE協(xié)議，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于藍(lán)牙通信技術(shù)的的道釘主從節(jié)點(diǎn)以及網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了智能道釘節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集、傳輸以及停車數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集和整理，進(jìn)而構(gòu)建了面向服務(wù)區(qū)停車區(qū)域應(yīng)用的無線藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)——以網(wǎng)關(guān)為主節(jié)點(diǎn)，以智能道釘為從節(jié)點(diǎn)的星形網(wǎng)絡(luò)。并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了面向停車誘導(dǎo)和車位管理的藍(lán)牙線性散射網(wǎng)。

智能道釘具有三色閃光指示燈。正常為黃色閃爍狀態(tài)，車位占用或車輛駛過為紅色閃爍，車輛導(dǎo)引狀態(tài)為綠色閃爍。

2 停車場規(guī)劃和改造

集散車道是高速公路和服務(wù)區(qū)內(nèi)場地之間的連接區(qū)域，集散車道一般采用貫通式即線形的減速車道滿足規(guī)范要求的漸變率，路線全線貫通整個(gè)服務(wù)區(qū)。德商高速公路在進(jìn)入集散車道前1000米內(nèi)，設(shè)有可變信息情報(bào)板并與監(jiān)控系統(tǒng)相連。停車場進(jìn)行嚴(yán)格的區(qū)域劃分，大貨車、大客車、小客車在停車區(qū)內(nèi)有明確的區(qū)域并有明確的進(jìn)出場道路和指示標(biāo)志。

停車場空余車位由以下公式確定：

其中，為停車場空余車位數(shù)量；為服務(wù)區(qū)車位總數(shù)；Q為道路車流量；i為第i類車倆駛?cè)肼剩?wù)區(qū)小、中、大型車輛比例分別為20%～50%、5%～35%、12%～15%；為第i類車輛駛出幾率，假日和平時(shí)不均勻采用不同的系數(shù)；為集散車道檢測到的第i類車駛?cè)霐?shù)量。

根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，在集散車道每個(gè)兩側(cè)每隔3米加裝一對(duì)智能道釘，在集散車道出入口加設(shè)道釘網(wǎng)關(guān)用于數(shù)據(jù)收集和分析；在小車停車位的對(duì)角線各加裝一個(gè)智能道釘，在小車停車位區(qū)域中央部位加設(shè)道釘網(wǎng)關(guān)用于數(shù)據(jù)收集和分析；在大貨車車位對(duì)角及中心線兩側(cè)位置各加裝一個(gè)智能道釘，在大貨車停車位區(qū)域中央部位加設(shè)道釘網(wǎng)關(guān)用于數(shù)據(jù)收集和分析；在大客車車位對(duì)角及中心線兩側(cè)位置各加裝一個(gè)智能道釘，在大客車停車位區(qū)域中央部位加設(shè)道釘網(wǎng)關(guān)用于數(shù)據(jù)收集和分析；在服務(wù)區(qū)機(jī)房設(shè)置一套停車管理系統(tǒng)服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)以及相關(guān)的軟件系統(tǒng)，用于管理、分析和發(fā)布車位信息。

3 停車管理系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及功能

基于智能道釘?shù)母咚俟贩?wù)區(qū)停車管理系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

如圖1所示，集散車道的智能道釘用于檢測車道上是否有車輛通過，并通過道釘網(wǎng)關(guān)初步判斷車輛類型，上述數(shù)據(jù)由服務(wù)區(qū)道釘網(wǎng)關(guān)收集后交由服務(wù)區(qū)停車管理系統(tǒng)進(jìn)行分析判斷，確定車位空余數(shù)量，并將數(shù)據(jù)反饋至集散車道智能道釘網(wǎng)關(guān)，集散車道智能道釘網(wǎng)關(guān)發(fā)出控制指令至智能道釘，智能道釘改變閃光指示燈顏色，引導(dǎo)車輛進(jìn)入相應(yīng)車位停放，相應(yīng)的停車區(qū)道釘和網(wǎng)關(guān)根據(jù)車輛位置和空余車位位置也做出相應(yīng)的控制變化引導(dǎo)車輛停車就位。在車輛停放到位后，車位道釘指示燈顏色改變至占用狀態(tài)，并將狀態(tài)上傳至服務(wù)區(qū)停車管理系統(tǒng)，服務(wù)區(qū)停車管理系統(tǒng)將空余車位數(shù)據(jù)發(fā)布至服務(wù)區(qū)道路可變信息情報(bào)板，提醒過往客貨車司機(jī)注意。

在交通高峰期，服務(wù)區(qū)停車管理系統(tǒng)可和道路監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，及時(shí)將車位數(shù)量反饋至全路段，如有需要，可將空余車位數(shù)據(jù)在全路段進(jìn)行發(fā)布。

設(shè)置在停車位的智能道釘，不但可以判斷車位占用情況，也可對(duì)車型及車輛停放是否標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，如出現(xiàn)車輛停放不規(guī)范或者一輛車占用多個(gè)車位的情況，系統(tǒng)可及時(shí)將信息發(fā)布至管理人員終端，由管理人員進(jìn)行糾正。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)要點(diǎn)及借鑒

目前，我國高速公路的監(jiān)控信息的發(fā)布基本上是通過道路管理分中心的監(jiān)控中央控制室進(jìn)行控制，部分新建或改建后高速公路在服務(wù)區(qū)設(shè)置獨(dú)立顯示系統(tǒng)，鑒于此情況并結(jié)合德商高速公路夏津西服務(wù)區(qū)的安裝應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在新建和既有高速公路施工中應(yīng)把握的技術(shù)要點(diǎn)如下：

首先，通信路由的暢通，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能的需求，應(yīng)保證服務(wù)區(qū)至中控室的信息可靠的傳輸，以便及時(shí)的把停車信息傳至中控室監(jiān)控管理系統(tǒng)，再由中控室視情況進(jìn)行發(fā)布，為降低投資，可借用監(jiān)控系統(tǒng)或是通信系統(tǒng)的備用光纖，使用前應(yīng)對(duì)光纖各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測試，結(jié)果符合相關(guān)要求。

系統(tǒng)軟件的兼容及功能實(shí)現(xiàn)，本停車管理系統(tǒng)采用開放式設(shè)計(jì)思路，提供數(shù)據(jù)接口規(guī)范和各種API，同時(shí)也可能夠較好的兼容國內(nèi)高速公路常用的監(jiān)控管理平臺(tái)，在系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)時(shí)，需要根據(jù)原軟件平臺(tái)中設(shè)置：可變信息傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)別，自動(dòng)、手動(dòng)功能等，進(jìn)行優(yōu)化，在確保重要信息優(yōu)先的前提下，更好的服務(wù)于服務(wù)區(qū)的管理。

在服務(wù)區(qū)需要設(shè)置足夠的提示警示標(biāo)志，最好在集散車道的入口處設(shè)置一個(gè)小型的可變信息情報(bào)板來提醒司機(jī)注意，如：“請(qǐng)按照綠色道釘?shù)囊龑?dǎo)通行”等等。

系統(tǒng)剛開始建設(shè)，需要安排數(shù)量稍微多一點(diǎn)的地面工作人員進(jìn)行人工指揮，待運(yùn)行三個(gè)月以后，司機(jī)慢慢接受以后可減少工作人員數(shù)量。

5 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)研究表明本方案設(shè)計(jì)提供的基于智能道釘?shù)母咚俟贩?wù)區(qū)停車管理系統(tǒng)具有最大限度節(jié)省現(xiàn)有投資、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，創(chuàng)造性的將地磁測量的智能道釘和燈光誘導(dǎo)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用到高速公路，將高速公路監(jiān)控系統(tǒng)和服務(wù)區(qū)停車場系統(tǒng)進(jìn)行了融合，不但降低了系統(tǒng)的建設(shè)成本，還將停車場車位進(jìn)行了有效管理，有效提高了高速公路服務(wù)區(qū)停車場高峰期的利用率，提高了服務(wù)區(qū)的服務(wù)質(zhì)量。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多機(jī)互聯(lián)，利用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、故障診斷、參數(shù)設(shè)置、功能升級(jí)等功能。

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作者簡介：李平忠（1977-），男，山東微山人，一級(jí)建造師，從事鐵路通信、軌道交通和高速公路建設(shè)工作。