广州市2010年亚运会交通流数据采集及交通诱导信息发布系统的建设目标主要是保证亚运交通线路的畅通运行,一方面对亚运通道、城市主干道等重点路段进行交通流数据采集,通过对采集到的交通流数据进行分析和判断从而为交通诱导信息发布提供数据源,同时建立交通流基础数据库,保存前端检测器采集的交通流数据和人工录入数据,为交通管理、交通规划的决策提供数据支持;另一方面,建立一套标准化程度高、可扩展性强的交通诱导系统,对采集到的交通流数据进行计算、挖掘,生成各种不同类型、不同表现形式的交通诱导信息。交通诱导信息主要采用自动发布或经人工确认后发布,内容主要包括:体现交通管制信息、发布旅行时间、拥堵信息和安全提示信息等;发布形式主要包括:文字、图形和图文相结合。使出行者可以在信息预知的模式下对自己的出行时间、出行方式、出行路线进行优化调整,从而提高出行效率。
一、需求分析
1、功能需求分析
根据亚运会交通流采集及交通诱导系统总体目标要求,本系统同时应满足如下功能需求:
(1)信息采集:信息是交通系统运行情况分析、判断,交通控制、指挥及管理的基础,采用微波检测器实时而准确地采集车流量、车速、车型分类等各类交通相关信息。
(2)信息处理:系统自动进行交通路网拥堵状态检测并输出检测结论,进行中文闪烁报警提示,并支持人工确认后发布路况、天气、事故等信息。
(3)信息应用:将检测到的原始数据和信息层次化、结构化、集成化和语义化,变成能够为人们所理解和使用的有效信息,为交通指挥管理、交通决策和交通诱导服务。
2、信息需求分析
亚运会交通流采集及交通诱导系统统所产生的信息分为两类:
(1)交通流数据信息:包括车流量、平均车速、密度、道路占用率等,性能要求如下。
?实时探测:精度高于95%
?平均速度:错误率小于10%
?正向速度:错误率小于2%
?分道流量:精度高于95%
?道路占有率:精度高于95%
?车型分类:精度高于95%
(2)可变情报板发布信息:包括交通拥堵状态光带信息、文字信息、事件信息等。
3、网络需求分析
网络系统主要满足信息共享和交换的需求,在本系统中,主要存在如下的信息交换和共享需求:
(1)部署交通量流检测器的路口/路段至智能交通管理指挥中心的数据信息交换传输;
(2)部署可变情报板的路口/路段至智能交通管理指挥中心的数据信息交换传输;
(3)数据信息在公安内部网的信息共享和交换。
二、功能要求
1、交通流数据检测功能
通过交通流数据采集模块,对车流检测器进行定时收集交通流数据,并对这些数据进行筛选、分析,存储,为诱导系统提供有效信息
2、交通流数据拥堵判断功能
对交通流采集模块所提供的数据,进行数据整合、存储、分析判断路段交通状况。
3、交通诱导信息发布功能
通过交通诱导模块,实现自动发布路段状态信息,亦可通过人工发布路段信息、天气、事故等信息。
4、数据分析及挖掘
利用统计分析模型对数据进行周期性分析,反映路网各路段交通流情况。为城市交通的规划提供准确、有效的信息。
5、自诊断和报警功能
当系统设备故障、网络通讯故障等各种情况发生时,系统能自诊断、记录并报警。
三、方案设计
1、系统结构
本项目采取与广州市公安局交警支队现有的集成指挥调度系统GZ-ITMS所属交通流采集及交通诱导子系统一、二期同样的结构设计。如图1所示,在物理结构上由外场设备、通信系统和指挥中心三部分构成。
2、外场设备
(1)车检器-VDS
近年,微波检测器技术发展迅速,检测准确性有大幅提高,通过实际调查测试,各省市地方交通管理部门应用了较多的微波检测器,实际使用效果良好;结合广州目前路网状况,微波检测器的安装简单、维护方便等特性突出,有利于本项目的实施。
结合亚运会主要会场及酒店路网情况,通过实地勘察,在原有的交通流数据采集点上,本次设计新增加130个交通流采集点,其中绝大多数采用了微波检测器,通过130个交通流采集点的增加,进一步扩大信息采集范围为交通诱导提供可靠、准确、有效信息。
(2)可变信息情报板-VMS
在较复杂的路网处新增的信息发布点,采用光带+文字屏,提供直观的路网信息;在路网较为简洁处新增的信息发布点,采用LED点阵屏,主要提供周边路网情况文字信息,同时亦能显示路网图形信息,为实时路网交通状态提供灵活诱导信息;在亚运会重大交通路口(如奥体中心),采用LED点阵全彩屏,在提供交通信息的同时亦能提供视频等更为丰富的信息。
本次设计共新增20块可变信息情报板,进一步加大了全市路网的诱导力度。为亚运会顺畅交通提供有力保障。
3、通信系统
(1)交通流数据采集子系统采用无线通信网与VDS设备服务器通信,最后通过安全物理隔离网闸与公安内部网的计算机网络连接。
(2)交通诱导子系统的路口控制主机通过光端机与就近接入的分控大队之间实现一对一的光纤连接,然后通过防火墙、交换机与指挥中心内部计算机网络完成数据的传输。
4、指挥中心
指挥中心包括设备和系统软件两部分,其中设备主要包括:VDS设备服务器、VMS设备服务器、交通流数据采集处理服务器、网络设备;应用软件包括:交通流数据采集软件、交通流信息拥堵判断软件、交通诱导控制软件、接口软件。
四、设备布设原则
1、车检器布设原则
检测点位应考虑有限点位采集的数据能够最大满足实时信息发布、交通诱导控制、宏观交通管理决策以及城市交通规划的需要。检测点位的布设应以能实现对交通功能重要、交通区位敏感的交通地段的信息采集为原则,合理确定检测器布点规模和布点点位,使得交通流数据采集系统能够全面的、有侧重点地收集交通流数据。
在布设中主要遵循了以下技术准则:
(1)检测器在道路网中的位置应根据不同使用目的确定;
①支持宏观交通管理决策的检测器布设位置
?主干道路或立交之间交通流量高的路段;
?大型分层立交的匝道;
?常发性的交通拥堵路段;
?连接重大交通发生源的道路,如:机场、火车站、或主要旅游点、运动场、文娱设施等。
②支持城市交通规划的检测器布设位置
?城市出入口道路;
?市区交通走廊,包括高架路、快速路、交通性干道等路段;
?过江桥(隧道);
③支持VMS信息发布的检测布设位置
?主要主干道路的交通关键路段上游,如桥梁、隧道、分层立交的匝道、常发性拥堵路段等;
?主要替代路径上游。
(2)检测器应尽量布设在连续流道路上
?尽量避免上下匝道或车道转换情况较普遍的路段,及受其它次要道路、公交站等影响的路段。
(3)检测器布设间距应根据道路交通条件确定
本次布设的检测器间距应根据实际道路网情况和交通流量变化特点进行确定。
①连续流道路检测器的布设,原则上按500m间距进行设置;对于流入、流出与连续流道路相连接的匝道上,前后隔100m距离进行检测器布点;
②断续流路段监测器的布设,可根据实际道路条件布设在路口的主干出口处。
(4)VMS信息发布相对应的路段及路口;
(5)纳入SCAT控制系统的路口进口道。
(6)以满足VMS信息发布为主要目的,选择数据源检测设置的布点;
(7)设置在检测路段的中、上游;
(8)检测器的间距:一般为300m--500m;
(9)避免设置在公交站和行人过街横道附近;
(10)尽量避免在信号控制或其他交通控制导致的排队长度范围内设置检测点上游150m;
(11)瓶颈地点(或交通状况变化)的前面与后面设置监测器;
(12)不设置在车道变动多和很曲折的地段;
(13)因地制宜,充分考虑设施的安装条件,选择不同类型检测器。
2、可变情报板布设原则
可变情报板信息发布点布设应该以事先诱导合理、均衡交通流量、避免交通事故为原则,布设的地段应尽量选择:
(1)城市交通敏感区上游;
(2)城市路网干道中的重大合流、分流处的上游;
(3)城市路网中具有分流条件的常发性拥堵点上游;
(4)交通敏感路段上游,避开偶发性交通拥挤;
(5)城市重要的车流集散地;
(6)城市主要的事故多发地段;
(7)综合考虑交通流量检测系统能够提供信息发布的道路;
(8)连接不同高速公路的互通立交入口前方1000-1500米;
(9)城市快速路路网入城出口放射线上游500-1000米处;
(10)重大分流点上游100-200米处设置;
(11)重大交通源上游100-200米处:CBD、运动场、大型企业;
(12)具有分流条件的常发性拥堵点上游交叉口前100-200米处;
(13)路侧小型可变情报板可置于非主要分流点的互通立交出口、服务区入口以及特大桥附近;
(14)遵循从路网-路线-节点的布设流程原则;
(15)与静态标志相配合原则,不冲突或影响静态标志的视认性;
(16)利于驾驶员和行人观察,前50m的路肩上不要有遮挡物;
(17)下游有分流的支路和足够的选择判断时间;
(18)城市道路中不妨碍行人及车辆通行;
(19)操作人员应能便利、安全地对诱导标志进行保养、维修;
(20)使电源线路和信息传输线路尽可能最短。
五、软件功能设计
图2展现了本系统完成交通信息"采集→处理→发布"全业务过程中,交通流数据采集软件、交通诱导控制软件、交通信息处理核心服务及基于交通流数据采集的处理及拥堵判断软件之间的业务流程关系。
1、交通流数据采集子系统
交通流数据是本系统运行情况分析、判断,交通控制、指挥及管理的基础,该子系统通过对前端检测器的自动化控制,实时准确地采集车流量、车速、车型分类等各类交通流数据。
该部分从功能上主要可分为建立本地数据库、交通流数据采集、采集设备工作状态和通讯状态、系统运行参数配置、统一用户管理、时间同步、人工采集交通流信息录入和导入、故障提醒功能和综合统计查询及报表打印功能。
图3交通流数据采集子系统软件功能图(略)
2、基于交通流数据采集的处理及拥堵判断子系统
基于交通流数据采集的处理及拥堵判断软件主要对本项目中交通流数据采集子系统提供的实时的交通数据进行采集、处理后产生交通诱导信息发送给交通诱导控制软件。
功能主要包括:拥堵等交通状态自动判断、事件检测、行程时间预测、信息发布与数据采集周期等系统设置、设备故障信息收集/报警/处理、统一用户管理。
图4基于交通流数据采集的处理及拥堵判断软件功能图(略)
3、交通诱导控制子系统
本子系统软件从功能上主要可分为交通诱导信息的接收/解析/校验、信息路由分发、诱导信息编辑/发送、可变情报版设备工作状态、通讯状态和显示内容的检测/故障提醒、系统运行参数配置/远程控制管理、历史发布信息的统计查询和报表打印功能、统一用户。
图5交通诱导控制软件功能图(略)
六、结束语
经过实践的考验,本系统在2010年广州市亚运会期间运行正常,顺利完成了保证亚运交通线路的畅通运行的任务,对亚运会交通组织提供了大力支持,为司乘人员出行提供了准确有效的交通指引信息,大大提高了公众出行效率,作为广州集成指挥调度系统GZ-ITMS的重要组成部分,本系统还将继续在日常工作中发挥重大作用。
作者简介
孙卫华:广东省公路勘察规划设计院股份有限公司,工程师,硕士研究生,主要从事高速公路及市政公路机电系统设计和智能交通系统研究工作。