1、 无锡快速路智能交通系统无锡快速路智能交通系统 系统框架设计 JOB NUMBER:RH1595 DOCUMENT REF:WuXi Expressway Intelligent Transportation System Structure Design 4 3 Final XB,WZ,WL,DK Jame P MW NP 10/11/06 2 Version 2 XB,WZ,WL,DK Jame P MW NP 09/11/06 1 Version 1 XB,WZ,WL,DK Jame P MW NP 07/11/06 OriginatedChecked ReviewedAuthorise2、d Date Revision Purpose Description 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 i 目录目录 章节 页码 1.引言引言 1 1.1 项目背景 1 1.2 设计对象、内容及目标 1 1.3 设计理念 2 1.4 设计依据 5 2.无锡市快速路智能交通建设需求分析无锡市快速路智能交通建设需求分析 6 2.1 城市概况 6 2.2 无锡市城市交通发展现状 6 2.3 无锡市道路交通安全发展分析 9 2.4 无锡市路网结构分析 9 2.5 无锡市快速路建设现状 10 2.6 无锡市快速路系统潜在问题分析及对策建议 11 2.7 小结 14 3.国内相关系统分析及无锡3、市的建议国内相关系统分析及无锡市的建议 15 3.1 概述 15 3.2 北京四环路监控系统 15 3.3 广州的快速路监控系统 17 3.4 上海的快速路信息采集及发布系统 19 3.5 无锡市快速路智能交通系统的建议 20 4.基于中国国家基于中国国家 ITS 体系框架的系统分析体系框架的系统分析 21 4.1 中国国家 ITS 体系框架概述 21 4.2 中国国家 ITS 体系框架的分析逻辑 21 4.3 基于国家 ITS 体系框架的无锡市快速路智能交通系统分析技术路线 22 4.4 无锡市快速路智能交通系统的用户需求分析 23 4.5 用户需求与中国国家 ITS 体系框架用户服务的匹配4、 24 4.6 基于国家 ITS 体系框架的无锡市智能交通系统逻辑框架 26 4.7 基于国家 ITS 体系框架的无锡市智能交通系统物理框架 27 5.无锡市快速路智能交通系统的体系结构无锡市快速路智能交通系统的体系结构 32 6.无锡市快速路智能交通系统系统结构设计无锡市快速路智能交通系统系统结构设计 34 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 ii 6.1 概述 34 6.2 无锡市快速路智能交通系统各子系统的功能内涵 34 6.3 无锡市快速路智能交通子系统逻辑功能数据流图 35 7.无锡市快速路智能交通系统集成分析无锡市快速路智能交通系统集成分析 45 7.1 智能交通系统集成的5、优势 45 7.2 无锡市快速路智能交通系统集成的目标 45 7.3 无锡市快速路智能交通系统集成需求 46 7.4 无锡市快速路智能交通系统的集成设计 47 8.系统主要功能及设计要点系统主要功能及设计要点 54 8.1 概述 54 8.2 交通信息采集系统 54 8.3 交通诱导系统 62 8.4 匝道控制系统 65 8.5 交通违法行为抓拍系统 71 8.6 闭路电视监控系统 74 8.7 OD 调查分析系统 75 8.8 交通控制中心系统 77 8.9 通讯系统 79 9.项目社会和环境评价项目社会和环境评价 82 9.1 直接效益评价 82 9.2 间接经济效益 85 无锡市快速路智6、能交通系统设计 系统框架设计 i 表目录表目录 表 2.1-无锡市市区机动车保有量统计表（1997-2006）7 表 4.1-ITS 体系框架各组成部分与服务关系 21 表 4.2-无锡市快速路智能交通系统功能性需求 23 表 4.3-无锡市快速路智能交通系统用户需求与中国国家 ITS 体系框架用户服务的匹配 24 表 4.4-无锡市快速路智能交通系统的功能层次表 26 表 4.5-无锡市快速路智能交通系统标准 ITS 系统划分及功能描述表 27 表 4.6-无锡市快速路交通系统划分 29 表 5.1-无锡市快速路智能交通系统的终端定义 33 表 6.1-无锡市快速路智能交通系统各子系统的功能7、内涵 34 表 6.2-匝道控制系统数据流描述 37 表 6.3-电视监控系统数据流描述 38 表 6.4-交通违法抓拍记录系统数据流描述 39 表 6.5-交通信息诱导系统数据流描述 40 表 6.6-交通信息采集系统数据流描述 41 表 6.7-交通出行分析系统数据流描述 42 表 6.8-交通控制中心数据流描述 43 表 8.1-常见交通检测技术性能比较表 56 表 9.1-智能交通系统直接进济效益 85 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 i 图目录图目录 图 2.1-无锡市城区规划图 6 图 2.2-无锡市城区车辆增长趋势分析（1997-2006）7 图 2.3-无锡市道路交8、通流量预测（2020 年）8 图 2.4-各类道路交通事故次数构成比例发展趋势 9 图 2.5 无锡现状路网等级结构 9 图 2.6 国际推荐路网等级结构（推荐比例 1:2:3:7）10 图 2.7-无锡市快速环路示意图 11 图 2.8-江海路高架路的建设现场 11 图 3.1-北京市快速环路概况 15 图 4.1-无锡市快速路智能交通系统系统分析的技术路线 23 图 4.2-系统总体结构框图 31 图 5.1-无锡市快速路智能交通系统的体系结构 32 图 6.1-匝道控制系统逻辑功能数据流图 37 图 6.2-电视监控系统逻辑功能数据流图 38 图 6.3-交通违法抓拍记录系统逻辑功能数据9、流图 39 图 6.4-交通信息诱导系统逻辑功能数据流图 40 图 6.5-交通信息采集系统逻辑功能数据流图 41 图 6.6-交通出行分析系统逻辑功能数据流图 42 图 6.7-交通控制中心逻辑功能数据流图 43 图 7.1-无锡市快速路智能交通系统交通控制中心的功能结构 50 图 8.1-入口匝道分层控制系统结构 70 图 8.2-无锡市快速路通讯系统结构图 81 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 1 1.引言引言 1.1 项目背景项目背景 无锡市是沟通苏、浙、皖三省的交通枢纽。随着社会经济的飞速发展，无锡市机动车保有量迅猛增长，截至 2006 年 9 月无锡市共有机动车 10410、.4 万辆，其中市区 53.0 万辆，汽车保有量同比增长 24.4，尤以私家车的增长最为突出。汽车保有量的快速增长给城市交通带来巨大的压力。虽然，近期建设的江海路金城路青祁路惠山隧道凤翔路构成的“三角形快速”路能够有效改善近期的交通供需矛盾，但由于城市快速路具有流量大、流速快、通过性强等区别于城市道路的显著特点，随着交通量的指数增长，具备强大交通吸引量的快速路网仍将可能会出现交通拥堵、交通事故、交通违法事件等一系列问题频繁发生的可能性。为使得无锡市快速路网能够持续发挥缓解城区交通、改善市民出行质量的长效作用，在基础建设的同时进行无锡市快速路智能交通系统的建设，将能更好的规范快速路网交通秩序、为11、出行车辆提供交通安全保障、最小化交通延误，从而有效提高快速路网的运行效率，更好的为无锡市的经济发展提供保障。无锡市快速路智能交通系统建设就是在这样的大背景下提出的，并由无锡市公安局交通巡逻警察支队委托阿特金斯顾问（深圳）有限公司完成系统的框架设计。1.2 设计对象、内容及目标设计对象、内容及目标 1.2.1 设计对象设计对象(1)以即将于 2006 年底通车的江海路高架路为主要对象；(2)涵盖近几年内建设完成的江海路金城路青祁路惠山隧道凤翔路“三角形快速”路网；(3)以及凤翔路和 312 国道的部分放射线路。1.2.2 设计内容设计内容 以江海路高架路为主体的无锡市快速路智能交通系统框架设计，12、完成系统框架的搭建、系统主要功能的确定及系统关键技术的选择。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 2 1.2.3 设计目标设计目标 无锡市快速路智能交通系统框架设计的设计目标：(1)研究搭建适于无锡市快速路网交通发展需求的智能交通系统框架；(2)确定无锡市快速路网智能交通系统的智能内核，为今后快速路智能交通系统的建设提供指导依据；(3)充分考虑系统未来的扩展性要求，并对系统建设的投资收益做出合理预测。1.3 设计理念设计理念 1.3.1 规范性规范性 1.设计将严格遵循中国智能交通体系框架、公安交通指挥系统建设技术规范的要求，明确无锡智能交通的总体需求，通过对用户需求和用户服务的分析，得13、出系统的基本构成和各构成部分的基本相互关系，从而保证后续建设的智能交通子系统与本系统构成完整的智能运输系统，避免系统的重复建设；并且各个子系统遵循标准的接口和提供标准的服务以增强系统的标准化和开放性。2.相关子系统的设计遵循规范 交通违法行为抓拍系统数据格式遵循交通违法管理信息数据库规法GA329.3 和交通违法数据交换格式GA409.3；交通违法行为抓拍系统测试验收遵循闯红灯自动记录系统通用技术条件GA/T4962004 交通诱导系统的系统管理、文字图形编辑、交通信息发布、外场设备的性能指标、测试、验收要求遵循LED 道路交通诱导可变标志GA/T484-2004 匝道控制控制系统城市交通信号14、控制系统术语GA/T509-2004，匝道控制机的电气安全要求、气候环境适应性、机械环境适应性要求遵循道路交通信号控制机GA47-2002；匝道控制灯遵循道路交通信号灯设置安装规范GB14886 交通出行分析系统外场设备的电气安全要求、电磁抗扰度性能要求、气候环境适应性要求遵循、机械环境适应性要求遵循公路车辆智能监测记录系统通用技术条件GA/T4972004 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 3 闭路电视监控系统验收要求遵循交通电视监控系统验收规范GA/T5142004 交通信息采集系统设计参考道路交通流量调查GA2992001 交通控制中心功能设计遵循公安交通指挥系统建设技术规范 15、GA/T445-2003 3.参考相关英国设计技术规范 CCTV colour CCD camera for road traffice SurveillanceTR 2135 Performance Specification for Electromechanical Variable Message SignsTR2517 Ramp Metering Control Station,Site Acceptance CertificateMCH1928 Guidelines for the testing of Microwave vehicle detection equipmentMC16、H1478 Urban Town Traffic Control-Functional SpecificationMCE0360 1.3.2 实用性实用性 系统的设计完全出于在利用无锡市现有资源的基础上进行经济性的系统建设，贯彻面向应用、注重实效的方针，坚持实用、经济的原则。例如：通信系统建设：根据快速路上的智能交通外场设备呈线形分布的特点系统采用级联链路式光纤传输技术，利用一芯光纤传输线圈、视频、文字等信息，充分提高光纤及通信线路的利用率，减少后期的运营费用。外部设备安装：充分考虑到无锡市快速路已经（规划）建设的基础条件，选用的前端设备安装条件尽量满足现有的土建基础条件，如微波检测器可直接安17、装在路侧灯杆上，超速违法抓拍设备与交通信息诱导标志、限速标志、指路标志等共同安装于快速路的龙门架。设备及技术选择：在主线不使用检测线圈，使用微波检测、视频速度检测技术 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 4 减少系统的维护成本避免因系统线圈维护造成的主线交通拥堵；OD 调查系统除完成 OD 调查、旅行时间计算外，利用视频采集压缩技术，在设备前端对出入口交通状况的 24 小时不间断视频录像，为交通相关的刑事案件侦破提供有力的证据。1.3.3 先进性先进性 1.无锡市快速路智能交通系统建设是多种高新技术的整合及应用，在技术和系统设计上采用先进思想与先进技术，使系统能在较长时间内保持一定的的18、先进性，保护用户投资。主要涉及的先进技术包括：交通事件自动检测技术（AID）、交通控制与诱导协调技术、入口匝道控制技术、视频速度检测技术、快速路旅行时间计算发布技术、快速路出入口 OD 调查分析技术、海量数据存储与管理技术、中间件技术、数据融合技术、级联链路式光纤传输技术。这些技术在交通系统中的应用体现了智能交通的智能特色，体现了系统的先进性，切实使得系统达到国内领先的水平。2.系统设计既采用先进的概念、技术和方法，又注重从功能设计上对设备、软件进行了合理的限定，保证系统建设完成后与设计相一致。设计中充分使用已有的研发成果，集成经过实践检验技术，以保证系统成熟和成功。系统设计不但反映了当今的先19、进水平，而且具有发展潜力，能保证在未来若干年内占主导地位，并能顺利地过渡到下一代技术。1.3.4 前瞻性前瞻性 1.系统设计借鉴国内外的建设经验，充分考虑无锡市未来交通的发展，合理的预测快速环路在投入运行后可能出现的问题，通过利用新的技术、合理的配置系统、系统功能的完善，保证了所设计的系统能有效地解决快速环路的交通的实际问题。2.另外，由于无锡市快速路智能交通系统是整个无锡市智能交通系统的一个组成部分，是无锡市智能交通系统中相对超前建设的系统，所以在系统设计中充分参照国家 ITS 体系框架对于后续智能交通系统的建设具有指导意义。1.3.5 示范性示范性 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设20、计 5 系统遵守开放的原则，注重系统设计的通用性，使系统的外部接口能方便地与其它设备或系统进行连接，最终形成一套快速路交通信息处理和交换的规范。结合城市交通管理的实际情况，以及相关技术标准，使系统具有灵活性，易于向后期的快速路建设和其它城市推广。1.4 设计依据设计依据 系统设计中相关的数据来源但不限于：1.无锡市道路交通管理发展规划（2002-2010）（文本）2.无锡市道路交通管理发展规划（2002-2010）（文本说明）3.无锡市快速路网研究(演示文稿)4.无锡市十一 五 道路交通安全规划报告（征求意见稿）5.无锡市道路交通安全及安全管理现状调查报告 6.无锡市道路交通安全管理规划研究报21、告（征求意见稿）7.无锡市道路交通安全发展趋势分析 8.中国智能运输系统体系框架 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 6 2.无锡市快速路智能交通建设需求分析无锡市快速路智能交通建设需求分析 2.1 城市概况城市概况 2000 年以前，无锡市区城市建设基本围绕着解放环路以内中心区域进行，城市布局结构为明显的单中心。2000 年后，随着无锡建设“特大城市”步伐的加快，市区西部、南部的建设力度加大，城市框架逐步拉大。根据无锡市城市总体规划，市区城镇布局将规划形成“1+6”的空间结构，即一个主城区和外围六个城镇组团，如图 2.1 所示。无锡市快速路网将成为联接 7 大分区的重要通道。图图 222、.1-无锡市城区规划图无锡市城区规划图 2.2 无锡市城市交通发展现状无锡市城市交通发展现状 2.2.1 机动车保有量分析机动车保有量分析 如表 2.1 所示为 2000 年-2006 年无锡市市区的机动车保有量统计表。截至2006 年 9 月底，无锡市共有机动车 104.44 万辆。其中，汽车 34.08 万辆，占 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 7 32.63%；市区机动车保有量为 52.97 万辆，汽车 20.96 万辆。表表 2.1-无锡市市区机动车保有量统计表（无锡市市区机动车保有量统计表（1997-2006）车种车种 年份年份 汽车汽车 摩托车摩托车 其他其他 总计总计23、 2000 53308 358012 5303 416622 2001 66548 364073 5303 435924 2002 89840 364027 5303 459170 2003 116537 358747 207 475491 2004 142414 348111 191 490716 2005 169028 345977 190 515195 2006 209555 319931 174 529660 注：2006 年数据截至 2006 年 9 月。如图 2.2 所示为无锡市城区 10 年机动车数量以及变化情况：01000002000003000004000005000006024、00001997199819992000200120022003200420052006汽车摩托车其他合计 图图2.2-无锡市城区车辆增长趋势分析（无锡市城区车辆增长趋势分析（1997-2006）上述统计数据分析表明：1998 年后无锡市机动车发展迅速，2000 年以来，市区汽车保有量年平均增长率高达 30%，其中以小型、微型载客汽车为主体的私家车增长尤为迅速。根据无锡市综合交通规划分析数据，到 2020 年，无锡市的机动车将达到 80 万辆，其中小客车 60 万辆。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 8 由此可见，随着未来几年无锡市国民经济社会的迅速发展和居民收入的持续提高，无锡市区25、汽车保有量将急剧增加，巨大的城市交通需求将会给城市道路交通管理和城市经济发展带来沉重的负担。2.2.2 城市道路交通流量情况城市道路交通流量情况 道路交通流量调查资料显示，目前市区城市道路各主要交叉口的流量都较大，高峰小时机动车交通流量基本都在（4000-5000）pcu/h 左右，平均日交通流量在（50000-70000）pcu/h 左右；其中，太湖大道长江北路等交叉口平均日交通流量超过 80000pcu/h，高峰小时机动车流量高达 6000pcu/h，交叉口负荷度较高。据测算，2000 年以来市区道路交通流量年平均增长率达 15%左右。如下图所示为无锡市快速路网研究中对无锡市 2020 年26、道路交通量的预测分析。图图 2.3-无锡市道路交通流量预测（无锡市道路交通流量预测（2020 年）年）图中，2020 年无锡市城市道路的最大交通流量均出现于快速路路段，且有两条快速路路段的最大流量分别达到 5069pcu/h 和 5004pcu/h。由此可见，未来无锡市快速路的交通流量将几近饱和。因此，无锡市快速路系统在未来若干年内仍有可能会出现因饱和交通流量而引起的交通拥挤、交通事故、交通安全等诸多问题，如何尽早预防这些问题的发生，是进行无锡市快速路智能交通系统设计的重要出发点。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 9 2.3 无锡市道路交通安全发展分析无锡市道路交通安全发展分析 2.27、3.1 分道路类型交通事故构成比例发展分析分道路类型交通事故构成比例发展分析 如图 2.4 所示为 2000 年-2004 年无锡市各类道路交通事故次数的构成比例。0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%20002001200220032004各类型道路事故次数所占比例城市道路公路高速公路 图图 2.4-各类道路交通事故次数构成比例发展趋势各类道路交通事故次数构成比例发展趋势 不同道路类型事故次数占事故总量比例，反映了不同道路类型的事故特征。由图可知：高速公路事故的比例迅速增加，高速公路近几年死亡人数所占的比例也持续增高。通常国内高速公路交通事故的诱因主要来源于车辆违28、法驾驶、超速、超载等，由于城市快速路与高速路相似同样具有无交叉口、通行速度快、流量大、通过性强等特点，因此，加强快速路交通执法对于未来降低快速路系统的交通事故发生率具有重要意义。2.4 无锡市路网结构分析无锡市路网结构分析 支次主快 图图 2.5 无锡现状路网等级结构无锡现状路网等级结构 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 10 支次主快 图图 2.6 国际推荐路网等级结构（推荐比例国际推荐路网等级结构（推荐比例 1:2:3:7）如图 2.5 所示为无锡市城市道路路网等级结构现状，图 2.6 为国际上推荐的城市道路路网等级结构，快速路、主干道、次干道和支路的推荐比例为 1:2:3:7。29、显然，无锡市路网结构还需要进一步完善，究其原因主要有：（1）快速路非常缺乏，这种缺乏将导致长距离的出行质量受到很大限制（2）路网层次不明，导致主干路功能定位不明（3）次干道的缺乏造成了大量城市支路直接与主干道越级交叉（4）支路系统的不足也导致很多建筑物出入口直接开向干道 因此，这种路网结构的不合理必将降低城市居民出行层次的不清晰，并会直接导致快速路、主干路上短距离出行量的不合理增长，从而加剧无锡市快速路交通需求与交通供给的矛盾。2.5 无锡市快速路建设现状无锡市快速路建设现状 无锡市快速环路主要分三期建设，如图 2.7 所示，图中粉色“三角”为无锡市市快速路网，“三角”右上的江海路将在 20030、6 年底通车，预计 2007 年建成“三角”左侧的凤翔路-惠山-青祁路段，2008 年建成“三角”右下的金城路段。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 11 图图 2.7-无锡市快速环路示意图无锡市快速环路示意图 目前，无锡市正在积极进行江海路高架路及机场路的建设，在土建施工中已充分考虑了智能系统的基础，为即将进行的快速路智能交通系统提供了充分的条件。图 2.8 为江海路高架路的建设现场：图图 2.8-江海路高架路的建设现场江海路高架路的建设现场 2.6 无锡市快速路系统潜在问题分析及对策建议无锡市快速路系统潜在问题分析及对策建议 2.6.1 供需问题供需问题 近年来无锡市机动车增长速度31、和以上分析，随着机动车数量的急剧增长以及城市道路结构的不合理，会导致无锡市道路交通供需矛盾日益突出。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 12 出于快速出行的考虑，车辆出行大多选择城市快速路和高速公路，使得将来快速路上的交通需求增长，远远大于普通道路交通需求，如果不进行智能交通的建设，在不久的将来会使无锡市的不堪重负。对策建议 1：建设快速路智能交通系统，实施交通需求管理 2.6.2 交通违法与安全问题交通违法与安全问题 市民守法意识不够，交通法规尚未被广大市民真正接受，行人违法、机动车违法等现象在短期内很难消除，这可能会导致快速路上交通违法和交通安全事故的频繁发生。对策建议 2：加强交32、通执法力度，对交通违法事件及时取证，建立交通违法取证系统 2.6.3 快速环路交通事故快速环路交通事故 随着无锡市快速环路的投入使用，也将会带来相应的交通事故，可能造成快事环路交通事故发生的原因有：1.交通量大且未保持安全行车间距，易造成连环追尾事故；2.快速路上车速较快，违法变更车道易造成刮蹭相撞等事故；3.车辆超速行驶，特别是在夜间严重超过限速行驶造成重大事故发生；4.快速路禁止驶入的行人、非机动车、摩托车、超高、超重车辆等进入快速路易造成交通事故；根据广州市内环路的统计数据：摩托车和行人违法进入内环路而发生的重大交通死亡事故占内环路重大交通死亡事故总数的 70%，事故死亡人数占总死亡人数33、的 71%。其中，二轮摩托车造成重大交通死亡事故占总数的 30%，事故死亡人数占总数的 33%；行人造成重大交通死亡事故占总数的 40%，事故死亡人数占事故死亡总数的 38%。5.部分事故与快速环路的道路结构不合理有关，尤其是有急弯的地方。对策建议 3：加强交通执法、交通监控、交通诱导、交通需求管理，建立相应的智能系统；及时发现交通事故的发生，并进行快速处理。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 13 2.6.4 快速环路与地面、快速连接线交通拥堵快速环路与地面、快速连接线交通拥堵 1.快速环路与地面道路以匝道形式联系，与地面横向干道联接，与快速路连接线以立交形式联系。快速环路是城市主要34、干道，集散交通量极高，在快速环路匝道出口处、匝道入口处，车辆分流处、车辆合流处会出现车辆交织量大，相互干扰严重，车辆行驶缓慢，容易引发交通事故和交通拥堵，造成快速环路通行能力下降的情况。2.快速环路由于部分匝道靠近交叉口，交通量大的交叉口高峰时产生快速路上车流不能下，车辆排队延伸至快速路主线，会影响到快速环路上车辆正常行驶。3.在快速环路匝道出口处、匝道入口处，立交桥交接处会存在车辆分流、车辆合流，产生交通扰乱。从匝道驶入快速环线的车辆要看快速路上车流中的适当间隙而进入、合流。车辆合流时必然影响快速线上车辆正常行驶，影响范围波及到合流处上下游一段距离。进入出口匝道的内侧车道车辆需要变更车道，与35、外侧车道车辆交织，一交织车辆比一非交织车辆需要占用车行道中更多的空间。当匝道出口不畅，出口匝道车辆排队至快速路时将严重影响快速线的通行能力，造成局部拥堵。对策建议 4：实施入口匝道控制和出口匝道的诱导，通过控制和诱导手段降低道路交通拥堵发生的可能性 2.6.5 部分断面交通量过载部分断面交通量过载 快速环路由于较好的交通条件会吸引大量车流量，从而造成快速环路交通需求在部分时段超过其通行能力，导致常发性拥挤。交通事故等偶然事件引起部分车道暂时堵塞，通行能力下降，导致偶然性拥挤。快速路交通拥挤会导致车辆行驶速度抵或停停走走，通行能力降低，交通延误增大，从而使得道路效能下降、车辆运输成本增大、事故频36、率上升、噪声及空气污染恶化、燃料消耗增加等一系列问题出现。对策建议 5：加强过载端面前端入口的交通驶入量，及时准确的识别交通拥堵、交通事故，并进行及时处理。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 14 2.6.6 快速路道路维护问题快速路道路维护问题 1.快速路多为高架全封闭管理道路，当快速路维护及道路施工时，施工作业面小，施工难度大，需要占用车行道，会经常造成快速路的交通拥堵。2.道路维护和施工为了保障施工人员安全，需要封闭临近的车道或整段道路封闭，会影响了快速路车辆的正常行驶。这些维护工作虽然都需要制定详细的实施策略，但仍然会对快速路路的交通产生较大影响。对策建议 6：道路维护过程中进37、行大范围的交通诱导，同时加强道路维护的辅助措施，利用远程监控确保施工人员安全 综合上述 6 条对策建议可以看出，为避免、预防在未来快速路建成通车后发生上述交通问题，需要加强以下几个方面的智能系统建设：1.动态、静态的交通需求管理 2.实时、全方位的交通监控 3.实时入口匝道控制 4.大范围的实时交通诱导 5.准确、有效的交通违法取证 6.实时交通事件检测以及快速、有效的交通事件处理 后续的系统框架也将着重以上述对策建议为目标进行设计。后续的系统框架也将着重以上述对策建议为目标进行设计。2.7 小结小结 综上所述，随着无锡市快速路的初步建成和即将通车，快速路将会承担起城市分区和过境交通产生的巨大38、交通量，并带动周边地域的经济发展，交通流量必将与日俱增，交通需求与交通供给的矛盾也会日益突出；如果没有相应的应对和预防措施，将极有可能在较短的时间里快速路上会产生交通拥堵、交通事故、交通安全等诸多交通问题，严重制约无锡市城市经济的发展和威胁人民的生命安全，因此，在无锡市快速路上建立功能完善的智能交通系统势在必行。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 15 3.国内相关系统分析及无锡市的建议国内相关系统分析及无锡市的建议 3.1 概述概述 为保障无锡市快速路智能交通系统设计的有效性，无锡市将充分借鉴国内相关快速路智能交通系统的建设经验。目前，国内已建成快速路智能交通系统的城市主要有北京、广39、州和上海。本章将首先简要介绍北京、广州和上海快速路系统的建设情况，并对其主要经验进行总结分析，进而提出无锡市的快速路智能交通系统建设建议。3.2 北京四环路监控系统北京四环路监控系统 北京四环路是位于三环路与公路一环之间的一条全封闭、全立交城市快速环路，距市中心约 811km，线位位于北京市区东南西北城郊结合部，与三环路基本平行，相距 2.53km，途经丰台、海淀、朝阳三个城区，全长 65.26km，其中东四环 15.76km，南四环 15.35km，西四环 16.29km，北四环 17.86km。图图 3.1-北京市快速环路概况北京市快速环路概况 四环路与北京市道路系统密切相关，沿线与多条高40、速公路、主干路、次干路相交，并途经许多规划交叉路，在与规划次干路以上等级道路及铁路相交处都修建立体交叉，共有立交 70 余处，是城市快速路网的重要组成部分。3.2.1 系统主要功能系统主要功能 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 16 北京四环路监控系统主要包括中心控制室监控系统、信息传输系统和交通信息检测、控制系统三大部分。中心控制室监控系统中心控制室监控系统 中心控制室由原来的交管局监控中心扩容而成，节约了大量的建设成本。中心系统的主要功能有：1.道路实时交通流采集 2.基于图像分析的交通事故检测 3.交通控制方案自动、人工选择制定 4.交通状况图形显示 5.统计查询、设备自检 641、.紧急事件多部门联动协调 交通信息检测、控制系统交通信息检测、控制系统 主要由摄像机、车辆检测器、可变信息板、可变标志、信号灯等外场设备组成。通过沿线设置的各类道路信息检测设备，如车辆检测器、摄像机等，对道路状况、交通情况（交通量、车型、车速、占有率、拥挤度等）及气象条件等进行监视。通过信息传输系统传送和中控室计算机分析处理后，利用沿线设置的动态信息提供设备，如可变信息板、可变标志等，向道路使用者或相应的职能部门（消防、公安、救援中心等）提供有关信息，如交通事故、交通拥挤、道路施工、车道关闭、雨、雪、雾、路面结冰等，对交通流实施控制、警告、诱导及现场处理，并可在监控中心组合屏上显示。信息传输系42、统信息传输系统 1.信息传输系统租用电信局光缆，采用点对点传送方式将现场信号直接传送到监控中心，中心直接对现场进行监控；2.沿四环路在隔离带或人行步道下埋设专用管道作为传输主干路，过桥、过路均埋设镀锌钢管。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 17 3.2.2 主要成功经验主要成功经验 1.将原有的交通控制中心扩容，节约新项目上马的投资；2.信息传输系统的传输方式的选择需综合考虑一次性投资费用、监控中心缆线接入方便等因素；传输管道则在沿四环路在隔离带或人行步道下埋设专用管道作为传输主干路，过桥、过路均埋设镀锌钢管；外场设备安装点至传输主干路的管道按远期方案进行预埋，道路通行后不易施工的基43、础也预先做好；3.交通检测设备的布点选择 a.车辆检测器主要设在车流量大、转向多、情况变化复杂的重要路段，如与高速路相交接的立交进口路段及转向匝道上；并且匝道、主线和特殊区域的可采用不同类型的检测器；b.摄像机主要设置在车流量大、车辆密度高的重要立交区域；c.可变信息标志主要设在重要的交通枢纽、重要的路段前，或易发生拥堵路段上游的出口前，并采用数字、文字、图形及其组合等方法显示信息；d.可变标志、信号灯设在重点立交匝道出入口、易发生拥堵的路段上游的出入口。3.3 广州的快速路监控系统广州的快速路监控系统 广州的快速路监控系统的建设是国内比较有代表性的。该系统由阿特金斯、亿阳及 SBH 组成的联44、合体共同承担，阿特金斯完成具体的系统功能设计。3.3.1 系统组成及主要功能系统组成及主要功能 广州市快速路上的内环路交通监视与控制系统及交通设施工程将通过在内环路主干道和匝道布置和设立车辆检测设备、违章检测设备、交通信息显示设备及CCTV 等设备，利用合数据通信系统、中央计算机系统和软件建设监控中心平台，使管理和操作人员能够在一个统一的平台上对内环路的主路交通流、交通事故、出入口匝道、违章情况等进行实时地监视和控制，以达到采取环境可承受的方法提高城市交通系统的高效使用，以改善城市中心可进入能力。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 18 系统主要包括 6 个功能子系统和 1 个控制中心45、。交通流信息采集系统：用设置在出入口匝道及其间主线各路段上的环形线圈检测器及视频检测器检测采集交通量、车速、占有率三种交通数据并加以处理分析。贮存在监控中心数据库专用服务器内，供实时显示或查询之用。入口匝道限流监控系统：根据上游视频检测器检测交通状况的变化，能自适应改变匝道限流控制方法非高峰时间交通量低于一定水平时，不加控制；交通量增加达到需要限流控制时，采用主线车流可插空档汇流式限流控制，并且由不加控制切换成汇流控制的临界交通量是可调的；具有自动暂时关闭匝道的功能。主线监控系统：利用视频图像处理检测设备监视交通流量的情况并以实时方式确认交通事件的发生。检测到一项交通事件后，系统向操作员发出一46、个警告信息并产生一套预案，包括改变标志和信号，以便让操作员去处理。当交通事件由操作员通过 CCTV 确认或利用其他方式证实后，系统执行主线车道控制指令，并操作上游可变警告和控制标志，诸如可变车道控制标志，可变限速标志以及匝道控制预警标志。出口匝道拥堵信息系统：出口匝道车辆排队到达排队检测器时，系统给该匝道的上游出口匝道发布该出口匝道交通拥堵信息，以便驾驶员改选合适的出口匝道。违章摄像监控系统：在事故多发地段，安装限速标志和车道控制标志。检测并用视频图像记录超速行驶的车辆；在禁止车辆越线行驶的路段，检测并用视频图像记录越线行驶的车辆；在入口匝道安装交通信号灯的地方，安装冲红灯检测摄像机。3.3.47、2 主要成功经验主要成功经验 1.采用先进的匝道控制技术对于减少快速路交通拥堵和交通事故具有重要作用；2.出口匝道信息诱导需要考虑信息对出行者的影响，拥堵匝道的上游出口匝道的信息发布位置比较关键，通常可在拥堵匝道前 2-3 个上游出口匝道发布拥堵信息；无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 19 3.对快速路主线可采用关闭车道、强制诱导、建议诱导等多种方式进行控制，选用可变信息标志、警示标志、控制标志等设备；4.区分不同的交通违法类型选用不同的执法取证方法，如：a.在事故多发地段，安装限速标志和车道控制标志。检测并用视频图像记录超速行驶的车辆；b.在禁止车辆越线行驶的路段，检测并用视频图像48、记录越线行驶的车辆；c.在入口匝道安装交通信号灯的地方，安装冲红灯检测摄像机；3.4 上海的快速路信息采集及发布系统上海的快速路信息采集及发布系统 上海的高架道路系统是上海市交通的快速道路系统，是生命线系统，承担着大量的交通量。申字形高架完成以后，由原来内环线的一环变为九环，是国际上罕见的高架道路网。3.4.1 系统基本情况系统基本情况 上海城市快速路信息采集及发布系统汇集了整个中心区快速路交通信息，初步达到交通状态自动判别、交通事件自动识别和交通行程时间计算等功能，并实现了在外场可变信息板上的有效发布。利用外场可变信息板提供的信息，引导交通流，充分发挥“区域控制，广域诱导”作用，有效的缓解了49、交通压力。基于快速路信息采集及发布系统，上海目前已实现快速路、南浦大桥和延安路隧道的实时交通信息采集，具有与交巡警总队、城市交通管理局进行实时信息交流的能力，实现交通信息的汇集、整合和多媒体实时发布（电视、广播、可变信息板、交通信息亭、互联网等。上海城市快速路交通诱导系统自 2005 年建成运行后，有效地调节了高架路的交通流量，受到了广大驾驶员的好评。自 2005 年系统开通使用后，城市快速路服务水平有所提高，流量增加了2.0%，平均车速增加了 9.5%，小时流量变化波动减少，道路畅通时间增加，拥挤堵塞情况缓解，畅通时间增加 11%。3.4.2 主要成功经验主要成功经验 无锡市快速路智能交通系50、统设计 系统框架设计 20 1.在交通关联的道路上进行交通联动诱导和信息发布，无论是对于进入还是离开中心市区的车辆都能带来极大的便利，使得车辆能够在道路上得到连续的交通信息。3.5 无锡市快速路智能交通系统的建议无锡市快速路智能交通系统的建议 基于上述北京、广州、上海快速路系统的分析，对无锡市快速路智能交通系统的设计、建设提出如下建议：1.节约建设成本，在现有无锡市交通指挥中心的基础上扩容快速路交通控制中心；2.快速路道路基础建设中考虑智能交通系统的设备安装、布线、供电及防雷等要求；3.建立中心式的快速路交通监控系统；4.外场设备的布设点参考如下原则：a.车辆检测器主要设在车流量大、转向多、情51、况变化复杂的重要路段；b.摄像机主要设置在车流量大、车辆密度高的重要立交区域；c.可变信息标志主要设在：重要的交通枢纽、重要的路段前、易发生拥堵路段上游的 2-3 个出口前，并采用数字、文字、图形及其组合等方法显示；5.采用大范围的信息诱导方式，在快速路、外围相关道路及远区道路上发布联动信息；6.区分实际的道路交通条件采用先进的入口匝道控制技术；7.快速路主线可采用车道控制技术；8.区分不同的交通违法类型选用不同的执法取证方法。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 21 4.基于中国国家基于中国国家 ITS 体系框架的系统分析体系框架的系统分析 4.1 中国国家中国国家 ITS 体系框架52、概述体系框架概述 在中国交通运输领域中，ITS 是一个提供交通运输服务的系统，ITS 体系框架是一个服务体系框架，是一个提供服务的功能性框架，用户服务是 ITS 的主线。中国 ITS 体系框架主要是由：用户主体、服务主体，用户服务，系统功能，逻辑框架，物理框架等部分组成。如下表所示为中国 ITS 体系框架的主要组成部分和服务的关系。表表 4.1-ITS 体系框架各组成部分与服务关系体系框架各组成部分与服务关系 组成部分名称 作用 用户主体 谁将是被服务的对象，明确了服务中的一方 服务主体 谁将提供服务，明确服务中的另一方，它与用户主体和特定的用户服务组成了系统基本的运行方式 用户服务 明确系统53、能提供什么样的服务 系统功能 将服务转化成系统特定的目标 逻辑框架 服务的组织化 物理框架 服务怎样具体提供 ITS 标准和经济技术评价 其他经济因素 ITS 体系框架决定了系统如何构成，确定了功能模块以及模块之间的通信协议和接口，是包含实现用户服务功能的全部子系统的设计。通过集成若干 ITS 子系统的功能可以实现一个或多个用户服务功能。体系框架不是一个简单的设计文档，也不是一个技术性的说明，更不是 ITS 本身的研究发展过程，而是一个贯穿于 ITS 体系结构和标准研究制定过程的指导性框架，它提供了一个检查系统构成和标准的遗漏、重叠以及是否不一致的依据。基于逻辑框架和物理框架的标准需求，提出制54、定标准的出发点和衡量结果的工具。4.2 中国国家中国国家 ITS 体系框架的分析逻辑体系框架的分析逻辑 中国国家 ITS 体系框架采用面向过程的方法按照如下逻辑步骤进行分析：1.确定用户服务内容 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 22 ITS 体系框架中定义了 6 大类用户主体和 9 大类服务主体，即服务中的双方，所有有关 ITS 的用户服务的讨论均以这两者的关系展开。确定服务双方后，按照交通管理和规划、电子收费、出行者信息、车辆安全与辅助驾驶、紧急事件与安全、运营管理、自动公路、综合运输等八个服务领域，提出 34 项用户服务、138 项子用户服务。2.建立逻辑框架 该部分从分析用户55、服务入手，首先确定系统应该具有的主要功能，并将功能划分成系统功能、过程、子过程等几个层次；其次，分析 ITS 的逻辑结构和各个功能之间的交互关系；再次，明确功能和过程之间交互的主要信息，并以数据流的形式对交互信息进行定义。3.建立物理框架 物理框架从物理系统的角度分析实际 ITS 系统应该具有的结构，并按照系统、子系统、模块等层次对系统进行结构分析；其次，分析 ITS 物理系统之间交互的信息，并以框架流形式对比信息进行定义；再次，物理框架中还明确了系统对系统功能的实现关系和框架流对数据流的包含关系，从而反映物理框架和逻辑框架的关系。4.明确 ITS 标准化内容 确定与 ITS 相关的技术标准、56、ITS 相关的设备接口标准、ITS 各子系统之间的接口标准等。ITS 标准是建立一个开放的 ITS 环境的基础，这个环境用来实现具体的目标。标准便于在不同地区实施可以相互兼容的系统，而不需要限制由于技术进步和新方法的发展带来的变革。4.3 基于国家基于国家 ITS 体系框架的无锡市快速路智能交通系统分析技术路线体系框架的无锡市快速路智能交通系统分析技术路线 由于国家 ITS 体系框架的内涵远远超过但覆盖了无锡市快速路智能交通系统，故在利用国家 ITS 体系框架进行无锡市快速路智能交通系统的设计时，采用如下技术路线：1.采用与 ITS 体系框架相同的分析逻辑，即选择标准用户服务?定义逻辑框架?定57、义物理框架；无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 23 2.从 ITS 体系框架中众多的用户服务中挑选适合无锡市交通具体情况、且满足无锡市用户需求的 ITS 标准用户服务；3.由系统逻辑框架确定出系统物理框架，从而建立系统的逻辑结构；4.基于系统的功能要求和系统结构，结合无锡市的具体交通现状和管理模式，定义出建立系统各部分的主要功能和需要采用的 ITS 关键技术。具体技术路线如图 4.1 所示：用户需求确定无锡市快速路系统的标准ITS用户服务内容建立符合ITS体系框架的系统逻辑框架建立符合ITS体系框架的系统物理框架明确标准化内容系统逻辑功能结构系统结构无锡市的具体交通特性系统采用的IT58、S技术中国中国国家国家ITS体系体系框架框架系统建设依据系统建设依据系统框架设计结论系统框架设计结论各子系统功能要点及设计关键 图图 4.1-无锡市快速路智能交通系统系统分析的技术路线无锡市快速路智能交通系统系统分析的技术路线 4.4 无锡市快速路智能交通系统的用户需求分析无锡市快速路智能交通系统的用户需求分析 结合第 2、3 章对无锡市快速路智能交通系统问题的分析、建议，经过与无锡市公安局交通巡逻警察支队等业主单位的讨论、分析，最终确认了 22 项无锡市快速路智能交通系统的功能需求，如表 4.2 所示：表表 4.2-无锡市快速路智能交通系统功能性需求无锡市快速路智能交通系统功能性需求 序 号59、 用户需求 需求说明 1 建立实时/准实时道路视频监控系统为道路交通控制、诱导、事故处理和道路维护等提供实时信息。2 交通事故自动、快速检测 采用先进的交通事件检测方法自动、快速的检测交通事故的发生 3 交通事故快速处理 能采用更科学的方法、技术快速处理事故，以防二次事故发生和妨碍交通畅通。4 交通状况动态信息提供 为车辆、行人或者管理单位提供信息，以方便出行、管理和服务。5 交通异常状况通告 使车辆及时获取交通拥堵、事故等信息，以避开相应路段，防止事 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 24 序 号 用户需求 需求说明 故和交通拥挤等。6 先进的匝道控制 实现快速路进出口匝道的交通协60、调控制，提高快速路的交通控制能力，减少甚至消除出入匝口的交通瓶颈。7 交通数据的长久保存、分析 对必要的交通数据进行长时间、分类保存以支持交通规划、出行分析、环境检测等部门的工作。8 交通需求管理与政策贯彻实施 交通管理部门能从宏观上对交通总量及分布数据进行收集或预测，以便进行调控；采取一定的有利于削减交通量及合理其分布的政策及措施。9 交通违法信息实时、准确的取证 交通执法部门能够准确获取交通违法车辆的 ID、违法实况等信息。10 快速路匝口与地面交叉口的交通安全管理 采用更科学的管理手段，保证通行车辆和行人的安全。11 交通警示 采用可变情报板等信息警示标志以增强车辆安全。12 紧急交通事61、件通告与个人出行安全帮助 出现紧急事件时，能及时向有关部门及出行者进行通告，并及时对需要帮助的出行者给予援助。13 紧急救援车辆优先通行（中远期）消防车、120 车辆、122 车辆在执行任务途中给予优先通行权。14 交通流诱导 采用路边信息牌或在车上的信息装置，引导车辆提前避开拥挤路段，缩短出行时间，提高路网通行能力。15 各交通系统数据的共享 交通控制系统、交通诱导系统等之间能实现基础数据共享，并能对数据进行分析以提高决策水平。16 能调节区域交通流布局 通过规划、交通控制等方法手段，使区域交通流布局趋于合理，提高路网通行效率。17 提高交通量的预测水平 采用一定的数据检测、交通调查、预测技62、术等方法手段，提高数据预测精度、速度，为科学规划和决策提供依据。18 保障交通维护的安全 提高交通设施的维护水平，保障交通的畅通和出行安全。19 交通控制中心建设的低成本、高效率、人性化 建设集中、统一、低成本、高效率的交通监控中心，人性化的操作方便交通管理和交通执法。20 出行前规划（中远期）使居民能在出行前了解到足够的交通及旅游信息，以引导出行或帮助作出出行前决策。21 路径导航（中远期）用于快速、安全地引导出行者到达目的地。22 通过互联网来提供实时的各类交通信息或服务（中远期）方便乘客或车辆从互联网获取、下载所需信息。4.5 用户需求与中国国家用户需求与中国国家 ITS 体系框架用户服63、务的匹配体系框架用户服务的匹配 中国 ITS 体系框架中有 8 个服务领域，包含 34 项服务和 138 个子服务，为使无锡市快速路智能交通系统的建设过程中能够充分遵循这一体系框架，结合前述的用户功能需求，选择如下标准 ITS 用户服务作为无锡市快速路智能交通系统的服务内容，如下表所示。表表 4.3-无锡市快速路智能交通系统用户需求与中国国家无锡市快速路智能交通系统用户需求与中国国家 ITS 体系框架用户服务的匹配体系框架用户服务的匹配 匹配的用户需求 领域 服务 子服务 序号用户需求 1.交通法规监督与执行 1.限速法规执行 2.交通信号法规执行 3.车辆限载执行 9 交通违法信息实时、准确64、的取证 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 25 匹配的用户需求 领域 服务 子服务 序号用户需求 7 交通数据的长久保存、分析 8 交通需求管理与政策贯彻实施 16 能调节区域交通流布局 2交通运输规划支持 4.提供交通规划所需要的交通信息 5.规划策略产生支持 6.相关规划部门协调 17 提高交通量的预测水平 3.基础设施的维护管理 7.道路维护中的交通管理 8.通信及其他外场设备维护管理 1 建立实时/准实时道路视频监控系统 4 交通状况动态信息提供 5 交通异常状况通告 6 先进的匝道控制 4.交通控制 9.交通控制和路线诱导的集成 10.匝道和速度控制 11.交通管理策略的实65、现 14 交通流诱导 2 交通事故自动、快速检测 3 交通事故快速处理 11 交通警示 1 建立实时/准实时道路视频监控系统 交 通 管 理 与 规 划 5.紧急事件管理 12.事件的检测 13.事件的预防 14.事件的鉴别 15.事件的响应 16.事件的记录 17.事后管理 5 交通异常状况通告 20 出行前规划 6.出行前信息服务 18.交通系统当前状态信息 19.出行规划服务信息 22 通过互联网提供实时各类交通信息或服务 4 交通状况动态信息提供 5 交通异常状况通告 7.行驶中驾驶员信息服务 20.交通事件信息 21.交通状况信息 22.道路工程施工信息 18 保障交通维护的安全 266、1 路径导航 出 行 者 信 息 8.路径诱导及导航服务 23.自主导航 24.动态路径诱导 14 交通流诱导 2 交通事故自动、快速检测 3 交通事故快速处理 5 交通异常状况通告 9.紧急情况的确认及个人安全 25.对紧急事件的自动识别 26.对救援请求的响应 27.紧急事件的通告 12 紧急交通事件通告与个人出行安全帮助 紧 急 事 件 和 安 全 10.紧 急 车辆管理 28.紧急车辆优先通行线路诱导 13 紧急救援车辆优先通行 15 各交通系统数据的共享 7 交通数据的长久保存、分析 系统集成 19 交通控制中心建设的低成本、高效率、人性化 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计67、 26 4.6 基于国家基于国家 ITS 体系框架的无锡市智能交通系统逻辑框架体系框架的无锡市智能交通系统逻辑框架 逻辑框架主要描述系统的主要功能和功能之间的交互关系，其中直接决定系统物理框架搭建的是系统的功能层次定义。为充分实现上节所述的 28 项系统提供的“用户服务”，首先，将其重新归结、划分为详细的 9 大“系统功能”；然后，采用 17 项“过程”对上述系统功能的实现细节加以分解，使得逻辑框架成为一个树状分层结构，即功能层次表。从而建立起系统的逻辑框架，逐渐把一个庞大的复杂的系统分解为具有单一功能、易于实现的处理过程。如下表所示为无锡市快速路智能交通系统的功能层次表。表表 4.4-无锡市68、快速路智能交通系统的功能层次表无锡市快速路智能交通系统的功能层次表 服务领域 系统功能 过程 子过程 1.1.1 交通控制 1.1.1.1 提供城市的交通控制 1.1.2 事件管理 1.1.2.1 检测事件 1.1.2.2 鉴别、分类事件 1.1.2.3 评估事件和决定响应 1.1.2.4 事件数据管理 1.1.2.5 提供事件管理操作接口 1.1.3 需求管理 1.1.3.1 收集有关出行因素信息 1.1.3.2 管理需求数据 1.1 交 通 管理 1.1.4 维护管理 1.1.4.1 交通设施维护管理 1.1.4.2 维护人员操作支持 1.2 交 通 规划支持 1.2.1 采集交通和需求数69、据 1.2.1.1 动态交通信息采集 1.2.1.2 静态交通信息采集 1.2.1.3 交通需求数据采集 1.3.1 违规事件检测 1.3.1.1 违规事件检测 1.3.1.2 违规确认功能 交 通管 理与 规划 1.3 交 通 法规执行与监督支持 1.3.2 违规者识别 1.3.2.1 违规图像分析 1.3.2.2 违规者身份识别 2.1 提 供 出行前信息服务 2.1.1 为出行者提供出行规划信息 2.1.1.1 提供交通状态信息 2.1.1.2 提供出行规划信息 2.2 提 供 驾驶员服务 2.2.1 提供在线车辆诱导 2.2.1.1 提供车辆在线路线诱导 2.2.1.2 提供动态交通信70、息 出 行者 信息 2.3 提 供 诱导服务 2.3.1 选择车辆路径 2.3.1.1 为车辆选择行驶路径 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 27 服务领域 系统功能 过程 子过程 3.1.1 建立紧急事件的识别信息 3.1.1.1 交通紧急事件信息提取 3.1.1.2 交通紧急事件的识别 3.1.2 建立紧急事件的通告信息 3.1.2.1 紧急事件信息提示 3.1.2.2 紧急事件信息发布 3.1 紧 急 事件的识别与危险品通告 3.1.3 提供紧急通信功能 3.1.3.1 紧急事件下多模式数据通信 3.2 紧 急 车辆管理 3.2.1 选择紧急事件的响应模式 3.2.1.1 紧急71、事件性质判断 3.2.1.2 紧急事件响应预案选择 3.3.1 根据输入的信息确认紧急事件 3.3.1.1 输入信息的识别 3.3.1.2 紧急事件确认 3.3.2 确定相应的响应计划 3.3.2.1 紧急事件响应预案选择 紧 急事 件和 安全 3.3 紧 急 服务分配 3.3.3 紧急事件状态的通信 3.3.3.1 紧急事件下多模式数据通信 4.7 基于国家基于国家 ITS 体系框架的无锡市智能交通系统物理框架体系框架的无锡市智能交通系统物理框架 物理框架是逻辑框架的具体实现，描述实际 ITS 物理系统中各部分的功能和相互关系，但并不与实际物理设备和硬件技术挂钩。物理框架同逻辑框架一样具有层72、次，分为“系统”、“子系统”与功能模块；从与逻辑框架对应的角度讲，“系统”与“服务领域”相当，“子系统”与“系统功能”相当。4.7.1 无锡市快速路智能交通系统物理框架分析无锡市快速路智能交通系统物理框架分析 如表所示为无锡市快速路智能交通系统标准 ITS 系统划分和系统的功能描述。表表 4.5-无锡市快速路智能交通系统标准无锡市快速路智能交通系统标准 ITS 系统划分及功能描述表系统划分及功能描述表 系统 子系统 功能描述 包含的逻辑功能 采集有关出行信息 实现需求管理策略 需求数据管理 提供需求管理操作者接口 交通流控制管理 设备维护管理 维护人员操作支持 城市交通管理中心子系统 该子系统73、为城市交通管理提供了所有功能，包括在路网商选择并应用最合适的交通管理策略，路网的不同部分可应用不同的交通管理策略。该子系统包括存储与采集道路和交通数据的设施，采集到的数据可供本身和其他子系统使用。该系统还包括桥梁和隧道的交通管理。维护数据管理 交通管理与规划系统 城市交通管理外该子系统提供所有的城市交通管理外场的功交通数据采集 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 28 系统 子系统 功能描述 包含的逻辑功能 检测事件 鉴别分类事件 评估事件和决定响应 管理事件数据 场子系统 能。这些功能包括交通数据的采集（供城市交通管理中心使用）和交通命令的输出（提供给道路使用者和行人）。城市交通管理74、中心通过正在使用的交通管理策略提供交通命令。提供事件管理操作接口 从交通管理中心获得当前交通流数据和城市规划信息 从需求管理功能获得 OD 数据 从路线导航功能获取的线路选择数据 交通信息采集子系统 该子系统为交通管理和规划支持采集数据，包括路网的数字化地图、道路网结构的有关参数、交通流信息、道路基础设施信息等数据，并进行归类存储，为分析与评价子系统进行交通流和路网的评价提供依据。对这些数据进行分类统计，发送至交通规划部门 事件检测 违规事件检测子系统 该字系统检测车辆交通流，并按照车辆进行分类，讲相关数据传送到协调处理子系统。将违规车辆对路网的影响等相关数据信息附加传送。提供了总体上了解不同75、类型车辆违法交通法规的功能。违规确认功能 违规图像分析 图像分析识别子系统 该子系统根据协调处理子系统的请求，对违规车辆的图像进行分析，对违规者进行身份识别。违规者身份识别 出行前信息采集 出行前信息处理，接受服务请求，提供出行规划参数 出行前信息服务子系统 根据出行者在出行前所提出的出行请求为出行者规划一条（或几条）符合要求的最优出行路线，信息的获得可以通过电话咨询、互联网等方式。出行前信息发布，确认出行者出行规划 驾驶员信息服务子系统 通过车辆上与自动公路、电子收费、紧急事件管理等系统的接口以辅助驾驶员安全驾驶，同时还提供诱导信息帮助驾驶员避开拥挤行驶在最优路线上。提供在线车辆诱导 出行者76、信息服务系统 诱导信息服务子系统 该子系统的主要功能是提供各种类型的诱导服务，包括给各种车辆（私人小汽车、商用车辆等）、各种对象（驾驶员、行人等）。选择车辆路径 建立紧急事件的识别信息 提供紧急通信功能 紧急事件状态的通信 建立紧急事件的通告信息 选择紧急事件的响应模式 紧急事件与安全系统 紧急事件管理子系统 该子系统代表公共安全部门的集合，提供管理紧急车辆以及与其他相关部门交换信息的功能，并提供紧急电话与交通事故报警电话系统的接口，同时和交通管理子系统结合可以提供完整的事故管理功能。根据输入的信息确认紧急事件 交通管理指挥中心平台 为各个智能交通子系统提供统一的软件平台和操作平台。系统集成 77、无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 29 4.7.2 无锡市快速路智能交通系统系统结构划分无锡市快速路智能交通系统系统结构划分 由上表可知根据中国国家 ITS 体系框架对具体智能交通系统的指导策略和无锡市快速路的用户需求，可确定出无锡市快速路智能交通系统由如下 10 个功能子系统和 1个中心组成：城市交通管理中心子系统 城市交通管理外场子系统 交通信息采集子系统 违规事件检测子系统 图像分析识别子系统 协调处理子系统 出行前信息服务子系统 驾驶员信息服务子系统 诱导信息服务子系统 紧急事件管理子系统 交通管理指挥中心 根据公安部公安交通指挥系统建设技术规范中对类城市公安交通指挥系统资源78、配置的要求，结合无锡市快速路具体道路设施情况和用户的需求，将上述 10 个子系统和 1 个中心重新进行规类划分，得出无锡市快速路系统物理接口的划分建议，如下表所示：表表 4.6-无锡市快速路交通系统划分无锡市快速路交通系统划分 项目的标准 ITS 功能子系统 公安部要求类城市建设的对应 ITS 功能系统 系统功能归类 无锡市快速路系统的物理结构划分建议 物理区域 城市交通管理中心子系统交通信号控制系统 交通控制 匝道控制系统 入口匝道 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 30 项目的标准 ITS 功能子系统 公安部要求类城市建设的对应 ITS 功能系统 系统功能归类 无锡市快速路系统的79、物理结构划分建议 物理区域 城市交通管理中心子系统城市交通管理外场子系统交通事件管理子系统 交通电视监控系统 交通监控 电视监控系统 快速路全线违规事件检测子系统 图像分析识别子系统 交通违法监测记录系统 交通执法 交通违法抓拍记录系统 快速路全线交通诱导系统 出行前信息服务子系统 驾驶员信息服务子系统 诱导信息服务子系统 交通信息发布系统 交通诱导 交通信息诱导系统 快速路全线城市交通管理中心子系统图像分析识别子系统 交通信息采集子系统 公路车辆监测记录系统 规划数据采集 交通出行分析系统 出入口匝道122 交通事故接处警系统 紧急事件管理子系统 突发事件检测系统 紧急事件响应与处理 交通管80、理指挥中心 城市交通管理中心子系统道路交通管理信息系统 交通地理信息系统 交通管理指挥系统平台 交通通信系统 交通管理决策支持系统 系统管理与集成交通控制中心 交警指挥中心 城市交通管理外场子系统 交通信息采集子系统 图像分析识别子系统 城市交通管理中心子系统 交通信息采集 交通信息采集系统 快速路全线 表中，首先结合国家 ITS 体系框架中定义的无锡市快速路智能交通系统建设需求和公安部对 II 类城市交通指挥中心资源配置要求，将系统所必须的功能归结为交通控制、交通监控、交通诱导、交通执法、规划数据采集、紧急事件响应与处理、系统管理与集成、交通信息采集等 8 大部分。由于无锡市快速路全线为高架81、路，因此，仅可在匝道出入口采取一定的控制措施，故将系统的交通控制功能落脚于匝道控制系统。紧急事件的响应与处理功能中紧急事件的检测可以通过交通信息采集、交通控制、交通监控等功能系统复用来实现，故将紧急事件的处理功能集成于交通管理中心。综上所述，无锡市快速路智能交通系统由 1 个交通控制中心和 6 大子系统组合而成，如图 4.2 所示为系统的总体结构框图。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 31 交通控制中心匝道控制系统交通信息诱导系统交通信息采集系统交通出行分析系统交通监控系统交通违法抓拍记录系统 图图 4.2-系统总体结构框图系统总体结构框图 图中：交通控制中心是整个系统的核心和大脑，82、各个子系统均需要通过中心达到整体联动。匝道控制系统实现对快速路的入口匝道进入控制。通过电视监控系统达到快速路全线交通状况的了解，并保障交通维护、事故处理过程的安全性和有效性。交通违法抓拍记录系统完成交通执法的取证。交通信息诱导系统则通过交通流诱导和车载诱导为出行者提供交通信息。交通信息采集系统获取准确的动态交通流变化数据。交通出行分析系统则提取快速路出行特征数据后进行分析。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 32 5.无锡市快速路智能交通系统的体系结构无锡市快速路智能交通系统的体系结构 无锡市快速路智能交通系统体系结构完成如下内容：1.说明该系统的“用户主体”和“服务主体”，即明确该系83、统建成后提供服务和被服务的双方，后续所有相关的系统内容均围绕着二者的关系展开；2.在此基础上详细定义出系统的终端结构，即定义系统信息与服务的出发点和最终的到达点，从而明确系统相关的外部联系。根据我国现有的城市道路交通系统组成和对无锡市未来若干年内城市道路交通发展的预测，定义出无锡市快速路智能交通系统的体系结构，如图 5.1 所示，具体终端定义如表 5.1 所示。无锡快速路智能交通系统快速路交通管理中心交通控制交通诱导信息发布设备管理道路使用者乘客驾驶员相关团体政府规划环保公共安全部门公安消防急救抗震减灾交通信息服务提供商静态交通信息动态交通信息系统集成商道路建设者基础设施管理部门基础设施建设者84、基础设施维护者信息提供商 图图 5.1-无锡市快速路智能交通系统的体系结构无锡市快速路智能交通系统的体系结构 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 33 表表 5.1-无锡市快速路智能交通系统的终端定义无锡市快速路智能交通系统的终端定义 编号 终端名称 子项 说明 1.1 乘客 用户主体 1 道路使用者 1.2 驾驶员（各种不同类型车辆的驾驶员，如公交车、出租车、货车、摩托车等）用户主体 2 道路建设者 2.1 道路养护 用户主体 3 交通管理者 3.1 城市交通管理部门 用户主体 4 运营管理者 4.1 道路运营管理部门 用户主体 5.1 公安部门 用户主体 5.2 消防部门 用户主体85、 5.3 急救中心 用户主体 5 公共安全负责部门 5.4 抗震减灾部门 用户主体 6.1 政府部门 用户主体 6.2 规划部门 用户主体 6 相关团体 6.3 环保机构 用户主体 7 交通管理中心 7.1 城市交通管理中心 服务主体 8 交通信息服务提供商 8.1 静态交通信息提供商 8.2 动态交通信息提供商 服务主体 9 基础设施管理部门 9.1 基础设施管理者 9.2 基础设施维护者 服务主体 10 产品/设备提供商 10.1 系统集成商 服务主体 11 产品服务 11.1 信息提供商 服务主体 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 34 6.无锡市快速路智能交通系统系统结构设计86、无锡市快速路智能交通系统系统结构设计 6.1 概述概述 第 4 章中结合国家 ITS 体系框架的定义和公安部的要求，已将无锡市快速路智能交通系统从结构上划分为匝道控制系统、电视监控系统、交通违法抓拍记录系统、交通信息诱导系统、交通出行分析系统、交通信息采集系统和交通控制中心，并在系统的物理框架中对各系统的内涵进行了说明。然而，上述结论对于指导无锡市快速路智能交通系统的具体建设而言还是远远不够的，仍旧需要从功能上、结构上对上述子系统的内部和各子系统之间的相互关系进行详细说明。本章从无锡市快速路智能交通系统的功能结构入手，分析各子系统内部的功能结构和子系统之间的数据流关系。第 7 章则从系统集成入87、手，分析整个系统的架构；第 8 章则对各子系统的主体功能和关键点进行详细说明。6.2 无锡市快速路智能交通系统各子系统的功能内涵无锡市快速路智能交通系统各子系统的功能内涵 为分析方便，将表 4.5 中的内容依无锡市快速路智能交通系统子系统为纲重新归结其功能内涵，如表 6.1 所示。表表 6.1-无锡市快速路智能交通系统各子系统的功能内涵无锡市快速路智能交通系统各子系统的功能内涵 子系统 国家 ITS 体系框架定义的标准功能子系统 包含的逻辑功能 实现需求管理策略 匝道控制系统 城市交通管理中心子系统交通控制管理 交通数据采集 维护人员操作支持 电视监控系统 城市交通管理中心子系统城市交通管理外88、场子系统紧急事件管理子系统 鉴别分类事件 违规事件检测 违规确认功能 违规图像分析 交通违法抓拍记录系统 违规事件检测子系统 图像分析识别子系统 违规者身份识别 交通信息诱导出行前信息服务子系统 出行前信息采集 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 35 子系统 国家 ITS 体系框架定义的标准功能子系统 包含的逻辑功能 出行前信息处理，接受服务请求，提供出行规划参数 出行前信息发布，确认出行者出行规划 提供在线车辆诱导 选择车辆路径 系统 驾驶员信息服务子系统 诱导信息服务子系统 紧急事件管理子系统 建立紧急事件的通告信息 采集有关出行信息 需求数据管理 从需求管理功能获得 OD 数据89、 交通出行分析系统 城市交通管理中心子系统图像分析识别子系统 车辆身份识别 提供需求管理操作者接口 设备维护管理 维护数据管理 检测事件 鉴别分类事件 评估事件和响应决定 管理事件数据 提供事件管理操作接口 建立紧急事件的识别信息 提供紧急通信功能 紧急事件状态的通信 建立紧急事件的通告信息 选择紧急事件的响应模式 根据输入的信息确认紧急事件 交通控制中心 城市交通管理中心子系统城市交通管理外场子系统紧急事件管理子系统 交通管理指挥中心 系统集成 交通数据采集 从交通管理中心获得当前交通流数据和城市规划信息 从路线导航功能获取的线路选择数据 交通信息采集系统 城市交通管理外场子系统交通信息采集90、子系统 图像分析识别子系统 对这些数据进行分类统计，发送至交通规划部门 6.3 无锡市快速路智能交通子系统逻辑功能数据流图无锡市快速路智能交通子系统逻辑功能数据流图 基于表 6.1 中子系统的功能内涵和表 5.1 的系统终端定义，绘制无锡市快速路智能交通系统的逻辑功能数据流图。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 36 如图 6.1-6.7 所示为无锡市快速路智能交通系统 6 大子系统和交通控制中心的数据流图。将系统功能与系统功能之间交换的信息定义为数据流，其命名规则如下：1.各子系统的代码分别为：匝道控制系统：RM 电视监控系统：CCTV 交通违法抓拍记录系统：TVD 交通信息诱导系统91、：TIGS 交通出行分析系统：OD 交通信息采集系统：TDC 交通控制中心：TCC 2.系统终端的代码分别为 车辆：V 道路环境：RE 道路使用者：RU 系统操作者：OS 道路设施：ROAD 相关团体：GOV 外场设备：EQP 交通流：TF 2.对于同一子系统内部的数据流，其命名格式为：子系统代码_数据流名称 3.对于起点和终点属于不同子系统的数据流，其命名格式为：起点所属子系统代码.终点所属子系统代码_数据流名称；4.出入终端的数据流，其命名格式为：a.从终端流出的数据流：f 终端名_子系统代码_数据流名称；b.流入终端的数据流：t 终端名_子系统代码_数据流名称；6.3.1 匝道控制系统逻92、辑功能数据流图匝道控制系统逻辑功能数据流图 如图 6.1 所示为匝道控制系统逻辑功能数据流图，如表 6.2 所示为该系统的数据流说明。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 37 交通控制管理系统操作者实现需求管理策略系统操作者OD_RM_交通需求策略数据tEQP_RM_控制指令fSO_RM_操作输入tOS_RM_操作建议RM_交通需求管理指令电视监控系统交通出行分析系统交通信息采集系统交通信息诱导系统外场设备交通规划部门fGOV_RM_相关交通规划数据TDC_RM_匝道及主路交通流量CCTV_RM_外场交通形势RM_TIGS_相关交通控制策略 图图 6.1-匝道控制系统逻辑功能数据流图匝93、道控制系统逻辑功能数据流图 表表 6.2-匝道控制系统数据流描述匝道控制系统数据流描述 数据流名称 起点 终点 数据流描述 fSO_RM_操作输入 系统操作者 交通控制管理功能模块 系统操作员根据交通控制建议向系统输入操作指令 tEQP_RM_控制指令 交通控制管理功能模块 外场设备 向外场的交通控制设备（如信号灯等）发送交通控制指令 tSO_RM_操作建议 交通控制管理功能模块 系统操作者 依据信息输入和逻辑判断向系统操作员提示操作建议 TDC_RM_ 匝 道 及 主路交通流量 交通信息采集系统交通控制管理功能模块 由交通信息采集系统提供快速路主路及匝道交通流量情况，通过分析这些信息确定相应94、的交通控制策略 CCTV_RM_外场交通形势 电视监控系统 交通控制管理功能模块 电视监控系统提供外场交通形势，操作员由此对交通全局有较清楚的了解 RM_TIGS_相关交通控制策略 交通控制管理模块交通信息诱导系统向交通信息诱导系统发送相关交通控制措施策略信息，为交通诱导提供参考 RM_交通需求管理指令 实现交通需求管理策略功能模块 交通控制管理功能模块 在适当情况下根据实现交通需求管理策略的指令采取交通控制措施 OD_RM_交通需求策略数据 交通出行分析系统实现交通需求管理策略功能模块 由交通出行分析系统提供交通需求策略数据，供系统操作人员参考 fGOV_RM_相关交通规划数据 交通规划部门95、 实现交通需求管理策略功能模块 由交通规划部门向系统提供必要的规划数据以支持生成交通需求管理策略 6.3.2 电视监控系统逻辑功能数据流图电视监控系统逻辑功能数据流图 如图 6.2 所示为电视监控系统逻辑功能数据流图，如表 6.3 所示为该系统的数据流说明。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 38 交通信息采集交通流维护人员操作支持fEQP_CCTV_外场设备情况fTF_CCTV_交通流状况匝道控制系统交通出行分析系统外场设备fDC_CCTV_道路设施情况CCTV_OD_交通出行影像鉴别分类事件道路设施道路使用者事件车辆系统操作者CCTV_RM_匝道运行情况fRU_CCTV_出行者情况96、fV_CCTV_事件车辆情况CCTV_事件现场情况tSO_CCTV_分类后的事件数据tSO_CCTV_现场交通状况fSO_CCTV_交通维护现场情况交通控制中心TCC_CCTV_确认事件发生及类型 图图 6.2-电视监控系统逻辑功能数据流图电视监控系统逻辑功能数据流图 表表 6.3-电视监控系统数据流描述电视监控系统数据流描述 数据流名称 起点 终点 数据流描述 fTF_CCTV_交通流状况 交通流 交通信息采集功能模块 获取交通流状况 fDC_CCTV_道路设施情况 道路设施 交通信息采集功能模块 获取道路设施情况 fDC_CCTV_外场设备 外场设备 交通信息采集功能模块 获取外场设备情况97、 fRU_CCTV_出行者情况 出行者 交通信息采集功能模块 获取出行者情况 fV_CCTV_事件车辆 车辆 交通信息采集功能模块 交通事故发生时，获取交通事故车辆信息 CCTV_OD_交通出行影像 交 通 信 息 采集功能模块 交通出行分析系统 向交通出行分析系统提供详细的交通出行影像以供进行出行分析 CCTV_RM_匝道运行情况 交 通 信 息 采集功能模块 匝道控制系统 向匝道控制系统提供匝道及主线道路交通运行情况 CCTV_事件现场情况 交 通 信 息 采集功能模块 鉴别分类事件功能模块 由交通信息采集功能模块向鉴别分类事件功能模块发送事件现场情况 tSO_CCTV_现场交通状况 交 98、通 信 息 采集功能模块 系统操作者 交通事件发生时，系统操作者通过该模块获得现场交通状况 tSO_CCTV_分类后事件数据 鉴 别 分 类 事件功能模块 系统操作者 交通事件发生后，系统操作者通过该模块获得事件的分类信息 fSO_CCTV_交通维护现场情况 系统操作者 维护人员操作支持 交通操作者向现场维护人员提供操作、安全等方面的支持 CCTV_TCC_事件发生及类型确认申请 鉴 别 分 类 事件功能模块 交通控制中心 向交通控制中心发送事件发生及类型确认申请 TCC_CCTV_确认事件发生及类型 交 通 控 制 中心 鉴别分类事件功能模块 接受来自交通控制中心的交通事件发生及类型确认信息99、 6.3.3 交通违法抓拍记录系统逻辑功能数据流图交通违法抓拍记录系统逻辑功能数据流图 如图 6.3 所示为交通违法抓拍记录系统逻辑功能数据流图，如表 6.4 所示为该系统的数据流说明。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 39 违法身份识别违法事件检测违法图像分析违法确认功能车辆fV_TVD_违法车辆信息fEQP_TVD_视频图像TVD_交通法规TVD_现场抓拍图像TVD_原始车牌信息交通控制中心TVD_TCC_违法车辆信息外场设备 图图 6.3-交通违法抓拍记录系统逻辑功能数据流图交通违法抓拍记录系统逻辑功能数据流图 表表 6.4-交通违法抓拍记录系统数据流描述交通违法抓拍记录系统数100、据流描述 数据流名称 起点 终点 数据流描述 fEQP_TVD_ 视 频 图像 外场设备 违法事件检测功能模块 将视频图像作为交通违法抓拍的信息源 V_TVD_违法车辆信息 违法车辆 违法事件检测功能模块 当车辆发生违法事件时，获取违法车辆的信息 TVC_现场抓拍图像 违法事件检测功能模块 违法图像分析功能模块 对违法抓拍的车辆及道路图像进行分析 TVD_交通法规 违法确认功能模块 违法图像分析功能模块 将交通法规作为衡量交通违法的唯一准则 TVD_原始车牌信息 违法图像分析功能模块 违法身份识别功能模块 从违法抓拍的信息中提取出原始的违法车辆车牌信息 TVD_TCC_违法车辆信息 违法身份识101、别功能模块 交通控制中心 将违法车辆身份信息存储至交通控制中心 6.3.4 交通信息诱导系统逻辑功能数据流图交通信息诱导系统逻辑功能数据流图 如图 6.4 所示为交通信息诱导系统逻辑功能数据流图，如表 6.5 所示为该系统的数据流说明。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 40 fRU_TIGS_出行前信息服务请求出行前信息采集出行前信息处理出行前信息发布提供在线诱导选择车辆路径紧急事件通告交通信息采集系统道路使用者道路使用者TIGS_出行前信息服务请求TIGS_出行前信息服务结果tRU_TIGS_出行前信息服务结果TIGS_紧急事件信息车辆fV_TIGS_路径选择请求tV_TIGS_路102、径选择结果道路使用者TIGS_车辆在线诱导请求TIGS_车辆在线诱导结果tRU_TIGS_诱导信息TIGS_紧急事件信息TDC_TIGS_交通事件数据TDC_TIGS_交通流数据电视监控系统CCTV_TIGS_交通现场情况交通控制中心TCC_TIGS_紧急事件信息图图 6.4-交通信息诱导系统逻辑功能数据流图交通信息诱导系统逻辑功能数据流图 表表 6.5-交通信息诱导系统数据流描述交通信息诱导系统数据流描述 数据流名称 起点 终点 数据流描述 fRU_TIGS_出行前信息服务请求 道路使用者 出行前信息采集功能模块 从道路使用者处获取出行者出行前的信息服务请求 TIGS_出行前信息服务请求 出103、行前信息采集功能模块 出行前信息处理功能模块 输入出行者出行前信息服务请求 TIGS_出行前信息服务结果 出行前信息处理功能模块 出行前信息发布功能模块 输出出行者出行前信息服务结果 tRU_TIGS_出行前信息服务结果 出行前信息发布功能模块 道路使用者 向道路使用者发布出行前信息服务结果 TIGS_紧急事件信息 紧急事件通告功能模块 出行前信息发布功能模块 在出行前信息服务结果中加入紧急事件信息 V_TIGS_路径选择请求 车辆 选择车辆路径功能模块 车辆向系统发送路径选择请求 V_TIGS_路径选择结果 选择车辆路径功能模块 车辆 系统向车辆发送路径选择结果 TIGS_车辆在线诱导请求提104、供车辆在线诱导 选择车辆路径功能模块 输入车辆在线诱导车辆路径选择请求 TIGS_车辆在线诱导结果选择车辆路径功能模块 提供车辆在线诱导功能模块 输出车辆在线诱导车辆路径选择结果 tRU_TIGS_诱导信息 提供车辆在线诱导功能模块 道路使用者 向道路使用者提供路径诱导信息 TIGS_紧急事件信息 紧急事件通告功能模块 提供车辆在线诱导功能模块 补充紧急事件信息 TDC_TIGS_交通流数据 交通信息采集系统 提供车辆在线诱导功能模块 由交通信息采集系统提供交通流数据信息 TDC_TIGS_交通事件信息 交通信息采集系统 紧急事件通告功能模块 由交通信息采集系统提供交通事件信息 CCTV_TI105、GS_ 交 通 现 场情况 电视监控系统 紧急事件通告功能模块 由电视监控系统提供交通现场情况信息 TCC_TIGS_紧急事件信息 交通控制中心 紧急事件通告功能 由交通控制中心提供紧急事件的发生、类型信息 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 41 6.3.5 交通信息采集系统逻辑功能数据流图交通信息采集系统逻辑功能数据流图 如图 6.5 所示为交通信息采集系统逻辑功能数据流图，如表 6.6 所示为该系统的数据流说明。分类统计交通数据采集获得当前交通流数据和城市规划信息交通流TDC_交通流数据和交通规划信息tGOV_TDC_交通规划相关数据交通规划部门交通控制中心交通监控系统fGOV_106、TVD_交通规划相关数据交通信息诱导系统TDC_TCC_交通流状态及交通事件数据TDC_TIGS_交通流状态及事件信息fTF_TDC_交通流数据CCTV_TDC_交通流情况TDC_交通分类数据匝道控制系统TDC_RM_交通流状态外部设备fEQP_TDC_设备状态信息 图图 6.5-交通信息采集系统逻辑功能数据流图交通信息采集系统逻辑功能数据流图 表表 6.6-交通信息采集系统数据流描述交通信息采集系统数据流描述 数据流名称 起点 终点 数据流描述 fTF_TDC_交通流数据交通流 交通数据采集功能模块 获取道路交通流状态 fEQP_TDC_设备状态信息 外部设备 交通数据采集功能模块 获取外部107、设备的状态 TDC_RM_交通流状态交通数据采集功能模块 匝道控制系统 向匝道控制系统提供交通流状态信息 TDC_TIGS_交通流状态及事件信息 交通数据采集功能模块 交通信息诱导系统向交通信息诱导系统提供交通流状态信息 TDC_TCC_交通流状态及交通事件数据 交通数据采集功能模块 交通控制中心 向交通控制中心提供交通流状态信息 TDC_交通分类数据 交通数据采集功能模块 分类统计功能模块将交通数据进行分类统计 tGOV_TDC_交通规划相关数据 分类统计功能模块 交通规划部门 向交通规划部门提供相关数据 tGOV_TDC_交通规划相关数据 交通规划部门 获得当前交通流数据和城市规划信息功能108、模块 交通规划部门向系统提供相关交通规划数据 TDC_交通流数据和交通规划信息 获得当前交通流数据和城市规划信息功能模块 交通数据采集功能模块 提供交通流数据和交通规划信息 CCTV_TDC_ 交 通 监控系统 电视监控系统 获得当前交通流数据和城市规划信息功能模块 向系统提供实时交通状态信息 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 42 6.3.6 交通出行分析系统逻辑功能数据流图交通出行分析系统逻辑功能数据流图 如图 6.6 所示为交通出行分析系统逻辑功能数据流图，如表 6.7 所示为该系统的数据流说明。需求数据管理采集有关出行信息从需求管理功能获得OD数据车辆身份确认电视监控系统车辆109、fV_OD_车辆信息CCTV_OD_视频图像OD_需求数据OD_车牌信息OD_车辆图像信息交通控制中心匝道控制系统OD_RM_需求数据OD_TCC_OD数据 图图 6.6-交通出行分析系统逻辑功能数据流图交通出行分析系统逻辑功能数据流图 表表 6.7-交通出行分析系统数据流描述交通出行分析系统数据流描述 数据流名称 起点 终点 数据流描述 fV_OD_车辆信息 车辆 采集有关出行信息功能模块 获取出行车辆信息 CCTV_OD_视频图像电视监控系统 采集有关出行信息功能模块 将视频图像作为出行分析的数据源 OD_车辆图像信息 采集有关出行信息功能模块 车辆身份确认功能模块 提取车辆图像信息，对车110、辆身份进行识别 OD_车牌信息 车辆身份确认功能模块 需求数据管理功能模块 将海量车牌信息进行分析、管理 OD_RM_需求数据 需求数据管理功能模块 匝道控制系统 向匝道控制系统提供需求管理数据 OD_TCC_OD 数据 从需求管理功能获得 OD 数据功能模块 交通控制中心 向交通控制中心发送 OD 数据进行存储 OD_需求数据 需求数据管理功能模块 从需求管理功能获得 OD 数据功能模块 从需求数据管理中获得 OD 数据 6.3.7 交通控制中心逻辑功能数据流图交通控制中心逻辑功能数据流图 根据我国国情及公安部对 II 类城市交通指挥中心资源配置的要求，紧急事件的检测和处理未做单独的系统进行111、要求，故在无锡市快速路智能交通系统中将此 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 43 部分内容安置于交通控制中心。如图 6.7 所示为交通控制中心逻辑功能数据流图，如表 6.8 所示为中心的数据流说明。由图 6.7 可知交通控制中心主要包括两大部分内容：1）紧急事件的检测、处理；2）系统众多功能的集成。系统集成功能模块的详细说明将在第 7 章中进行论述。管理事件数据交通监控系统TDC_TCC_紧急事件交通流数据检测事件鉴别分类事件评估事件和响应决定提供交通事件操作接口建立紧急事件的识别信息建立紧急事件的通告信息选择紧急事件的响应模式根据输入的信息确认紧急事件系统集成提供事件管理数据接口交112、通信息诱导系统交通信息采集系统匝道控制系统交通违法抓拍记录系统交通出行分析系统设备维护管理维护数据管理CCTV_TCC_紧急事件视频信息TDC_TCC_交通流数据CCTV_TCC_道路交通状态信息TCC_紧急事件数据TCC_紧急事件数据TCC_紧急事件数据TCC_紧急事件特征信息TCC_紧急事件类型TCC_事件响应类别TCC_事件响应预案TCC_紧急事件通告信息TCC_事件响应预案TCC_事件数据TCC_事件通告数据TCC_事件操作数据TCC_RM_事件操作指令TCC_TIGS_事件操作指令RM_TCC_匝道控制信息交互TIGS_TCC_交通诱导信息交互TVD_TCC_交通违法数据OD_TCC113、_交通出行数据交互TCC_交通维护数据TCC_设备维护管理 图图 6.7-交通控制中心逻辑功能数据流图交通控制中心逻辑功能数据流图 表表 6.8-交通控制中心数据流描述交通控制中心数据流描述 数据流名称 起点 终点 数据流描述 TDC_TCC_ 紧 急 事件交通流数据 交通信息采集系统 检测事件功能模块获取交通事件情况下的交通流数据 CCTV_TCC_紧急事件视频信息 电视监控系统 根据输入信息确认紧急事件功能模块将视频图像作为确认紧急事件的数据源 TCC_紧急事件数据 检测事件功能模块 建立紧急事件的识别信息功能模块 提取紧急事件数据信息 TCC_紧急事件特征信息 建立紧急事件的识别信息功能114、模块 鉴别分类事件功能模块 从紧急事件数据信息中提取紧急事件的特征信息 TCC_紧急事件数据 根据输入信息确认紧急事件功能模块 鉴别分类事件功能模块 从输入的紧急事件数据中提取紧急事件的特征信息 TCC_紧急事件类型 鉴别分类事件功能模评估事件和响应决评估紧急事件的级别和响应方案 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 44 数据流名称 起点 终点 数据流描述 块 定功能模块 TCC_事件响应类别 评估事件和响应决定功能模块 选择紧急事件的响应模式功能模块 根据紧急事件的级别确定紧急事件的响应模式 TCC_事件响应预案 选择紧急事件的响应模式功能模块 建立紧急事件的通告信息功能模块 确定紧115、急事件的通告信息 TCC_事件响应预案 选择紧急事件的响应模式功能模块 提供交通事件操作接口功能模块 确定紧急事件操作模式 TCC_紧急事件通告信息 建立紧急事件的通告信息功能模块 提供交通事件操作接口功能模块 确定紧急事件信息通告模式 TCC_事件通告数据 建立紧急事件的通告信息功能模块 管理事件数据功能模块 将紧急事件通告数据进行存储和管理 TCC_事件数据 提供事件管理数据接口功能模块 管理事件数据功能模块 存储和管理紧急事件数据 TCC_事件操作数据 提供交通事件操作接口功能模块 管理事件速据功能模块 存储和管理紧急事件操作数据 TCC_RM_事件操作指令 提供交通事件操作接口功能模块116、 匝道控制系统 向匝道控制系统发布匝道控制指令 TCC_TIGS_事件操作指令 提供交通事件操作接口功能模块 交通信息诱导系统向交通信息诱导系统发布诱导指令 TCC_交通维护数据 维护数据管理功能模块 系统集成功能模块在交通控制中心管理交通维护数据 TCC_设备维护管理 设备维护管理功能模块 系统集成功能模块在交通控制中心进行设备的维护和管理 TIGS_TCC_交通诱导信息交互 交通信息诱导系统 系统集成功能模块交通信息诱导系统与交通控制中心之间的信息交互 OD_TCC_交通出行数据交互 交通出行分析系统 系统集成功能模块交通出行分析系统与交通控制中心之间的信息交互 TVD_TCC_ 交 通 117、违法数据 交通违法抓拍记录系统 系统集成功能模块交通违法抓拍记录系统向交通控制中心提供交通违法抓拍数据 CCTV_TCC_道路交通状态信息 交通监控系统 系统集成功能模块交通监控系统与交通控制中心之间的信息交互 TDC_TCC_ 交 通 流数据 交通信息采集系统 系统集成功能模块交通信息采集系统向交通控制中心提供交通流数据 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 45 7.无锡市快速路智能交通系统集成分析无锡市快速路智能交通系统集成分析 7.1 智能交通系统集成的优势智能交通系统集成的优势 根据 ATKINS 多年来在国际 ITS 领域内的系统设计经验：当将上述无锡市快速路智能交通系统 6118、 个功能子系统集成为一个有机整体时，其效益将超过所有单个系统之和，即产生所谓的“112”效应。归纳起来，智能交通系统的集成具有如下优势：1.集成后的系统可充分保证单个子系统之间的信息共享和数据交换，实现各单个子系统和技术的无缝连接；2.集成能有效提高系统的可操作性，同时可修补系统间的错误，保证各子系统升级时干扰达到最小；3.可为用户提供一个完整的运营开发环境，同时为整个系统的远期发展提供保障；4.通过集成，用户可安全高效地管理交通网络，使现有资产达到使用效果的最大化，并对将来的发展提供弹性空间；5.通过详细定义、规范说明，支持系统各个模块的数据转换及相互合作，采用统一的计算机、通信及交通运输标119、准，一方面可使得系统在相同的技术水平上运行，另一方面为系统扩展提供更为方便的接口；6.可定义出统一的基础结构，并保证所有标准及通信协议都能在此框架下使用。因此，无锡市快速路智能交通系统需在交通控制中心搭建相应的数据、软件、硬件平台以充分实现系统集成。同时，按照系统简洁性原则，该软件平台还需完成相应的非标准用户服务，如系统维护、用户管理、数据管理等。7.2 无锡市快速路智能交通系统集成的目标无锡市快速路智能交通系统集成的目标 无锡市快速路系统功能集成的目标，即：1.在技术上 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 46 1）系统的错误点达到最小；2）各子系统之间的接口更为合理、有效；3）向子120、系统未来的扩展提供通用平台。2.在操作上 4）统一用户的人机接口；5）使得系统维护操作更为经济有效；6）实现交通管理设施的最佳整合，节省资源；7）使得系统操作者和维护者的训练更加简洁。7.3 无锡市快速路智能交通系统集成需求无锡市快速路智能交通系统集成需求 7.3.1 子系统之间存在数据交互子系统之间存在数据交互 由图 6.1图 6.7 可知，无锡市快速路智能交通系统中的匝道控制系统、电视监控系统、交通信息采集系统、交通信息诱导系统、交通违法抓拍记录系统、交通出行分析系统之间以及各子系统与交通控制中心之间存在诸多信息和数据的交互。从系统工程的角度看，各个子系统在逻辑上的紧密相关性应当在物理实现121、上有所体现。因此，系统集成是无锡市快速路智能交通系统在系统性上的必然要求。7.3.2 系统操作员需要统一的操作和通信平台系统操作员需要统一的操作和通信平台 无锡市快速路智能交通系统是面向无锡市交警的集合交通管理、交通执法、交通评估等多种用途的功能性系统，故它不可避免地需要专业人士进行监管、监督和执行。而对任何系统的管理行为都必须遵循“获取信息?判断形势?做出决策”的逻辑过程，故而要求系统操作员在相对统一的操作平台和通信平台下进行操作。较典型的例子是对交通事故的处理，当交通事故发生时需要交通信息采集系统自动判断交通异常的发生，并提示系统操作员，由操作员再通过交通监控系统对交通事故进行确认，从而再122、向匝道控制系统、交通信息诱导系统手动发送相应的控制策略。由此可见，系统操作员是整个系统联动过程的核心和关键。所以，从系统运作效率上看采用集中式的系统建设是必要的，即系统集成也是无锡市快速路智能交通系统在系统效率上的必然要求。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 47 7.3.3 最大化利用系统资源、集中式的设备维护管理最大化利用系统资源、集中式的设备维护管理 从系统实现角度可以看出，无锡市快速路智能交通系统各子系统的实现均需要相应的硬件设备、软件系统及物理空间。而各子系统对系统资源的要求存在较大差异，因此，各个子系统不可避免地会出现系统资源在不同程度上的闲置和浪费。为充分利用系统的软硬件123、及物理空间，应当采用集成式的系统建设方式，以整合系统资源，从而最大化节约系统的建设成本。另一方面，集中式的系统设备维护和管理也会极大的节约系统的维护成本。因此，系统集成是无锡市智能交通系统在系统资源和成本节约上的需求。7.3.4 系统运营和管理的安全性系统运营和管理的安全性 交通管理和指挥是关系广大公众切身利益的重要方面，交通指挥和管理的有序、合理、安全是社会和谐发展的重要保障。况且，无锡市快速路是未来承担城市交通流的重要干道，对于整个城市的交通秩序起到关键性作用，因此，必须保障系统运营和管理的安全性。采用严格的集中式管理对于保障系统运营和管理的安全性非常关键。所以，从这一方面看，系统集成也是124、必要的。7.3.5 未来系统的可扩展性未来系统的可扩展性 无锡市快速路智能交通系统本期建设内容仅仅是整个无锡市智能交通系统的一个重要组成部分，在未来 5 到 10 年内，将会以本系统为基础进行系统扩展。系统集成可以为系统扩展提供方便的接口。综合上述 5 个方面的需求，可以得出如下结论：系统集成是无锡市快速路智能交通系统完善功能、提高效率、节约成本、保障安全、方便扩展的必然要求。在本系统的设计中应当充分考虑系统的集成设计。7.4 无锡市快速路智能交通系统的集成设计无锡市快速路智能交通系统的集成设计 和大多数城市 ITS 系统类似，无锡市快速路智能交通系统交通控制中心是整个快速路管理系统的核心部分125、，起到神经中枢的作用。从功能划分上，交通控制中心涵盖了除其他 6 个功能子系统之外的所有功能，如系统管理、紧急事件响应与处理等。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 48 从数据流向上看，控制中心可分为信息采集、信息处理和信息发布三大环节：首先，通过设置在道路中的各种智能交通设施实时检测交通信息，通过通信系统与控制中心相联；其次，由控制中心计算机对数据进行远程集中分析和处理，并根据交通管理的控制策略来进行决策；最后，通过交通诱导设施和无线设备等对交通流进行智能化诱导、控制和用户服务，最终实现对高等级道路行车的有效管理。从物理位置上看，整个无锡市快速路智能交通系统又是由交通控制中心、道路智126、能交通设施以及通信系统三大部分组合而成的。因此，交通控制中心是实际上的物理中心、系统集成中心和系统功能实现中心，故选择在交通控制中心具体实现系统的集成。为论述方便，按照信息采集、信息处理和信息发布三大环节集成设计交通控制中心的所有系统功能。信息采集环节信息采集环节 由前述内容可知，无锡市快速路智能交通系统需要获取如下信息：交通状态信息、交通事件信息、交通违规信息、外部数据请求/响应信息、交通现场设备维护信息等。通常这些信息来源于交通流检测器、CCTV 摄像头、巡逻车、公众提供的信息等。这些设备、手段获取定量或定性的交通信息后，将会利用有线或无线方式传输至交通控制中心进行集中处理，重要数据还需要127、在中心进行保存以备后续进一步分析。在这一环节中，交通控制中心需要为各种交通信息采集方式提供相应的输入接口，以保证采集数据输入的有效性和实时性。信息处理环节信息处理环节 交通控制中心获得原始的定量或定性交通数据后，按照用户的需求进行处理。在无锡市快速路智能交通系统中，根据用户的要求，需要进行如下主要的交通流数据处理：交通事件自动判别、旅行时间预测、交通违规事件判别、交通诱导策略制定、交通控制策略制定、紧急事件处理决策、快速路 OD 分析等。根据系统模型的处理结果，系统管理人员采取进一步的交通问题解决方案。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 49 另外，系统相关的管理维护功能、统计查询功能128、等也需要在中心完成。信息发布环节信息发布环节 当交通流发生变化、出现紧急事件、有特殊交通需求出现等情况出现时，为保证快速路的畅通和安全，需要及时向出行者发布交通诱导信息。通常意义上，交通诱导可分为出行前诱导和行进中诱导两大部分，而行进中诱导又包括交通控制和交通信息诱导。交通控制和交通诱导信息的发布将及时提醒出行者避开拥堵或可能拥堵路段，从时间和空间上为交通拥堵的消散提供保障。目前，交通信息的发布形式多种多样，主要有：路边可变信息板 VMS、交通信号灯、交通广播、交通信息网页、个人 PDA、Email 等。在这一环节中，交通控制中心需要为各种交通信息发布方式提供相应的输出接口，以保证数据发布的多129、样性、有效性和实时性。如图所示为无锡市快速路智能交通系统的功能结构。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 50 实时交通监控信息输入源信息输入接口信息输出接口信息输出终端核心数据处理模型数据库系统管理交通流检测器CCTV摄像头视频检测器个体GPS设备志愿者信息报告交通流检测器接口视频检测器接口人工信息接口无线设备接口交通事件检测与报警管理信息系统紧急事件响应交通违规事件记录系统维护与配置信息统计查询交通流数据交通事件数据视频图像数据交通违法信息系统操作和维护信息GIS数据快速路交通事件自动侦测快速路交通状态识别快速路旅行时间预测交通诱导与交通控制协调匝道控制信息发布影响分析多部门紧急事件130、协调紧急事件与安全通告设施可变信息情报板交通信号灯无线广播手机短信PDAInternet网，E-mail紧急事件通信系统接口快速路交通控制设备接口可变信息设备接口交通广播设备接口无线通信设备设备接口Internet接口交通规划部门历史数据分析传输接口交通控制中心 图图 7.1-无锡市快速路智能交通系统交通控制中心的功能结构无锡市快速路智能交通系统交通控制中心的功能结构 7.4.1 信息采集环节信息采集环节 7.4.1.1 信息输入源信息输入源 根据系统功能需求，初步确定无锡市快速路智能交通系统采用如下信息输入源：1.交通流检测器 2.CCTV 摄像头 3.视频检测器 无锡市快速路智能交通系统设131、计 系统框架设计 51 4.个体 GPS 设备 5.志愿者信息报告 7.4.1.2 信息输入接口信息输入接口 与信息输入源对应，信息输入板块与信息处理板块之间通过如下接口进行数据传输：1.交通流检测器接口 2.人工信息输入接口 3.视频检测器接口 4.无线设备接口 7.4.2 信息处理信息处理 信息处理板块在逻辑上又可分为：系统管理、数据库和核心数据处理模型三个模块。7.4.2.1 系统管理模块系统管理模块 系统管理模块是系统与系统管理员、操作员之间的交互接口，所有相关的指令输入、指令确认、决策实施等均通过该模块起作用。主要包括：1.实时交通监控 2.交通事件自动检测与报警 3.管理信息系统 132、4.紧急事件响应 5.交通违规事件记录 6.系统维护与配置 7.信息统计查询 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 52 7.4.2.2 数据库模块数据库模块 显然，无锡市快速路智能交通系统要完成复杂的智能化系统行为，没有性能优秀、存储能力卓越的数据库系统是无法想象的。在本系统中，数据库模块至少并不限于需要对如下基本数据进行海量存储：1.交通流数据 2.交通事件信息 3.视频图像信息 4.交通违法信息 5.系统操作和维护信息 6.地理信息系统数据 7.4.2.3 核心数据处理模型模块核心数据处理模型模块 智能交通系统技术是交通领域的新兴课题，存在诸多技术热点和难点。在无锡市快速智能交通系133、统中，针对无锡市快速路的特殊交通流特征，需要建立如下核心数据处理模型：1.快速路交通事件自动侦测模型 2.快速路交通状态识别模型 3.快速路旅行时间预测模型 4.交通诱导与交通控制协调模型 5.匝道控制模型 6.信息发布影响分析模型 7.多部门紧急事件协调模型 7.4.3 信息输出信息输出 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 53 7.4.3.1 信息输出终端信息输出终端 根据系统的用户需求，本系统将如下设备作为信息输出终端，并允许未来不同信息输出终端的接口扩展：1.紧急事件与安全通告设施 2.可变信息情报板 3.交通信号灯（匝道控制）4.无线广播 5.手机短信 PDA 6.E-mai134、l 7.Internet 网 另外，系统还将向交通规划部门提供快速路历史 OD 分析数据。7.4.3.2 信息输出接口信息输出接口 与上述信息输出终端相应，系统信息输出板块与信息处理板块之间通过如下接口进行数据传输：紧急事件通信系统接口 快速交通控制设备接口 可变信息设备接口 Internet 接口 无线通信设备接口 交通广播设备接口 历史数据分析传输接口 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 54 8.系统主要功能及设计要点系统主要功能及设计要点 8.1 概述概述 根据前述讨论，无锡市快速路智能交通系统主要由交通控制中心系统和六个功能子系统组成：1.交通信息采集系统 2.交通诱导系统 135、3.匝道控制系统 4.交通违法行为抓拍系统 5.闭路电视监控系统 6.OD 调查分析系统 7.交通控制中心系统 以上七个系统从功能上有机构成了一套完整的无锡市快速路智能交通系统。为实现对整个系统的有效掌控和管理，在以上七个系统的基础上构筑无锡市快速路交通监控系统的监控中心。一方面，该中心在功能上完全集成各个系统；另一方面，也为各个系统提供系统资源上、管理上、维护上的有力保障，从而保证整个快速路智能交通系统得以稳定、持续、有效的运行。操作员在本系统的监控中心实现对各个系统的控制。另外，由于子系统与监控中心之间、各子系统内部都需要在物理上和逻辑上给予充分的通信保障，为突出系统描述的层次性和合理性，136、将通信系统作为独立的一部分进行描述。8.2 交通信息采集系统交通信息采集系统 8.2.1 系统主要功能系统主要功能 交通信息采集系统包含国家 ITS 体系框架中定义的逻辑功能有：交通数据采集功能、从交通管理中心获取当前交通流数据和交通规划信息功能、对数据进行分类统计功能以及后续的从路线导航功能获取线路选择数据功能。将这些逻辑功能转化为系统的实现功能，如下文所述。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 55 交通流信息采集系统通过布设在无锡快速路上信息采集设备将路面交通的车流量、车型、车速、占有率等原始交通数据传送到监控中心通信计算机，数据经分析、处理后生成数据报表，并存储在数据服务器中，为137、交通监控计算机通过各种交通算法制定控制策略提供数据支撑。交通数据采集：各检测点重点采集 3 项交通流数据：区别 3 种车型的交通量、地点车速与占有率；在主线上，对下列三种车型的流量和车速进行检测，三种车型为：大车（车身长度大于 12 米）、中车（车身长度 612 米）、小车（车身长度小于 6 米）。实时交通状况显示：本系统可实现对监测路段全天候不间断的实时监测，被监测路段的量化交通信息几乎无滞后地反馈到控制中心，并实现空间分析和堵车报警。以不同颜色的表示各个路段不同的交通状态。数据处理：本系统处理从各个检测点收集到的交通数据并生成统计报表，这些交通数据统计表将采用汉字显示和打印。报表按控制点、138、规定的时间 段、以及按时、日、月和年份统计、显示和打印。统计报表的时间是实时的 数据存储：完成每日的系统备份及重要文件的存档，并带有时间记录，以便在需要时可以复制每日数据，或调出历史数据进行各种分析；数据以公开、易读的方式存储并具有“只读”的接口（通过开放一个只读的用户和他所属的视图表），以便与其他本地系统连接。业主将来需要的时候，利用交通流检测系统数据库，能构成各种文件包。系统能以 5 分钟的递增速度将设备数据存储在一份 1 个月的循环文件中（32 天）。这些数据包括识别检测器的参数和计数的日期和时间。数据查询功能：本系统提供了强大的交通信息查询统计分析功能，可以查询到需要了解的当时或历史的139、交通统计数据，系统支持标准的结构化查询语言（SQL）。系统可以通过菜单、关键字、鼠标和屏幕对象选择来进行查询统计，也可以通过第三方软件进行 交通偶然事件判断：用视频检测技术检测整条环路的车流运行状况；根据检测到的交通流参数，用偶然事件判断算法实时判断偶然事件并实时报警。8.2.2 系统设计要点系统设计要点 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 56 可用交通流数据检测技术分析可用交通流数据检测技术分析 从国外和国内的应用来看，目前对交通数据检测的方法有许多种，大多数对于安装场地和环境有特殊要求。可以离路安装的检测器分为单车道和多车道，而多数检测器由于探测范围窄，只能应用于单车道。如：超声140、波检测器、红外线检测器和声学检测器等。目前，能用于多车道的有两种技术，一是视频图像检测处理技术，二是微波检测技术。各种交通检测器的性能各有千秋，对应用环境的适应性也不同。常见的交通检测技术性能的比较见下表有如下几种常用方法和技术，它们有不同的优、缺点。表表 8.1-常见交通检测技术性能比较表常见交通检测技术性能比较表 技术 优点 缺点 感应线圈检测 线圈电子放大器已标准化 技术成熟、易于掌握 计数精确 安装质量对其可靠性和寿命影响很大修理或安装时需中断交通 影响路面使用寿命 易被重车碾压、市政施工等损坏 微波检测 在恶劣气候下性能出色 直接检测速度 不能检测静止或低速行驶的车辆 需以向前方式用141、定天线跟踪单车道 超声波检测 体积小，易于安装 性能随环境温度和气流影响而降低 视频检测 可为事故管理提供可视图像 可提供大量交通管理信息 单台摄像机和处理器可检测多车道 大型车辆能遮挡随行的小型车辆 阴影积水反射或昼夜转换可造成检测误差 红外线检测 同一算法可解决昼夜转换的问题 可提供大量交通管理信息 需要依靠提高功率，降低可靠性来实现高灵敏度 声学检测 依特定车辆的声学特征识别车辆 为识别车辆需对接收来的信号进行大量的除去背景静噪声的处理 线圈检测 可检测小型车辆，包括自行车 适合不便安装线圈场合采用 很难分辨纵向过于靠近的车辆 下面简要介绍几种检测方式：超声波检测超声波检测 无锡市快速路142、智能交通系统设计 系统框架设计 57 超声波交通检测系统是世界范围内应用比较普遍和成熟的产品，根据特定车辆的声学特征识别车辆并检测交通流信息，但需将接收信号进行降噪处理。安装在车道正上方，只能应用于单车道。视频检测视频检测 视频采集技术包括图像信号的获取、模拟图像到数字图像的转换等技术。视频采集所用的基础设备为彩色摄像机，运用时将摄像机安装在道路上方的一定位置。视安装位置可提供：流量、速度、交通密度、车型分类、车辆排队长度、转弯等信息，同时也可提供可视视频图像。单台摄像机可检测多车道。缺点在于大型车辆能遮挡随行小型车辆，摄像机安装位置的限制导致不同车道车辆遮挡问题，阴影积水反射或昼夜转换会造成143、检测误差。同时，车辆遮挡问题可通过后台处理软件算法修正和摄像机安装位置调整加以改进。阴影问题通过相关算法已得到较好处理。积水反光问题可利用摄像机加偏光片的方法来减少镜面反射。夜晚可使用低照度高灵敏度黑白摄像机来改善检测与分割的效果。环型线圈检测环型线圈检测 环形线圈车辆检测设备不但能检测车辆，对车辆进行计数，还能检测车辆的存在、车辆通过时的速度以及道路车辆占有率和车辆排队长度等主要动态交通参数。是目前技术最为成熟、安装、调试最易于掌握、检测效果最为精确的检测器，且系统非常稳定，不受环境影响。但安装过程对可靠性和寿命影响很大，对施工工艺水平要求较高。维修或安装需中断交通，破坏路面，影响路面寿命，144、维护难度较大。微波检测微波检测 远程交通微波检测器（RTMS）是一种工作在微波频段的雷达探测器。它向行驶的车辆发射调频微波，波束被行驶的车辆阻挡而发生反射，反射波通过多普勒效应使频率发生偏移，根据这种频率的偏移可检测出有车辆通过，经过接收、处理、鉴频放大后输出一个检测信号，从而达至检测道路交通信息的目的。微波检测器可进行单车道检测或多车道检测，安装在路侧灯杆上方或车道正上方的微波检测器呈 45角朝下发射狭窄的微波，从微波反射回来频移判断有否车辆通过，并收集各车道的车流量、道路占有率和平均速度等数据，其输出信号与一般常见的检测器兼容，可通过数据接口与控制系统相连或直接替代传统的多个感应线圈探测器145、。目前，远程交通微波检测器广泛应用于快速公路 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 58 和城市道路管理监测系统，是一种生产成本低、探测效率高、使用寿命长的高科技产品，可安装在路旁的电线杆上，安装、维护方便，且不影响交通。安装使用方便、性价比高、避免外界干扰和不影响其他无线电工作等优点，无锡市快速路适用的检测技术无锡市快速路适用的检测技术 综合分析比较以上目前常用的交通检测技术，基于无锡市快速路的数据采集需求、快速路的交通特点和无锡快速路土建建设情况，因无锡快速路无足够的龙门架安装条件，不适合超声波检测。视频检测技术成本较高且检测精度受环境影响较大，同时视频检测技术具备视场内交通事件检测146、功能，适合安装在无锡快速路惠山隧道段。环型线圈检测技术目前在无锡市信号控制系统中大量应用，但使用寿命较低，维护量大，不易安装在交通量大维护施工对交通影响大的快速路主线上，适合安装在入口匝道控制，出口匝道诱导所需的速度、道路车辆占有率和车辆排队长度等交通参数精确的出入口匝道上。微波检测技术性价比、探测效率高、使用寿命长可安装在快速路旁的电线杆上，安装、维护方便，且不影响交通。不受外界干扰和不影响其他无线电工作等优点，适合在无锡快速路主线上采用。交通数据检测点设置原则分析交通数据检测点设置原则分析 无锡快速路交通信息采集要满足无锡快速路的主线和出口拥堵信息发布、快速路主线交通事件自动检测、入口匝道147、控制等对交通数据的需求。因此数据检测点的设置尤为重要。下面对国内外快速路交通数据检测点的设置进行分析：汉城快速路交通管理系统设置工程实施设计报告书，2000，汉城特别市交通管理室，对交通流量监测点的视频监测设置原则如下：尽量避免在出入口影响圈内设置(100m 宽)；不设置在车道变动多和很曲折的地段；能够掌握进出入交通量；构成车道分离的地点双重设置；主要进出入路上设置影象监测器。交通与信息，日本交通工学研究会。1985.7.，对交通流量监测点的视频监测设置原则如下：无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 59 狭路部分直接在上游地点设置；交通状况变化的地点前后需要地点检查；为监测进出部分的逆148、延迟在分流部分上游直接配置；有 2 个狭窄附加路的情形在中间地点配置以监测突发的延误。美国 Freeway Management Handbook,1997,FHWA 主干线通常为 0.4km0.8km 的距离；IC 或连接路之间最大 1.6km2.4km 的距离最少有一个监测器；瓶颈地点的前面与后面设置监测器。国外其它案例 分类 检测器种类距离（米）周期（秒）TransGuide Loop 800 20 明尼苏达洲 Loop 800 30 DACCORD Loop 500 30 华盛顿洲 TMC Loop 800 20 COMPASS(加拿大多伦多)Loop 600 20 巴黎环市高速道路 149、Loop 500 30 国内城市如上海在快速路和快速路 500 米间隔埋设一组感应线圈；北京经过人工调查得到快速路承担了 50%以上的交通量，二三环采用 500m 一个断面、四环采用 800 米一个断面埋设感应线圈或者设置微波雷达。结合无锡市快速路道路交通特点以及国内外快速路交通数据检测点设置原则，本系统的设置原则如下：保障用户提出的主线和出口拥堵信息发布、事故检测所需的采集信息；无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 60 主线原则上采用 0.5km 设置间隔；尽量避免在出入口影响圈内设置(100m 宽)；考虑现有基础设施和施工难度；不设置在车道变动多和很曲折的地段；设置在主线车流量有变150、动地方；为入口匝道控制系统提供检测数据；尽量避免立交上下分层路面 交通事件检测技术分析交通事件检测技术分析 无锡市快速路为全封闭道路，车辆通过匝道进出快速路，当快速路发生交通事件时，突发事件地方的通行能力将会下降，如果下降到低于交通需求时，交通流就要受到影响，产生偶发性交通拥挤。快速路交通事件可通过交通事件自动检测技术及时发现交通事件，交通管理中心及时处理交通事件，缓解交通拥堵、降低交通事件产生的危害。美国于 1968 年开始研究交通事件自动检测算法，经过近三十年的实践与发展，目前世界上研究出许多交通事件自动检测算法，主要按检测策略、检测截面、检测设备、检测效果可分为一下几个方面：(1)基于检151、测策略的算法选择 模式识别方法 通过一个或多个交通参数来区分异常状态和非异常状态，它不涉及交通动态模型，实际上是一些有效的经验公式。本方法的难点：区域界线难于确定。典型算法：加利福尼亚法算法、算法 T 和 Mc Master 算法。统计预测方法 建立在实时采集的数据基础上，根据采样值预测下一次采集值，将预测值与采样值相比较，判断是否有拥挤发生。本方法难点：如何滤波预测与选择阀值。典型算法：标准正常偏差法和平滑算法。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 61 (2)基于检测截面的算法选择 单截面法：根据一个检测面的监视信息进行事件检测。双截面法：根据两个相邻检测面的监视信息进行事件检测。(152、3)基于检测设备的算法选择 基于常规检测设备的算法：基于非常规检测设备的算法：采用视频交通数据检测器对视频检测器摄像机视域内划定范围即每个车道轮廓，对轮廓范围内的交通的事件信息采用视频图像处理技术对轮廓范围内的交通事件（停车、慢速、烟雾、交通拥挤堵塞及车辆逆行等）及时发现并进行报警。(4)交通事件自动检测算法对检测率、误报率、平均检测时间的选择 事件检测算法的优劣通常采用下述指标衡量：（1）检测率 检测率是指使用某种事件检测算法时，在一定时间内，新检测到的事件数与实际发生的引起通行能力下降的总事件数的比值即 TP=DR/S100 式中：TP 为检测率；DR 为检测到的事件数；S 为实际发生的事153、件数。（2）误报率 误报率是指在一定时间内，误报事件的次数占检测到的事件总数的百分比，即 FAR=FN/DR100 式中：FAR 为误报率；FN 为误报次数；DR 为检测到的事件次数。在保证较高的检测率的情况下，误报率较高一直是事件检测算法中存在的一个大问题。（3）平均检测时间 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 62 平均检测时间是指在一定时间内，从事件发生到被算法检测到的时间差的平均值。即 MDT=1/NTI(i)AT(i)式中：MDT 为平均检测时间；TI(i)为被算法检测到的事件 实际发生的时间；AT(i)为算法检测到事件 i 报警的时间；n 为算法检测到的真正事件数。平均检测154、时间随着检测器的间距和事件检测算法的不同而不同，一般在 4min-10min 内变化。一个理想的事件检测算法应检测出所有的事件，没有检测错误并且事件发生就开始报警，即 TP=100%；FAR=0；MTD=0。无锡市快速路为城市高架路段，交通流量大，高峰、平峰流量变化大，出入口较多，路面几何曲线复杂，不易建立交通动态模型，交通事件自动检测算法易采用模式识别的双截面算法。自动检测算法对检测率、误报率、平均检测时间的选择时，要在这些性能量度之间进行权衡，要达到高的检测率，必须设置高的误报率，反之亦然。为了减少事件响应时间，我们必须接受相对而言较高的误报率，并接受附加的计算成本。无锡市快速路智能交通系155、统配有对全线覆盖的闭路电视系统，因此针对无锡市快速路交通事件自动检测算法目标应把检测率和平均检测时间放在首位，误报率则次之。因为，即使算法有一定的误报率，也可通过闭路电视加以确认，从而充分发挥系统的检测功能和救援保障功能。而对快速路惠山隧道路段则采用视频交通数据检测的方式，视频的视场对隧道全部视场覆盖，虽然建设成本较高，但针对隧道内的特殊环境，一旦发现交通事件可及时准确的报警，同时可提供隧道内视频图像，便于管理员直观了解隧道内发生的交通事件。8.3 交通诱导系统交通诱导系统 8.3.1 系统主要功能系统主要功能 交通诱导系统包含国家 ITS 体系框架中定义的逻辑功能有：提供在线车辆诱导、建立紧156、急事件的通告信息，以及后续的出行者信息采集功能、提供出行规划参数功能、出行前信息发布功能、选择车辆路径功能。将这些逻辑功能转化为系统的实现功能，如下文所述。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 63 交通诱导系统包括主线道路拥堵信息发布、出口匝道拥堵信息、以及根据天气状况、路面及路面设施检修状况、特殊情况需要封闭道路等各种交通警示信息及宣传口号即时通知驾驶员，以提高其警觉性，实现车流的合理导向，缓解车流分配不均对交通造成的影响，保障车辆的安全行驶。自动/手动控制 系统有两种控制模式：系统内部建有一个控制策略，分为自动和手动两种控制模式，系统可以自由的在自动和手动之间切换。在自动情况下，系157、统自动向可变情报板图形部分发出显示道路交通状况的信息，红色表示堵塞、黄色表示拥堵、绿色表示畅通。系统自动向可变标志文字部分发送预存信息 在手动的情况下，系统自动向可变情报板图形部分发出显示道路交通状况的信息需经操作员手工确认方可发布。同时操作员可手工向可变标志文字部分发送文字信息。交通拥堵发布 通过主线上的微波检测器和出口匝道上的环形检测线圈来检测当前主线和出口匝道的交通状况。主线上的微波检测器检测主线交通流量和车速。出口匝道上的环形线圈车辆检测器的主要功能有以下两个：用出口匝道下游的检测器来检测驶离出口的车辆数；通过上、下游的检测器来监测匝道排队长度。当主线交通流量T1（该数据可调）系统发布158、该段主线堵塞，当 T1.主线交通流量T2（该数据可调）时系统发布该段主线拥堵，当主线交通流量xT1(该时间可调)，系统发布该出口匝道现时交通堵塞的信息。同样，当上游检测线圈未被激发时间xT(该时间可调)，系统发布该出口匝道现时交通畅通的信息。若 xT1线圈的占有时间xT2 系统发布该出口匝道现时交通拥堵的信息。系统能“平稳”的向可变标志发布信息，避免在堵塞、拥堵与畅通状态之间频繁切换。系统向可变情报板发送图形及文字信息，同时将可变情报板当前发布的图形信息和文字信息的状态实时传送给操作员 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 64 8.3.2 系统设计要点系统设计要点 交通诱导信息发布情报159、板样式设计交通诱导信息发布情报板样式设计 主线和出口匝道交通流情况可以从可变情报板各段 LED 光带显示的颜色（红、黄、绿）来分辨行驶路线前方交通状况（堵塞、拥挤、通畅）；视觉可见度好，清晰可见，便于诱导司机选择最佳行驶匝道出口路线；可通过条屏单行汉字显示的形式，及时由控制中心发布相关交通诱导信息和行驶警示，如：前方快速路及与快速路相关的地面道路的交通流状况、交通事故、行驶时间等等信息，有助于地面道路的交通组织优化和信号控制。情报板显示管组成设计 从理论上来讲，黄色可以用单色来显示，也可以用红、绿两种单色进行混色而得。但从可靠性和安全性来讲，单色显示大大优于混色显示。因为交通信号显示，红、黄、160、绿是三种独立信号，而用混色的方法的话，若红、绿中有一种管子出问题，黄色就不能正确显示出来。就不能客观准确的表达堵塞(红色)，拥挤(黄色)及畅通(绿色)三种状态。选择光管显示颜色的配比为 2R2Y1G，主线和匝道均采用光带超亮度 LED 显示，颜色为红、黄、绿三种颜色。情报板尺寸设计 司机对标志标牌的视认距离是有限定的，如高速公路上，静态视认距离为 250 米，动态视认距离为 210 米，而字体的大小跟可视距离有计算公式的。视认距离小，会影响司机的可读性，可视性，降低安全性，所以版面设计的合理可以增大视认距离，增强司机的安全性，减少交通事故；依照规定贴字的尺寸为350mm，现设计的版面尺寸为 5161、m3m，可变动态文字警示信息显示 信息标志牌完全依靠固定不变的文字信息，对交通完全诱导还是有一定的局限性。作为功能的进一步完善，发布重要的路况信息、警示信息，在设计的标志板下方增加全点阵显示部分，单行汉字显示，增强可变情报板的可读性。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 65 无锡机场道路堵塞请绕行长江北路兴 源 路无锡机场高宁速沪G312 交通控制及诱导技术交通控制及诱导技术 交通控制和诱导是最终实现对城市交通流控制和调节、缓解交通压力、提高道路通行能力的手段。采用强制性的交通控制手段与建议性的交通诱导方式相结合不仅可以达到这一目的，而且还能够大大提高广大市民对整个城市交通系统的满意度162、。将无锡快速路入口匝道控制系统、交通诱导系统、无锡快速路相关的地面交通的流量采集、交通控制相结合。当快速路上上发生交通拥堵、交通事故等阻碍交通流正常运行的情况时，利用快速路和快速路出入口相关道路和路口的交通数据检测设备通过对快速路和快速路出入口相关道路和路口中当前和过去若干时段内的交通信息，滚动预测未来若干时段内快速路和相关各交叉口和各路段的交通流状态，采取先进的控制诱导策略和通信技术，实现交通控制中心和交通控制及诱导设备之间的信息交互，从而在适当的时间、适当的地点完成对交通流的合理调控，保障道路交通的畅通。因此，在何种情况下采用何种交通控制和诱导策略就显得尤为关键。8.4 匝道控制系统匝道控163、制系统 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 66 8.4.1 系统主要功能系统主要功能 匝道控制系统包含国家 ITS 体系框架中定义的逻辑功能有：实现交通需求管理策略功能、交通控制管理功能。将这些逻辑功能转化为系统的实现功能，如下文所述。匝道控制系统根据主线交通状况的变化，能自适应改变匝道限流控制方法。当交通量低于一定水平时，不加控制；交通量增加达到需要限流控制时，采用主线车流可插空档汇流式限流控制；主线流量饱和时暂时关闭匝道。匝道限流控制系统主要功能包括：限流操作、不限流操作、匝道关闭、中央自动控制/手动控制切换等多种控制模式。限流操作 限流操作期间，匝道限流逻辑单元应监视主线上的车164、流量并识别该车流量的可插空档。一旦识别到一个合适的可插空档，入口匝道的出口处信号绿色，可插空档一旦结束，信号显红色。限流操作期间，匝道入口处的可变信息标志应受控并显示汉字 XX 入口匝道“控制”。当未检测到可插空档且红灯已超过预设时间时，逻辑控制应将该信号改为绿色显示一段预设时间（秒数计时）对匝道排队车辆进行放行。初设时间为 2 分钟，但可根据实际情况进行更改。不限流操作 在正常的不限流操作期间，匝道信号灯显示绿色，所有可变信息标志均处于“正常“状态。匝道关闭 匝道控制单元用匝道检测器确定匝道的饱和程度。这种计算总是主动的。在入口匝道的上游线圈检测器将对进入匝道的车辆计数,在下游的检测器对离开165、匝道汇入主线的车辆进行计数。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 67 进入匝道的交通量和离开匝道的交通量被转换为一个公共的车辆单位（CAR UNIT）。在这个相同的车辆单位下，进入匝道的交通量和离开匝道的的差值准确的反映了在匝道内的车辆单位（CAR UNIT）的值。在匝道内的车辆单位（CAR UNIT）的值除以匝道最大交通量准确反映了匝道的饱和程度。当匝道饱和度达到一个固定的值（该值在 0%到 100%内可以调节）匝道信号灯在一个实时的可调整的周期内被设成红，匝道控制单元切换到“匝道关闭”匝道关闭信息（汉字）应显示在安装在入口处和上游路口处匝道控制信息可变标志上。当入口匝道排队的车辆长166、度减到一定水平时，关闭信息自动更改为“匝道在控制下”。当匝道关闭时，将警告信号发送到控制中心。全自动操作/手工确认操作 正常情况下，匝道限流操作可以是全自动的，或系统自动计算匝道限流状态，匝道限流或关闭需经操作员手工确认 匝道设备的状态和匝道控制单元计算的各种参数均应以实时方式显示在控制中心的控制台上。而且能够从工作站上更改各种控制参数通过手动控制操作模式，每个入口匝道均应配备自己的一套控制参数以便不同的匝道能用不同的参数。从控制中心通过激活手动操作方式对匝道限流系统实施手动控制。在此方式下，应能直接设置匝道信号状态。同时可以设置一组信号顺序：红/绿，并按预定时间自动转换。也可以从工作站的显示167、屏上设置该组信号灯的转换时间。但匝道系统处于手动时，应在可变控制标志上显示信息。8.4.2 系统设计要点系统设计要点 入口匝道控制技术入口匝道控制技术 在准确获取无锡快速路交通流状况的基础上，采用先进的入口匝道控制技术以平衡入口匝道处道路上下游的交通量。入口匝道控制通常分为匝道调节和匝道关闭两种形式，其基本原理是通过限制进入道路的车辆数目以保证道路自身的交通需求不超过其交通容量。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 68 入口匝道控制的基本控制目标可以是下列几个中的一个或者全部：1.减少干道上行驶车辆总的行程时间；2.减少通道内全部行驶车辆的行程时间；3.在干道和入口匝道上，消除或者减少168、交汇中的冲突和事故；4.改善交通流的平稳性，减少出行者的不舒适感或者环境干扰。入口匝道调节从控制方式上一般包括入口匝道定时控制、感应控制和集中控制等；从控制原理上又可分为交通需求-通行能力控制、占有率控制、反馈控制、最优控制、智能控制等控制方法。核心算法 入口匝道控制算法入口匝道控制算法 入口匝道控制方法的基本目标是控制快速路的交通需求，是通过限制车辆进入快速路的速率(尤其在高峰期间，入口匝道控制更有作用)使快速路交通流能依据某一性能指标运行在最佳状态附近。它的主要功能就是减少事故发生率，控制事故的二次发生率，以及降低阻塞的可能性。其它主要优点包括：1)减少干道用户的总旅行时间；2)有效的使用169、干道的容量；3)限制使用社会成本大的路段；4)减少干道弯曲段的事故发生率等等。另外一项研究表明入口匝道控制可以减少在整个交通系统中的旅行时间，但改善多少取决于系统的网络结构。这种方法当然也有缺点，比如：1)鼓励使用替代路径，在替代路径不多或容量有限的情况下，效果不明显；2)相对于当地交通和短距离行车，更偏向快速长距离交通；3)增加了交通控制系统的整个运行成本；4)可能产生的回溢会从负面影响普通道路交通系统的管理。入口匝道控制的优点可能很强地依赖于是否存在较好的替代路径，尤其是在没有对入口排队进行有效管理的时候。然而，总的来说，这种方法的益处还是大于其安装和维护的成本，以及上述的各种负面影响。各170、种各样的入口匝道控制算法可归成三种类型：1)定时式 TOD(Time-of-Day)型，2)交通响应型，3)混合型。定时式 TOD 型(Time of Day on-ramp control)无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 69 TOD 入口匝道控制算法早在 60、70 年代就已被提出。它通过对整个快速道路网络系统在过去一段时间间隔内流量的研究和分析，进而对将来快速道路系统的状态变量(流量，密度，速度，入口队长等)做出估计和预测，在此基础上，对快速道路网络的流量进行控制。一般说来，其中比较常用的方法是线性规划法。早在 60 年代，J.A.Watterworth 和佐佐木纲等学者首先171、采用 LP 的方法系统地研究了城市快速道路的入口匝道控制问题，其基本思想是以快速道路主线上的交通量不超过其通行能力为约束，流入快速道路的交通量最大为目标函数，并利用 LP 方法进行求解入口速率。此方法建模简单，计算方便，但只是一种理想的数学模型，没有考虑实际中入口匝道交通需求和路网上的交通状况随时间的变化对控制解的影响，所以不具有实用性。在此基础上，许多学者对此进行了改进，比如，提出同时考虑各区通行能力、行驶速度、出入匝道排队长度等约束条件的流入交通动态控制方法，改进了传统的 LP 流入交通控制方法。TOD 算法主要应用于周期为 10 至 30 分钟的时间间隔。TOD 算法的缺点是：对于交通事172、故、突发事件，系统缺乏相应的处理能力。最近的研究更显示，虽然快速道路系统的状态变化有其一定的规律，但实际的变化相当大，从而使得一些 TOD 参数的估计变得很不准确，因此，TOD 算法的效力十分有限。交通响应型(Traffic responsive on-ramp control)由于 TOD 算法的局限性，许多学者开始研究可以适应交通状况变化的局部响应型控制算法。局部交通响应控制算法通过对本地快速道路网络的状态变量(流量，密度，速度，入口队长等)进行实时监测，进而达到快速道路流量控制的目的。另一种算局部响应法则是用于将车俩从本地低速道路导入到快速道路的空隙中去。这种算法是闭环反馈式，它把实时检173、测数据当成反馈信息，依此实时确定最优的入口流率。所以，响应式控制可以预防和消除常发性拥挤和突发性拥挤，但这种算法的应用面比较狭窄。近来比较流行的算法则尝试在观察到的干道状态变量和未知的干道状态变量之间建立起某种函数关系，从而有效地控制快速道路的流量.模糊控制、神经网络和专家系统理论在这种系统中得到了大量的运用。局部交通响应控制算法的缺点是：1)各个局部控制器之间缺乏统筹协调；2)没有考虑局部优化对整个快速道路网络系统的影响。混合型(Hybrid on-ramp control)无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 70 在上述交通响应型和定时、TOD 型入口控制算法的基础上，近年来又发展174、出了多种混合型、改进型的快速道路入口匝道控制算法。快速道路系统的状态虽然有其规律性，但是实际上在具体时刻系统的状态往往同根据历史记录得到的预测值有很大的差距。针对这一点，这些改进型算法允许系统既可以跟踪潜在的变化趋势，又能够及时对当前不规则的流量做出反应。对于复杂的大规模多变量入口匝道控制问题可以采用将问题分解成更小规模的可以单独分别进行优化的子问题的方法。另外，许多混合型算法通过采用分层结构结合了轮时改进算法和空间分解改进算法来解决大规模的入口匝道控制算法。其组织结构图如下图所示。图图 8.1-入口匝道分层控制系统结构入口匝道分层控制系统结构 这种分层的系统把局部优化的交通响应控制同时考虑了175、区域条件、特殊事件与事故等信息的上层指导有效地结合起来。这种基于层次控制结构的混合型算法也可以支持在诸如“正常流量”、“堵塞”等优化模式时以及来自高层的“特殊事件”时的一些特殊考虑。我们将在混合型入口匝道控制算法的基础上，研究出一种适用于为无锡市快速路服务的综合普通道路信息的入口匝道控制算法。无锡市快速路是嵌入在更大的无锡市城市道路网络中的，并时时刻刻同网络上的其它道路相互作用。因而，要对快速路的交通实行有效控制，进而达到对整个城市交通的有效管理，无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 71 就必须深入地研究快速路和普通道路之间的相互作用，在此基础上，实现有效的综合交通控制和管理。“可插空176、档”算法 我们将借鉴混合型入口匝道控制算的思想，研究出一种适用于为无锡市快速路服务的综合普通道路信息的入口匝道控制算法。这套算法当中包括研究和开发一种适用于无锡市快速路的“可插空档”算法。首先，在特定的时间内，比如上下班高峰期内，我们将综合考虑可能出现的象进口匝道的排队过长导致的回溢现象，影响与之相连的地面道路的正常交通，和因出口匝道的的排队过长而延伸到快速路主线上，造成快速路主线交通阻塞问题。从而得出一种适应于快速路特定时段的一种可插空档算法。而在其它时段，则只根据主线和入口匝道上游的车流参数，以及车辆进入匝道的速率以及入口匝道的车辆排队长度等来确定一种可插空档算法。同时，当一个匝道发生拥堵177、的时候，相关的上下游匝道会发生影响，也需要进行相应的限流操作。因此，研究一种互动的联合控制方法是我们的主要出发点。8.5 交通违法行为抓拍系统交通违法行为抓拍系统 8.5.1 系统主要功能系统主要功能 交通违法行为抓拍系统包含国家 ITS 体系框架中定义的逻辑功能有：违规事件检测功能、违规确认功能、违规图像分析功能、违规者身份识别功能。将这些逻辑功能转化为系统的实现功能，如下文所述。交通违法行为抓拍系统的主要功能是在事故多发地段，应安装限速标志和车道标志，布置设备检测并用视频图像记录超速行驶的车辆。无锡快速道路的设计车速是平均 80Km/H，车辆以这样的速度行驶，既能达到快捷，又能保证行驶的安178、全。但是由于很多车辆由于各种原因，常常在这样的道路上行驶的车速远远大于这个速度。从而因为超速行驶导致交通事故的频繁发生，致使本来就拥挤的道路更加难以畅通。无锡快速路在很多敏感、容易出现事故的危险路段设置限速指示牌，这将很大程度上遏止因超速引起的交通事 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 72 故的发生。根据经验，即使是设置限速指示牌，也会又很多车辆违章超速。为了真正实现限速的目的，将在限速标志附近安装视频抓拍的超速违章自动监测器，使那些违章超速的车辆能够被抓拍到，违章图片传送到交通控制中心进行进一步处罚，使车辆不敢轻易超速，从而真正意义上实现限速降低交通事故的目的。交通违法行为抓拍系统179、提供的图片应包括违法的细节，如时间和日期、地点、速度（超速检测）、以证明交通违法行为的发生。违法图片清晰、能显示违法机动车的车型、车身颜色、车牌号码等违法信息。对于超速违法行为，违法应提供两幅彩色图像，其中一幅为全景图像，一幅为车牌图像；违法抓拍用的摄象机，需取得当地计量部门的验收。交通违法行为抓拍系统接入到无锡市交通违法处理系统中统一处理，快速路违法抓拍系统按照“无锡市电子警察管理系统”的数据规格要求提供相应的违法数据。8.5.2 系统设计要点系统设计要点 超速违法抓拍技术分析超速违法抓拍技术分析 在违法超速电子警察系统中抓拍方式有光学相机、数码相机、视频抓拍三种方式。光学相机需要人工更换胶180、片，目前已被市场所淘汰。数码相机图片清晰度高，违法要素全，但目前工业产品数码相机较少，不适用于恶劣环境中的连续工作，可靠性、长期连续工作稳定性差，通信协议不公开，图像容易修改等缺点。摄像机由于使用工业摄像机，在恶劣环境下的可靠性、稳定性不存在问题，而且可抓拍违法过程的动态照片，证据更充分，但是其清晰度较差，使得在实际应用时，需要多部摄像机同时使用，其中一部摄像机负责拍摄包含违法证据的全景图片，其他摄像机拍摄不同车道的违法车辆牌照图片，共同构成车辆违法证据。超速违法检测技术分析超速违法检测技术分析 在违法超速电子警察系统中超速违法检测有多种解决方案，检测方式可以采用线圈、视频、雷达和激光等，各种181、检测方式各有优缺点。环形线圈检测器具有成本低廉、检测精度和可靠性高，适应性好等优点，使用最为广泛，不过，其需要破路施工，安装不便，易受路面破损而毁坏，故障率较高又不能实现多车 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 73 道无缝覆盖和跨越车道线或双实线的车辆检测等不足；雷达，测速精度高，不受阳光，黑夜，噪音，风暴，雾的影响，但是对静止车辆低速车辆检测误差大，而且波束窄，容易受到临近车道的干扰，无法锁定违法车辆等缺点，容易被反识别，隐蔽性差，多用于移动测速场合；激光有检测精度高，耐用性好，不受天气，昼夜变化的影响，保持性能的稳定性，但是成本较高。视频速度检测技术由于采用视频分析技术实现对移动182、目标的速度计算，无需增加其它速度检测设备（比如微波雷达、激光雷达、地感线圈检测器等）即可得到抓拍目标的速度值且同时实现图片采集功能，系统的检测单元只有一种设备构成即：CCD 摄像机和一一对应的车道检测模块系统因此设备性价比较高；采用视频技术进行速度检测和抓拍，对超速违法目标取证唯一性高。如果采用其它速度检测技术及设备并联动摄像机进行抓拍取证，容易出现获得的速度结论与取证图片中目标不匹配的现象，这是因为其它速度检测设备的监控区域大于视频图像抓拍区域，因而容易产生干扰影响违法取证的唯一性指标。视频速度检测原理视频速度检测原理 采用视频分析技术实现移动目标速度检测的基本原理是：通过对安装于车道上方的183、车道检测摄像机（车牌特写摄像机）在其监测区域内所采集的视频流进行实时分析，对进入区域内的机动车车牌快速锁定并作为移动目标的唯一特征点进行轨迹跟踪、位移测定，并利用视频采集技术特点（摄像机采图的帧间隔时间是统一且固定的）获得对移动目标进行速度计算的两个要素，即位移与时间，在此基础上可计算出目标的速度值。整个视频分析过程采用嵌入式技术，即车牌识别、目标跟踪、速度计算等算法嵌入 DSP 数字信号处理器,DSP 本身就是为数字信号处理(包括图像处理)而专门设计的运算平台，在此基础上可以通过采集 23 帧图片即计算出目标的速度。由于车道检测摄像机的监测测区域限定于 3.75m*6m,在此小范围的监测区域184、内，移动目标的特征点（车牌）的纵向位移比较稳定，其横向偏移值以及出现便宜的可能性非常低，因此速度检测精度比较高，设备安装调试后，通过对监测设备的速度校准后，速度检测精度在 20km/h200km/h 范围内，误差精度不超过5。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 74 8.6 闭路电视监控系统闭路电视监控系统 8.6.1 系统主要功能系统主要功能 闭路电视监控系统包含国家 ITS 体系框架中定义的逻辑功能有：交通数据采集功能、鉴别分类事件功能和维护人员操作支持功能。将这些逻辑功能转化为系统的实现功能，如下文所述。闭路电视监控系统覆盖整个快速路，主要用于对快速路主线和出入口匝道的交通状况监185、视。一方面，闭路电视监控系统能够为系统管理人员提供最直观的道路交通状况的反映；另一方面，当交通事件发生时为交通事件的确认提供保障。这样就从整个快速路系统线路上构筑了一个合理而有效的闭环反馈。闭路电视监控系统是一种计算机控制的图像矩阵交换系统，利用 CCTV 系统控制台，操作人员可以选取各种摄像机，将其图像显示在所用的图像监视器上。CCTV 系统可以自动地管理外部报警信号，可以由选定的监视器依照程序进行显示。无锡快速路闭路电视监控系统实现如下功能：在监控中心控制室可以切换看到所有外场摄像机的图像，在图像的切换过程中感觉不到图像间的干扰，质量可靠、清晰度高。值班操作员可通过遥控键盘对外场监控摄像机186、云台、镜头等进行控制。系统设有时间、日期、地点、摄像机编号提示,可在硬盘录像机上做标记,便于分析和处理。硬盘录像机对所有摄像机图像进行录像记录并保存 7 天以上。硬盘录像机与控制中心操作计算机联网，便于操作员在操作席位对硬盘录像机记录的视频图像进行回放。系统可任意选择某个指定的摄像区域,便于重点监视或在某个范围内对多个摄像机区域做自动巡回显示。矩阵系统具有分组同步切换的功能。可将系统全部或部分摄像机分为若干个组,每组摄像机图像可以同时切换到一组监视器上。可以在必要的场所设置副控，通过副控键盘可以在监视器上切换看到所有或部分的图像，并进行控制。在配置系统时,可以决定每个使用者有权进入系统的哪个部187、分；使用者可观看哪些摄像机；使用者可以用自己的键盘手动操作哪些摄像机。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 75 与其他系统的报警功能联网,发生报警触发录像并自动弹出报警区域的摄像机的图像。外场设备的视频图像，经视频网络编码器数字压缩后上网。网络用户只要点取网络编码器的 IP 地址，通过软件解压后，在显示器上就可浏览前端视频图像。配有多媒体图形工作站，可把监控对象的整体地理图形或平面图形以及各监控点的安装位置直观地显示出来。快速路闭路电视监控系统通过矩阵联网实现与无锡市闭路电视系统互连互通。8.7 OD 调查分析系统调查分析系统 8.7.1 系统主要功能系统主要功能 OD 调查分析系统包188、含国家 ITS 体系框架中定义的逻辑功能有：采集有关出行信息功能、需求数据管理功能、从需求管理功能获得 OD 数据功能、车辆身份识别功能。将这些逻辑功能转化为系统的实现功能，如下文所述。快速路出入车辆记录系统公路车辆监测记录对进入及驶出快速路的所有车辆记录车辆全景及驾驶员基本特征、车辆号牌特写、车辆车速、经过时间、出入口名称等信息。本系统可形成闭合状的有形防控体系，为打击交通肇事逃逸、侦破机动车盗抢案件以及其它涉车案件等提供准确的证据和信息，治理公路超速违章，消除交通事故隐患提供重要的执法依据。监测功能：监测被检测车道的机动车的尾部车牌（不含二、三轮摩托车），自动识别车牌号牌、车牌颜色（蓝白黑189、黄），被检测的每条车道的检测区域宽度要达到 3.7米以上，完全覆盖被检测车道和检测断面的整个宽度。识别的车牌包括民用车牌、外籍车牌以及军用车牌等所有在用车牌。检测采用非接触式视频触发，不破坏检测路面。检测的数据包括：记录编号、设备编号、检测时间（年月日时分秒）、车牌号码、车牌颜色、检测地点、检测车道信息、检测方向、车牌图片信息。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 76 可对检测车道没有安装头部车牌的机动车自动识别，记录无牌车辆图片并能按要求报警。检测被检测车道的机动车流量，检测误差小与被检测车道实际流量的5。检测的数据包括：记录编号、设备编号、检测时间（年月日时分秒）、流量、检测地点、190、检测车道信息、检测方向。记录功能：记录被检测的每条车道的机动车头部图片，以图片形式保存，图片与识别数据相对应，图片与识别数据本地滚动保存 30 天的记录。可提供本地和远程下载，网络点播查看功能，下载时间段 5 分钟以上。用于监测被检测方向的道路交通状况的全景视频图像将采用主流压缩格式进行高精度本地压缩存储，视频实时滚动存储 10 天。此外，每个检测方向有能够保证人工分辨车辆类型、颜色，车牌的滚动压缩存储 10 天的视频图像。检测到的机动车流量记录可本地存储 30 天。本地存储设备采用 RJ45 网络接口实现数据下载，使得人工提取存储数据的方便、灵活，同时体现操作方便、稳定可靠等特性。发布功能：191、前端系统能提供指定时间段的本地视频数据下载。能响应远程授权用户的请求，提供实时视频浏览（系统内部延迟时间不大于 10 秒），或者指定日期和时间段的历史视频数据的下载、检索等功能。旅行时间计算功能：对车辆牌照识别数据进行简单对比，计算旅行时间，即通过同一车辆经过快速路不同出入口之间的时间数据比对换算出快速路中相应路段的旅行时间；对车辆牌照识别数据进行有效率统计（有效率有两个方面，一是指在单位时间内一个检测断面的车辆牌照识别数据与同一道路上下检测断面的车辆牌照识别数据比对成功的数据和本断面得到的车辆牌照识别数据之比，另一指单位时间内本断面得到的车辆牌照识别数据与流量之比），并建立数据库。交通流量统192、计功能：无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 77 对流量检测数据计算检测点、断面检测车道的小时流量、高峰小时流量等流量统计。高峰小时流量为实际检测的高峰小时流量，以 5 分钟为间隔，即前后一个小时内流量检测为最大的小时流量。出入口 OD 统计功能：通过识别的车牌照进行交通 OD 计算处理，给出快速路各个出入口通行车辆的类型、荷载标准、交通流方向、快速路驶入地、快速路驶出地等 OD 资料。8.7.2 系统设计要点系统设计要点 OD调查分析系统关键技术分析调查分析系统关键技术分析 前端系统对所有通过监测断面的车辆采用视频触发方式进行检测。其基本原理是：设置在道路上方的车道摄像机（特写摄像机193、）的视频覆盖 3.7 米（车道宽度）*6 米（车道纵向长度）的检测范围，当有机动车通过检测区域时，车道检测模块与车道摄像机组成的视频检测单元对车辆进行捕获抓拍，采集一幅车辆头部特写图片并自动识别车牌号码，摄像机抓拍下的图片以及识别结果汇集至主控单元,通过系统通讯链路实时上传至控制中心的 OD 调查分析系统管理平台。同时，用于监测被检测方向的道路交通状况的全景摄像机 24 小时不间断采集视频图像并对视频图像进行高精度本地压缩存储，视频实时滚动存储。前端设备对所有通过监测区域的车辆采用视频触发方式进行抓拍，利用视频图像分析技术结合目标判别、目标轨迹跟踪等算法对过往车辆连续监测抓拍，不能漏拍。白天车194、辆捕获率应大于实际自然流量的 95%，夜间车辆捕获率应大于实际自然流量的 90%车辆号牌应在前端设备自动识别，减少控制中心的工作量，提高号牌自动识别速度。白天的牌照识别结果完全正确的车牌数大于实际自然流量的 90%，晚上的牌照识别结果完全正确的车牌数大于实际自然流量的 80%。8.8 交通控制中心系统交通控制中心系统 8.8.1 系统主要功能系统主要功能 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 78 交通控制中心系统包含国家 ITS 体系框架中定义的逻辑功能有：系统集成功能、提供需求管理操作者接口功能、检测事件功能、鉴别分类事件功能、评估事件和响应决定功能、管理事件数据功能、提供事件管理操195、作接口功能、紧急事件通信功能、设备维护管理功能、维护数据管理功能、建立紧急事件通告信息功能、选择紧急事件的响应模式功能、根据输入信息确认紧急事件功能。将这些逻辑功能转化为系统的实现功能，如下文所述。无锡市快速路所有子系统均集中统一在快速路智能监控控制系统平台。智能监控控制系统平台实现各子系统之间数据共享和交互作用：监视、控制、管理、联动、调度，承担着与各个子系统进行交互、接口的功能，是系统集成功能的具体实现。智能监控控制系统平台中心软件在系统中担负着获取监控外场设备数据、外场设备状态、分析路网道路交通流情况、提出交通事故（事件）处理方案、展示路网道路交通状态、下传操作员命令、交通违法摄像等任务196、，是整个监控系统中最重要的组成部分。8.8.2 系统设计要点系统设计要点 海量数据存储与管理技术海量数据存储与管理技术 海量数据库存储技术：交通管理部门的交通数据种类繁多，数据量巨大。包括设备实时数据、设备状态数据、交通指令、交通事件、违章图片以及相关的其它数据。这些数据时时刻刻都在飞速增长。所以，需要采取海量数据库存储技术来保存这些巨大的、空前浩瀚的交通数据。海量数据的存储需要相应的硬件和软件的支持。通常采用商用的数据库软件如 Oracle、DB2 来管理数据库，采用磁盘阵列来即时存取这些海量数据。中间件技术中间件技术 中间件（MiddleWare）是处于操作系统和应用程序之间的软件，也有人197、认为它应该属于操作系统中的一部分。如 Oracle 产品中系列中的“Internet Application Server(IAS 网络应用服务器)”中间件和 ESRI 公司的 ArcSDE（Spatial Database Engine，空间数据引擎）中间件，可方便实现异构和不同数据库之间的数据访问及通信。中间件可为本系统提供“可靠性”、“可扩展性”、“可管理性”“数据一致性”和“应用安全性”等技术服务。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 79 数据融合技术数据融合技术 数据融合技术是把来自于多种数据源数据和信息，根据既定的规则，计算、分析、总结，生成完整、准确、简洁的综合信息，为用198、户提供信息服务。通过多信息源的数据融合，可以比任何从单个输入数据元素获得更多的信息。如将视频检测器和线圈检测器检测到的信息进行融合就可以得到更为准确、有效的交通流信息。通常在数据融合中采用的方法有 KALMAN 滤波技术、D-S 证据推理等。8.9 通讯系统通讯系统 8.9.1 系统主要功能系统主要功能 根据无锡市快速路的通讯条件及通讯组网的施工条件，组建快速路通讯系统为快速路交通监控中心和外场设备间提供灵活、有效、可靠的通信链路，同时兼顾建设中的快速路二期及无锡市放射线快速路的通信和联网需要。无锡市快速路智能交通系统通讯系统传输链路传输内容主要包括数据传输和视频图像传输。8.9.2 系统设计199、要点系统设计要点 级联链路式光纤传输技术级联链路式光纤传输技术 无锡快速路实现全程监控，由于每隔 2KM 左右就设置一个监控点，同时快速路沿线还有可变情报板、匝道控制器、超速违法抓拍设备、OD 调查设备、流量采集设备等很多数据信号需要传送到控制中心。如果采用传统的点到点传输方式则会占用大量的光纤资源，增大用户的后期光缆租用成本。级联链路式光纤传输技术特点 光纤传输系统容量大：使用级联式光端机利用数字光纤传输系统容量大的特点，充分利用光纤的带宽资源，光纤传输系统可靠性高：级联式光端机每个卡模块都可选安装一个网管模块，每个网管模块都安装一个微处理器和一个地址选择开关，可以测量存储光端机 无锡市快速200、路智能交通系统设计 系统框架设计 80 工作电压、警报状态、光纤链路、视音频/数据状态和模块温度等相关信息。光端机的每个卡模块通过 RS-485 总线与网管模块连接，由网管模块通过以太网或 RS-232 端口输送到电脑中，利用 AB 提供的网管软件可以查看光端机所有内部信息。在视频网络日益庞大的趋势上，这可以减少故障停机时间，从而提高视频网络的效率。级联链路式光纤传输技术分析 目前级联型光端机有两种实现方式：一种是采用 TDM（时分复用）技术和 ADM（电分插复用）技术相结合的光端机，采用 1.25G 或 2.5G 光传输平台，通过数字信号的复接、分接以及电分插复用的方式实现视频信号和数据信号201、的多点插入和远距离传输。这种方式有两个优点，(a)是单方向上只需要 1 个光波长可以传输 10 路（1.25G 平台）或16 路（2.5G 平台）图像信号(b)每个节点（监控图像插入点）上都对信号进行了一次数字再生中继，因此光功率不受节点数的影响，可以远距离传输多达几百公里 另一种采用粗波分复用（CWDM）技术的光端机，每个节点上的光端机都是155M 平台的单路视频光端机，只是光发射波长不同，目前商用的是 1470nm1610nm 中的 8 个波长（波长之间间隔 20nm）。通过这种不同光波长复用的方式，可以在一芯光纤上插入 8 个监控电视频。但这种 CWDM 级联型光端机的缺点在于(a)由于202、每个监控点插入光信号时都存在插入损耗，所以整个链路的传输距离受到限制，只有几十公里(b)由于 CWDM 的可用波长只有 8 个，所以一芯光纤上的节点数最多只有 8 个，光纤利用率受限；(c)大量 CWDM 合波器和分波器的使用降低了系统可靠性。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 81 因此，在无锡市快速路监控系统的设计和应用中，尽量采用时分复用（TDM）和电分插复用（ADM）技术的级联型光端机。同时将视频图像和各种数据信号一起传输，减少光纤的占有量以及设备使用量。微波检测器匝道控制器摄像机云台可变情报板超速违法抓拍SDCentil ion 1200PC CAPOP OWERR S -2203、 32CBay Net w orksR E AD Y A LA R M R E S ETOD调查系统SD456789101110/100 BASE TX1235411 E nterpris e SwitchPOWERMGMT456789 10 11112233333RR1000 BASE XAMBER=GREEN =FLASHING GREE N=ACT IVITY LINK OK DISABLED级联光端机微波检测器匝道控制器摄像机云台可变情报板超速违法抓拍SDC e nti l i on 1 2 00P C C A P OP OWERR S -2 32CBa y NetworksR EAD204、 Y ALA R M R E S ETOD调查系统SD456789101110/100 BASE TX1235411 Enterprise SwitchPOWERMGMT4 56789 10 11112233333RR1000 BASE XAMBER=GREEN =F LASHING GREE N=ACT I VITY LINK OK DI SABLED级联光端机1芯光纤1芯光纤SD456789101110/100 BASE TX1235411 Enterprise SwitchPOWERMGM T45 67 89 10 11112233333RR1000 BASE XAMBER=GREEN 205、=FLASHING GREEN=ACTIVITY LINK OK DISABLED级联光端机SD456789101110/100 BAS E TX1235411 Enterprise SwitchP OWE RMGMT4 5678910 11112233333RR1000 BASE XAMBER=GREEN =FLASHING GREEN=ACTIVITY LINK OK DISABLED键盘1芯光纤 快速路光纤链路电信链路接入点租用电信光纤链路中心级联光端机控制中心 图图 8.2-无锡市快速路通讯系统结构图无锡市快速路通讯系统结构图 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 82 9.项目206、社会和环境评价项目社会和环境评价 9.1 直接效益评价直接效益评价 快速路智能交通项目对社会及环境的影响基本上可以分为直接社会环境效益和间接社会环境效益。直接社会环境效益主要指项目给交通运输系统和城市环境带来的实际成果和利益，主要是从交通环境改善后交通参与者个体的角度来衡量的经济效益和直接的环境的改善。其具体表现为减少交通事故，减少出行时间、提高路网通行能力、减少空气污染，节省土地资源等。9.1.1 交通事故减少交通事故减少 本项目的实施将从以下几个方面减少交通事故：交通违法抓拍：在快速路急弯上游处等危险地段，超速多发地段安装交通违法抓拍系统，对违法超速行驶车辆自动抓拍，通过交通执法手段降低超207、速驾驶行为。闭路电视监控：在快速路安装闭路电视监控系统，对快速路全线实施交通监控，及时发现行人、非机动车、摩托车、超高违法上桥，调动警力及时制止，减少事故发生率。可变限速标志信息提示：当交通流检测系统或闭路电视监控系统检测到下游车流量较大、车辆行驶缓慢时，上游可变限速标志系统发布低限速标志，内上游车速，避免车辆快速行驶到低速行驶区时追尾等交通事故发生。交通事件检测：在环路事故多发地段和发生事故后对快速路交通影响较大的路段及时发现交通事故，自动报警加快事故处理速度；交通数据检测：在快速路交通瓶颈路段设立交通数据检测系统，自动检测交通拥堵状况，及时提示交通拥堵信息，提示并作出相应的响应措施；车道控208、制：在快速路安装车道控制灯，当有交通事故发生时，关闭事故发生的车道、引导上游车辆变换车道行驶，减少二次事故；可变限速标志：在快速路安装可变限速标志，当交通事故发生时，降低快速路事故上游车速，减少二次事故；入口匝道限流控制：当交通事故引起严重交通拥堵，受影响区域匝道关闭或限制车流进入，使车辆在匝道上等待，伺机进入；或自行选择替代路线行 无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 83 驶，或沿快速路辅线或平行道路前行，由下游其他匝道进入快速路，从而减少进入快速路的车辆数，达到尽快完成事故处理、疏散拥堵交通的目的。参照美国和欧洲快速路智能交通系统的建设经验，在降低快速路交通事故方面：匝道控制减少交209、通事故 1-10%违法抓拍减少交通事故 30-40%诱导系统减少交通事故 7-25%引自：UK Department of Transport“ITS Tool Directory”综合整个系统，可以保守估计到交通事故的降低会达到 50%。参考 2003 年无锡市 83 公里的高速路每年事故经济损失为 1333 万元，本次建设的快速环路约为 35 公里，这样智能交通系统建设后，每年减少经济损失为：（133335）8350%=281 万元 9.1.2 交通停车和交通延误减少交通停车和交通延误减少 参照美国和欧洲快速路智能交通系统的建设经验，在降低快速路交通延误方面：匝道控制减少交通延误 5-10210、%事件检测减少交通延误 5%诱导系统减少交通延误 10%引自：UK Department of Transport“ITS Tool Directory”综合整个系统，可以保守估计到交通延误降低会达到 15%。由于停车次数的减少，还可以减少车辆制动系统、轮胎和传动的损耗，本节只考虑时间节省。每辆车按两人计算，按其中 10（2006 年市内汽车总数为 21万）的车辆要经过快速环路，每车每天经过 2 次快速环路，每次环路时间 50 分钟（未上系统估计），人均工资水平按 10 元/小时计算。由以上数据得到每年无锡市车辆因延误减少而节约的国民经济效益为：无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 84211、 (21000010%2(5015%)10)365/601916.25 万元/年 9.1.3 交通道路设施投资节约交通道路设施投资节约 智能交通系统能使现有道路的通行能力得到充分的发挥，路网的利用率提高，相对减少路网规划中新建、扩建的道路的数量，从而节省交通道路设施的投资建设。参照美国和欧洲快速路智能交通系统建设的经验，通行能力的提高：匝道控制系统提高通行能力 8-10%交通诱导系统提高通行能力 9-15%事件检测系统提高通行能力 5%引自：UK Department of Transport“ITS Tool Directory”综合整个系统，智能交通系统建成后，能提高道路的通行能力达 15212、%以上。这样相当减少 15%的道路投资，不包含土地费用，以道路建设 1000 万元/公路来计算，相对于节省费用为 35 公里15%1000 万元/公里=5250 万元 9.1.4 延长车辆使用寿命延长车辆使用寿命 统计资料表明，车辆在低速行驶、频繁起步、停车和速度变化阶段对车辆磨损最为严重。因此，在智能交通系统项目实施后，可以减少行驶车辆的停车次数，提高车辆行驶速度，延长车辆的使用寿命。9.1.5 减少尾气污染，提高空气质量减少尾气污染，提高空气质量 汽车的尾气的排放与车况密切相关，在车况近似的前提下，与行车速度和行驶时间相关。实施智能交通项目后，可以明显减少车辆速度变化的频率和停车次数，减少213、行驶时间，进而降低汽车的尾气污染，减少污染治理的费用。9.1.6 减少交通能源的需求减少交通能源的需求 由于智能交通系统的建设，提高行车效率，减少单车的能源消耗，为社会节约能源。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 85 由此可见，在无锡市快速路进行智能交通系统的建设，能带来巨大的直接效益，以最主要的几项指标统计，系统的直接经济效益如下：表表 9.1-智能交通系统直接经济效益智能交通系统直接经济效益 效益指标效益指标 经济效益经济效益 减少交通事故 281 万元/年 减少交通延误 1916 万元/年 减少道路建设投资 5250 万元（快速环路）9.2 间接经济效益间接经济效益 9.2.1214、 满足交通参与者的出行需求，提高生活质量满足交通参与者的出行需求，提高生活质量 智能交通系统的实施，必然使交通环境得到改善，行车速度提高、行车延误减少、车辆及道路的硬件水平和交通服务质量不断提高，使出行更加舒适，同时还可以从心理上提高人们对交通出行的安全性和可靠性的认识。9.2.2 提高国民素质提高国民素质 智能交通建设促进各学科高水平人才的培养。智能交通促进交通参与者守法意识的提高。提高人们对高新技术认知水平。9.2.3 提高交通管理服务水平提高交通管理服务水平 改善、加强交通管理的服务意识。提高管理人员素质。9.2.4 推动相关产业经济的发展推动相关产业经济的发展 智能交通系统，以通信、信215、息技术、计算机等相关产业为依托，可以为这些行业或企业带来直接的经济效益。无锡市快速路智能交通系统设计 系统框架设计 86 9.2.5 促进科学技术的进步促进科学技术的进步 智能交通是现代高新技术在交通领域的集成和应用，不仅使交通领域的现代化水平不断提高，同时也要求相关产业提供更先进的技术、产品和服务，从而促进相关企业的技术、服务的提高。9.2.6 影响社会的就业水平影响社会的就业水平 智能交通系统的建设会造成劳动力在不同行业的重新分配，影响社会的就业水平。一方面会增加相关领域中从事与智能交通相关的产品的生产，提供技术和服务行业和企业的就业机会；另一方面，可能会减少对直接参与交通运营和管理的人员需求，减少就业机会。