數字公路建設關鍵技術研究

摘要：本文研究了數字公路在建設過程中存在的一些關鍵技術，對其作用及功能進行了闡述，以期對后繼建設者有幫助及參考作用。

關鍵詞: 數字公路 關鍵技術

中圖分類號：U445文獻標識碼：文章編號：1674-098X(2011)12(c)-0000-00

1 數字公路概念

20世紀90年代末，美國提出“數字地球”概念，隨著信息化過程又形成了“數字政府”、“數字城市”等概念；數字公路起源于數字地球，是數字城市等概念的延伸，通過將公路信息數字化，實現網絡上的傳輸和處理，最大限度地為公路運營與發展服務；其核心思想是利用數字化的手段來處理整個公路諸方面的問題，最大限度地利用資源，并使使用者能夠以一定方式方便地獲得他們所需要了解的有關公路的信息。

“數字公路”的具體技術實現體現在公路建設、管理中，就是充分利用數字化信息處理技術（交通數據自動采集技術、數據融合與挖掘技術、地理信息系統GIS、全球定位技術GPS、遙感技術RS、MIS、DSS）、網絡通信技術（光纖通信、計算機網絡、GSM、GPRS、CDMA）和車聯網（DSRC和WAVE技術）等對公路設施數據、運行狀態進行采集、存貯、傳輸、融合、挖掘、發布，實現公路交通運輸的動態監控和科學輔助決策的服務功能，以緩解交通壓力、提高通行能力、減少交通事故、提高緊急事件救援效率。

2 數字公路特點

2.1 軟硬件結合

數字公路建設分為硬件（檢測器、攝像機等）和軟件（監控中心等）。軟件依托于硬件，而硬件又需要軟件管理，兩者相輔相成、缺一不可。

2.2 硬件設施齊全，覆蓋面廣

硬件主要是監控設施，包括了車輛檢測器、遙控攝像機、可變情報板、服務區信息設施以及能見度檢測器。基本能夠滿足了公路信息化的要求。

2.3 軟件系統功能強大、操作簡便、直觀生動

軟件系統主要是監控中心系統。而該系統具有GIS調度、運行監控、業務處理、出行誘導、運行狀況分析、路網運行信息查詢報送等功能，全面而強大。由于監控中心系統采用了中心主機系統和大屏幕投影系統，操作十分簡便，上手容易，并且可以通過大屏幕全程、全息、全面、直觀的監控道路網交通狀況。

2.4 信息發布的時效性強

通過監控中心實時、準確的發現道路路況、事故情況、車流運行狀況，通過安裝在道路上的信息發布設備，及時發布路況信息、交通誘導信息。

2.5 出行信息查詢的準確率

根據公路基礎信息和動態信息計算車輛的最短行車路線；給出道路路段的路況信息；提示交通氣象信息和注意事項，并及時發布到網站上，出行者可以根據網絡上的查詢提前制定行車路線。

2.6為公路管理部門提供管理數據

系統通過硬件采集各種數據和軟件管理數據的方式為公路管理部門提供大量的業務數據，實現基于科學數據的管理決策。

3 數字公路關鍵技術分析

3.1 交通數據自動采集技術

交通數據采集技術是數字公路的基礎，它的準確與否直接關系到應用層決策結果的準確與否。目前交通數據自動采集技術種類繁多，大致可以分為：線圈檢測器、微波檢測器、超聲波檢測器等。

線圈檢測器的技術成熟，檢測精度高，干線公路、高速公路近90％的布設線圈檢測器。但是這種檢測器安裝過程對可靠性和壽命影響很大，易被重型車輛、路面修理等損壞，新建道路該類檢測器運行基本正常，但是已建道路上一些已損壞，并基本沒能得到修復。

微波檢測器在惡劣氣候下性能出色，可檢測靜止車輛，檢測器安裝精度要求較高，但是道路具有鐵質的分隔帶時，檢測精度下降，滬寧高速公路、長江三橋橋面道路等全線布設并使用 ，設備安裝方便，但價格較高；對占有率的檢測精度高，對速度參數檢測的準確度較低。

超聲波檢測器體積小，易于安裝，使用壽命較長，可移動，檢測精度受環境影響較大，該類檢測器運行基本正常，檢測精度基本滿足要求，但是車型檢測數據普遍誤差比較大。

經過對各個檢測器的實驗分析，發現每個檢測器都有優缺點，如果能將多個檢測器融合使用，取其檢測準確的參數并將其組合，就提供了一組可靠的采集數據，為以后的決策分析提供了基礎，因此建議交通數據自動采集技術可以采用基于多檢測器數據融合的工作模式，取其每個檢測器的采集準確性大的參數，再加權組合融合成一組新的數據傳輸使用。

3.2 交通視頻監控技術

交通視頻監控系統能及時準確地掌握所監視路口、路段周圍的車輛、行人的流量、交通治安情況等，為指揮人員提供迅速直觀的信息從而對交通事故和交通堵塞作出準確判斷并及時響應，對監控范圍內的突發性事件錄像取證，為事故處理和路政工作服務。

3.3 能見度檢測技術

能見度檢測設置在水網密集及地勢低洼的路段。主要用于周期檢測能見度，及時了解道路的能見度情況，提前做好交通流誘導和事故預警，避免危險情況的發生，減少區域路段的事故率。

在路網調度指揮系統中，能見度數據是及早發現事故隱患，發出預警的重要信息。實時檢測全路網的能見度數據，為管理決策提供科學依據，達到高效、及時的目的。

3.4 交通信息發布技術

（1）可變情報板。主要在道路的主要入口、大量轉向匯入主線交通的平交路口、與公路連接路口處設置，對車輛進行交通誘導。在收費站和服務區附近設置，發布實時的交通信息和公告。逐步與周圍路網實現聯動信息發布，發布對方路況，提前對即將駛入的公路狀況進行發布，幫助駕駛人員選擇線路、避讓交通事件。

（2）服務區信息發布屏。交通信息查詢終端放置在服務區內的旅客集散點，如餐廳、超市、休息廳。提供公路電子地圖、服務設施分布、電子公告以及實時路況。信息發布屏主要播放交通路況、新聞、公路部門的宣傳材料等視頻和圖文信息。

（3）基于GPS/GIS的車載定位與導航技術。基于GPS/GIS的車載定位與導航技術可以在電子地圖上提供當前車輛所在的位置；查詢并顯示司機所關心的信息，如加油站、服務區、主要干道名稱等；提供有關道路上的實時交通信息；給出到達目的地的最佳行駛路徑。

（4）基于DSRC的交通信息發布技術。DSRC是一種高效的無線通信技術，它可以實現在特定小區域內（通常為數十米）對高速運動下的移動目標的識別和雙向通信，應用于車輛和路側系統、車輛和車輛之間的短程無線通信，路側系統再通過有線通信和信息中心之間交換數據，實現車輛與整個系統的信息交互。用于交叉口機動車的避撞、緊急車輛信號優先、電子收費、商業車隊通信和安全檢測。

4 結語

隨著信息化改革步伐的加快，“數字地球”的概念已經越來越深入人心，“數字公路”必將成為公路系統的一個重要組成部門。“數字公路”將使得國省干線公路成為繼高速公路之后又一個實現信息化操作的道路。對交通將帶來巨大的積極的影響，將全面提升國省干線公路的通行能力及運作效率。