實時路況分析系統在治理交通擁堵中的應用

張海東

摘 要： 以嘉興市為特例，分析了嘉興市區交通現狀及交通擁堵成因，介紹了實時路況分析系統的結構和功能，以及其在治理交通擁堵中的應用。著重探討了如何通過信息采集、信息分析將信號控制、交通監控、交通誘導等智能系統有機地整合為一體，以及如何通過完善交通規劃和管理來進一步治理交通，為交通管理部門治賭提供了有益的參考。

關鍵詞： 實時路況分析系統； 信號控制； 交通監控； 交通誘導

中圖分類號：TP399 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）07-40-03

0 引言

隨著經濟社會的快速發展，人、車、路等交通元素急劇增加，全國各地交通擁堵的問題日益顯現，嘉興市也面臨著日益嚴重的交通“兩難”問題。按增長趨勢分析，至“十二五”末期，嘉興市機動車保有量將趨于飽和狀態，中心城區將面臨嚴重的交通擁堵和停車難問題。

城市交通作為城市社會活動、經濟活動的紐帶和命脈，對城市經濟發展和人民生活水平的提高起著極其重要的作用。而信息化是現代交通發展水平的重要標志[1]，在一定意義上講，沒有信息化，就沒有交通的現代化，加快推進交通信息化建設，以信息化帶動交通現代化，是事關交通發展全局的重大緊迫任務。本文以嘉興市為例，分析了道路交通擁堵的原因，結合信息化建設提出了一些治賭方面的建議和方案。

1 交通擁堵現狀分析

隨著改革開放的不斷深入，我國的國民經濟持續穩定增長，人們對交通的要求日益提高，雖然城市道路不斷地進行修改、擴建工程，但是仍然解決不了城市交通擁擠等問題。嘉興市近幾年的交通狀況如下。

⑴ 市區道路基本情況。嘉興市區道路總長621.7公里，人均道路長0.74米；道路總面積10.56平方公里，人均道路面積12.54平方米；路網密度4.13公里/每平方公里，共有大小橋梁347座；目前，全市尚無嚴格意義上的快速路。

⑵ 駕駛人及車輛基本情況。截至2012年底，市本級機動車駕駛人總數為32.52萬人。機動車保有量33.52萬輛，其中汽車保有量18.08萬輛。近五年來，全市汽車保有量已經累計增加30萬輛，年均增長6萬輛，市本級每千人擁有汽車216輛，接近杭州的250輛。

⑶ 交通擁堵在時空上相對集中。在時間上，交通擁堵主要集中在早晚高峰，以晚高峰尤為突出，“逢雨易堵”已成常態。在空間上，交通擁堵點主要集中在跨鐵路、河流的少量通道及東西向主干道上，如環城河沿線主要路口、紡工路下穿鐵路區域、中環南路等，并有逐年向外擴散的趨勢。

車多、人多、道路窄，這些緊張的交通狀況造成城區日益嚴重的交通擁堵問題，下面我們從多方面，更深層次地分析交通擁堵的原因。

1.1 城市管理規劃不合理

1.1.1 城市規劃引領不足

⑴ 城市規劃問題。隨著城市迅速擴大和嘉興國際商務區、湘家蕩旅游度假區的建立，原有的城市總體規劃已無法指導未來的城市建設。

⑵ 城市布局問題。行政中心與兩個區行政中心呈東西向直線布局，造成大量穿越性交通流，而市區東西向主通道明顯不足，高峰時段擁堵現象明顯。

⑶ 開發建設問題。核心城區醫療、教育、大型市場等優質資源過度集中，引發集聚效應，部分區域土地開發強度過大。

1.1.2 路網不完善

⑴ 城市道路級配比例嚴重失衡。截止2011年，三環內快速路、主干路、次干路、支路密度分別為0、1.63、0.81、1.69（km/k㎡），表現為快速路嚴重缺乏，次干路和支路所占比例明顯偏低。

⑵ 跨鐵路、跨水系通道交通供需嚴重不足。

⑶ 對外交通不暢。南三環、長水路等主要通道未能貫通，市區沒有城市高架、快速通道等城市快速路，城南片大量的過境交通流和市內東西向交通流只能通過中環南路通行。

⑷ 老城區路網不完善。老城區路網存在很多不足，如：環城路作為交通組織的重要道路，機動車雙向兩車道不能很好地發揮環路的交通功能；建國路夜間實行夜市，晚高峰交通嚴重不暢等。

1.1.3 交通管理存在薄弱環節

⑴ “三小車”管理機制不順。目前市區共有740輛經審驗的人力客運三輪車、316輛經市殘聯登記編號的三輪機動車從事營運，同時市區還存在大量的無牌無編號“三小車”運營。非汽車類車輛營運管理幾乎處于真空狀態。

⑵ 市民的文明交通意識不高。一些重點交通違法行為較為高發，引發大量交通事故，據統計，目前市區高峰時段平均每天接到事故報警40起，占總數的25%以上，一些交通結點一旦發生交通事故，極易引起區域性擁堵。

1.1.4 出行結構不合理

⑴ 私家車的過度使用。嘉興具有相對較好的私家車使用環境，市民綠色交通意識不強，替代出行方式的服務水平較低，導致私家車5公里內的短距離出行比例過大。

⑵ 公交分擔率低。目前市區公交的平均運營車速僅為16km/h，運行速度較低，使得班次間隔時間較大，再加上線網設置不夠合理，無法滿足群眾需求，導致市區公交分擔率僅為21.03%，大量非法營運“三小車”占據了大量的道路資源，增加了治賭難度。

1.2 信息化建設不足

⑴ 信息應用意識差。信息化建設是現代交通管理最有效的建設手段之一，嘉興市相關部門雖已有信息化意識，但認識還不夠，離真正的信息化管理還有較遠的路要走。

⑵ 信息應用業務發展不全面、層次不足、效率不高。目前嘉興市已有信號控制系統、重點車輛動態監控系統、交通誘導信息發布系統等智能交通系統，但是沒有將它們有機地整合為一體，也沒有將它們充分地利用起來，導致交通管理仍然存在效率低、實時性差等問題。

⑶ 業務技術力量不足?？萍际前l展的第一生產力，作為全國雙擁模范城市，嘉興在技術人才、技術設備等方面還存在不足，這也使其在全面建設信息化城市上受到了一定的限制。

2 實時路況分析系統

結合“智慧城市”建設，切實加大智能交通信號控制系統（俗稱綠波）、交通監控系統（電子警察）、交通誘導系統（包括行車誘導和停車誘導）等自動化、信息化、智能化交通管理設施的建設力度。如嘉興市可將其已有的智能交通信號控制系統、電子監控集控平臺、網上巡邏集控平臺、重點車輛動態監控系統、交通誘導信息發布系統以及警車、單兵定位系統等有機整合為一體，建立具有數據采集和處理能力、決策和指揮能力、組織協調能力的科學化智能化交通指揮體系，為嘉興市的道路交通管理提供了一個高效的指揮決策平臺，切實提升嘉興市交通管理科技化水平。

實時路況分析系統其目的是通過對交通流信息采集，結合浮動車信息，對路網交通實時路況進行分析評估，自動生成相應的路網誘導信息。它能夠有效地引導車輛在路網中運行，減少車輛在道路上的行駛時間，實現交通量在整個路網中的均勻分配。它對于科學、合理地分配交通流、緩解城市交通擁堵具有重要的意義。

2.1 系統結構

⑴ 信息采集層

信息采集層的主要作用是接收交通檢測系統采集的原始數據，并對這些原始數據進行校驗解包并進行預處理。

⑵ 信息處理層

在信息處理層中，將采集的基礎信息進行匯總整理、關聯存儲，通過分析、推論演算等一系列處理，形成有效的預警信息（文字、圖形、視頻等），為研判決策、指揮調度、警力部署和交通出行提供數據依據。

⑶ 信息發布層

依據需發布信息的保密級別，控制發布范圍，通過互聯網、廣播電臺、手機終端（特服號碼短信、微博、微信）、交通誘導子系統等不同的平臺發布路況信息。

2.2 系統功能

2.2.1 信息采集

通過在公路重點路段位置采用自建或共享視頻監控、地感線圈、微波檢測、氣象設備、卡口分析等方式檢測車流量、車流速、車輛密度、道路占有率、路面溫度、濕度、風力、能見度等基本數據來完成信息采集。

對出租車GPS數據源、微波信號采集器、線圈采集器、視頻采集器等各類采集器的實時信息采集，通過綜合數據平臺獲取交通流采集系統上傳的交通流數據、設備運維子系統提供的設備信息，包括交通流量、速度、位置等，按照預先設置的采集周期進行。

如視頻檢測是通過視頻攝像頭和計算機模仿人眼的功能，在視頻范圍內劃定虛擬線圈，當參數值從大到小經過某一個閾值時表示車輛進入了檢測區域；當參數值從小到大經過另一個閾值時表示車輛離開了檢測區域，從而可檢測出車輛經過的探測區域的數目，并檢測到車輛存在于檢測區域的時間[2]。

2.2.2 數據處理和分析

對各類檢測設備的檢測數據進行預處理，包括數據過濾、轉換、統計、計算等，計算處理檢測斷面各條車道、單向斷面在一個周期內的車流量、平均車速、占有率等，分別按照不同的時段、路段對數據進行統計，生成不同時段、路段的交通流數據供智能交通系統調用。

通過數據分析，可以進行交通形勢分析、交通形勢比較、交通分布分析、交通分布比較等。分析指定路段、指定道路和指定區域的交通速度、交通流量變化趨勢。

2.2.3 數據統計和查詢

對各類檢測數據進行統計、查詢、存儲、打印等操作?？砂葱旭偡较蜻M行流量統計、車速統計，可以統計斷面/車道流量、流率（每小時每車道車輛數）、平均速度、車型（可分為五類車型）、時間/空間占有率、車頭時距、服務水平（可分為六級）、密度（單位長度上的車輛數）、空間平均速度（單位長度上的車輛平均速度），能夠統計每天24小時的車流分布，以及任意一段時間范圍內（周、月）的日流量等。

2.2.4 信息發布

信息發布層主要對形成的交通信息進行發布。其中信息發布主要有兩大途徑：一個途徑是自動調用信息庫中的交通狀態信息，通過交通誘導相關性分析模型，得到誘導信息的發布延伸范圍和時效性參數，然后通過預案庫，生成誘導信息，經人工確認后進行發布；另一個途徑是，如果需要人工輸入的信息（例如交通管制信息、勤務信息或宣傳信息等），則由指揮人員進行人工編輯，生成節目單后，結合系統數據庫中的預案庫，與上述誘導信息一起，生成誘導信息節目單，傳給誘導系統的控制服務器。

3 系統應用

3.1 擁堵處理

通過對路網交通的監控和交通信號控制，采集交通流信息，對路網交通實時路況進行分析評估，自動生成相應的路網誘導信息，能夠有效地引導車輛在路網中運行，減少車輛在道路上的行駛時間，實現交通量在整個路網中的均勻分配。在科學合理分配交通流、緩解城市交通擁堵的應用中具有重要的意義。

3.1.1 交通監控

在交通監控系統中，現在最常用的是視頻監控。視頻監控作為公安交通指揮系統的重要組成部分，主要通過與廠商視頻監控平臺的集成來實現，可支持多種視頻廠商的視頻信息對接。

通過視頻監控，可直觀地反應路口的實時情況，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，方便指揮中心人員的研判與調度，從而對交通事故和交通堵塞做出準確判斷并及時響應，對監控范圍內的突發性治安事件錄像取證，為內外事警衛工作服務，起到綜合治理效果。現在交通行業應用較為廣泛的是市內交通路口、重點地段監控和高速公路收費站監控等。

3.1.2 交通信號控制

交通信號控制系統是城市公安交通指揮系統的重要系統，其主要功能是自動協調和控制整個控制區域內交通信號燈的配時方案，均衡路網內交通流運行，使停車次數、延誤時間及環境污染減至最小，充分發揮道路系統的交通效益。

例如，現有一交通燈系統采用神經網絡系統和模糊技術，結合回路檢測器來識別通行車輛的類型，獲得通行車輛的速度，長度，數量等重要參數，從而控制交通信號的等待時間。與傳統的交通燈系統相比，明顯降低了平均等待時間，提高了總體交通效率，降低了能源消耗[3]。

3.1.3 交通誘導

交通誘導是公安交通指揮系統的重要組成部分，是指揮系統與外部進行信息發布的重要渠道，它根據道路交通狀態或管理部門指令及時顯示各種通告和相關信息，從而有效地對交通流進行誘導。

動態交通誘導系統（Dynamic Transportation Guidance System，DTGS）是基于電子、計算機、網絡和通信等現代技術，利用全球定位系統（GPS）、電子交通圖（Electronic Map of Traffic Network，EMTN）、計算機和先進通信技術。使得各種公交信息發布終端（車載計算機、手持終端、移動電話和網絡等）能夠自動顯示出行者位置、交通網絡圖和道路交通狀況，為出行者找到從當前位置到目的地的最優路線，并協助出行者方便地進入原先沒有去過的地方。其能有效地防止交通阻塞的發生，減少車輛在道路上的逗留時間，并最終實現交通流量在網絡中各路段上的最優分配[4]。

3.2 實踐分析

實時路況分析系統能多渠道、全方位、立體化地向出行者發布實時道路交通路況信息，合理地組織城市交通流，為城建部門評估道路設計和建設的合理性提供交通信息分析數據，為科學規劃和建設現代城市道路交通網發揮了一定的作用。但在實踐應用中，我們同時需要完善交通規劃與管理，才能根治交通擁堵。

⑴ 加快交通基礎設施建設。按照“建快線、增支路、連斷點、疏瓶頸”的思路，優化完善城市路網結構。抓好各類交通規劃的落實工作；加快城市主次干道和快速路建設；加大公共停車設施、公交場站、貨運停車場等公共停車場等設施的建設力度；貫徹實施“五同步”政策，新建、改建道路的交通安全設施由建設單位同步建設到位等。

⑵ 全面落實公交優先政策。以新的理念加強公共交通政策與管理措施，結合各類公共交通規劃，進一步從體制、政策、建設、管理等方面考慮優先發展公共交通，推進投資、土地、物權、財稅等各類資源加快向公共交通政策傾斜，切實加大發展公共交通的力度，近期要加大公交專用道規劃建設的推進力度，進一步優化公交線網、站點布局。

⑶ 強化靜態交通管理。探索市區停車場運行管理新機制，規范停車場管理模式；實施差別化停車收費政策，用經濟手段來調節機動車在市中心區域的出行、停放，減少市中心區域的交通發生量；進一步規范停車泊位管理，清理部分不合理的停車泊位；按照網格化管理要求，加強市區道路的市容管理，減少占道設攤等違法行為；加強對機動車、非機動車違法停車的管理力度等。

4 結束語

隨著城市人口和城市交通流的增加，交通堵塞的問題普遍，而且成為焦點問題。例如經常會由于一個路口的擁堵而觸發附近幾個路口的擁堵，使交通處于癱瘓狀態。對此，除了要提高駕駛者的素質之外，向出行者提供實時的路況信息和進行及時的交通干預，是解決交通死鎖的一個有效的辦法。本文介紹的實時路況分析系統提供了豐富的交通信息和管理功能，能為出行者設計和更新出行方案，使出行者方便快捷地達到目的地；同時，也為管理者進行有效的管理提供了可靠的工具。但由于交通情況復雜多變，交通管理涉及技術、規劃等多方面，所以實施過程中肯定還會遇到很多難以解決的問題，值得我們不斷研究探討[5]。

參考文獻：

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[3] 嚴麗軍.項湜伍.基于模糊神經網絡的交通燈智能系統[N]. 上海師范大學學報（自然科學版），2009.4.

[4] 鄒亮.基于移動與固定檢測融合技術的動態交通誘導關鍵模型及算法研究[D].華南理工大學，2006.

[5] 張建通，高孝紅.朱月琴.城市智能交通管理系統[J].交通科技，2002.190（1）：34-35