淺談城市道路交通擁堵管理系統

鄧林DENG Lin

（湖南交通職業技術學院，長沙410114）

0 引言

隨著我國城市化進程的加快，汽車保有量的持續增加，城市交通問題日益嚴重，發生交通事故之后，城市道路網交通擁堵問題便顯得尤為突出，所以及時發現，排除交通事故，并及時發現路網堵塞信息是保證城市交通通暢的必要條件之一。交通異常事件[1]定義為：導致道路通行能力下降的意外事件，包括：大雨、雪、霧等惡劣天氣、交通事故、車輛拋錨、城市道路修建等使車道堵塞交通擁擠，車流緩慢的現象。開發并采用一套城市道路交通擁堵管理系統可大大降低異常事件對城市交通的影響。

1 交通擁堵原因

我國城市道路交通擁堵是歷史，是現實。隨著社會城市化，城市人口增長加速，據統計，2011年中國城市化率已經達到51.27%，城鎮人口首次超過了農村人口，人多、車增的現實是導致城市道路交通擁堵的根本原因；城市道路規劃的合理性是導致城市道路交通擁堵的主要原因；城市發展建設也是導致城市道路交通擁堵的原因之一。原因如下：①參與者的自身素養。交通參與者由城市道路使用者組成，包括機動車駕駛者、非機動車駕駛者和行人，其行車時的情緒直接導致道路交通事故發生與否。②天氣因素。遇到霧霾、大霧等天氣，路面行車可見度低，容易發生追尾等交通事故；遇到雨天、雪天等天氣，路面容易打滑，造成剎車失靈等現象造成交通異常；遇到路面、橋面結冰，甚至會采取交通管制，車輛禁止通行的措施。③城市建設。城市的發展需要加強城市基礎設施的建設，城市道路改建，城際道路修建，城市房屋建筑建設，部分城市地鐵建設等，造成部分路段交通管制，城市道路變得少而擁堵，也會給城市道路交通帶來一定的影響。

2 管理系統結構原理

城市道路交通擁堵管理系統可由數據采集子系統、數據處理子系統、方案生成子系統、方案執行子系統構成。設計出功能單一，相互獨立的模塊，這些模塊通過數據流聯系在一起。本管理系統通過采集到的交通信息，道路信息和氣象信息，經數據處理子系統生成一種合理方案，合理的分配人力、物力、財力，及時處理突發狀況，盡量減少其影響范圍和程度。其系統結構如圖1所示。

圖1 管理系統結構圖

2.1 數據采集子系統 數據采集子系統的功能主要通過車輛檢測器、視屏檢測器、氣象設備等路邊設備，采集交通參數、氣象參數和道路異常等原始數據。車輛檢測器主要用于測定交通量、車道占有率、車速等交通參數，為信息處理和交通控制與管理提供依據。其主要設置在主次干道的路側，間距可以根據道路等級和交通量來確定。常用的車輛檢測器有環型線圈檢測器、磁性檢測器、微波檢測器、超聲波檢測器、雷達檢測器。氣象檢測器主要用來檢測霧與冰凍，也用來測量溫度、風力、風向、雨水和路面積雪情況，所以除常規氣象檢測站配備的設備外，還需要增加能見度檢測器和路面冰凍檢測器。視屏檢測器用攝像機、監視器、視屏切換、圖像處理設備等部分組成，并用網絡連接起來，交通管理控制中心可以對畫面進行任意的切換，視屏檢測器通常安裝在關鍵路段和事故易發地點，用來監視這些地段的交通狀況。

2.2 數據處理子系統 數據處理子系統的主要功能包括交通擁堵檢測、道路異常檢測和氣象異常檢測等。交通擁堵檢測是根據數據車輛檢測器和視頻檢測設備提供的交通量數據使用一定算法確定是否有事件發生，以及發生的時間，地點。道路異常檢測是根據視頻檢測設備檢測的異常狀況，如車輛拋錨、交通事故等。氣象異常檢測是根據氣象設備所采集到的數據來判斷是否超出設定的界限，如能見度、風速、濕度是否為安全值。數據處理系統根據數據自動生成事件，并把事件提供給方案生成子系統。

2.3 方案生成子系統 根據數據處理子系統所自動生成的事件，按類型分成指令、發布信息、交通控制三類，并由此生成預案。方案生成子系統類似于一個專家系統，是交通擁堵管理系統的核心，對數據處理子系統傳來的數據進行分析、綜合。根據事先確定的異常事件類型的劃分，自動判別突發事件的類型，再根據系統資源數據庫中的各種類型的處理方案，自動生成處理事件。

2.4 方案執行子系統 方案生成之后，便要以各種命令的形式傳達出去。包括通知交警部門、救援部門、消防部門事故發生，依照生成的方案執行相應的命令來處理事故。利用廣播、互聯網、可變信息提示板提醒交通參與者，提前作好準備，改變出行方案，選擇有效的路徑。采取有效的交通管理措施，如進行信號控制、車道控制、進出口控制等手段盡可能的減少由于異常事件所帶來的影響。

3 系統關鍵技術分析

3.1 數據流 在整個交通擁堵管理系統中，主要有2方面的數據操作，一個是發布對外場設備的控制命令，另一個數據從采集設備的輸入?？刂泼畹闹饕鞒虨椋河煽傊行幕蚍种行牡谋O控計算機發出對外場設備的控制命令，各分中心的通信計算機接收到此命令后，通過串口服務器向外場設備的控制器發出命令，外場設備根據命令改變信號的相位時間、可變情報板的顯示內容、調頻廣播的播報等，設備調整完成后，向通信計算機返回設備狀態，通信計算機根據返回值的不同，向發出命令的監控計算機返回此次命令的執行情況，然后將結果寫入總中心和分中心的數據庫服務器。檢索數據的主要流程為：由總中心或分中心的監控計算機發出檢索命令，通過通信計算機分別檢索各自的數據庫服務器，檢索到數據后，將結果返回到監控計算機。（圖2）

3.2 Web Service技術 交通擁堵管理系統以Web Servece技術為信息控制支撐，Web Servece技術的基礎是XML[4],它使Web Service能夠無歧義且快速有效的傳送數據，是一種公用可移植的標準方法。XML技術有兩個顯著的特點：數據和現實的分離、數據的自描述性。因此，XML技術作為標準的數據交換技術是本系統中用到的SOAP協議、WSDL語言和UDDI的基礎。在XML的基礎上Web Servece技術所涉及到的協議構成了一個類似于“?！钡捏w系結構。

由于本管理系統作為集成系統的一部分，以便共享數據等軟硬件資源，必須把功能不同的各系統統一成一個整體，實現跨平臺，跨語言，在局域網內高度共享和獨立的集成系統。在這里Web Service便可以很方便的解決這一問題。

圖2 數據流圖

4 系統應用

本系統以道路信息庫為支撐，采用模塊化[7]的設計思想，針對實際應用需要形成相應的操作功能。并通過系統的后臺管理，為系統的應用提供高質、安全、完整的數據支持。具體的系統實現方法采用Web Service技術，利用系統集成的方法把這些系統納入整個交通管理系統中，實現數據與平臺的共享，然后利用整合的軟硬件資源可以快捷方便的對四個子系統進行操作。

5 結束語

交通擁堵管理系統的提出，目的是緩解城市道路交通壓力，減少交通事故的發生。交通擁堵管理系統的開發，實施全天候全過程對交通擁堵進行動態管理，實現城市道路交通系統的自動調節，提高城市道路的通行能力，這也是城市道路管理者和使用者的共同愿望。因此，我國城市道路交通擁堵管理系統的建立與實施勢在必行，必將產生良好的經濟與社會效益。

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