面向新基建的路網交通運行狀態感知體系構建研究

葉騰茂

摘 要：路網交通運行狀態感知是交通管理、交通誘導、交通控制和交通指揮與救援的基礎。在梳理新基建對路網交通運行狀態感知體系要求以及目前城市路網感知體系存在的普遍不足的基礎上，文章以廈門為例，提出面向新基建的路網交通運行狀態感知體系內容，包括數據采集體系、技術選型以及空間布局原則研究3個方面，為新形勢下的路網感知體系構建提供了參考。

關鍵詞：新基建;交通運行狀態;感知體系

0? ? 引言

路網交通運行狀態是指依托可獲取的、標準化的路網運行監測數據，動態或周期性道路網交通流單一或綜合運行的特征和趨勢。2020年8月24日，交通運輸部印發《關于推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見》[1]，意見明確要推動交通基礎設施數字轉型、智能升級，利用先進信息技術深度賦能交通基礎設施，實現泛在感知設施、先進傳輸網絡、北斗時空信息服務在公路行業的深度覆蓋[2]，實現公路運行的精準感知、精確分析、精細管理和精心服務。

道路交通運行信息化管理體系包括感知層、傳輸層、網絡層、數據層、支撐層、應用層和用戶層[3]。感知層是路網交通運行監測信息化管理技術框架的基礎，感知體系對數字交通、智慧交通的發展具有重要的作用。

廈門市作為副省級城市和交通強國建設試點，重視道路交通運輸發展。目前，廈門市路網交通運行狀態感知主要依靠浮動監測、定點監測以及社會數據3種類型[2]。

（1）浮動監測主要集中在城市主干道，次干道、支路以及島外偏遠區域覆蓋不足。由于人的自主選擇、主動避讓等行為，城市主干道以及重要干道的效果要優于次干路、支路的效果;由于公眾出行半徑影響以及出租車、網約車的營運特點，島外偏遠區域的浮動車覆蓋度遠遠不足，監測效果不佳。

（2）定點監測設備數量較少，覆蓋面不足。廈門市目前交通流量調查設備平均布設間距為50 km，北京國省道平均布設間距為14 km，上海市平均布設間距均為4 km[4]，與北京、上海相比，斷面交通流量設備的布設密度明顯不足。

（3）現有部分設備性能以及布局不能滿足新基建的發展要求。超過50%的交調設備為接觸式，此類設備感知數據類型少，后期維護成本高;交通事件檢測設備的誤報率達到30%;空間布局不合理使得路網感知存在盲區[3]。

（4）缺乏總體設計，不同監測體系之間的設備協同性差，數據之間的共享融合存在困難，感知設施設備全生命周期管理缺乏有效手段。

基于上述問題和背景，本文以廈門為例，分析路網運行監測的業務流，構建路網運行監測數據采集體系;建議科學合理地采用感知設備技術，明確設備布局原則，為運行狀態感知體系的建設提供工程依據。

1? ? 數據采集體系構建

1.1? 感知需求分析

路網交通運行狀態感知是交通管理、交通誘導、交通控制和交通指揮與救援的基礎。梳理廈門市道路交通管理者即各業務處室的職責[4]，通過對各業務進行分析研究，為了支撐相關業務的開展，路網交通運行狀態需感知路網運行通暢程度、突發事件影響程度、道路交通安全以及交通供需平衡4個方面的信息，因此設置了運行指數、中斷率、超限超載率和常發性擁堵里程4個指標[5];為支撐這4個指標的計算，需要知道路段流量、速度、擁堵排隊長度、車型分布、突發事故等數據。

1.2? 數據采集體系

依據廈門現有的數據體系，結合運行狀態影響因素及新基建要求，梳理得到路網交通運行狀態數據采集體系[6]，主要包括評價方面、評價指標、數據層、更新頻率、覆蓋范圍和感知層，詳細內容如表1所示。

2? ? 技術選型

2.1? 常用設備及技術對比

目前，常用的感知設備主要有環形感應線圈、地磁檢測器、超聲波、主（被）動紅外線、視頻設備、毫米波雷達以及激光雷達七大類，對各類設備從檢測參數、檢測精度、檢測范圍、安裝要求、適用場景、使用壽命、可維護性、使用成本等方面進行技術對比，得出如下結論。

（1）環形線圈、磁力和微波檢測器可以滿足最基本的運行狀態檢測功能需求，且技術成熟，價格便宜，環境適應性強;然而，其較為傳統，技術升級和后期運營成本較大。

（2）對于車型、行駛軌跡、車頭時距、3D建模等比較復雜的需求，視頻檢測器搭配毫米波雷達或者激光雷達是較為合理的選擇;然而，其環境適應性較差，技術成熟度較低。

2.2? 設備選型方案

由場景驅動，結合目前主流設備的性能及優缺點，本文選擇了車路協同示范段、快速路交叉口與大型十字路口、大型橋梁與長大隧道、普通公路、山地公路、支路與偏遠公路7種典型場景，提出了4種適用的設備組合方案。場景特點及設備組合方案作用如表2所示。

3? ? 空間布局

3.1? 布局原則

（1）需求導向。

梳理路網運行狀態感知相關單位及職責，總結路網交通運行狀態感知的實際需要，從需求出發，對感知設備進行布設。

（2）資源集約。

結合廈門市實際情況，科學規劃和整合現有感知設備資源，優化存量，打破信息孤島和資源分割，統籌為各業務部門及廣大駕乘人員提供服務，最大限度地提高資源利用效率，減少重復建設。

（3）規模適度。

在實現感知范圍全覆蓋的基礎上，應實現布設規模與觀測效率的最優平衡，避免冗余站點的布設，最大限度地減少感知設施設備的大幅度建設投入和后期運行投入。

（4）因地制宜。

感知設備布設應根據路網感知現狀，分析感知薄弱環節，利用現有數據，采取定量分析與定性分析相結合的方法，保證布設方法與布設方案的科學合理性。在設備技術選擇上，工作人員要依據不同的采集需求，選擇滿足其要求的設施設備。

3.2? 感知設備布局要求

依據廈門道路交通流量以及路網形態，感知設備的布局以“點現成面”為依據，先對特殊的監測點進行布設，然后提出一般布設的要求，例如不同等級、不同狀態道路的布設間距的要求等。

3.2.1? 特殊監測點

道路上以下的監測點必須布設感知設備。

（1）連續下坡超過3 km、平均縱坡大于5.5%的長大下坡。

（2）視線遮擋的公路彎道區域。

（3）連續長度超過3 km，年平均發生3起（含）以上超速或疲勞駕駛一般交通事故的長直線路段。

（4）連續長度超過3 km，3年內發生2起（含）以上超速或疲勞駕駛重特大公路突發事件的長直線路段。

（5）承擔區域公路網連通作用的國道路段。

（6）承擔國防公路作用的省道及以上等級公路路段。

3.2.2? 一般布設要求

（1）在高速公路、國道、省道、縣道相互交叉口處，應設置交通流監測設備;在設置交通信號控制設備的交叉口，應根據控制的需求和信息采集的需求設置交通流監測設備;國省道與鐵路交叉區域應設置交通流監測設備;設置點位于主要分流方向上游300～500 m處。

（2）在一級道路路段上，宜每隔2～4 km設置一套交通流監測設備或具有交通流監測功能的設備;在二級道路節點間距為3～5 km的路段，宜設置一套交通流監測設備或具有交流監測功能的設備[7]。

（3）在國省縣道常發擁堵的路段，宜按照2 km間隔設置交通流監測設備。

（4）在與高速公路并行并在一定范圍內可作為高速公路替換路徑的國道，宜按照2 km間隔設備交通流監測設備;在與國道并行并在一定范圍內可作為國道替換路徑的省道，宜按照2 km間隔設備交通流監測設備[8]。

（5）市域邊界、島嶼出入口道路上應設置交通流監測設備。

（6）橋梁兩側宜設置交通流監測設施，隧道宜每隔300～750 m設置間距。

4? ? 結語

本文結合新基建形勢下路網感知需求和廈門當地的實際情況，構建廈門市路網交通運行狀態感知體系，主要結論如下。

（1）從廈門感知需求出發，構建了廈門市路網交通運行狀態數據采集體系。本文從廈門市路網交通運行狀態業務流出發，總結感知信息共性特性，從運行指數、中斷率、常發擁堵路段性和超限超載率4個方面構建了包括評價方面、評價指標、數據層、更新頻率、覆蓋范圍和感知層的數據采集體系。

（2）分析了目前主流感知設備優缺點，建議了不同場景的感知設備組合方式。分析了當前主流的感知設備優缺點，針對7種不同的感知需求及場景，給出了不同場景感知設備選型方案。

（3）明確了空間布局的原則。本著需求導向、資源集約、規模適度、因地制宜的布局原則，結合廈門道路交通流量以及路網形態，點線結合給出了不同性質道路以及特殊監測點的空間布局要求。

[參考文獻]

[1]華路捷，謝謙，劉寵，等.城市軌道交通車輛實時監測與分析系統研究[J].都市快軌交通，2020（1）：134-138.

[2]交通運輸部.關于推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見[EB/OL].（2020-08-03）[2021-05-20].http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-08/06/content_5532842.htm.

[3]隋麗娜，王曉曼，曹沫，等.基于物聯網的高速公路運行狀態監測指標體系研究[J].公路，2015（11）：142-145.

[4]王靜.天津市域高速公路網交通調查點布局規劃方法研究[D].天津：河北工業大學，2015.

[5]高志剛.重慶市主城區道路交通運行狀態監測技術研究[D].重慶：重慶市交通規劃研究院，2015.

[6]鐘媚，魏萌萌.山區高速公路運營安全信息監測指標及采集方式[J].交通科技與經濟，2016（6）：46-51.

[7]戴廣雷.普通干線公路運行狀態評價方法研究[J].公路與汽運，2016（5）：22-24.

[8]通運輸部.新疆干線公路網重要節點、重要路段視頻和交通運行監測點建設指導手冊[EB/OL].（2020-04-20）[2021-05-20].http：//www.doc88.com/p-39839772344202.html.

（編輯 王永超）