智能化技術在市政交通工程自動化控制中的運用研究

馬寧博

摘要：在國家相關政策的正確引導下，各地城市化進程持續推進，社會經濟與科學技術均表現出良好的發展態勢，市政交通工程日益完善，為人們出行活動創造了很多便利條件。智能化技術逐漸滲透到人們的生產生活中，表現出良好的應用效能，促進智能化技術在市政交通工程領域內的應用進程，能進一步提升工程的智能化、網絡化水平，確保其在使用過程中創造最理想的效益。該文首先介紹了智能交通系統的主要構成，其次分析智能化技術的基本應用特征，包括精準度高、操作無人化、無需應用控制模塊等，最后較為詳細地探究其在交通工程控制中的應用情況，包括道路監控系統、外場智能終端、視頻監控及車輛限載系統等。

關鍵詞：市政交通工程??自動化控制??智能化??技術應用

中圖分類號：U495???文獻標識碼：A

Research?on?the?Application?of?Intelligent?Technology?in?the?Automation?Control?of?Municipal?Traffic?Engineering

MA?Ningbo

（Hefei?Municipal?Design?and?Research?Institute?Co.，?Ltd.，?Hefei，?Anhui?Province，?230000?China）

Abstract：?Under?the?correct?guidance?of?relevant?national?policies，?the?process?of?urbanization?in?various?regions?has?been?continued?to?advance，?social?economy?and?science?and?technology?have?shown?a?good?development?trend，?and?municipal?traffic?engineering?has?become?increasingly?perfect，?creating?many?convenient?conditions?for?people?to?travel.?Intelligent?technology?has?gradually?penetrated?into?people's?production?and?life，?showing?good?application?efficiency，?and?promoting?the?application?process?of?intelligent?technology?in?the?field?of?municipal?traffic?engineering?can?further?improve?the?intelligent?and?networking?level?of?the?project，?and?ensure?that?it?can?create?the?most?reasonable?benefits?in?the?process?of?use.?This?paper?first?introduces?the?main?components?of?the?intelligent?transportation?system，?then?analyzes?the?basic?application?characteristics?of?intelligent?technology，?including?high?accuracy，?unmanned?operation，?no?need?for?application?control?modules，?etc.，?and?finally?explores?its?application?in?traffic?engineering?control?in?more?detail，?including?road?monitoring?systems，?outfield?intelligent?terminals，?and?video?monitoring?systems?and?vehicle?load-limiting?systems.

Key?Words：?Municipal?traffic?engineering;?Automatic?control;?Intelligence;?Technology?application

智能化技術是21世紀中一種重要的科技產物，將其規范地用在市政交通工程內能取得良好成效，能實現對工程的自動化控制，減少成本支出，提升各類能源及資源的利用效率，使交通工程具備更高的價值，引領我國市政交通行業的智能化發展。

1?智能交通系統的介紹

1.1?GPS定位模塊

GPS定位模塊不僅是一項重要的交通協管內容，也是建設智能交通網絡構建的基礎。在該模塊的協助下，不僅能順利地建設車載導航設備和物聯網數據采集設備之間的聯動關系，還能實現對無線或移動通信網絡數據傳輸過程的精細化控制。定位模塊通過聯合交通基礎信息采集系統，實時調整車輛基本運動及定位精度信息。車載終端設備還能和城市GPS系統構建可靠的聯動關系，可即時校驗實時定位的差分數據。

1.2?計算機視覺信息處理

計算機視覺信息處理是計算機技術在智能交通系統內的重要應用形式，也是當前處理、分析智能交通費路面信息的基礎，規范應用視覺信息處理與分析算法，一方面能幫助車主及外部系統用戶進行合理的信息決策，另一方面能把模式識別算法有效融合到信息處理業務流程內。基于計算機視覺原理形成的信息處理技術側重于實時處理車內外視覺信息，能科學分析車輛的異常運行狀態。視覺信息處理功能不僅體現在精準辨識車內動態信息方面，還能把車外的周圍局部設定為有效辨識區段，把斑馬線、行人、其他車輛等要物設定成視覺信息處置目標，并幫助駕駛員或交管人員快速判斷出當前是否存在著違法行為[1]。

1.3?RFID車載模塊

該模塊最大的特點是能集中管理車載終端、車輛運行狀態及外部環境感知數據信息等，幫助駕駛員合理分析現場交通事故及處理應急事件等。在RFID模塊內，需要深化設計結構化與非結構化數據的有效辨識方案，只有這樣才能確保RFID射頻信號有效聯動其他結構類型的車載信息，搭建出智能化水平更高的車載終端信息處理模式。在RFID模塊內，通過科學各類系統參數，能夠精準識別出入網的移動設備型號。

1.4?ITS統一監管平臺

在該平臺內，要集成交通管理、電子收費、安全輔助駕駛、交通基礎設施即ITS數據管理等諸多功能模塊，并獨立布置不同類型與級別的用戶權限，借此方式使ITS監管平臺運行的安全性、可靠性得到保障。該平臺最大的功能體現在兩個方面：一是能有效管理控制不同用戶角色權限；二是確保不同區域交通基礎信息管理的有效性。在該平臺上，管理員能可視化分析各個運輸管理網絡內的車輛與路況信息，并搭建職能型的應急事件處置機制。駕駛員依照該平臺傳送至車載終端的決策信息處置交通事件，并實時統計分析車輛運作狀態與收費狀況。

2?智能化技術的應用特點

2.1?準確性

市政交通工程自動化控制領域合理應用智能化技術，能明顯提高管理控制的精準度，確保自動化整體調控效果，促進市政交通的順暢運營。在科學技術日異月新的背景下，自動化控制手段在持續發展中取得了很大進步，高度成熟的自動化控制系統對人工的依賴程度日益減少，實際應用中創造出更多效益。傳統交通工程自動化體系發展中，提升精準度是迫切需處理的一大現實問題，促進智能化技術和交通工程有效融合，能顯著增加海量數據處理工效，確保自動化控制的精準性。

2.2?操作無人化

和傳統的自動化控制相比較，相關部門利用智能化管控技術能更全面、精準地把握市政交通的改變狀況，進而輔助提升工程的自動化水平。本地交管部門結合實際條件與智能化控制情況，有針對性地改進既有程序設計方案，提升現實控制成效，不僅明顯緩解了相關人員的工作負擔，還規避了人為因素帶來的負面影響，在技術層面上確保了自動化控制最質量，促進整個交通系統安穩運營[2]。

2.3?無需應用控制模型

市政交通工程運行時現場情況可謂是變化莫測，以致會滋生出很多復雜問題，合理應用智能化技術能夠降低對傳統控制器的依賴程度，增加控制的緊密系數，能使以上現實問題迎刃而解，將這些問題帶來的不良影響降到最低，引領市政交通工程健康、穩定發展。運用智能化技術能處理交通工程發展中形成的各種動態化復雜方程處理與操控目標對象模型，立足于當前交通成的運營現狀，有針對性地調控各類交通設備設施。

3?智能化技術在交通工程自動化控制中的實際應用

3.1?道路監控系統

監控系統是當前監控交通流量的一項主要手段，具體是采用內場、外場部署的監控智能化終端設備執行相關自動化管控任務，具體是對特殊位置、特殊路段及橋梁等加大檢測與管控力度，全面采集外場設備、緊急電話、巡邏車等道路相關信息，預測可能發生的交通事故并對其所屬類別做出科學劃分。目前合肥市的市政道路監控系統，多采用不低于400萬像素紅外網絡攝像機單獨設置。在市政道路事故中，相比較電子警察，監控的優點在于能夠還原事情的全過程，信息相對全面，同時配合事件監測功能，可以實時地監測道路狀態；而缺點在于需要人工后臺操作，無法自動抓怕并合成違法圖像。鑒于以上情況，未來道路監控系統的設計改造方向是運用“視頻+自動抓拍合式”。例如：在極端惡劣的氣候條件下，或者是交通事故高發的特殊路段上，通過在局部設置基于物聯網的智能道路監控系統，運用虛擬線圈車速檢測算法測定出車輛行駛速度，于視頻監控圖像內布置數個虛擬線圈，精準確定出兩個虛擬線圈的現實距離，當有運行車輛通過虛擬線圈1以后，線圈1便會被即刻激活，開始計時；車輛運行經過線圈2以后，線圈2被激活并開始計時，隨后確定兩個線圈之間的時間差，依照速度運算公式[3]：（代表車輛行駛的一段時間；時間中產生的位移），在確定車輛運行速度以后，就可以對其采用有效的監控措施，以減少或規避因超速帶來的交通事故。

3.2?外場智能終端

現代汽車上安裝的檢測器是用于檢測道路上是否有車輛通行的終端設備，根據檢測所得的數據，逐一計算出車輛數量、車速及道路占有率等指標，進而為編制自動化控制方案提供可靠的參照數據。

一般情況下，車輛的檢測器是安裝在路面之下的，環形線圈傳感器、智能處理器等是檢測器的主要構成，其中智能處理器內分布著數據處理、數據傳輸接口及檢測信號放大單元等。與其他類型的設備進行比較，車輛檢測器檢測到的數據能提升交通參數的多樣性，幫助相關部門更加精準地掌控目標車道內的車輛數目、車速及實際占有率等。檢測器的精準度也處于較高水平，通常能超過90.0%[4]。實際檢測中相同型號車輛于相鄰車道之上兩個線圈內會產生相互作用，在分析處理器的協助下精準辨識出線路邏輯，生成相應信號，進而實現對車道信息的整體檢測。車輛檢測器還具備自動補償溫度的功能，在野外連續工作情景下也表現出較高的適用性。另外，運用檢測器內置的各種單元能安全有效的存儲各類數據，且能夠和計算機外圍接口可靠銜接，精準調控通信傳輸速率，若突發通信信號中斷的狀況，數據便會直接被整合到計算機系統內。

3.3?視頻監控系統

該系統最大的功能是可以直觀地呈現出道路攝像覆蓋范疇中的交通運行狀況，科學分析路段攝像機拍攝所得的圖像資料，輔助相關部門做出更科學、合理的管理決策，適時運用有效控制措施，進而確保道路運輸的順暢度、可靠性，運用數字錄像機完成記錄、存儲交通事件，為后期開展分析取證工作提供可靠憑據。

當前，國內部分城市建成的監控系統通常應用低照度的彩色攝像機，日間的攝像效果通常較好，但因夜間照明條件較差，以致很難獲得理想的監控效果。故而，視頻監控系統的設計要配置應用彩色與黑白隨光線亮暗程度智能切換的低照度球形攝像機設備，且應具備較強的電子感應功能，實際使用中能夠達到一體化。

這類靈敏度較高的球形彩色黑白攝像機配備了自動變倍變焦的鏡頭、解碼器、防護罩及云臺等裝置，參照環境光線亮暗程度能自動切調彩色與黑白畫面，圖像內的對比度始終是正常的，能夠實現對背景自動化的補償干預，在攝像機上加裝電動化（可遙控的）、可變焦距（變倍）鏡頭，能夠使攝像機觀察到更遠的距離，清晰度也相應提升，也可以將攝像機組裝在電動云臺之上，通過操控控制器的形式，能夠使云臺帶動攝像機在水平與垂直方向進行自由旋轉，進而拓展攝像機的覆蓋面積。設計研制視頻監控系統時還為其增設了加熱器（圖1）與空氣循環子系統，以規避水霧等物理性因素給透鏡表面帶來的影響，增強其對環境的適應能力，確保使用的常態化[5]。

3.4?車輛限載系統

汽車超載時，其對公路路面形成的壓力會增大，而汽車和路面之間的接觸面積基本不變，所以所生成的壓強提高，進而增加局部路面受損的概率。既往大量的實踐表明，車輛超重與超載是造成公路路面結構破壞的常見因素，增加了交通事故發生的風險，故而各地交管部門一定要嚴控超重超載車輛的行駛狀況，不僅能降低道路的運維養護成本，還能確保道路使用的安全性，進而創造出理想的社會經濟效益。

集成圖像信息、電子收費、車輛限載系統和智能化技術，能全面了解車輛的真實運轉狀況，規避違規車輛肇事逃逸等不良狀況。為達成以上目標，交管部門可以將攝像機、報警儀、稱重儀及稱重校對系統等布置在交通道路上，路邊控制器、圖像傳輸器、軸重傳感器等均是系統的主要構成部分。該系統具備良好的人機對話操作環境，自動完成檢測單打印過程，無需進行人為干預控制，且能在檢測結束后，自動把相關數據信息呈現在計算機顯示器上。

高速動態稱重與低速稱重校對子系統被公認是限載系統的重要構成部分，聯動運用以上兩個子系統能幫助交管部門快速掌握車輛的實際載重，精準抓拍目標車輛，可捕獲具體數據，并將其完整的儲存于云端內。當有車輛處于超重或超速運行狀態中時，系統自動發出警報信號，把儲存、警報信息一并傳送至終端控制網絡。

將稱重系統布置在高速公路入口，銜接入口發卡系統和稱重檢測裝置，汽車通過收費站口環節必須進行稱重。通常六軸列車驅動形式是6×4，限重為49?t，6×2形式的限重為46?t，驅動軸各軸、各側布置雙輪胎或組裝空氣懸架的3軸、4軸貨車，允許在限重的基礎上提高1?t。針對超重行駛的車輛系統會自動傳送出警報信號，有關執法人員可以此為依據對目標車輛進行罰款處理，系統還能實時追蹤車輛后續運行狀態，動態上傳相關信息[6]。如果實際中系統對超載車輛發出警報信號后，車輛依舊駛出了公路，此時就要啟動電子收費系統內的防逃費功能，檢測超載車輛后自動生成相應報告并反饋給有關執法部門，對相應車輛進行嚴肅處理。

4?結語

綜上所述，交通工程自動化控制領域合理應用智能化技術能創造出較高的價值，減少人力資源的投入量，通過智能外場終端控制、道路監控及車輛限載系統控制措施等，明顯提升市政交通運輸的安全性、有效性，充分表現出自動化控制的有效性，為我國市政交通行業長久發展保駕護航。

參考文獻

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[2] 宗冰.BZ市交通工程的現狀與改進措施研究[J].中國設備工程，2021（11）：236-237.

[3] 王澤勝.公路交通工程安全防護設施的作用與質量控制分析[J].中外公路，2021，41（S2）：245-248.[4] 韓磊，朱守林，戚春華，等.草原公路彎道交通工程設施信息量評價[J].中國安全科學學報，2019，29（4）：83-88.