城市道路維修施工路段交通分流信息化的應(yīng)用研究

程彬

（濟(jì)南黃河路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司）

1 引言

城市道路維修施工是維護(hù)城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要環(huán)節(jié)，但同時(shí)也會(huì)給交通帶來(lái)臨時(shí)的干擾和影響。傳統(tǒng)的交通分流策略往往基于經(jīng)驗(yàn)和直觀判斷，缺乏數(shù)據(jù)支持，難以適應(yīng)復(fù)雜、變化的交通環(huán)境。隨著信息技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)的發(fā)展，交通分流信息化為城市管理者提供了新的工具和方法，使其能夠更為精確、靈活地進(jìn)行交通管理和調(diào)度。

2 現(xiàn)有城市道路維修施工路段交通分流技術(shù)及方法概述

2.1 傳統(tǒng)交通分流策略

傳統(tǒng)城市道路維修施工路段的交通分流策略在城市交通管理中占據(jù)了至關(guān)重要的地位。任何即將進(jìn)行的道路維修工程應(yīng)提前地規(guī)劃和通告，確保司機(jī)提前了解施工的具體地點(diǎn)和時(shí)間，有足夠的時(shí)間作出行程規(guī)劃的調(diào)整。在此基礎(chǔ)上，交通管理部門(mén)通常會(huì)根據(jù)施工的規(guī)模、地點(diǎn)和預(yù)期影響，采用一系列的臨時(shí)交通控制措施。例如，臨時(shí)交通信號(hào)燈、路障和標(biāo)識(shí)牌的設(shè)置，旨在指引駕駛員安全、迅速地繞過(guò)施工路段，除了為駕駛員提供明確的路線指引外，還能確保施工人員的安全[1]。另一方面，交通警察會(huì)被分派到關(guān)鍵的交通節(jié)點(diǎn)或施工路段的入口和出口，以確保交通的暢通無(wú)阻，解決交通堵塞的問(wèn)題，在緊急情況下提供及時(shí)的響應(yīng)。為了最大限度地減少施工對(duì)交通的影響，選擇施工的時(shí)間也是關(guān)鍵因素，許多城市優(yōu)先選擇在夜間或非高峰時(shí)段進(jìn)行維修，降低施工對(duì)日常交通影響。此外，公共出行的推廣在某些情況下也會(huì)被考慮。通過(guò)鼓勵(lì)市民選擇公交、地鐵或其他公共交通工具，減少私家車在道路上的數(shù)量，緩解因施工造成的交通壓力。

2.2 存在的問(wèn)題

城市道路維修施工路段的交通分流策略盡管在多數(shù)情況下能夠?qū)崿F(xiàn)其預(yù)期目標(biāo)，但在實(shí)際的應(yīng)用中仍然面臨一系列挑戰(zhàn)和問(wèn)題。多數(shù)情況下，由于信息發(fā)布的延遲或不足，使得駕駛員在臨近施工區(qū)域時(shí)缺乏足夠的預(yù)警和應(yīng)對(duì)時(shí)間，導(dǎo)致交通流的突然受阻或混亂。雖然多數(shù)城市已經(jīng)采取了臨時(shí)交通控制措施，如臨時(shí)交通信號(hào)燈和路障，但這些措施的配置和管理仍然面臨挑戰(zhàn)。與施工相關(guān)的交通警察部署經(jīng)常因?yàn)槿肆Y源的限制而面臨困境，盡管交通警察在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的部署可以確保交通流的有序性，但在實(shí)際情況下，由于警力不足，很難對(duì)所有施工路段進(jìn)行全面覆蓋，這可能導(dǎo)致某些路段的交通管理出現(xiàn)空白。

3 交通信息化技術(shù)與工具

3.1 交通傳感器與數(shù)據(jù)采集

隨著科技的進(jìn)步，傳感器技術(shù)在交通監(jiān)測(cè)、管理和優(yōu)化方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。交通傳感器主要是用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛流量、車速、交通流密度以及其他相關(guān)參數(shù)，為交通管理部門(mén)提供實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)支持。無(wú)線磁感應(yīng)傳感器被安裝在路面之下，檢測(cè)車輛所引起的磁場(chǎng)變化來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通流量；紅外或超聲波傳感器則是通過(guò)發(fā)射并接收特定波段的光或聲波來(lái)探測(cè)車輛的存在及其速度；視頻檢測(cè)系統(tǒng)利用攝像頭捕捉交通流的圖像信息，并通過(guò)圖像處理技術(shù)分析車輛數(shù)量、速度和其他交通狀態(tài)參數(shù)。交通數(shù)據(jù)的采集過(guò)程不僅局限于傳感器，現(xiàn)代智能交通系統(tǒng)還整合了如車載GPS、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等其他信息源，為數(shù)據(jù)采集提供了更為豐富的輸入。例如，許多智能手機(jī)應(yīng)用通過(guò)匿名收集用戶的GPS 位置數(shù)據(jù)，可以為城市提供大量的交通流動(dòng)性信息。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性對(duì)于交通管理至關(guān)重要，傳感器的布置和維護(hù)策略需要確保數(shù)據(jù)的高質(zhì)量和持續(xù)性，為了確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性和有效性，還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和驗(yàn)證。采集到的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街醒霐?shù)據(jù)處理中心進(jìn)行分析和解釋[2]，數(shù)據(jù)不僅用于實(shí)時(shí)的交通監(jiān)測(cè)，還可以為交通預(yù)測(cè)、事故檢測(cè)、交通信號(hào)優(yōu)化等多種應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。

3.2 交通預(yù)測(cè)算法與模型

交通預(yù)測(cè)算法與模型在智能交通系統(tǒng)的構(gòu)建和發(fā)展中占據(jù)了中心地位，為交通規(guī)劃、管理和優(yōu)化提供了關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)和洞察。預(yù)測(cè)的核心目的是基于歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前的交通狀況，預(yù)估未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的交通流量、交通速度、擁堵?tīng)顩r等關(guān)鍵參數(shù)。傳統(tǒng)的交通預(yù)測(cè)模型，如歷史平均模型、時(shí)間序列分析以及ARIMA模型，主要基于歷史數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的交通情況，通過(guò)分析過(guò)去的交通流量和速度變化趨勢(shì)，為未來(lái)的交通狀態(tài)提供估計(jì)，但隨著數(shù)據(jù)量的激增和計(jì)算能力的提升，更為復(fù)雜和精確的預(yù)測(cè)方法逐漸浮現(xiàn)。機(jī)器學(xué)習(xí)算法和深度學(xué)習(xí)模型如支持向量機(jī)(SVM)、隨機(jī)森林、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)(LSTM)，已在交通預(yù)測(cè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，能夠處理大量、多維度的數(shù)據(jù)，如交通流量、氣象條件、特殊事件等，并在此基礎(chǔ)上訓(xùn)練出高精度的預(yù)測(cè)模型。

3.3 實(shí)時(shí)交通導(dǎo)航系統(tǒng)

實(shí)時(shí)交通導(dǎo)航系統(tǒng)的核心是基于GPS的定位技術(shù)，通過(guò)接收衛(wèi)星信號(hào)，導(dǎo)航系統(tǒng)能夠精確確定車輛或用戶的位置，為其提供實(shí)時(shí)的導(dǎo)航建議。除GPS外，增強(qiáng)型GNSS、Wi-Fi定位和地磁定位等技術(shù)也在某些場(chǎng)景下得到了應(yīng)用，以增強(qiáng)定位的精度和穩(wěn)定性。實(shí)時(shí)交通信息的收集與處理是導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，多種傳感器，如路面攝像頭、車載傳感器和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)收集交通流量、交通事故、道路工程等信息，經(jīng)過(guò)中央處理中心的快速分析后，為用戶提供了路線建議、預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間以及其他實(shí)用信息。除此之外，導(dǎo)航系統(tǒng)中的路由算法也起到了關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)的Dijkstra 和A*算法經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，為用戶提供最短或最快的出行路線[3]，隨著深度學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，更為復(fù)雜的預(yù)測(cè)模型被整合入導(dǎo)航系統(tǒng)，以提供更為個(gè)性化和智能化的出行建議。

4 城市道路維修施工路段信息化交通分流策略設(shè)計(jì)

4.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的交通流分析

城市道路維修施工路段信息化交通分流策略設(shè)計(jì)正在逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模式，確保決策基于可靠、準(zhǔn)確和時(shí)效性強(qiáng)的交通數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的交通流分析為此提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，將大量、多樣且經(jīng)常更新的交通信息轉(zhuǎn)化為有意義的分析結(jié)果，進(jìn)而為交通分流決策提供明晰的指導(dǎo)。在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的交通流分析中，首要任務(wù)是確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量與完整性。這意味著從各種來(lái)源（如傳感器、視頻監(jiān)控、移動(dòng)設(shè)備等）收集的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)清洗、驗(yàn)證和標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程，以剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、填補(bǔ)缺失值并統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，為了實(shí)時(shí)響應(yīng)交通狀態(tài)變化，數(shù)據(jù)流必須被實(shí)時(shí)監(jiān)控并分析。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的交通流分析還可以識(shí)別出關(guān)鍵的交通節(jié)點(diǎn)、路段或時(shí)段，為交通分流提供針對(duì)性的策略。任何數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策都需要考慮到數(shù)據(jù)的時(shí)效性、準(zhǔn)確性和可靠性[4]。因此，定期評(píng)估和校準(zhǔn)分析模型，以及與其他交通信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合，都是確保交通流分析質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。

4.2 基于預(yù)測(cè)的交通分流方案

城市道路維修施工路段信息化交通分流策略設(shè)計(jì)正逐步采取基于預(yù)測(cè)的交通分流方案，以確保交通流動(dòng)性并最大化道路網(wǎng)絡(luò)的使用效率。基于預(yù)測(cè)的交通分流方案主要利用先進(jìn)的交通預(yù)測(cè)模型和算法，根據(jù)歷史和實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)某一時(shí)間段或某一路段的交通流量和狀態(tài)，為交通管理提供前瞻性的決策支持。預(yù)測(cè)模型通常結(jié)合多種數(shù)據(jù)來(lái)源，如交通傳感器數(shù)據(jù)、車載GPS 數(shù)據(jù)、移動(dòng)電話數(shù)據(jù)以及社交媒體數(shù)據(jù)等，以確保預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。基于預(yù)測(cè)的交通分流方案不僅關(guān)注單一路段的預(yù)測(cè)，還涉及對(duì)整個(gè)道路網(wǎng)絡(luò)的交通流動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，找出擁堵點(diǎn)或低利用率路段，交通管理部門(mén)可以提前進(jìn)行策略性調(diào)整。雖然基于預(yù)測(cè)的交通分流方案為交通管理提供了強(qiáng)大的工具，但預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)健性始終需要關(guān)注。任何預(yù)測(cè)都存在一定的不確定性和誤差，因此在實(shí)際應(yīng)用中，交通決策還需要結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、專家經(jīng)驗(yàn)和地理信息系統(tǒng)等其他工具。

4.3 智能交通信號(hào)燈調(diào)整

智能交通信號(hào)燈的調(diào)整旨在通過(guò)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)信號(hào)時(shí)序的優(yōu)化，以適應(yīng)交通流變化和保障道路通行效率。智能交通信號(hào)燈調(diào)整結(jié)合傳統(tǒng)的交通工程學(xué)原理和現(xiàn)代的信息技術(shù)，對(duì)交通流量、交叉口需求及其他相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，實(shí)時(shí)或預(yù)測(cè)性地調(diào)整信號(hào)時(shí)序。核心在于智能交通信號(hào)燈調(diào)整的是數(shù)據(jù)收集和分析，當(dāng)交通流發(fā)生變化，如因維修導(dǎo)致的車道封閉，這些數(shù)據(jù)成為確定信號(hào)時(shí)序調(diào)整依據(jù)的關(guān)鍵。接著，利用先進(jìn)的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確保信號(hào)調(diào)整滿足交通流的變化需求，通過(guò)與鄰近交叉口的信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)整體的交通流優(yōu)化，確保連續(xù)流動(dòng)[5]。

4.4 交互式的道路施工信息發(fā)布系統(tǒng)

交互式的道路施工信息發(fā)布系統(tǒng)是集成平臺(tái)，能夠?qū)崟r(shí)采集、分析、發(fā)布和更新道路施工相關(guān)的信息，并允許用戶與其互動(dòng)，可以接入氣象數(shù)據(jù)、特殊事件信息等，以預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)可能影響交通流的外部因素，并提供了用戶友好的界面，使公眾可以通過(guò)多種終端設(shè)備，如手機(jī)、計(jì)算機(jī)和車載信息系統(tǒng)，輕松訪問(wèn)施工信息。除了允許用戶查詢信息，還可以提供反饋、報(bào)告異常情況或提出建議，增強(qiáng)了公眾的參與感和滿意度。為保證系統(tǒng)的可靠性和安全性，交互式的道路施工信息發(fā)布系統(tǒng)通常采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)加密技術(shù)、冗余備份機(jī)制和多層訪問(wèn)控制策略。

5 結(jié)語(yǔ)

城市道路維修施工路段的交通分流信息化為城市交通管理帶來(lái)了革命性的變化。通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策和實(shí)時(shí)反饋機(jī)制，確保施工過(guò)程中的交通流暢，最大限度地減少對(duì)市民的影響。然而，還需要不斷地技術(shù)創(chuàng)新和管理優(yōu)化，以應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的城市交通環(huán)境。隨著信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，將會(huì)有更多的機(jī)會(huì)利用大數(shù)據(jù)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)，為城市交通管理提供更為智能、高效的解決方案。