智慧公路车流主动管控系统设计与应用_万梅新.pdf
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1、数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering218近年来,随着社会经济的不断发展,高速公路路网不断完善和人民生活水平的提高,高速公路交通量迅速增加,因各类事故、施工及重大节假日等因素导致长时间、大范围交通拥堵,成为制约高速公路车辆通行的瓶颈。通过视频、雷达等设施对全路段路况、事故、天气等信息的全方位监测。结合监控管理平台对高速公路运行状态进行研判分析和推送,对不同区域、节点、路段对应的通行的流量及重点营运车辆实施监管,从而达到对工程范围内路段实时信息在情报板上进行展示,实现对工程
2、范围内路段进行全天候实时监测与管控。1 问题现状现阶段高速公路普遍存在问题主要包括:(1)节假日车流量大导致的大范围、长时间拥堵问题。(2)因事故或拥堵缺乏管控手段,导致拥堵进一步增加,路段的通行能力降低和公众出行满意度降低问题。(3)提升交通事件处置效率,减少交通拥堵问题。(4)加强超速车辆的连续监测、预警能力,从而进一步降低车辆运行的安全风险问题。2 应对措施为实现交通流的实时可控,降低各类交通事件,提升道路通行能力与安全性,应对措施主要包括:(1)加强易拥堵路段交通流量的实时监测和拥堵预测,加强高速分流路段交通事件的监测,在交警允许且沿途设置车流主动管控设施的情况下,临时开放应急车道,供
3、车辆有序通行;(2)在重点管控路段设置感知设施,实现全路段、全天候事故、拥堵事件的实时监测;(3)实现路段交通事件全天候智能监测,提升交通事件发现效率;(4)利用沿线可变情报板,提示超速车辆减速慢行。通过车流主动管控系统的设计与实施,从而实现交通流全天候、多要素的动态监测和交通流的主动管控。3 系统概述车流主动管控包括路网运行状态,完成对基础设施数字化、设备设施感知数据、路网环境状态数据、路网运行状态数据、多义性路径识别数据、事件(信息报送)数据、共享数据等采集,然后由各相应功能模块对数据进行分析处理。整合全局高速公路网流量检测数据、多义性路径识别数据、货运车辆定位数据和互联网交通数据,进行多
4、源信息融合处理,并联动道路视频监控,分析道路拥堵、货运车辆轨迹停止等全路网路况的实时分析,提高对路网和收费站交通状态掌握的及时准确性。对气象信息采集包括气象数据及气象预警信息,反应具体天气影响路段、影响时间、持续时间,并分析提供可能引发重大事件的灾害气象预防措施。为实现路网监测和管控,引导驾驶人员提前变换车道或绕行通行,避免临时变道引起的拥堵,形成各种交通情况下的车道管控策略。根据项目实际情况,在传统设计的基础上加强公路智慧化建设,调整和完善设计方案,分别布设智慧情报板、固定式摄像机、雷达设备及诱导设备,利用雷达、视频等感知设施采集拥堵、施工、分车道限速等信息,通过可变情报板提示前方路况。4
5、系统功能对重点车辆运行状态进行监测、分析处理,利用雷视拟合技术,分析道路沿线重点车辆行驶轨迹等信息,并对路况实时分析,达到对大货车、“两客一危”车辆,智慧公路车流主动管控系统设计与应用万梅新张敏阳(甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司 甘肃省兰州市 730030)摘要:本文通过车流主动系统的部署实施,利用雷达、视频等设施实现交通运行状态全天候、全覆盖感知,用于及时发现抛锚、火灾、异常停车、拥堵等交通事件,通过信息发布系统实时提示路况信息,尽最大可能的对车辆进行提前预告、警示过往车辆安全行驶,形成各种交通情况下的车道管控策略。关键词:主动管控;感知设施;信息发布数据库系统设计Database S
6、ystem Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering219“两客一危”包括从事旅游的包车、三类以上班线客车和运输危险化学品、烟花爆竹、民用爆炸物品专用车辆等重点营运车辆的运行监测。为实现路段运行管控,引导驾驶人员提前绕行通行,避免临时变道引起的拥堵,形成各种交通情况下的车道管控策略。依据环兰智慧路网规划和本项目实际情况,利用雷达、视频等感知设施采集拥堵、施工、抛锚、排队、异常停车、分车道限速等信息,通过可变情报板提示前方路况,达到对过往车辆运行状态实时管控。5 系统架构根据系统现状及管控需求,整体系统包括感知层、支撑层、
7、应用层、展示层。逻辑架构如图 1 所示。5.1 感知层外场设施包括感知设施、管控与服务设施等。感知设施包括监控摄像机、毫米波雷达、车检器等。管控与服务设施包括可变情报板等。上述设备通过通信网络接入路段分中心。5.2 支撑层主要内容包括基础设施、数据采集及数据管理等。基础设施层主要包括中心系统各类硬件设备,包括通用性的服务器、存储、网络安全设施、视频上云网关设备等。数据采集主要包括直接采集的结构化及非结构化数据,以及通过各种方式共享的数据。数据管理主要对采集的数据进行各类处理、数据治理监测等,根据应用计算需要存入关系型数据库,及大数据平台等。5.3 应用层在 GIS、人工智能算法的支撑下,开展服
8、务类、管控类、决策类、应急类及设施全生命周期管理等应用。5.4 展示层系统在路段分中心大屏,及承担相应功能的坐席上进行展示。6 应用功能结合智慧公路发展趋势考虑建设路段运行监测、交通态势预测、安全风险评估、车道管控策略分析及控制、应急处置指挥、信息发布、应用展示、数据接口等业务应用功能,项目充分运用以上功能模块,从而实现交通流全天候、多要素的动态监测和交通流的主动管控。6.1 路段运行监测路段运行监测利用视频智能分析技术、雷达感知技术及多源数据融合技术,实现高速公路各类交通事件的智能识别,交通状态的处理、交通流量的动态采集。将摄像机采集的视频数据与毫米波雷达等多源数据进行融合,提升目标的识别与
9、追踪精度,实现道路场景中车辆的检测识别和跟踪。根据毫米波雷达和视频实时采集的车辆运动信息进行充分融合,实现多目标车辆关键信息的提取和轨迹跟踪估计。达到对雷达信息进行预处理,提取出动态目标,并对目标车辆的速度、距离等信息进行预处理,实现多目标车辆的跟踪估计。路段运行监测主要功能包括:(1)交通事件智能识别:通过后台视频智能分析,以及雷达数据的融合处理,实现交通事件的综合智能识别。(2)交通状态处理:利用视频智能分析技术和雷达测速技术,实现重点路段交通状态的精准处理。(3)通流量动态采集:利用毫米波雷达,实现分段的交通流量的动态采集,为交通态势识别、安全风险评估提供数据支撑。(4)特种车辆跟踪:通
10、过毫米波雷达和监控摄像机感知发现特种车辆,毫米波雷达实时对摄像机发送特种车辆的定位信息,系统对实时位置定位并在预估监控摄像机驱动速率情况下进行驱动时刻计算,从而驱动监控摄像机进行转动,通过转动云台和及时切换下游摄像图 1:逻辑架构图数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering220机,实现重点营运车辆的管控及连续跟踪。6.2 交通态势预测建设交通态势识别,当路段发生交通事件时,利用上游雷达等采集的交通流量数据结合交通事件处置的时间估算,对路段交通发展态势进行预测,为后续动态交通管
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