公路交通信息收集监测系统的应用研究

公路交通信息收集监测系统的应用研究

黄程远,黄启华,吕烨

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摘要：国道城区公路改造项目在加强公路交通信息收集监测能力的设计中，从强化事件感知监控能力入手，加强交通信息收集监测能力建设，使改造后的公路电子化、信息化、智能化程度大幅提升。

关键词：公路交通；信息收集；监测系统；应用研究

1交通信息收集监测系统

1.1交通事件监测系统

工程上应用比较广泛的监测方式主要有两种，一种是采用视频的方式，另外一种是采用雷达监测的方式，两者各有优缺点。雷达事件监测系统是利用毫米波长雷达，自动监测单条或多条道路上异常物体的监测设备。雷达探头连续扫描道路指定区域，实时向后端用户监控软件中心传输发现的异物位置数据。雷达监测的优势在于监测范围较大和受天气影响程度较低，不足之处在于图像显示的现实感较低和建设成本相对较高。视频事件监测系统能够快速有效地监测到事故事件、抛洒物事件、停车事件等更复杂的道路交通突发情况，在一定程度上满足了公路运营管理中对监测事件、救援指挥、防灾调控、应急处理、分流调度、信息发布、视频监控等方面的使用要求。但是视频事件监测系统对道路环境（特别是能见度）的依赖程度较高，存在一些无法克服的缺陷，而公路运营环境复杂，大雾、大风、强光、雾霾、沙尘、昆虫覆盖、夜间能见度下降的问题都给视频事件监测系统带来了很大的影响。综合技术性、经济性以及工程改造后的事件监测效果要求，案例项目最终决定采取后台视频分析的方式，通过在后台监控机房设置视频事件分析服务器，利用前端建设的高清监控摄像机实时回传的高清图像进行分析。

1.2人行横道交汇预警监测系统

为了提升无信控交叉口的通行安全水平，同时又不降低主线道路的通行效率，案例工程决定采用雷视一体机、诱导屏、高闪设施以及地面警示地灯组合应用的人行横道交汇预警监测系统，通过主动监测辅支路的来车或非机动车 / 行人，及时地给主线车辆预警，以提高交叉口的通行安全性。（1）在主路两个方向进口距离交叉口 30 m 位置设置情报板诱导屏 + 高闪设备，用于向主线车辆警示辅、支路车辆或行人等信息，提示主路车辆减速或刹车，以保证交叉口交通安全。显示屏和高闪设备的安装位置视道路实际情况而定，当有绿化带时，优先考虑设置在中分带，当无中分带时，考虑建设悬臂性杆件，显示屏安装在悬臂横杆上。显示屏的长宽分别为 3 m×0.5 m。（2）在主路两个进口位置地面上设置发光警示地灯，同时在路侧机箱内设置地灯控制器，实现对单个交叉口内所有地灯的控制和数据传输等作用，当夜晚或雨雾冰雪等能见度较差的时候，辅、支路监测到有车辆或行人时，主路的地面发光警示地灯配合情报板诱导屏和高闪设备一起向主线车辆发出警示信息，提升交通安全。（3）在两个支路的进口侧 5~10 m 位置设置雷视一体机，设备正对支路来车方向（设备所在一侧的支路），用于监测支路的车辆和行人信息，当监测到有车辆或行人驶入时，及时将信息推送给交叉口的控制主机。（4）每个无信控交叉口设置一套交叉口控制主机，并设置于路侧的机箱内（与交换机等设备共机箱安装），用于实现对前端雷视一体机、情报板诱导屏、地灯控制器、高闪设备等的集中管控和数据推送。

1.3车辆测速监测及反馈系统

为有效实现对车辆车速的控制，在国道 G236 补充建设车辆测速设施，并配套建设超速车辆信息反馈显示系统，以对超速驾驶员起到提示和警示作用。要求测速监测系统空间分辨率高，穿透力强，支持全天候环境下工作，不受雨、雾、大风、灰尘、光照等影响。测速距离最大100 m，测速范围 5~300 km/h，能够实现对 2 个车道的车辆监测，当车辆超速时显示红色车速，车辆未超速时显示绿色车速。

1.4交通量调查系统

在 K753+100 处建设 1 处 1 类交通量调查点，应用交通量调查系统实现交通量调查功能。交通量调查系统包括前端子系统、传输子系统、后端管理子系统。其中，前端子系统包括抓拍单元、激光监测单元、激光建模单元、激光数据服务器，主要实现交通数据调查功能；后台管理子系统主要指交通调查平台，主要实现调查数据的汇聚、分析、展现、存储等功能。传输子系统实现前端子系统调查数据上传到后端管理子系统，使得交通调查数据实时传输，交通调查视频画面实时查看、浏览。系统拓扑图如图 1 所示。视频抓拍单元与激光监测单元共同工作，进而对车辆识别、监测。激光数据服务器对调查数据汇聚、统计、处理，得到符合调查标准的数据格式。通过传输网络，上传到交通调查平台。除调查数据外，监控视频数据、设备状态信息数据等也同时上传到平台。监控中心可按需对录像回放或下载，并实时监测设备信息，保证系统工作的稳定性和可靠性。

图 1　交通量调查系统拓扑图

抓拍单元采用普通卡口方式安装，架设高度约为6.0 m，可覆盖 3 车道。激光监测单元采用垂直路面方式安装，架设高度约为 6.0 m，可覆盖 3 车道，当架设高度提高到 8.5 m 时，可覆盖 4 车道。视频抓拍位置距离龙门架垂直面约 25 m，抓拍单元先抓拍，激光监测单元后监测。当车辆进入抓拍单元监测范围时，抓拍单元识别、跟踪车辆，在触发线位置抓拍车辆外轮廓。之后继续跟踪车辆，直到驶出监测区域。激光数据服务器接收到抓拍图片及车辆信息后，基于 “ 深度学习 ” 识别出车辆品牌、子品牌、车型等信息。当车辆通过激光监测单元监测区域时，对车辆的宽度、高度、长度等外轮廓特征扫描监测，激光建模单元根据扫描数据建立车辆模型。激光监测单元构造包括激光发射器、激光接收器、旋转机构三部分。激光扫描器连续不停地发射激光脉冲，由旋转光学机构将激光脉冲按一定角度间隔（角度分辨率）发射向扫描角度内的各个方向而形成一个以径向坐标为基准的二维扫描面。被测物体位置信息通过扫描器到物体的距离及对应的角度数据给出，支持流量调查功能、地点车速调查功能、车头时距调查功能、车头间距调查功能、跟车百分比调查功能、时间占有率调查功能、数据传输功能。

1.5合流交汇预警系统

合流交汇预警系统主要通过智能道钉闪烁功能，一方面可以强化能见度较差情况下的车道轮廓以及汇流区域边缘轮廓保证驾乘人员按照车道行驶，避免驶出车道撞倒路缘石；另外一方面通过提醒合流的车辆，引导驾驶员降低车速、提高注意力，从而提升合流安全性。通过在右转专用道两侧以及在与右转专用车道合流车道的路侧每间隔 1.5 m 设置 1 套智能道钉，并借助就近杆件设置智能道钉控制器，实现对单个交叉口全部道钉的控制，同时结合道路沿线设置的气象环境监测设备，通过后台的融合，实现智能道钉的开启与关闭。此外，在实体岛内建设杆件，安装雷达监测器，在夜晚和能见度较低的气象条件时，分别监测主线车辆和右转专用道车辆，当监测到有来车可能产生交汇时，地面智能道钉就会加快闪烁频率，提醒驾乘人员注意汇流安全性。

2结语

高效率的交通信息收集监测系统能够助力公路管理部门迅速搜集和反馈各种交通信息，帮助公路管理部门在最短时间内提供事件响应，及时处理交通事件，从而提高公路交通的通行效率、安全性及服务质量。

参考文献

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