智能化出行的保障——浦东内环线智能交通系统设计简介

1 概述

上海市作为我国最大城市, 依托其独特的地理及经济区位优势, 正在向世界发达城市方向发展。面对充满机遇而又富有挑战的二十一世纪, 上海的中长期发展目标是把上海建成国际经济、金融、贸易、航运中心之一, 确立社会主义现代化国际大都市的地位。随着上海浦东开发开放, 以及国家加快长江三角洲及长江沿江地区经济发展战略的不断贯彻落实, 该地区近年来经济发展更为迅猛。

内环线浦东段为整个内环线中最后形成快速路的1/4环, 内环线改建为快速路是完善路网的重大举措, 是世博会期间城市正常运行的保障, 是缓解新国际博览中心和龙阳路枢纽的手段, 是陆家嘴金融中心交通保护壳, 是疏解中心城区交通向外辐射的重要通道, 为连接两桥和内环切向线的快速过境交通服务, 辅道延伸, 为主线交通流引导至其它地方越江通道留下储备空间, 是形成浦东骨架路网的重要组成部分。

随着上海市城市交通需求的日益增大, 改建内环线浦东段势在必行且迫在眉睫。以此为契机, 同步实施内环线浦东段快速路网智能交通系统, 建立道路交通信息采集与发布系统, 具有重要意义。

2 交通监控系统

内环线浦东段快速化改建工程道路交通监控系统主要涉及快速路外场交通监控设备、通信系统, 以及因建设内环线快速路交通监控系统而牵涉到浦东新区公安子平台的软硬件扩容等工程内容。

根据浦东新区关于智能交通 (ITS) 的最新建设规划以及“一总三子”的实施方案, 本工程交通监控系统不设独立的监控管理中心, 而是建立可靠的通信系统将本工程交通监控系统纳入浦东新区交通信息管理系统“公安子平台”的管辖范围, 以实现该平台对内环线浦东段所有交通监控系统的统一控制和管理。

3 交通监控策略

内环线浦东段快速化改建工程采用了全面监视、交通诱导和入口控制相结合的交通监控策略。交通监控系统能够全面、准确、实时地采集内环线浦东段及相连的南浦、杨浦大桥的道路交通信息 (数据、视频) , 并且通过诱导信息的发布和入口控制, 帮助交通流避开拥挤的道路, 选择相对通畅的路径到达目的地, 从而实现对内环线浦东段和周边主要快速路以及地面道路间的道路资源整合, 有效的平衡浦东新区内路网交通流量。

4 交通信息采集

交通数据采集是整个交通监控系统的基础, 为交通监控中心提供实时的、精确的交通信息, 是保证交通监控系统正常运行的基本条件。本工程交通信息采集主要包括交通数据采集及视频信息采集, 能实时掌握采集点的交通量分布和交通服务水平, 具备自动检测道路交通状态、交通事件的能力, 从而加快对交通事件的响应速度。

针对本工程实施道路的实际情况, 本次设计采用了视频检测与线圈检测相结合的检测方式:

视频检测法结合视频图像和电脑化模式识别的技术, 属于非接触式的检测方法。在路上安装摄像机, 把视频摄像机拍摄的路面图像经过数字化处理后, 通过软件在显示视频图像的车道上设置虚拟车道检测器, 每个虚拟车道检测器代表一个区域, 每当车辆通过任何一个检测器 (区域) 时, 就会产生一个检测信号, 再通过软件数字化处理和计算得到交通数据, 包括车型、车流量、车速、车头距离、占有率、车辆排队长度等。

环形线圈车辆检测器是利用车辆压过线圈所产生的电感变化引起的震荡频率变化信号, 经过处理后可得出车辆的平均速度、占有率、车流量以及大致的车型分类等交通数据。近年来开发的环形线圈车辆检测器能分析电感量变化的波形, 对车型作出较为详细的分类, 可用作交通调查。

环形线圈车辆检测器的技术相对成熟, 易于掌握, 计数精确, 造价较低, 环境适应性强。

因此, 本工程采用环形线圈车辆检测器检测交通参数, 在主线入口汇入区域、出口流出区域等事故多发地带进行视频分析, 实时检测交通事件和交通状态。

视频信息采集系统是计算机智能控制系统的一个重要辅助手段, 是智能交通信息发布人工确认的主要信息来源。监控中心各控制终端可以对所有外场摄像机进行自动切换显示、手动切换显示、手动监视方位调整, 自动监视方位定位 (预置点) 。本工程摄像机布设达到了对道路主线视场全覆盖, 无盲区, 采用全方位摄像机和固定摄像机相结合的布设方式, 观察交通。

5 牌照识别系统

随着城市交通的日益繁忙, 在有限的道路资源条件下, 交通管理者越来越多地重视采取交通管理措施来对交通流进行管理, 缓解道交通拥堵。但是对交通管理措施的实施效果往往缺少一个完整的评价体系, 管理措施也无法从评价的反馈中得到优化。

限制管理措施优化的障碍在于, 现有常规的交通流量调查的方式无法获取车辆行驶路径信息, 无法确定交通管理措施对哪些车流造成了多大的影响。

随着日益成熟和发展的视频检测技术和基于模式识别技术的牌照识别, 视频车牌照识别技术的解决方案达到了工程应用的水平, 使得上述问题的解决成为可能。

牌照识别系统在交通数据采集方面, 可以通过牌照识别来计算路段车辆行程时间、作为交通组成、交通成因分析的辅助手段, 还可以作为交通诱导方案制定和评价的参考;在公共安全方面, 可以通过牌照识别对公安部门黑名单上的车牌进行报警和追踪, 以辅助执法管理。

本工程在主要立交节点的上下游处和各主线入口, 结合广域诱导板的龙门架, 分别设置牌照识别系统检测断面, 每个断面均覆盖该车流方向的3根车道。

6 交通信息发布与诱导控制

信息资源的整合和深化处理为综合交通信息服务与提供成为了可能, 所以交通信息平台将面向管理部门、业务部门、研究机构和交通信息服务企业、以及交通参与者, 进行多种类型和多种方式的交通信息服务项目, 满足如下服务需求:

1.为出行者提供信息服务:如出行前信息服务、行驶中驾驶员信息服务, 途中公共交通信息服务、个性化信息服务、路径诱导及导航服务;

2.为车辆安全与辅助驾驶领域提供信息服务:如车辆运行状况监测、提供车辆自动驾驶、提供紧急情况自动报警、驾驶员视野的扩展;

3.为综合运输领域提供信息服务:交换客货运信息资源、提供旅客联运服务、提供货物联运服务;

4.为自动公路领域提供信息服务。

本工程交通诱导信息由浦东公安局公安子平台统一管理发布, 信息直接用户是道路上的行驶者, 因此要求提供信息必须简单易懂, 能真实反映路网的实时交通状况。

交通信息的发布是多元的, 可以通过可变信息板、广播、车载导航等, 本工程重点落在安装于道路上的可变LED信息诱导板。

根据《浦东新区道路交通诱导总体方案》, 结合目前上海市诱导信息板的应用情况, 本工程采用5种类型的可变诱导信息板:快速路广域诱导信息板、快速路区域诱导信息板、地面道路区域诱导信息板、地面道路匝道控制诱导信息板及匝道入口诱导信息板。

在实施本路段交通信息板建设的同时, 本工程完善了已有路网内的信息发布系统, 以适应内环浦东段快速路建成后对整个路网诱导需求的改变。

7 匝道信号控制系统

本次工程在6个入口匝道前端安装匝道信号控制系统, 并建立计算机联网控制的匝道信号远程控制系统, 实现在道路产生拥堵或发生异常事件时对入口匝道进行控制。分为两类, 一类为满足交保控制要求的入口匝道控制, 另一类可以实现动态调节快速路流入交通流的入口匝道控制。

根据现状实际交通需求, 在东向西上南浦大桥的杨高路上匝道实施匝道自适应流量调节控制。匝道控制器通过检测断面获取实时交通参数, 产生匝道控制灯的信号方案, 调节匝道及主线交通量汇入南浦大桥。匝道控制器安装于入口匝道与主线交汇的三角区顶端, 连接各检测线圈、匝道信号灯、入口匝道信息板及入口匝道车道灯等设备。

其余入口匝道设置交保控制, 采用简单的开放/关闭控制, 并预留自适应流量调节控制扩展接口。

8 主线车道控制

根据《浦东新区道路交通管理信息化建设总体技术要求》中对浦东内环线交通保卫任务的要求, 平均每间隔1km左右, 结合标志牌龙门架设置车道信号灯。主线交保车道的控制设置由公安子平台集中控制。

车道信号灯由设置在控制箱内的微处理器操作, 微处理器通过通信通道与通信站计算机相连, 接收下发的信息发布命令, 并反馈设备状态。每一个检测断面设置一套控制器。

9 路边广播系统

广播系统能够提供背景音乐、呼叫、留言、以及警报等功能, 在发生紧急情况 (如火灾、地震、违章占道等等) 下, 还可及时指导人员疏散, 统一指挥救灾工作, 避免重大人员伤亡事故发生的重要作用。为加强浦东内环线交通控制功能, 结合浦东交通管理的实际应用效果, 增加路边广播系统, 以纠正交通违法行为, 先期处置事故现场, 进行预警安全提示等。

在外场各功放采用光缆进行传输通信, 整个广播系统共用二芯光纤 (一芯传输, 一芯备用) , 控制器设备与广播功放、广播功放与广播功放之间的连接采用光纤分路器进行并联偶合, 这种连接方式在任何一台 (或多台) 广播功放出现故障时不会影响其他广播功放, 对系统不会产生连锁故障, 造成系统大面积瘫痪。同时长距离传输时也不需要借助接入设备, 保持了系统的相对独立性和稳定性。

内环线浦东段广播系统主要布置在主线出口处, 在通信站设置一套广播集中控制器对广播信号进行集总, 再经过网络音频适配器软换成以太网接口接入公安子平台数据通信千兆交换机。音频信号接入公安子平台后, 通过网络音频适配器与广播管理工作站进行通信。

1 0 通信系统

通信系统的目的是建立公安局子平台与外场设备之间的通信连接, 使子平台能收集沿线的各种外场设备采集交通信息和其它相关信息, 并传送子平台的各种控制命令到外场设备, 从而达到交通监控的目的。所以, 通信系统在整个交通监控系统中起到了中枢神经的作用, 必不可缺。

本工程在浦东交警五大队处设置一座通信站, 将外场监控设备的数据信息和视频信息汇总, 统一上传至公安子平台。

本工程信息传输有如下特征:视频监视点多且信息量大, 占用的带宽多;而数据采集具备监视点多但数据流量小, 需要很高的实时性与稳定性的特点 (误码率小于10-9, 延时小于10-6秒, 自愈时间小于10-1秒) 。视频监控与数据采集的以上特性基本决定视频与数据需要单独考虑, 至少在接入点通过2个不同的系统进行传输。

本工程中, 交通信息数据、牌照识别数据以及交通控制信息传输通过百兆以太网交换机组成4个自愈环网, 接入通信站内公安子平台数据通信千兆以太网交换机, 直接上传浦东公安子平台。全线所有视频图像由点对点光端机经光纤接入通信站, 所有视频进入矩阵切换器后, 部分直接上传至浦东公安子平台, 余下16路图像经过视频编码, 将矩阵输出的视频格式从模拟转化为数字, 汇集至公安IP视频专网。固定式彩色摄像机所采集的图像还用于视频分析, 通过软件对道路视频进行交通数据的采集和分析, 作为交通数据采集的补充。

通信站与公安局子平台之间的通信, 依据浦东新区在道路交通管理信息化建设工程中, 规划建设的主干通信网络, 并在本工程中在通信站配置网络节点设备, 完成通信站与公安局信息子平台的通信连接。

11 结束语

内环线浦东段监控系统是一个高标准的城市快速路监控系统, 它的建成以及所采用的各类设施、各种技术为城市快速路的安全使用发挥了至关重要的作用。但内环线浦东段是一条改建工程, 道路形式复杂, 监控设施多, 系统工作量大, 在设计和建设中遇到许多困难, 有不少教训, 我们将不断地总结和提高, 令城市交通更完善更便捷。

摘要：随着内环线浦东段快速化改建工程的开发建设, 并结合浦东新区关于智能交通 (ITS) 的最新建设规划以及“一总三子”的实施方案, 同步实施了针对快速路的交通监控系统, 它包含交通信息采集、交通诱导与控制以及路边广播等内容。本路段交通监控系统纳入浦东新区交通信息管理系统“公安子平台”的管辖范围, 实现了该平台对内环线浦东段交通监控系统的统一控制和管理, 极大的提升了路段的交通管理水平, 充分发挥本路段对浦东路网交通的整体效用, 是浦东新区智能交通系统的重要组成部分。

关键词：快速路,智能交通,诱导,视频,采集