道路交通管理与控制范例(3篇)

道路交通管理与控制范文篇1

【论文关键词】高速公路机电系统结构功能

【论文摘要】高速公路机电系统是发挥道路设施交通功能的主要辅助管理系统，是对高速公路实施现代化管理的主要工具。本文分析了机电系统的结构与功能，并对高速公路机电系统各子系统的结构、功能进行了比较深入的探讨。

1.引言

高速公路机电系统是发挥道路设施交通功能的主要辅助管理系统，是对高速公路实施现代化管理的主要工具。高速公路机电系统主要由高速公路监控、收费、通信、照明、供配电和隧道安全运行保障等子系统构成。各子系统之间与系统内部由通信网联系。

2.高速公路监控系统

2.1高速公路监控系统，是采用现代化的手段对全线交通流量、交通状况、环境气象、设施运行状态进行检测，按照一系列智能控制规则和策略产生控制方案及控制手段，调整道路交通流的状态，进而实现控制交通流量、改善交通环境、减少交通事故，达到安全、舒适、快捷的运输目的。

为实现这一目的，监控系统必须具备最基本的三个功能：（1）采集交通流数据，判断交通状态：（2）根据交通状态，实施控制策略，决定控制参数；（3）执行控制策略，将控制参数作用于交通流。

2.2根据高速公路监控系统的功能要求和设备特点，监控系统可分为如下功能子系统：

2.2.1信息采集子系统：该系统的功能是获取交通信息原始数据，通过视频车辆检测器、超声波检测器、红外检测器、检测线圈、通信设备等形成的交通量采集子系统，获得各段道路的交通量数据。

2.2.2交通控制子系统。

交通控制子系统包括：交通控制目标、交通控制方法、交通控制参数。控制参数以一定的控制形式作用于交通流。根据控制形式的不同，控制方法可以分为匝道控制和主线控制两大类，而匝道控制又可以分为：入口匝道定时调节控制、入口匝道整体定时控制、入口匝道交通感应控制、入口匝道汇合控制。

2.2.3交通诱导信息显示子系统。

交通诱导子系统包括可变限速诱导系统，依靠埋设在道路两侧或中间的可变限速标志，进行整条道路的车速优化处理，使车辆以均匀的密度分布在高速公路上；可变情报板系统则提供更为具体的诱导信息，向车辆提供准确的交通状态和警告、指挥信息。显示子系统包括控制中心通过电视墙或者大屏幕投影再现重要地段的摄像机和视频传输设备获取的视频实时数据，和能见度、温度、湿度、风向、风速、雨雪等视频数据，并根据需要可对视频数据进行抓拍记录；通过设在路边的紧急电话获取紧急救援信号。

2.2.4中央控制设施子系统。

中央控制设施子系统的主要组成设备有：计算机及其外部设备、大屏幕图形显示板、控制台、电话总机台、不停电电源UPS设备等。

2.2.5计算机网络子系统。

计算机网络子系统将其他子系统通过计算机网络连接为一个整体，使之真正成为一个功能强大的有机系统。计算机网络系统包括：计算机设备、网络连接设备、计算机操作系统、数据库系统、计算机网络管理、监控系统应用程序。

3.高速公路通信系统

高速公路通信系统主要由以下几部分组成：主干线传输、业务电话、指令电话、紧急电话、数据传输、图像传输、广播、通信电源和通信管道。

高速公路通信系统作为高速公路机电系统的支撑系统，在整个高速公路管理中处于非常重要的位置，它主要承担以下三方面的任务：

3.1承担监控系统和收费系统的数据、语音、图像等各类信息的传输任务，使监控系统和收费系统真正成为系统而正常运转。

3.2承担高速公路内部各业务部门和管理部门的业务联系，如事故增援、道路设备设施的维修等。

3.3承担高速公路内部的监控中心、收费中心、业务部门和管理部门与外界的联系。

4.高速公路收费系统

收费系统的主要功能包括：收费****通量统计和车辆分型，按标准收取通行费并发放收据，汇总、整理与收费有关的数据和交通量数据，传送到收费广场、收费管理中心、监控中心等各级管理部门的上一级计算机进行处理，编制各类管理报表和进行数据分析，保存重要数据，并根据监控中心的命令，对出入高速公路的车辆进行控制和调节。

5.高速公路配电照明系统

高速公路照明系统一般包括主车道照明、广场照明和隧道照明三部分。在运输繁忙、事故多发、重要路段以及隧道中设置主线照明，可以改善夜间与隧道中的行车环境，降低交通事故的发生率；在收费广场采用高杆照明，可以保证收费车辆的安全交汇和排队；并且照明系统的设置可以使道路监控摄像机充分发挥夜间监视的作用。

6.结语

高速公路机电系统是以电子、电气、控制、通信、机械和交通工程等技术为基础的综合性大系统，它主要由监控、通信、收费、配电照明等系统组成。本文重点研究了监控系统的原理、监控过程、各子系统功能与系统间的关系等，并分析了通信、收费、配电照明等系统的结构与功能要求。

参考文献

［1］吴伟国，张平乐，王帆.浅谈机电系统建设与高速公路智能化［J］.湖南交通科技，2007，33(4):142～144.

［2］邹文端.高速公路智能化若干问题的研究［D］.衡阳：南华大学，2006:226～252.

道路交通管理与控制范文

关键词高速公路；监控系统；外场设备

中图分类号TP3文献标识码A文章编号1674-6708（2017）182-0086-02

1研究背景与意义

近年来，随着各项基础设施建设步伐的加快，我国高速公路网的建设与发展进入了快车道，高速公路布局发生了由通道型向网络型的根本性转化，国家和区域高速公路W的主骨架已基本建成。我国实施高速公路监控和数据管理的省市虽然很多，但是无论是新建还是改造的高速公路，监控系统和数据管理都不太完善，有些区域发展缓慢。因此，在进一步完善交通信息基础设施建设的同时，应该更加重视监控系统的研究和开发，充分发挥监控系统优势，确保道路畅通，提高应对重大突发事件的能力，提供全方位的交通信息服务，构建和谐交通。

2区域高速公路监控系统研究

2.1高速公路监控系统特点

1）监控地域面积大，监控设备布设分散，要求系统有较高的环境适应性。

2）外场设备种类复杂，维护管理有一定难度。

3）涉及技术面广，包括计算机网络、数据采集与处理、多媒体图像处理、视频监视、通信、计算机软件设计等。

2.2系统需求分析

2.2.1业务用户分析

高速公路监控系统的用户分为：管理人员、操作人员、软件调试人员和维修人员。

管理人员的工作需求包括：对监控系统的整体运行进行管理，处理数据报表，配置系统参数；增加、修改、删除用户，更新密码。

操作人员的工作需求包括：对视频进行监视，接收外场设备上传的数据，通过控制计算机处理数据，打印统计报表，情报板信息等。

软件调试人员的工作内容为：对系统软件进行参数配置和日常维护。

维修人员的工作内容为：定期巡检设备，维修故障。

2.2.2应用需求分析

高速公路监控与数据管理系统应用需求如下：

1）依托外场设备平台，实时对路网交通的运行情况进行监控，及时将道路信息给道路使用者。

2）预防交通事故的发生，出现事故及时救援，最大限度减少人员伤亡和经济损失。

3）系统能够提供准确、直观的路段交通状态、设备运行状态，使管理者能准确掌握整个路网的运行情况。

4）实现路网的匝道控制、主线控制和路网协调策略，能够指挥调度路网交通，保证道路交通顺畅，实现整个路网的最大通行效率。

2.3系统功能

高速公路具有高速、安全、舒适等优点，但是不可避免的发生交通事故、车辆抛锚等偶发事件，如果没能及时处理这样的偶发事件，将会导致交通拥堵，存在安全隐患。监控系统的主要功能之一就是实时检测异常信息，及时采取有效措施进行处理，避免道路拥堵和交通事故的发生。

高速公路监控与数据管理系统的基本功能包括：第一，信息采集功能，即对变化的道路交通状态进行实时采集，包括交通流信息、异常事件信息、气象信息等；第二，信息的分析处理功能，对采集到的交通数据进行分析，判断交通运行状态是否正常，判断交通异常事件的严重程度，针对已经发生或可能发生的异常事件提出解决方案等；第三，信息功能，向驾驶人提供道路交通信息，对路上行驶的车辆发出诱导、限制通行等建议性指令，为信息媒体或社会大众提供更广泛的高速公路信息等。

3区域高速公路监控系统设计

3.1监控系统结构设计

区域高速公路监控系统总体架构分为三级：监控中心、监控分中心和路段监控站。

监控中心是监控系统的核心部分，主要对区域内各条高速公路的监控数据和上传的视频进行统一管理，通过视频切换了解各个监控现场的交通状况，当发生交通事故时进行协调调度，保障道路运行通畅。监控中心的建设提高了路网规划建设的宏观决策能力，协调路网内的交通突发事件，实现交通资源和信息共享。

一个监控分中心管辖某一指定路段以及路上的桥梁隧道、收费站，负责接收路段监控站上传的交通检测数据和事故数据，分析处理后下发控制指令，同时向监控中心上传各主要路段的监控视频，接收监控中心下发的调度指令。

路段监控站接收外场设备采集的各种数据，进行分析、处理和记录，对路上交通进行实时控制，并负责向上一级监控分中心传送交通检测数据和事故数据，接收其下达的控制指令。

3.2监控系统外场设备布设设计

外场设备布设的过程中，要考虑到系统的协调性、一致性和可扩充性。外场设备的布设要使设备在功能上相互协调，并且与道路上的其他设施相互统一，避免相互干扰，造成标志含义不清导致驾驶员无法辨认。图1为外场监控系统结构图。

外场设备布设原则：

1）车辆检测器一般布设在收费站出入口处，用于检测高速公路断面双向的交通流数据；

2）可变情报板布设在互通立交出口之前的主线上或车流量较大的路段上，用于指挥诱导路上车辆和道路信息；

3）气象检测器布设在天气变化异常的路段。用于检测局部的气象参数，管理部门可以根据检测到的气象情况控制道路的通断；

4）外场摄像机布设在特殊路段、互通立交和车流量较大处，用于实时监测道路上的交通运行状况。

4结论

高速公路是国民经济和社会发展的基础设施，是一个国家综合实力和经济活力的重要标志。随着计算机技术、通信技术以及自动化技术的发展，高速公路监控系统将朝着更加自动化、智能化的方向发展。

参考文献

[1]高明胜，高玮阳.浅谈高速公路管理中监控系统的管理与应用[J].城市建设理论研究：电子版，2012（19）.

[2]纪玉海.浅谈监控系统在高速公路上的应用[J].北方交通，2010（4）：166-168.

道路交通管理与控制范文

1国内外成功应用案例研究

1.1国内应用

（1）上海截至2011年底，上海中心城快速路路网里程数稳定在141.0km，基本采用高架形式。至2009年，上海浦西地区快速路88个入口匝道中有70多个实施了匝道控制，除了武宁路实施了匝道调节控制，其他都为匝道开关控制，其中部分入口预留了汇入控制功能。浦东中环8个匝道及A1的11个匝道实施匝道控制，其中17个入口匝道为开关控制，并预留远期汇入控制功能，1个入口匝道实施自适应汇入控制，1个出口匝道实施可变车道控制。近期，在杨高路上匝道，汇入南浦大桥的入口处，浦东张扬路上匝道与进入杨浦大桥的主线，设置了挑杆信号灯控制。上述匝道控制在关联道路上布设“固定文字+可变文字”可变信息标志，在匝道入口及高架路段上设置了交通流情报信息板，目前系统运行良好。上海市快速路出入口控制系统开关控制较多，有交通引导信息/交通监控设备，电子警察设备。2005年上海快速路匝道实施控制系统后，交通量和平均车速均有一定程度的提升，特别是在内环高架内圈武夷路入口匝道实施自适应汇入控制后，更是取得了很好的控制效果，充分体现了汇入控制的优越性。试验区域主线流量提高了1.1%~23.2%；主线平均车速提高了11.1%~84.6%，主线拥堵时间减小了22.8%~76.5%，缩短了主线车辆排队长度，改善了快速路主线的交通状态。上海快速路出入口控制系统改善了快速路主线的交通状态，同时，快速路控制系统的交通信息和诱导设施均衡了交通需求，提高了快速路系统和区域路网的服务水平。（2）北京北京快速路由二、三、四、五环和11条联络线组成，长达360km，承担着全市50%以上的交通流，快速路出入口密集，平均间距仅为318m，是世界上最复杂、控制难度最大的快速路。北京快速路与呼市类似，即为地面快速路，两侧设置地面辅路，快速路出入口加减速车道较短，从辅路汇入分流。针对这一结构和特点，北京市公安交管局自主研发了快速路出入通流特性分析、快速路多节点OD建模技术和给予主辅路占有率映射算法的交通控制策略，以及城市快速路交通控制技术。基于上述技术建成的快速路交通控制系统，利用设置在快速路主要出入口的信号灯，依据对快速路主辅路流量信息的检测实施占有率控制，智能控制快速路出入口的开启和关闭。北京的地面快速路+辅路形式使得其匝道控制与上海有很大的不同。出入口控制方式包括入口开关控制、入口汇入控制、出口辅路信号控制，配有交通监控系统。北京快速路出入口控制系统有效提高了北京快速路网的承载能力、交通管控能力和城市抗风险能力，快速路网日均时速提高6.92%。

1.2国外应用

（1）美国美国采用“stop-and-go”（停-走）交通信号，控制进入高速公路主线车辆的频率。华盛顿大多数的快速路出入口匝道调节允许每次绿灯通过1辆车，最多不超过3辆，调节率大概在4~15s之间，这样的间隔可以保障进口匝道的汇入交通受到一定的阻滞，减少高速汇入时容易产生的刮擦、碰撞等事故。美国亚特兰实行固定周期式匝道调节，但是如果排队检测器检测到预设的排队长度极限值，匝道调节的速度将会被提高，周期缩短，以尽快地减少排队。在美国快速路控制系统采用需求-容量控制策略较为广泛。需求-容量控制策略是以交通量为控制参量，通过调节进入快速路的交通量，使得进入快速路的交通量与上游交通量之和不超过匝道下游的通行能力，保证主路下游交通量维持在其通行能力之内，最大限度利用快速路。华盛顿实施匝道调节后，该地区高速公路全范围内事故发生率降低30％，在Renton的I405高速公路，匝道调节使得平均行程时间减少了3~16min，匝道调节是一种比较有效地缓解交通拥挤的控制手段。（2）欧洲欧洲的高快速路出入口匝道控制一般是车队放行，每次绿灯信号放行匝道车辆数不确定，但每次最多放行的车辆数有限制，一般不超过9辆，控制策略中的红灯时长和绿灯时长都是变化的。欧洲的快速路系统大部分采用ALINEA控制算法。ALINEA控制算法属于线性状态调节，由Papageorgiou在1991年提出。它通过调整匝道调节率使得其下游主线的占有率尽量维持在理想状态，是经典控制理论的应用，现在欧洲很多国家在该算法的基础之上进行了许多不同的改进，在实际应用中也得到了很好的效果。

1.3应用小结

通过国内外的快速路出入口控制系统，可以看到出入口匝道控制是比较常用的控制方法。它通过限制入口匝道汇入主线的车流量，达到减少主线交通拥堵的目的，通过控制出口汇出辅路的交通流，使主线的交通流可以更快地离开主线。快速路匝道控制主要采用在入口匝道处及出口匝道相连辅路上设置信号灯的方式，调节进出快速路的交通流，使匝道交通流进出有度、有序，避免快速路上形成交通瓶颈。为达到此目的，在进行匝道信号控制时应从城市快速路的交通特性、控制策略、配时方法及协调效果几方面加以考虑。在出入口控制算法方面，对于在美国得到广泛应用的需求-容量差额控制方法，还存在着一些不足。由于该方法仅仅检测交通量的值，所以不能够判断快速路主线是拥挤还是自由流的状态，并且算法采用开环控制，不能把控制后的微小变化再反馈给系统进行优化，因此，往往无法达到理想的控制效果。欧洲采用的ALINEA算法研究表明，即使算法中的值在很大范围内变动，系统也能保持一个良好的性能，说明ALINEA算法的稳健性较好。此外，ALINEA算法的可移植性强，如果外部交通条件变化，只需要调整目标占有率的值，而且控制算法简单，易于实现。目前它成为实际应用中非常成功的一种单点动态控制方法，在实际中还有许多的应用对该方法进行了改进。

总之，快速路出入口控制方法的效果取决于多种因素，交通特性、道路条件、匝道分布等多种因素都会影响到控制算法的适用性。即使是同样的控制算法，其控制参数的取值往往也会在很大程度上影响控制的效果。从本质上讲，入口匝道控制是对主线交通与入口匝道交通进行调节，方案的可行性与当地道路交通条件紧密相关。呼市快速路系统和国内外其他城市的快速路相比，有自身的特点和情况，主要表现为：（1）以主辅路布置形式为主，部分路段采用高架、地下隧道、半地下路堑形式；（2）快速路网少，承载的交通流量大，主线交通流量、匝道需求将常处于饱和运行状态；（3）匝道布置间距较小，主辅路之间的合流、分流成为影响主线运行状况的一个重要因素；（4）周边路网发达，匝道车辆的可行替代路径较多。所以应该在总结国内外其他城市快速路出入口控制系统的前提下，结合呼市自身的实际情况，选择符合需求的快速路出入口的控制系统。

2快速路出入通管理控制系统设计

2.1系统目标

目前呼市快速路正在建设，出入口的现状道路基础条件、线形较好，存在着出入口控制系统实施可行性较好的地点。通过综合考虑各方面因素（科学性及实用性），应用比较成熟的技术，吸取北京上海经验，可以在呼市快速路出入口实现出入口控制，体现出入口控制的效果、优势。经过对呼市快速路网的布局和交通控制系统现状的深入分析，建立呼市快速路出入口控制系统，可实现以下目标：（1）保证主路基本畅通、辅路不至于产生严重的交通拥堵；（2）改善出入口匝道车辆的行驶秩序，确保车辆行驶安全；（3）对快速路及其关联区域进行协调控制，有效使用地面道路的容量；（4）保证大型活动、紧急事件等非常态的快速路骨架路网作用；（5）与其他系统协同，提高对道路交通的诱导能力和综合调控水平。

2.2系统功能需求

目前呼市二环线以内路网密度较大，但高峰时间交通拥堵严重，其中一个重要原因是呼市交通信息管理系统不完善，出行者无法及时查询或获取路况信息，导致交通需求分布失衡。因此，呼市快速路出入口管理与控制系统功能主要集中在几个方面：中心控制、出入口多级调控、出入口信号协调、快速路交通信息采集、快速路信息、系统关联、快速路信息查询。呼市快速路出入通管理控制系统可分为三个层次：策略层、管控层、执行层。三个层次相互协调，实现系统信息采集、多级调控、日常管理和系统关联的功能[3]。

2.3控制管理中心

管理控制中心分为硬件设备和软件设备两大部分。其中，硬件部分按功能分为数据库服务器、管理端设备、以太网传输网络设备和不间断电源（UPS）等几个部分；软件部分分为系统软件、数据库软件、数据处理软件、管理平台软件等[4]。快速路出入口控制中心局域网系统是系统集成和管理协调系统的基础平台，是一个分布式计算机平台，包括基础平台服务、分布式计算和对象服务、公共设施、共享领域服务以及应用，可以让不同的软件对象跨网络、跨操作系统进行互操作，满通信息的与查询、访问。

2.4系统控制方法和算法

根据以往研究，快速路控制系统匝道进出口的主要控制方法包括单点信号灯控制、单点开关控制、多匝道协调控制、快速路干线控制、区域控制、路由控制和不同控制方式的协调控制等[3]。目前呼市二环线快速路匝道相距较近，主线为双向六车道，沿线相交道路高峰时间交通流量大，拥堵严重。因此，针对呼市快速路交通瓶颈形成原因，快速路出、入口匝道控制主要采用在入口匝道处及出口匝道相连辅路上设置信号灯的方式，平峰时间采用单点控制，高峰时间采用整体协调控制方法，调节进出快速路的交通流，使匝道交通流进出有度、有序，避免快速路上形成交通瓶颈，并有效利用辅路容量。建议呼市快速路与常规道路信号控制综合考虑，形成快速路、区域信号控制协调控制系统，提高快速路的抗风险能力和消散阻塞的能力。进一步确保快速路系统的高速、高效、安全和舒适性。根据呼市快速路道路网设计和出入口布置形式，建议呼市快速路出入口控制算法可以结合采用改进型的ALINEA控制算法、需求-容量差额控制算法、占有率控制算法和定时控制算法。针对呼市快速路道路网不同的道路条件、交通状况，采用不同的快速路出入口控制算法，将几种控制算法相互结合，针对不同的适用条件和系统实际运行状况选择合适的快速路出入口控制算法策略[5]。

2.5出入口信号协调控制

由于快速路出入口的控制有很多的限制条件，对于不同的路段和车流量，出入口控制的效果也会有很大差异。其中对出入口控制影响最大的还是出入口是否有较多的道路空间资源可以储存出入口控制造成的排队。对于呼市部分快速路出入口间距较小的路段，将快速路出入口控制和快速路上下游交叉口控制结合起来，实行协调控制。快速路出入口协调控制从区域路网的角度上，将快速路和普通道路进行衔接和整合，制定协调控制的策略和方法，将快速路出入口和上下游交叉口控制作为一个整体控制系统，从整体路网的角度出发，制定统一的协调控制目标。从而更好地提高整个道路系统的运输效率[6]。

2.6诱导信息系统

用于快速路出入通信息，对交通流进行有效地引导分流。入口控制信息情报板能够接受匝道控制器的指令，在可变文字显示部分以不同颜色显示“匝道开放”、“匝道关闭”、“汇入调节”等匝道控制内容，以及“主线畅通”、“主线拥挤”、“主线堵塞”等交通状态信息[7]。目前呼市尚缺少交通诱导信息系统，导致交通高峰期间部分路段和区域非常拥挤，而有些道路上车流量很少，道路资源未得到有效利用。

3结语