• 张纪升:新形势下智慧化的路网运行监测与服务
    2014-06-13 17:53:35   来源:tranbbs.com    作者:t    评论:0 点击:

    2014年6月11日,第五届中国智能运输大会暨第三届深圳国际智能交通与卫星导航位置服务展览会进入第二天议程,在路网智能管控与服务技术分论坛中,交通运输部公路科学研究院主任助理张纪升以《新形势下智慧化的路网运行监测与服务》为题进行了发言,以下为发言实录。

    张纪升:

    汇报一下咱们在智慧交通和路网运行监测与服务方面的结合和我们的思考。分成四个部分,大的背景,我不再细说,首先GDP和货运周转量的相互支撑关系,另外年初发布了城镇化的一个规划到2020年,达到60%的城镇化率,还有机动车保有量的增长,到2020年超过2亿。从1988年开始建设高速公路以来,我们高速公路也是对国民经济起到很重要的支撑作用,截止2013年底超过了10万公里。但是我们在车道公里数上,和美国相比,还有一定差距。跟欧洲和日本相比,在服务品质安全状况还是有差距的。

    高速公路经历了从路段建设,到通道一直到现在10万公里以后,形成网以后网络化建设的过程,按照规划新的国防网的规划,将超过13.6万公里的国内高速公路,加上省内会超过16万甚至可能会达到20万。

    目前为止高速公路跨省的交通量占了相当大的比重,我们统计江苏、安徽这些省份,每天跨省通行量占到全省通行量30%—40%,所以跨区域交通的运行和管理,应该说是非常迫切的事情。

    从全国客货运周转量,货运的高附加值,还有高速公路私家车出行次数,都得到了非常大的增长,包括高速公路出行距离,也是得到了很大的延伸,跨区域出行,这样的服务的需求还是比较迫切的。公路网运行这方面,虽然经历了建设,达到了一定的程度,也还面临着一些问题。首先路网承载量有了集聚的提高,高速公路年平均日交通量达到了2.5PCU每天的量。全国干线公路网拥挤度去年达到了17%,其中高速公路拥挤度达到了23%,高速公路处于拥挤状态里程占到2%,全国高速路网的2%。应该说拥堵事故等等的问题,还有服务,都是咱们需要去着力解决的问题,在路网管理上。

    这几张图是关于高速公路拥堵的场景,包括节假日,还有城市周边区域重要通道,高速公路的拥堵,已经呈现了常态化的趋势。还有极端恶劣天气的频发,造成区域性路网阻断,路网的运行问题。

    还有一些事故、事件造成的影响。通过这几个事件可以发现,某一路段发生问题,它会很快的影响到相邻的路段,甚至相邻的省份都可能的。包括河南,它影响到山东、陕西、安徽等等这样一些路网的道路。

    路网在过去的快速发展中,面临着外部的压力和自身的挑战,首先从经济社会的发展,对于高速公路依赖和支撑作用,愈加明显。对于高速公路客货运量的增长是一个爆发式增长的态势。这样一个外部的需求,造就路网整体的效率和潜力,它的发挥提出了更高的要求。另外私家车保有量的集聚增加,重大节假日私家车驾车出行,使用高速公路,对于公路安全,公路信息服务,它也是带来的更大的需且。对我们来说,我们随着出行距离的增长,跨省大范围服务的体现,应该说是咱们需要着力解决的问题。

    还有近几年,5—10年全球气候变暖,极端恶劣气象频发,包括2008年地震、冰灾,2010年水灾的气候,对于路网跨区域路网协调管理,应急的联合调度处置,这方面提出了更佳的需求。

    在这个基础上,我们极需构建网络化一体化的运营管理和服务体系,这是路网实际的运行过程当中,对于咱们管理提出的,和服务提出的需求。

    另外一个背景,咱们当前互联网和信息技术的快速发展,包括移动通信和网络的迅猛发展,给高速公路带来了新的契机,包括手机用户,超过了10亿,互联网上网人数和手机上网人数,可能都超过5亿,而且还呈现一些快速增长的态势。

    另外通信带宽,也是在不断的增加。包括无线,现在超高速无线局域网,也是工信部正在推进的试点工程,4G它的下载速率也达到几10兆的能力,也为未来路网监测和运行管理提供了重要的制成。

    云计算还有物联网等等这样一些多元化的技术融合,正在支撑着路网的服务发展。

    其实昨天在大会的发言里头都提到大数据,公路网运行应该说是典型的大数据的源端,数以万计,2012年调研来看,全国公路网视频监控摄象头数量能够达到5万以上的级别。另外数据的类型也繁多,技术设施数据,交通流的数据,公共交通还有事件,还有视频等等数据,单一数据的价值密度比较低,但是融合的可能性需求还是比较大。

    在背景的基础上,我说一下国内外在路网工作上取得的成效。国内今天参会很多专家参加了路网运行的调研,我们也是对于国内的情况,进行了初步的模牌整理,很多省分也都开始路网运行管理的工作。包括安徽,江苏、河南、湖南等方面,以高速公路为起点,结合普通公路的路网运行管理,开展了大量的软硬件基础设施的建设。其中江苏刚才崔总也介绍到以一路三方为切入点,实现了统一的指挥和调度,还有应急处置。

    安徽他的特征以路径联合为契机,实现了体制的创新,另外以高速路为主体,实现了综合运输的管理和创新,还有信息化实现业务模式重构,市场化相结合。福建在路网管理这方面,实现了六个统一的建设内容和需求。

    山西以松偶合的方式,实现了数据和视频的联网,实现了对旧有设备的兼容,考虑了未来的拓展,路网运行的体系。

    北京市是全国在普通公路上,应该说第一个开展省级路网运行检测和应急处分系统建设的机构,包括了路网管理、应急,等等五大子系统,目前北京市公路网管理监测体系和发布体系,外场设备超过了1万个外场设备的数量,应该来说对于他的,只有几千公里的干线公路网的规模,他的检测体系应该说做到了比较高的水平,实现了省市两级路网管理的体系。

    国外也在路外运行监测和信息服务做了大量工作,刚才林女士在标准化介绍了一些内容,我简单说一下在路网运行,包括美国各个州也有监控中心,但是这个监控中心跟国内的监控中心,大型化,大屏为主体的建设不一样,它更强调的是桌面的管理和调度的能力。这是他们桌面大屏,各种各样的桌面的屏。

    在出行服务,美国是511系统,以及各州的系统实现信息服务。美国同时也在开展这样一个工作,跟私营的一些企业,他跨了14个州,相当于是一条州际高速,他利用Inrix的数据,私家车和公共车辆的数据产生的交通信息,面向4万英里的道路提供交通信息,这是他们正在做的工作,我觉得对咱们也是很好的借鉴。

    欧盟从2007年开始提出EasyWay项目,在信息基础上,着重强调应用服务的发展,从出行者信息服务,主要的路网的管理,以及物流信息服务三大方面,去锁定这样的服务。应该来说他的路网络是分了八个大的片区,在路网关键路段判别方面,他也给出了统一的规格,以便于27个成员国还有三个非成员国他的路网关键点的判别,还有按照区域化的管理,进行信息的共享和协同发布。

    欧洲还有国家交通信息中心的建设,包括英国、荷兰都建有国家级的交通控制中心,其中英国的信息中心,他是引入了私营的机制,由高速公路管理局,通过合同的方式授权给私营机构,进行日常的运维和处置。

    这是日韩,也是开展了国家级路网的管理工作。日本他是以路网信息的收集以JARTIC这个部门,这个是JARTIC基本情况,不做详细汇报。

    它是JARTIC这个采集和发布的中心基础上,他做到了比较精细化的协调管理,这个例子是去年我们同事考察的时候看到的情况,这条高速上前方遇到事故,沿途大概超过10几公里多块模板,连续发布动态的信息,能够让出行者能够得到及时的信息。

    国内外基础上和我们的基本需求分析上,我们大概提出来基于智慧化的路网运行监测和服务体系的基本架构,在传统的感知管理和服务的基础上,我们也提出来,希望能够做到更全面的感知,不仅仅是交通流的感知,和事件的感知,也能实现对于在路上车辆,也是说把车辆,还有包括类似于百度、高德等等这样的动态信息、服务商能够提供的信息,他能生成的动态交通信息,做综合感知,这样以大数据思维去分析动态道路信息。管理这方面也是前期可视的基础上,以信息以数据为前提,能够做到路网的运行状态更加准确感知和预判,还有对于事件快速的预判和预警。再有对信息服务,现在每个人手上有多个显示屏,手机、pad、电脑多屏终端,怎么样实现路网管理信息和多屏之间的协同,不仅仅是通过公路部门发布信息,也通过私营的信息服务提供商去快速发布信息。

    从目标上来说我们希望通过全方位采集、精细化管理和个性化服务,达到智能路网感知体系,实行预警预报和比较完善的工业基础信息等五大目标。

    总体架构基础上,我们提出了一些发展思路,首先转变传统机电思维,总路网的角度去开展机电系统的建设、维护管理。还有从服务的角度去发展机电系统,不仅仅是方便管理,还要方便服务的角度,去设计相应的机电系统,跟用户直接接触的机电,包括服务区设施的设置,我们要做更加详细的考量。

    再有一个综合监测视角发展机电系统,目前高速公路基本机电系统还是以视频检测为主,我们希望加大气象这方面,还有重点关键技术设施方面的监测力度,提升综合的监测能力。另外一个,两客一危营运车辆监测是属于营运部门的职责,但是类似于陕西隧道的事件,我们也要加强两客一危车辆的监测,我们觉得公路管理部门不仅管公路,也希望能够把路上的载体运载工具进行管理。

    另外以互联网视角进行路网体系的发展,考虑公司合作的方式,拓展信息采集和发布,我在前面信息也提到,首先公路行业,或者交通管理行业,要有基本的监测体系。另外我觉得要充分发挥电信和导航定位厂商,延伸的动态资源。另外发挥多屏终端的信息获取和发布的能力。

    第二个通过体制机制的方式,能够实现公路相关信息的快速公开,包括了地理信息系统,包括动态信息的采集事件的信息,应急的处置这样信息快速公开,让更多的私营企业,能够更快的去扩散信息。

    第三个,车路合作,未来的车路合作也是一个发展趋势在路网的发展过程中也要考虑到车路合作的需求。

    咱们国家之前30位院士联合上述国务院,提出了新一代国家交通控制网的战略,这一块也是以车路合作为契机为切入点,能够把高速公路网建成一个0伤亡,0事故低排放的受控的公路网,这是一个院士们的设想。

    再有一个充分挖掘行业内的数据资源,刚才也说了全国ETC联网,现在正在加紧开展,如果全国联网打通了以后,应该来说是咱们一个重要的信息获取的渠道,对断面交通信息的重要补充。还有两客一危车辆,对公路运行监测的补充,再有收费数据,怎么样更快的提取出来,能够为动态路网管理,提供这样一些支撑。我们也做了相关的实验测试,认为也还是有可行性的。另外要关注数据的安全,系统的互信和抗抵赖方面安全密钥的工作。

    希望能够路网管理和路段通道的智能化并重,现在高速公路机电化水平,信息化水平已经很高了,但是我们希望从互联网的角度或者用户的角度考虑,怎么样延伸高速公路工艺和服务属性,真正像通信部门一样,把通信上网骨干网做成一个通道,咱们高速公路应该也是一个通道的概念,不仅仅提供人和物的移动的能力,另外更多的一些服务加载上去,能产生更大的效益。另外一个在绿色低碳这方面,也要做相应的工作。另外打通路段管理和路网管理相互的数据交互的工作,我们认为双方做管理的时候都有这个需求。

    我们设想未来几年时间,一到两年时间,把设施的平台联网、监测点规划布局,能够做成,逐渐能够做成全网全时立体化、智能化的监测体系。另外在新技术和体制,能不能实现咱们的工作是有非常大的变数。

    下面汇报一下,在智慧化的路网运行检测服务这一块的几个关键技术,首先是路网运行状态评估,我们部里2012年暂行要求基础下,提供了分层级、分粒度路网多方面评估的体系,在多粒子方面包括路网基础设施、路网结构方面的评估,还加载了气象、交通流等等这样多种数据以后的评估。

    我们是在暂行性要求基础上,进行了细化的工作,提出了对于五个单项指标和通道和路网指标的体系,进行了量化的计算方法的工作。这里举例以饱和度的概念解释。

    拥挤度我们提出了路段的拥挤度,结合路段平均速度,以可实施的角度,评判路段的拥挤度。从通道和路网这方面,我们分别提出来,也是参考了北京等等这样一些地方快速路管理的经验。提出中度和重度拥堵的里程,这一块我们是以相应试点的路段,进行了拥挤度的评价,相对来说它还是能够比较好的反应路段和路网的运行状况。

    下一个指标是饱和度,我们也提出来有几种叫法,可能叫饱和度,也叫饱和密度,饱和度是路段或者路网饱和的情况,过程路段饱和路段占到路网的占比,符合密度是路段和路网上剩余的通信能力的比值,我们在考虑这个的时候,是把有些路段上,他的饱和度达到一定程度以后,就不认为他有符合运作,有这样一个区别。

    在前面五个单项指标基础上,我们也提出了一个综合运行指数,包括通道和路网上,在通道运行指数上我们考虑到中断和气象环境的指数,达到一定比例以后,我们认为通道运行指数就是一,其他我们进行了平均。

    这是基本情况,这是路网这个层面的运行指数,这是一些实例,对路网综合运行指数的评估。

    往后监测点,分了三级监测点,国家级、省级还有其他检测点,这个基础上我们进行了一些分类,包括基础设施的监测,对于关键节点,或者受突发事件影响的多发的监测点,第三类路网功能属性发挥有较大影响的节大,三类节点。其中第一、第二类是根据历史数据,进行的一些个分析。第三类是从路网的功能结构上,我们把咱们前一些定性的,比如说认为这条路比较重要,通行量大的定性的判别方法结合国内外的技术,进行了一个关键节点的方法的研究。包括节点这方面,我们提出了节点加强能力,节点加强里程件数的方式,表征节点在路网里面的重要度。以及节点缺失以后路网效能的影响的概念。

    这是一个关键路段辨识的方法,包括原始拓扑和对点拓扑的辨识,这个是我们在连云港做的事例,这个是我们辨识的结果的数据,这是我们在江苏省做的一些试点,辨识出来的一些关键点段的情况。应该来说有60%以上是高速路,40%是我省干线公路,也是符合我省关键需求。

    下一个关键技术是基于OBU同道型高速公路运行状态研判,像北京等地ETC交易量达到30%,ETC车道实现了全覆盖,路段中间适当增加DSRC路侧设备获取轨迹信息,我们是在北京的京城高速归路进行了试点,从获取信息,我们适当增加了DSRC设备以后,结合车道ETC交易数据,信息获取能力有了很大的提高,这是我们五分钟和十五分钟周期数据的覆盖率是比较高的。这是增加了一些检测器以后的精度显著提升,其中误差下降还是比较显著的,从速度准确率和精度时间准确率都有10%—20%的提升。这是郊区对于DSRC数据,对于流量和速度的一个表征,应该说跟咱们日常的趋势还是有比较好的一致性的。

    第四个关键技术我们结合国内现在比较热的智能高速,我们在科技司的带领下,我们在河南实施了智能高速公路的示范工程,我们也以以后、高效、便捷、绿色提出了智慧高速的概念,这是一个基本的情况,我们从不同的视角,对于智能高速提出了相应的定义,对阶段划分也提出了基本的角球,我们对智能高速的定义从它的基本属性,工艺和服务的基本属性开始,对于道路设施还有通信平台日常的监控,信息的发布等,还有公路服务等这方面,提出了综合的要求,分了三个大的阶段,这是我们一个基本考虑。这是河南一个工程的基本情况,包括全方位采集,跟百度、高德、电信等联合的信息获取,还有就是跟电信部门在服务区做的一些联合的信息发布等等一系列平台另外主动交通管理系统的构建,实现了对于在路段上的车辆,交通流,综合的监测和预警,协同的发布这样一些基本功能。

    责任编辑:孙长宁

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