• 符锌砂:高速公路网监测技术
    2014-06-13 18:56:16   来源:tranbbs.com    评论:0 点击:

    2014年6月12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,华南理工大学符锌砂教授以《高速公路网监测技术》为题进行了发言,以下为发言实录。

    符锌砂:

    各位专家各位代表,我下面就高速公路网监测技术对大家做一个汇报,刚才张主任对这个背景已经介绍很充分了,我们高速公路已经达到12万公里,我们检测设备在全世界也是最好的,但是这样做能不能满足高速公路实际运行需要?

    现在我们高速公路量很大,而且交通量车辆,包括整个事故量也很高,在这样的背景下面,我们前端有很多设施。在监测这一块我们跟车检器,视频,电子卡口很多,这些设备能不能真正发挥作用?这是一个很大的问题。现在交通部2012年成立了路网中心,每个省也会相应成立路网中心,但是现在每个省还没有正式挂名省的路网中心,但是都有道路集团路网中心,基本上代表了省的路网管理。

    我们对比国内外高速公路预警管理,我们国家整个设施方面投资是最大的,像一些欧美国家,他没有收费。而且他交通也很好,我们知道,我们在道路上面,我们的速度差,整个交通事故是最大的影响因素。像国外,大车小车速度差不多,所以整个状况非常好,就是说在美国也好,在欧洲也好,就很少看到收费站,他整个道路监控设施非常简单,根本没有我们这么复杂,我们国家是每一条路一个,几十公里,非常完整的监控系统,有非常多的设备,车辆只要进来就能跟踪到车辆。

    即使这么多设备,你现在看到我可以调看任何一个道路市际交通运行情况,从公路运行管理,是可视化、可控,这也是部里提出的要求,现在可视也没有问题,因为监控设备,特别视频监控,是我们整个高速公路运营的一个主要管理的手段,但是即使这样我们那么多传感器,那么多设施,但是并不能获取数据。虽然我们有车道传感器,有线圈的,微波、激光的,但是实时交通运行状况,并不能够感知到,大家可以想像,你一个路网来讲,你不知道交通运行状况你无法进行管理,这个在整个高速公路运营管理是一个最大的问题。

    我们看一下这个是广东省路网规划情况,全国也类似,我们实际上高速公路是一个路网,我的路口是你的路口,但是我们国家一条路口分好几段管理,实际上我的出口就是你的入口,对于路网在惠州那里15条高速公路结合的地方,一般周末都是堵车,那么多车堵在那个地方,一堵就是好多个小时,有多少车辆到惠州去?估计不到10%,大部分车只是路过。假设一个路网监测平台,可以做整体协调和诱导,对整个路网效益的提高是非常有好处的,这个也是提高道路运营效率和减少拥堵延误,减少事故这方面。

    现在我们从路网监测,怎么样为路网提供实时交通流量分布和预警,有效减少交通事故,这个是路网监控系统主要的设想。实际上我们现在,现在我们到任何一个监控中心去都有好多系统,但实际上我们的系统真的还没有形成一个具有协调联动机制的,信息发布和指挥调动为一体的系统,实际上这一块也是我们整个路网运营效率不高,而且拥堵比较严重的比较因素。往往来讲一个省级路网中心,一般也是个交通应急指挥中心,对公路安全畅通和社会和谐稳定也有重要的责任。

    建立这样一个集成平台的主要目标是,充分整合利用高速公路上的外场设备所获取的数据进行实时分析实现高速公路网的交通预测和交通预警,这是第一个目标。

    在这个基础上,建立具有协调联动机制的集路网运行检测,信息采集与预警,交通紧急救援,公众信息发布,应急指挥调度。这个是目的。

    这个是系统工作模型,首先外场设备做一个综合数据采购分析,由此对整个状况进行评价,在这个基础上面进行信息发布和调度管理。这是他的整体框架的情况。从实施内容分四大块,第一个高速公路网运营检测及交通信息采集与预警,第二个应急预案管理与紧急救援子系统,蒂森个公众信息服务平台子系统,第四个应急指挥调度决策支持子系统。

    我们看一下具体的,刚才我们也介绍到,我们现在高速公路设备特别多,我觉得有点过多设置了。也许我在关键路段设置好,就能控制整个道路的交通状况和安全。我们设置了这么多设施以后,还并不能了解到道路的实施运行情况,第一个子系统,主要是运营监测及交通信息采集子系统,主要分成路网安全运营检测,里面有很多信息,包括视频、移动视频,区域间测速、信息采集、交通状况分析和预警,突发状况的预警。

    这个子系统的主要目的,想通过对整个外场设备所有的综合分析和处理,能够对高速公路实时运营状况做一个客观的数据预警,再对交通变化的趋势做一个分析,这样为后面的运营管理提供一个预警信息。

    它这里边牵扯到海量数据,包括多源数据、采集、融合和综合分析,包括基于云计算的海量、多纬度交通信息深挖,多维度路网状态分析及评价模型,拥挤和突发事件时空影响分析模型。因为在整个路网交通状况分析上面,可以做一些预测模型,分析模型变化情况,在什么状况下什么空间什么时间,他会产生交通聚集点,和突发事件突发点,对整个后续管理,包括做一些应急管理,能够起到很好的作用。

    我们做项目,有的高速公路就提到道路的问题,我收费站也许今天开了,就没有多少车过来,但是到时候车很多的时候,我的收费口开的不够,这个时候造成很大影响。特别像广东省交通厅他有规定,在高速公路收费站排队长度多少,车辆多少,由于我的组织协调不好造成这样的损失也对高速公路有很大影响。

    实际上对高速公路的空间分析和时空分析在整个空间发布信息,这样对整个高速公路管理者提供很多决策的依据。

    另外基于交通仿真和概率分布的交通突发事件预测模型和基于视频识别的交通信息采集及交通事件检测。刚才也说到2012年做了路网监测系统的调研,整个国家高速公路层面来讲,其实真正的问题还在数据采集,测试再好再先进,但是数据不完整,不能反应道路实施状况,无法进行监控无法进行管理的,所以我们现在从高速公路建设管理,应该说我们的资金和技术都不是问题,现在说到哪一个具体技术,解决某一个识别方法,都没有问题。但是现在你某一个具体的点实现了,但是没有一个整体的平台,形成一个整体的效果,我们还达不到路网管理的效果。

    另外道路欢迎及管理数据采集,包括气候环境很重要,交通状态预测模型研究,还有刚才讲的接口,这个是路网监测在数据采集这一块也是一个。

    这是系统架构,在第二个系统,应急预案管理与紧急救援系统,要对高速公路进行有效管理,你要对他的状况进行有效的协调和管理,也就是说我有很多应急预案,这里分四大块,第一个高速公路交通突发事件影响分析,发生交通事故影响到什么范围?发生什么事故?事故分类分级,影响危险程度也要做分析。在这样一个事故基础上面,我突发事件预案是什么?第一时间有它相应的预案,包括对整个高速公路路网级的应急指挥资源分布,包括紧急突发事件的协调。

    关键技术,像这样一个子系统研究里面,主要几个,第一个是突发事件模型及危险登记划分标准,突发事件一般发生了很难判断,一般有重大火灾还有危险品等等,事故发生以后你要确认事故的类型,包括危险等级,这就需要一整套体系。

    第二个基于交通仿真和概率分布的交通突发之间预测与预警技术,这一块跟我前面提到的数据采集处理有点相关的问题。但是我根据整个路网实施状况的数据采集,然后做一些交通分析和仿真,判断交通数据情况。假设某个地方测速很慢,那就意味着这个地方车很多,车很多就很可能堵塞。我们在某些路段发生车辆很多,在后面延伸路段很少车辆,就可以推算到中间可能出问题,因为车辆是连续的,在高速公路上来来是连续的车流,他就可以测算出来这个路段是多少车辆通过,虽然我们监控的段面有限,通过摄像机可以看到路上从头看到尾,是真正从监测的角度来讲,从信息采集角度来讲,比如说获取路段实时状况,事故流量,肯定在一个有效的范围内监测到,不可能全程都布置监测系统,这样就要靠一些手段预测分析,流量分析仿真做这个工作,这个也是方式。

    最后交通突发事件应急处置及救援人力、物力、资金等资源配置模型研究。

    这里面分成这样的模型,比如说突发事件的确认及分类标准,主要是对事件的可靠度,现在发生一个突发事件,所有事件都是有原因的,要确定事件是什么事故,在事故模型里面事故的可靠度,以及事故的特征进行分析,确定分类依据和分类标准,对事故进行分类。然后是事故的突发事件危险登记划分,分成这样一些类型,突发事件影响评价模型眼界,严重程度怎么样。

    我在整个应急预案角度,我根据事故的分级分类危险程度影响范围这些因素,通过事故的特征分析,建立包括紧急救援、策略实施方案,以及人力、物力、资源分配的应急预案。这个我就不详细介绍了。但是这里面有最佳的交通控制策略,包括影响预警系数,包括最后应急处置评估。

    实际上他的核心就是事故特征分析,和应急响应预案的研究,这里面有交通突发事件预警和预防的技术研究,这个里面牵扯到刚才谈交通状况,交通突发事件预测,能够预测出来就会做一些预警和预防的工作。通过交通仿真和概率的模型,研究交通突发事件标准。

    交通突发事件应急响应和救援策略研究,应急资源、人力、物力资源模型。

    第四块突发事件处置方案研究,里面有整个救援方案规划,队伍配置、交通管制、交通分流、应急保障、专家支持等一系列方案。

    应急指挥调度,包括突发事件应急处置评估,具体内容我就不详细介绍,从第二个部分来讲,交通预案和应急储备这一块研究,就涉及到刚才提到的模型和方法。

    这是它的一个具体的框架,应急预案管理与紧急救援系统。

    第三个就是信息发布平台,我们通过路网运行监测、设备运行采集,包括分析处理以后,怎么样发布这些信息。这里面分几大部分,一个是分析系统,大量信息以后,怎么样分析这个信息,有网络有驾驶员的,有跟进的,我必须分析这个相应的信息。

    从技术角度来讲,主要是两方面,第一个是面向出行者服务信息的筛选与综合技术研究,你在开车你很清楚,我前面这一段路它的交通情况有没有堵车,到底运行速度怎么样有没有封闭道路的情况,假设有这个情况,他就告诉我什么时候可以下去。你在高速公路上开车的时候,不可能给你个信息给你,你自己去采集数据。

    所以我们想,定制这个数据,根据不同的使用者,不同的驾驶员,他在某一个路段,因为现在技术已经不成问题了,GPS定位也好,包括APP发布地下的技术,实际上都已经能够做到这一些,关键问题是我怎么样从整个道路信息里面,对你这个驾驶员你关注的,对你有作用的数据,直接发送给你,这样对交通也有一个很好的促进。

    主要是从海量信息中快速的提取交通流参数,公路运营状况等信息,并声称路网交通流动态管控最优方案,确定各类诱导信息。

    刚刚谈到手机移动平台信息实时发布技术,为每一个驾驶员提供他的最新的信息发布的情况。

    这个是综合信息服务平台具体情况,这里强调一下像这个服务平台,每一个省都有这个信息服务平台,但是假设不能有效获取数据这个平台有什么意义呢?这些指标对驾驶员没有可选择的依据,所以我觉得信息平台真正能够发挥作用,一定是建立在数据有效的获取这样的技术上。

    最后高速公路应急指挥调度系统,这里面分成两大部分,一个是高速公路网实时交通流量分布及预警系统,前面有的部分也谈到这个问题,在这个调度系统来讲,它对宏观路网交通状况分布,做一个协调的调度指挥。

    关键技术是路网状况分析、预警和调度模型,包括基于互联网技术的路网监测、指挥调度和信息发布。包括协调联动机制的运营检测以及运营管理技术。这是它的一个技术框架的情况。

    实际上他的调度决策都是在前面数据采集分析的基础上面,对路网宏观上面做一个调度和运营指挥。这是这个系统建立的整体的技术框架,这个我也不详细介绍。

    实际上刚刚我们谈到我们路网现在存在最大问题是,我们有非常好的设备,但是我们并不能够实时获取这些数据,根据交通部2012年出的资料我们有很多省份都在采用这个数据采集的手段,但是现在我们的传感器大部分都是高速公路运营管理的,我也不知道谁在用这个数据,没有几个部门会用项圈做道路统计,视频信息是整个系统用的最多的,其实我们高速公路最主要设备就是视频监控,所以我们现在提到全程监控,也就是说我看到路上每一个点每一个路段都要看到你,但是这个是一个备份的方式,必须人主动看,但是现在这里显示的是我们做城市道路事故协调,这个是2002年广东省科技厅的一个项目,智能交通信息识别,现在大家知道城市道路也很多,装了很多摄像机,在这个监控里面,就是一大片电视墙,人在里面看每个视频,这种情况完全没有办法第一时间看到问题。而且这些数据我都不知道有什么作用,实际上我们关注的只是有事故的地方,我们一般做法是发生事故把这个有事故的视频保存下来,我简单说一下这个原理,通过这个计划对视频信号进行处理。这个是一个数据,这个就非常复杂,而且它有信号灯的情况,比方说在这个路口,一个目标长时间停在那里,那可能有问题了,因为路口不可能停在这里,这是夜间的情况。

    接下来我们看一下高速公路的情况,这个是在广深高速公路的情况,把路上摄像机的信号传到我们电脑上,原来监控方法都不改变,这里一旦出现问题马上报警,可以切换到屏幕上去。这个是在桥上面的摄像机信号传出来的,风比较大所以摄像机抖动很厉害。这种设备识别率非常难判断,你要在这里看着,过了多少辆车,系统出来多少辆车,一对比就得到结果,这一段是有足够分析对比的,识别率达到97%。它可以直接分辨它的车速,车型,车型只是大中小的车性,流量、速度、占有量,这些信息对我们路网管理就已经足够了,包括上次我们在北京讨论这个事情也是这样,我们对路网监控,必定要获得他的运行状况,数据精度高低大家要求不一样,这个对我们整个系统都有很大的影响,假如我们放得太高就基本上非常难实现,太低又很难满足要求。所以从路网达到什么样的机制最好?当然很多专家是见仁见智,有人说80%、有人说85%,有人说90%。

    假如说我路上的视频信号能够直接获取数据,那是最方便的。这里还是广深那条道路,只不过是晚上的情况,晚上根本看不到车辆,只能看到车身,晚上就没办法识别车型,晚上只识别车灯的方法,根据车灯运行规矩判断,这个也做了对比,达到93%,但是这个很难代表最准的精度,因为和摄像机安装的高度、位置有很大的关系后来我们在福建一个夸海大桥上做,事故识别率就达到90%,因为桥上面反光很厉害。

    实际上高速公路运行,这个是广清高速公路运营情况,我们在高速公路上有很多视频监控,我们设计这样一个界面,假设一个很大电视墙你看很难发现问题,这里发现一个人走上来,他把信号放在系统里面,系统自动识别,什么事故报警,什么事故处理,发生事故以后自动切换出来。

    我讲这个主要目的,我觉得我们现在路网监控,有一个误区,我们觉得设备越多越好越先进越好,所以在这么大投入的情况下,并没有真正有效监控达到作为,所以路网监控这一块,大家可以从我们国家的实际状况出发做一些研究,以后有机会希望和大家进一步交流的谢谢大家!

    责任编辑:孙长宁

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