安徽省建成了全国首个功能齐全的省级路警联合指挥中心,有效提高了全省高速公路交通安全预警预防和应急联动处置的准确性和高效性。针对路警联合指挥中心运行管理模式、业务体系和一体化智能管理平台进行分析和总结,探讨路警联动、多方协同的路网管理新模式、新方法。路网管理需要突破行业界限和地域界限,进行多方联动和多地协同,充分利用各个行业、相邻地域的有利资源,提高路网管理工作效率和水平,建设安全畅通便捷绿色的交通运输体系。
重点介绍了高速公路智能化运行管理与服务系统的建立以及构成,并主要围绕高速公路服务系统、管理系统、监测系统3大核心业务应用系统,以及面向不同的对象提供相应的功能。该系统的建立将改造和提高高速公路的管理和服务水平,使服务系统、管理系统、监测系统达到最大化优化与协调配合,为政府、交通行业主管部门、交通管理决策者以及交通使用者提供全方位交通信息服务。
为了充分而高效地利用多媒体手段进行路网信息发布,提高公路出行服务质量,增强服务水平,在分析路网出行信息服务现状问题和交通运输部指导思想的基础上,提出了路网多媒体出行信息服务体系的基本定位;应用以服务功能为核心的路网多媒体出行信息服务体系框架设计理论和方法,全面分析了体系的服务功能,在部省两级路网中心架构的基础上,在满足当前部省两级公路网出行服务及突发事件应急处置的业务及未来可能扩展的工作需求前提下,提出了体系框架。上述对路网多媒体出行信息服务体系框架的有益探讨,对未来体系建设的规范性、可扩展性和可持续性,具有一定的参考价值。
信息安全作为交通运输行业信息化建设的基础保障手段,对保障交通运输又好又快发展具有重要意义。从行业总体信息安全需求的特点、已有安全机制存在的问题和行业信息安全建设存在的普遍问题3个方面进行分析,归纳并总结现阶段行业信息安全所面临的主要问题,同时结合未来物联网对行业信息安全建设的潜在影响,初步探讨并提出通过行业统一的密钥管理和公钥基础设施解决交通运输行业信息安全问题的方法。
为了分析目前我国应用智能交通系统改善道路交通安全水平的现状,回顾并总结了欧盟、美国和日本等主要发达国家或地区推广应用智能交通系统改善道路交通安全的现状及主要经验,综述了我国应用智能交通系统改善道路交通安全的现状并分析总结了其中存在的主要问题,进而提出了一整套有助于我国未来进一步推广应用智能交通系统改善道路交通安全水平的政策建议。研究表明:进入本世纪以来,主要发达国家或地区越来越关注和重视通过以ITS技术为代表的新技术手段来进一步改善其道路交通安全问题;我国在这一领域尚缺乏顶层框架设计,系统整体效果不突出,规模效益不明显;应通过明确发展目标和战略、加大资金投入、加强标准化工作、注重科学评价以及加快产业化发展等多方面,充分重视并加快推进我国应用ITS改善道路交通安全领域的发展进程。
通过研究交通状态的识别,以及相应的控制策略,来适应变化的交通环境,并实时评价调整方案的效果。首先,运用视频检测技术,以行程速度为出发点,根据相同等级道路设定统一的速度阈值,来对当前的交通状态进行判别,并建立三级预警机制,为管理者提供决策依据;然后构建基于交通流协调程度的动态综合评价模型,对路网运行效果进行粗略评价,并按照时间长短分两级对路网的交通状态变化及趋势进行动态评价分析。最后,通过实际数据对交通状态的演变关系及变化趋势进行了验证。
针对传统高塔大功率调频广播存在频率利用率低、能源浪费、干扰民航等问题,提出调频同步技术,适用于公路沿线的带状信息服务,可弥补大功率单一站点覆盖的缺陷。首先从技术角度对调频同步技术存在延时、稳定性差等问题进行分析,提出"同相"是调频同步广播系统的决定性参数;通过对同相控制研究理论的研究,阐述了同步TS流编/解码器的同步原理,提出了调频同步广播系统的系统结构,分析了系统的特点,提出采用"延时自动同步"技术后,同步解码器根据码流的时间信息和GPS信息每4 s对延时进行1次测量,测量准确度优于0.1μs;同时在调频同步系统中,还可以提供语音插播和数据通信服务,这使得公路交通调频广播系统可与国家紧急广播结合,可实现广域差异化信息推送式服务,可广泛应用于公路信息服务系统中,具有较强的实践意义。
为了把握交通出行信息服务平台最新理论研究和技术发展动态,在收集国内外大量研究文献的基础上,总结和分析了交通出行信息服务平台关键理论问题和相关技术的国内外研究进展,包括交通出行信息服务平台的基本框架,交通信息采集技术,交通信息发布技术,交通信息处理技术中基于浮动车信息的地图匹配和行程速度估计算法,行程时间预测算法,短时交通流预测算法,最优路径规划算法,以及交通信息服务质量评价等问题。最后对交通出行信息服务平台未来需进一步研究的问题给出了建议。
随着土地利用日益紧张,老城区无信号控制交叉口易出现视距不良问题,基于无信号交叉口特征分析以及无信号交叉口视距分析,通过磁感线圈测定地点车速及其到达时刻并利用无线电传感技术传播给MCS-51单片机进行处理,解决了由于视距不良造成的道路交通安全问题,进而降低了交通事故发生率。对比将该无信号交叉口设置成信号交叉口的通行效率,发现该方法在降低交通事故发生率的同时,相比设置信号交叉口,通行效率得到了提升。
通过对合流区的交通特征分析,针对合流区潜在的事故隐患,设计基于车路协同的合流区安全预警系统。系统采用多种交通传感器相结合的方式对合流区交通状态实时采集;在软件设计和数据处理上采用多任务并行接收、预处理和高风险高优先级的逻辑控制原则,通过决策单元定时对交通状态数据进行处理、决策及数据更新;最后通过车路协同和提示屏实时对合流区车辆发布安全控制预警。
以应用较为广泛的VISSIM仿真模型作为基础平台,采用正交试验算法对常用的6个参数进行了标定,并推荐了一套参数标定流程。最终以北京市南中轴某单个信号交叉口优化仿真参数标定为例,以进口道平均排队长度的总体误差均值作为评价指标,进一步用各进口道流量平均误差进行评价,验证了正交试验算法在VISSIM参数标定上的有效性。
为推动网络安全技术在高速公路中的应用,完善和发展我国高速公路智能交通信息系统,结合高速公路信息系统的安全需求,阐述了现有信息系统网络安全实现技术,分析了我国高速公路智能信息系统的管理体制和网络现状,从信息安全保障体系的基本要求出发,分别从信息安全建设规划、信息安全管理体系、信息安全技术体系、信息安全运维体系、信息安全标准体系等方面构建高速公路智能信息系统网络安全保障体系的解决方案,为今后实施高速公路智能信息系统网络安全建设提供参考。
为了规范停车信息联网,提出了停车信息采集方法,包括采集方式,采集内容和采集设备管理技术要求,提出了数据发送的技术要求和规范,包括数据发送方式和数据发送内容,规定了停车信息平台的数据存储和数据管理的技术规范,包括停车场信息的登记、停车信息采集设备登记,采集设备的合法性校验,数据上传和存储方式。本文的研究成果可用于规范停车信息采集设备的研制,指导停车信息平台的开发建设,为不同停车信息系统之间的信息共享打下良好的基础。
利用调查、仿真等手段,在分析综合交通枢纽行人交通行为的基础上,剖析了行人交通拥挤的形成机理,对综合交通枢纽内行人交通拥挤的形成原因及类型进行了详细分析。在综合考虑现有数据采集能力的限制及拥挤环境下不同交通流参数的敏感性,选择客流密度及客流量作为直接的评价指标。在借鉴机动车交通拥堵指数的研究成果的基础上,构建适用于评价综合交通枢纽整体或局部区域拥挤程度的客流拥挤指数。实例应用表明该指数能够精确、及时地体现客流枢纽整体及局部设施的拥挤状态,有较强的实用性。
采用BPR型阻抗函数,通过在小型交通网络上的容量限制流量分配研究LOGIT模型的性质。使用MATLAB软件实现了交通网络的仿真和流量分配,研究了待分配流量、分配次数、LOGIT模型参数取值等与分配结果的关系。研究结果表明,道路的平均阻抗随分配流量的增加而增大,阻抗方差随分配流量的增加而减小;收敛分配效果的分配次数与总分配流量成反相关反系;随参数θ的增大,LOGIT模型分配的收敛速度也会变快,即同样流量下较少的分配次数就可以达到较理想的结果。本文深化了对LOGIT模型的了解,得出了实际应用中分配次数和参数的选取方法,并对随机均衡状态下道路网络的性质进行了一定研究。
计重收费实施后,车辆超载情况得到了一定程度的治理,通行车速、路面损害等都得到了改善,但也出现了一些新的问题,突出表现在:收费站(特别是省界主线收费站)的通行能力明显下降;计重设备的精度可靠性不稳定,导致收费纠纷增多。利用物联网技术,提出了一种基于物联网的货车电子不停车计重收费方案构想——使用电子封签监测货车上的货物情况,并依赖网络,监测跟踪货车运输的全过程,将货车计重这个环节,从集中在收费站出口车道,改为分布到各个物流中心、仓库、港口码头等货运集散地,减少了计重环节对收费站出口的压力,实现了货车的电子不停车计重收费,提高收费站出口的通行能力。
为在高速公路收费中应用手机支付方式,研究手机支付的相关技术及实现方式。手机支付也称为移动支付,分为远程支付和本地支付,高速公路收费中的手机支付为本地支付,应用近距离非接触RFID技术。目前手机支付技术实现方案主要有:RFSIM/UIM卡、NFC、e-NFC和双界面卡SIMPass支付解决方案,其中SIMPASS方案是在国内应用最多的方案。通过对比、分析,双界面卡SIMPass方案具有工作频段的兼容性和通用性好、正在进行国内标准的制定、得到国内大多数运营商和相关厂家的支持、有成功的应用和使用经验等特点,可做为高速公路收费中手机支付采用的技术方案。基于SIMPass技术制定了高速公路收费中手机支付操作及交易流程方案,提出了高速公路收费系统应用手机支付时对现有收费软件和机电系统的改造方案。实现手机支付在高速公路收费中的应用。
专用短程通信(DSRC)协议是智能交通系统(ITS)领域用于车路无线通信的重要基础通信协议,目前已在国内高速公路电子不停车收费(ETC)系统中得到实际应用。DSRC通信协议中路测设备(RSU)与车载单元(OBU)建立连接的第一步也是最重要的一环,即为本文讨论的内容——初始化内核的设计,具体设计中首先分析了DSRC协议栈,特别是应用层的核心架构,论述了初始化内核的功能和任务;然后分别介绍了RSU端和OBU端的初始化内核设计,详细分析了各自的全部触发事件、状态转移和执行动作。初始化内核协议状态机的设计提高了初始化内核的实现效率、可靠性和实现的完备性,从而为软件或硬件实现提供了重要的理论基础。
对目前不停车收费DSRC系统中车道上的通信区域需求进行了分析,为了抑制RSU与OBU通信中经常出现的邻道干扰和跟车干扰,提出了新的动态通信区域方案,将车道上的通信区域在纵向分成了0～4 m、3～7 m和6～10 m通信区域,根据车辆在车道上所处的位置来选择合适的通信区域。为了实现这种动态通信区域方案,提出并设计了一种6×8的多波束微带天线阵列作为RSU的收发天线,该天线阵列通过在馈电网络中加载射频开关,再控制开关的通断状态,使天线的波束指向不同的方向,分别覆盖车道上纵向0～4 m、3～7 m和6～10 m区域。动态通信区域的测试结果和预期的分析结果基本一致,测试结果表明该方案能抑制邻道干扰和跟车干扰,并提高RSU与OBU通信的稳定性。
运输车辆超限超载对公路造成了极大的破坏,也引发了大量的交通事故。为了有效遏制车辆超限超载,保障交通运输安全顺畅,一种新的收费模式计重收费应运而生。以京津冀高速公路联网收费区域计重收费数据为样本,量化分析实施计重收费前后超限超载车辆比例的变化情况;实施计重收费四年来不同轴型的货运车辆超限超载运输的变化趋势以及运输车辆车型结构分布的变化情况。分析结果表明:超限超载车辆明显下降,从实施前的22.21%下降至2011年底的5.68%;多轴(六轴及以上)货运车辆的比例逐年提高,由实施初期的27.55%上升到2011年底的42.11%。计重收费政策对抑制超限超载运输、促进运输业车型结构优化调整发挥了重要的作用。
首先根据《公安交通指挥系统建设技术规范》(GA/T 455—2010)的要求,介绍公安交通指挥系统评价内容。其次运用层次分析法和模糊数学法,建立其综合评价模型评价公安交通指挥中心建设和应用水平。最后提出提高公安交通指挥系统的建设和应用水平的建议。实验表明,所提方法可以合理评价城市公安交通指挥系统的建设和应用水平,有利于指导公安交通指挥系统的发展。
为了分析智能交通技术在改善道路交通安全中的潜在优势,关注了当前世界道路交通安全形势以及应对措施的变化,分析了道路交通事故的主要影响因素,说明了智能交通系统的技术特点及其在"人-车-路"这一道路交通系统中的独特作用,并分别从道路交通事故预防、危险探测及事故预警、事故伤害减轻以及事故后应急救援等道路交通事故发展过程中的四个主要环节入手,系统地阐述了智能交通技术在道路交通安全领域的潜在优势。研究结果表明:ITS技术能够通过信息的交互,将人、车、路等各因素集成为一个联系紧密且相互协作的整体,在道路交通事故的预防、预警以及事故救援方面有着独特的优势和应用潜力;能够及时探测和发现驾驶员视野范围内、外的潜在危险,并及时向驾驶员发出警示信息,引导驾驶员关注周边的各种潜在危险,并为驾驶员的驾驶行为提供支持和建议,甚至能够采取控制措施以减少事故发生的风险;在道路交通事故发生后,能够有效地缩短救援队伍抵达事故发生现场的时间,并能够有效地缩短交通运行恢复至正常状态的时间,从而减少二次事故发生的可能。
为了提高车载导航装置信息交互的安全性和效率,解决普通语音识别技术应用于车载导航大词汇量连续识别条件下准确率低的问题,在车载导航语音操控功能分析的基础上,提出了基于音素的车载导航目标地点语音识别解决方案,设计了基于编辑距离的拼音-地图查询字符串匹配算法与多通道整合算法实现了这一方案,选用MicrosoftSpeech SDK 5.1语音识别引擎结合长春市导航数据在主频为3.3 GHz的HP工作站上完成了软件开发。实验结果表明:应用该解决方案,兴趣点语音识别的准确率达到了97%,其中精确匹配达到171次,近似匹配后通过多通道信息整合得到准确结果 23次,充分说明了方案的有效性。
由于现有地震灾害的应急疏散模型未考虑灾害对路网通行能力降低程度这个关键因素,提出了考虑灾害事件对路网通行能力影响的路网疏散模型,并利用该模型和青海玉树地震灾区路网数据对模型效果进行实例分析和动态展示,旨在解决地震灾害条件下,较大范围内的人口疏散和迁徙问题,目的是利用疏散模型来提高疏散效率、减少疏散时间、并优化疏散预案。
基于面向服务的体系结构和实现技术,设计并开发了一个恶劣气象监测预警预报系统,提供城市天气预报查询、公路沿线气象信息、干线公路网宏观层面预报、公路沿线精细化预报、报警参数设置、事件查询及处理和地图等7项服务,实现了实时气象查询、产品预报、监测预警和历史查询等4大功能。探讨气象事件的特点,提出一个事件合并算法,解决了单气象要素事件在事件持续时间内频繁报警,以及某时间点上的多要素事件重复报警的问题。通过测试,该系统对恶劣天气的气象监测和预警有明显效果。
为进一步推动智能交通系统的发展,缓解交通拥堵、交通安全等带来的一系列问题,拟将信息物理融合系统运用于现代交通系统中,利用信息物理融合系统计算、通信与控制的高度融合的特点,实现对交通系统的实时感知、动态控制与信息服务。在智能交通系统(ITS)的基础上,结合信息物理融合系统的特点,提出了交通CPS的层次结构模型,模型细分为感知层、计算层、控制层、网络层和应用层等5个层次,并详细分析了每个层次的主要特点及在整个模型中的作用。在此基础上以车辆实时诱导系统为例介绍了交通CPS层次结构模型各个层次之间的协同工作流程,最后简单概述了交通CPS研究面临的主要挑战。该模型作为后续对交通系统研究的基础,为推动智能交通系统的进一步发展,具有重要的指导意义。
为了更好地解决公路智能交通随机接入拥塞难题,在文中通过比较现有接入控制方案,提出了一种动态自适应的接入控制算法。该算法能够依照数学推导,采用接入期望值、碰撞概率预测函数,动态调整概率值,从而实现对海量设备动态发起接入的精细化控制。仿真结果表明,新提出的自适应算法能够大大改善用户接入性能,并对实际应用有着良好的指导价值。
通过对目前养护模式的方式与效果的深入分析,基于机电系统软硬件的功能性单元的划分,提出功能性养护单元的新概念,建立一套实效的预防式机电养护系统,从而改变单一设备的养护模式,通实现高速公路运营期间机电设备的养护工作的规范化、系统化,形成有效的、可实施的以预防为主、防治结合的新模式。
