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第五章交通监控设施设计教学内容1）交通监控中心2）信息采集子系统3）信息提供系统4）主线控制5）匝道控制1交通监控系统1.1定义1）偶发事件车辆行驶的动态保障系统,与其他静态（安全、管理）设施共同构成了保障道路交通高效、安全的基础交通事故、车辆故障、道路及沿途设施损坏、气候变化等2）静动结合静态交通工程设施对正常交通状态管理起到了关键作用，但难以及时处理上述随机事件高速公路机电系统设置原因：交通状况和环境状况随机性北京西二环交通拥堵状况城市快速干道交通状况1交通监控系统1.1定义3）饱和交通量当交通量达到或接近道路设计交通量时，道路上任何偶发事件若得不到及时处理，都将导致人民生命、财产的严重损失交通动态系统是人们维护道路交通高效、安全运行的重要补充城乡交通枢纽政治经济生活高速公路城市快速路立交、高架路城市干道1交通监控系统1.2功能和目标1）功能交通信息的实时采集、信息传递、信息分析和处理、信息反馈等。监控系统应具备实时性、稳定性、可变性等性能要求2）目标针对变化的交通状态，提供实时、合理的交通管理与控制：疏通交通阻塞；预防交通事故；减轻交通事故危害1交通监控系统1.3组成1）信息采集子系统现代道路上设置的用于采集交通及相关信息的设备和装置摄像机地感线圈红外检测装置交通信息采集子系统的功能，就是对原始信息的实时收集和预处理，使其转化成符合系统要求的信息文件视频信息→数字信息1.3组成1）信息采集子系统信息采集对象交通流信息（交通量、车速、车流密度等）气象信息（风、雨、雪、雾等）环境信息（路况、有害气体等）其他异常事件（事故、施工等）1.3组成1）信息采集子系统常用装备车辆检测系统气象检测系统环境检测系统有线信息系统（声音、图象）巡逻车辆红外限高检测装置安装于道路沿线的各类传感器，能实时、准确采集各类相关信息小型清障装备福特交通指挥车美国交警专用雪弗兰卡马罗系列巡逻车配备雷达、大型车载计算机等装备的现场信息处理、传播车交通巡逻车发展史1交通监控系统1.3组成2）信息提供系统安装于道路沿线提供交通信息发送、诱导、控制、指挥等指令的设备作用向使用者提供信息向使用者提供建议、指令向管理、求救部门提供信息向社会提供信息信息提供系统是将控制中心的指令传输到道路沿线的载体，主要由有线、无线信息传输网络构成：交通电台、交通诱导牌、可变交通标志1交通监控系统1.3组成2）信息提供系统特点该系统的特点是涉及面域大，工作条件恶劣，必须全天候分布于道路全线监控中心虽然含有分散的子控制中心，但子控制中心的作用一般限于对局部的控制指挥正常情况道路沿线信息发布和反馈，应该由总控制中心集中处理现代公路、城市道路在土建阶段就应处理好沿线通讯光缆、电缆埋设（或预留）等1交通监控系统1.3组成3）监控中心是采集系统、提供系统的中间环节，是实施交通信息处理、交通控制和管理的核心集中式监控中心：一条公路（或一个区域）所有采集的交通信息，全部集中处理，统一反馈分布式监控中心：总监控中心下辖若干子监控中心，分布于道路沿线各个重要地点（重要的桥、隧、匝道）监控中心的主要构成：大型多功能计算机、大型显示设备、控制台是采集系统、提供系统的中间环节，是实施交通信息处理、交通控制和管理的核心供管理人员操作的控制台大型显示设备华盛顿城市交通监控中心1交通监控系统1.4分类主线控制隧道控制桥梁控制匝道控制通道控制综合控制ITS初级控制，用于线、点等小范围控制。中级控制，用于关键区域有限范围控制。高级控制，用于区域内全面范围控制。1交通监控系统1.4分类1）主线控制基本思想：保证一个地区的交通主线畅通，可基本保证该地区的交通畅通控制范围：针对局域交通干线上异常信息的检测、处理和及时反馈主线控制是相对独立的一种线性控制，比较容易实现，是我国目前交通控制中采取的主要形式1交通监控系统1.4分类2）隧道（桥梁）控制对道路中大型、重要的隧道（桥梁）进行实时监控，属于点控制范畴除具备主线控制的功能外，还应具备照明、通风、防毒、火警等控制和预警能力1交通监控系统1.4分类3）匝道控制匝道是高速公路、高架路、大型立交桥等现代交通设施的重要组成当交通干线的交通流区域饱和（或经常出现短时高峰）重要匝道的进出车辆将由于减速、分流等原因，会造成交通阻塞针对交通实际需求，对高速公路、高架路重要匝道实施交通控制1.4分类4）通道控制（区域局部控制）通道控制是一定区域内带状路网的交通控制体系。包括了主线控制、匝道控制功能，并通过设置一定的路径诱导系统、可变情报板等设备，达到区域重要局部实时监控的目的集散公路：一种道路体系，与高速公路平行且相距不远的干线公路、城市快速路等高等级道路控制的意义：存在集散道路的区域一般是交通的要害区域，不论是干线、集散公路、还是匝道，任何路段的交通堵塞都会波路网的交通畅通1.4分类5）综合控制智能运输系统（ITS），是针对更大范围公路网、城市路网的交通区域控制系统综合控制是面域的管理与控制，也是未来交通控制的必然趋势。实施的目标就是谋求整个路网交通运行的最佳效果根据区域的具体交通状况，综合控制系统可能包含上述四类交通控制的全部内容2交通控制中心设计2.1监控中心设置位置功能：对各方面信息进行分析处理；制订和实施管理、控制方案监控中心的地理位置十分重要，对其监控功能的发挥有直接影响★接近城镇★具备较完善生活设施◆尽量接近监控对象◆分中心监控范围小于50公里监控范围行政范围设备布置人员生活址选考虑的因素★地方行政管理权的划分与统一◆相关设备的合理、有效布置监控范围行政范围设备布置人员生活址选考虑的因素★地方行政管理权的划分与统一◆相关设备的合理、有效布置2交通控制中心设计2.2监控中心功能基本作用：信息的分析、处理、决策常用设备：计算机、显示器、控制台1）宏观监视（通过显示设备等）全程交通运行状态各子监控中心运行状态下辖各系统硬、软件运行状态设施工作效率、完好率交通事件协调2）宏观调控交通宏观优化2交通控制中心设计2.2监控中心功能3）信息实时收集交通数据、当地气象环境、报警求援、上级指令系统设备状态等音、图、文各类信息交通运行状态、局部方案决策、系统硬软件运行状态、统计分析、存储、打印等4）信息的分析处理2交通控制中心设计2.2监控中心功能5）实施交通控制通过对所有交通信息的综合分析对比，监控中心以一定的形式完成发布指令、上报信息、临时特殊监控等工作在重大、特大偶发事件处理中，为现场指挥者提供可靠信息6）辅助管理涉及到：方案决策；相关部门协调；应急事件中常需要交警、消防、医院、工程抢修等部门默契合作，统一调度2交通控制中心设计2.3主要硬件设备1）综合控制台大屏幕投影仪、大型电子地图板；在控制中心可以展示所辖范围每个控制局部的静态、动态图、文信息2）大型显示设备操作工位终端设施操纵单元大型计算机视频处理中心控制台闭路电视控制单元紧急电话控制单元专用电话专用计算机2交通控制中心设计2.3主要硬件设备3）计算机系统计算机硬件构成：系统主机、各类专用计算机、彩色成像、通讯、显示打印等终端设备计算机软件构成：系统支持软件、监控应用软件交通监控系统计算机硬软件配备应实现：满足设计的监控功能；满足一定时期的增容、升级需求3信息采集子系统3.1采集系统构成采集装置的特性：多样性；独立性；外场性信息采集设备：各类监测设备；传感设备；预处理软件；紧急电话；视频采集装置信息采集系统是分布在道路沿线，实时收集受控路段上交通信息的执行部分道路监控过程中，一切为获取交通信息所涉及的各类硬、软件设施3信息采集子系统3.2三大系统系统构成数据信息采集设备音频视频采集设备辅助性信息采集设备车辆检测环境检测气象检测计算机实时处理紧急电话电视监控人工处理可移动设备交通、气象电台3信息采集子系统3.3系统运行方式检测器采集的信息经自身子系统进行预处理，并自动、直接地通过传送系统，上传至控制中心分析处理1）联机运行方式联机运行方式中的信息采集设备一般是固定安装的具有特定能功能的专用装置视频采集装置：直接将现场视频信息及时处理成数字信息，并同步输送至上级计算机3信息采集子系统3.3系统运行方式局限1）联机运行方式设备技术问题：网络系统、外部设备的持久稳定问题地域局限性：城市路网复杂，公路的地域广阔，外部设施难以全面覆盖，且某些局部亦未必需要设备利用率：使用率低导致投资成本、使用成本增加3信息采集子系统3.3系统运行方式采集到现场信息后不直接上传控制中心，而是就地处理、暂时存储2）脱机运行方式现场子系统完成：将处理的结果通过当地控制系统实时执行；一定时间内将存储的信息上传控制中心脱机运行方式运行的信息采集设备，其现场工作相对独立，可以根据需要临时取舍，具有较大的灵活性3信息采集子系统3.3系统运行方式特点2）脱机运行方式独立的子装置便于运用成熟的技术；独立性更强，可根据需要单独设立；提高相关设备的利用率高速公路超速等违章，城市交叉口闯红灯等违章行为虽然一定程度影响了正常的交通秩序和安全，但只是潜在的危险；在繁忙的城市交通、封闭的高速体系，若将此类事件都在现场处理，反而会造成交通阻塞3信息采集子系统3.3系统运行方式监控系统中音频、视频采集这两大系统介于通讯与采集、联机与脱机的中间范畴3）紧急电话、电视监控紧急电话：形式上与常规电话相同，但在监控系统中是应付意外事件重要采集设施，属被动采集电视监控：交通信息通常要实时上传相关控制中心，但相当地域也采用脱机方式3信息采集子系统3.3系统运行方式3）紧急电话、电视监控两大系统的音、像信息一般不作计算机处理，而是直接由现场人员观察、判断，并适当采取措施4）运行方式应适合现状需求遵循性价比原则，采集系统的具体运行方式应视交通需求、道路环境、设备技术、经济条件等因素确定4信息提供系统将采集子系统收集的城市道路（高速公路）实时信息、控制中心发布的信息及时向使用者传递的载体监控中心实时信息集中处理判断决策指令采集系统管理人驾驶人救援人执行机构提供系统4信息提供系统4.1系统构成道路监控过程中，所有用于服务、管理、求助、发布交通状态信息和指令的外场设备对道路使用者：诱导、提示、指令相关部门：交通管理、工程救援、医院、消防社会新闻：舆论、社会效益系统构成指令、信息发布外设相关机构联系电话广播电台信息平台信息提供外设4信息提供系统4.2系统运行方式系统运行时各提供系统之间可能是相互关联的也可能是相互独立的监控中心集中管理、控制；从道路交通的整体性出发，不论是单条公路还是公路网，在控制区域内都必须总体协调1）联机运行方式监控中心统一协调自控电子提示设备活动交通标志道路控制信号匝道控制信号4信息提供系统4.2系统运行方式外场设备独立运行：为了保证动态设施的实用性和有效性，信息提供系统也可采用不受监控中心的控制而独立运行的模式2）脱机运行方式各种手动活动交通标志，感应式控制设施与信息采集系统一样，提供系统的脱机运行方式更具灵活性，是目前经济发展时期的有效措施之一4信息提供系统4.3功能交通信息公布、车辆行驶诱导1）功能管理、限制等指令发布2）控制与解决的常见交通问题交通阻塞的控制措施（周期性或偶发性）环境因素造成限制（大雾、冰冻、毒气泄漏等）道路及设施问题（道路维修、设施故障与损坏等）特殊事件（相关的法律依据或公众意志）4信息提供系统4.4常用外部设施可变情报板可变交通标志目前我国公路上很少使用这两类装置，部分高速公路控制中有少量应用交通发达城市部分关键路段实施此类管理收效明显正常情况下，控制中心反馈的信息通过一定的途径进行日常的信息管理、交流和对偶发事件的应急处理4信息提供系统4.4常用外部设施1）活动标志工作原理通过控制各类光源，提高背景图案的亮度，完成可变信息（有限度）的显示矩阵显示，对发光二极管进行不同排列，构成图案、文字、数字，以此适时发布控制、管理等交通信息普通灯泡2）光源类型发光二极管光纤导光投影5主线控制合理、有效地对交通干线监控，是局域公路（或公路网）畅通的基础保证主线控制是道路监控最基本的一种，其具体实施取决于道路的交通特性区域管理体制：管理体制、方式的差异地理环境：平纵曲