奧運交通指揮控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用

奧運交通指揮控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用隋亞剛前言以智能交通管理系統(tǒng)來提升道路承載能力，緩解日益嚴(yán)重的交通擁堵形勢，保證社會交通與重大活動交通的高效和諧運轉(zhuǎn)，已成為世界范圍內(nèi)交通管理領(lǐng)域的普遍共識。北京作為全國政治文化中心，正步入城市化、現(xiàn)代化與機(jī)動化同時高速發(fā)展的關(guān)鍵時期。2001年申奧成功至今，機(jī)動車保有量從169萬輛上升到437萬輛，平均每年增長近30萬輛，是一種超常規(guī)、前所未有的高速發(fā)展，加之超過500萬的自行車交通，使北京的道路交通成為當(dāng)今世界上交通需求增長最旺盛的城市，以及混合交通最復(fù)雜的城市。此外，北京中心城區(qū)受到歷史古城布局的影響，道路擴(kuò)容極為有限，而首都特有的政治文化地位，也決定了國事、外事等活動中交通警衛(wèi)任務(wù)頻繁，特別是成功舉辦一屆“有特色、高水平”的奧運會對交通管理智能化、科學(xué)化提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。經(jīng)過幾年的科技攻關(guān)，北京交通管理部門組織建成了適合首都交通特點的奧運交通管理指揮控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)投入使用后，在確保奧運交通安全、準(zhǔn)點、可靠、便利，改善道路行駛秩序，提高通行效率，保障交通安全，實現(xiàn)城市交通與奧運交通的和諧運轉(zhuǎn)，促進(jìn)和諧宜居城市建設(shè)等方面發(fā)揮了重要的支撐保障作用。一、系統(tǒng)架構(gòu)奧運交通指揮控制系統(tǒng)是按照奧運智能交通管理系統(tǒng)建設(shè)工程可行性研究報告進(jìn)行總體規(guī)劃和建設(shè)的。其核心體系架構(gòu)為 “一個中心、三個平臺、八大應(yīng)用系統(tǒng)”（如圖），“一個中心、三個平臺”即“交通管理數(shù)據(jù)中心”、“指揮調(diào)度平臺”、“綜合業(yè)務(wù)平臺”和“信息發(fā)布平臺”。八大應(yīng)用系統(tǒng)是指交通信號控制系統(tǒng)、交通監(jiān)測系統(tǒng)、信息服務(wù)與發(fā)布系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)、數(shù)字化執(zhí)法系統(tǒng)、綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和指揮調(diào)度集成系統(tǒng)。在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一規(guī)范的前提下，擴(kuò)展建設(shè)相關(guān)應(yīng)用子系統(tǒng)，實現(xiàn)了系統(tǒng)應(yīng)用的高度集成與關(guān)聯(lián)共享，保證了系統(tǒng)的最大應(yīng)用效果。1交通管理數(shù)據(jù)中心交通管理數(shù)據(jù)中心以完善、可靠的硬件設(shè)施和穩(wěn)定、高效的運行服務(wù)系統(tǒng)為依托，以交通管理信息的采集、存儲為支撐，以數(shù)據(jù)分析、挖掘應(yīng)用為目標(biāo)、以靈活、多樣的信息展示為手段，形成統(tǒng)一完備的基礎(chǔ)信息資源庫，在保障信息安全的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)信息資源共享和數(shù)據(jù)深層次挖掘與綜合利用，為交通指揮控制系統(tǒng)、交通業(yè)務(wù)管理提供綜合數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用支持。其以交通管理綜合業(yè)務(wù)平臺、交通管理指揮調(diào)度平臺和對外發(fā)布平臺為基礎(chǔ)，整合三大平臺的數(shù)據(jù)、信息資源，利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理工具，對海量交通信息進(jìn)行過濾、整合、挖掘，為交通管理決策提供定量的決策支持依據(jù)，為交通管理仿真系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。同時將采集到的數(shù)據(jù)存儲，進(jìn)行有效的備份。2指揮調(diào)度平臺 依托交通電視監(jiān)控系統(tǒng)、“122”接處警系統(tǒng)、警用車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)、交通信號控制系統(tǒng)、道路交通實時動態(tài)信息采集、處理/分析、發(fā)布系統(tǒng)、交通事件檢測系統(tǒng)、車輛旅行時間監(jiān)測系統(tǒng)、勤務(wù)崗位管理系統(tǒng)、交通違法監(jiān)測系統(tǒng)等技術(shù)手段，實時檢測、監(jiān)控道路交通狀況，獲取路面的交通流狀態(tài)、交通突發(fā)事件等信息，作為交通控制和指揮調(diào)度的基礎(chǔ)，對路面交通實施統(tǒng)一管理、統(tǒng)一指揮和統(tǒng)一調(diào)度，快速處置各種交通意外事件，實現(xiàn)對路面交通進(jìn)行交通監(jiān)測、交通控制和指揮調(diào)度等三大功能。此外通過分析交通監(jiān)測數(shù)據(jù)以及交通控制數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對于整個北京市的城市交通運行狀態(tài)的準(zhǔn)確評估，生成科學(xué)的指揮調(diào)度方案，提高路網(wǎng)的通行效率。3綜合業(yè)務(wù)平臺依托先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能卡等技術(shù),建設(shè)了數(shù)字化執(zhí)法系統(tǒng)、交通事故信息管理系統(tǒng)、交通安全宣傳管理系統(tǒng)、交通秩序管理系統(tǒng)、機(jī)動車管理系統(tǒng)、警務(wù)管理系統(tǒng)、綜合信息查詢等綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，覆蓋了全部交通管理業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了交通管理信息高度集成與關(guān)聯(lián)共享，為科學(xué)管理、嚴(yán)格執(zhí)法、高效服務(wù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐和保障。4信息發(fā)布平臺依托道路交通流預(yù)測預(yù)報技術(shù)、道路交通流動態(tài)仿真技術(shù)、道路交通數(shù)據(jù)動態(tài)管理技術(shù)，以及實時路況信息發(fā)布等技術(shù)，通過室外交通顯示屏、智能導(dǎo)航終端、廣播電視媒體、互聯(lián)網(wǎng)等多種形式，將交通狀態(tài)信息、交通管理信息、實時路況信息向社會發(fā)布，滿足公眾的出行需求，為公眾提供最佳的出行方案和選擇，高效地服務(wù)于奧運交通及社會交通參與者。同時也達(dá)到了有效地均衡路網(wǎng)交通流量，緩解道路交通擁擠的目的。通過交通管理互聯(lián)網(wǎng)站，開通了違法信息查詢、政策法規(guī)、交管動態(tài)、警務(wù)公開、施工占路、網(wǎng)上行政審批預(yù)約等一批欄目和服務(wù)，方便了群眾，密切了警民關(guān)系，提高了服務(wù)水平。其已成為交通安全教育、交通管理對外信息發(fā)布、信息交流的便民窗口。此外借助信息發(fā)布平臺，實現(xiàn)與其它政府部門和社會單位的信息交換與共享。二、關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用 1、適合混合交通流特點的城市交通管理系統(tǒng)集成模式及技術(shù)利用城市交通多源異構(gòu)數(shù)據(jù)特征分析與融合技術(shù)、分布式異構(gòu)多系統(tǒng)集成技術(shù)、基于GIS的預(yù)案化指揮調(diào)度集成等技術(shù)，高度集成與關(guān)聯(lián)了視頻監(jiān)控、單兵定位、122接處警、GPS警車定位、信號控制、集群通信等99個應(yīng)用子系統(tǒng)，實現(xiàn)了對城市交通統(tǒng)一、高效的可視化、扁平化、預(yù)案化指揮調(diào)度，顯著地提高了指揮效率和快速反應(yīng)能力。同時，在該技術(shù)支撐下構(gòu)建了由奧運交通指揮中心、仰山橋勤務(wù)指揮中心和38個場館交通指揮所構(gòu)成的奧運交通三級指揮體系，實現(xiàn)了對社會交通和勤務(wù)交通立體掌控、定位到車，交替放行、精確到秒，有效保證了奧運會3000多場重要比賽場次以及30多場重要活動的交通安全、準(zhǔn)點、可靠、便捷，以及與社會交通的和諧運轉(zhuǎn)。2、智能交通綜合監(jiān)測技術(shù) 利用數(shù)字高清實時綜合檢測、多源交通事件檢測及車輛特征檢測等技術(shù)，建成了包括視頻監(jiān)控、事件檢測、交通流檢測、交通氣象檢測和違法監(jiān)測的智能交通綜合監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)全時空覆蓋城市主干路、快速路及奧運場館周邊道路，實現(xiàn)了道路交通流量、流速、車輛占有率的檢測、違法行為監(jiān)測和交通意外事件檢測等功能，不僅為交通指揮控制、出行信息服務(wù)和科學(xué)需求管理決策提供詳實的數(shù)據(jù)支持，還實現(xiàn)了對奧運相關(guān)的全部機(jī)動車和駕駛員交通違法行為的實時監(jiān)測和閉環(huán)監(jiān)管，有效的保證了奧運交通安全，以及奧運交通管理措施的實施，并為城市交通需求的科學(xué)管理提供有力的支持和保障。3、混合交通流狀態(tài)下交通信號控制技術(shù)利用在城市交通參與者的交通行為特征分析技術(shù)、混合交通狀態(tài)下交通參與者行為影響模型建立和仿真技術(shù)、交通控制方案實時優(yōu)化生成技術(shù)等方面取得的創(chuàng)新成果，在全國率先采用開放式的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，建成了覆蓋北京市五環(huán)內(nèi)千余個路口的交通信號統(tǒng)一控制管理平臺。實現(xiàn)了混合交通流下的交通高峰、平峰、低峰的點線面協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，有效地保證了全市路網(wǎng)的最大通行效率，使路網(wǎng)綜合通行能力提高15%，同時實現(xiàn)了對公交及特種車輛的優(yōu)先控制功能。奧運期間，交通信號控制系統(tǒng)自動適應(yīng)了單雙號限行產(chǎn)生的流量大幅變化，實現(xiàn)了自動調(diào)節(jié)、自動優(yōu)化控制；對奧運班車提供7萬次信號優(yōu)先，累計縮短行駛時間超過600小時；針對奧運會、殘奧會特殊需求，增加了行人倒計時、盲人語音提示等多種功能的應(yīng)用，凸現(xiàn)了以人為本的人文奧運理念。 4、城市快速路交通控制技術(shù)。 北京快速路由二環(huán)、三環(huán)、四環(huán)、五環(huán)和11條聯(lián)絡(luò)線組成，長度達(dá)360公里，承擔(dān)著全市50%以上的交通量，快速路出入口密集，間隔短，平均間距僅為318米，是世界上最復(fù)雜、控制難度最大的快速路。針對這一現(xiàn)狀，自主研發(fā)了快速路出入*通流特性分析、快速路多節(jié)點“OD” 建模技術(shù)和基于主輔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術(shù)?；谏鲜黾夹g(shù)建成的快速路交通控制系統(tǒng)，利用設(shè)置在快速路主要出入口的信號系統(tǒng)，根據(jù)快速路主輔路流量信息，自動調(diào)整進(jìn)出快速路的交通流量，有效提高了北京快速路網(wǎng)的通行能力、承載能力、交通管控能力和城市抗風(fēng)險能力，快速路網(wǎng)日均時速提高了6.92%。奧運期間，利用該技術(shù)對286公里的奧運專用車道實施了有效的管理和控制，保證了5000多輛奧運專用車輛的安全與暢通。5、實時動態(tài)交通流預(yù)測預(yù)報技術(shù)。 針對我國城市交通構(gòu)成特點和混合交通流的特性，研究開發(fā)了交通流跟馳分析模型和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的路網(wǎng)動態(tài)交通預(yù)測算法模型，實現(xiàn)了道路交通的宏觀、中觀、微觀的交通預(yù)測預(yù)報，精確度達(dá)到了90%。利用該技術(shù)建成的交通信息服務(wù)與發(fā)布系統(tǒng)，在對路網(wǎng)流量信息進(jìn)行深層次挖掘和分析的基礎(chǔ)上，通過大型室外可變情報信息板、互聯(lián)網(wǎng)站、廣播電視等多種渠道，以文字、圖形、視頻等多種形式，向社會公眾發(fā)布包括實時路況、交通管制，交通預(yù)報和行車路線參考等權(quán)威信息，最大程度方便社會公眾出行，有效均衡路網(wǎng)流量，緩解交通擁堵。目前，系統(tǒng)通過分布在城市主干道和快速路上的大型可變情報信息板每兩分鐘刷新一次路況信息，每天發(fā)布196萬條實時路況信息；查詢實時路況信息的互聯(lián)網(wǎng)站和手機(jī)網(wǎng)站日訪問量達(dá)到2000余萬次。三、系統(tǒng)應(yīng)用綜合效益系統(tǒng)投入使用后，在北京奧運會以及建國60周年大慶的交通組織保衛(wèi)工作中發(fā)揮了重要的作用，確保了重大活動交通運行的安全、暢通。同時為日常城市道路交通管理工提供了強(qiáng)有力的科技支撐，提升了首都科學(xué)交通管理水平，產(chǎn)生了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。城市道路綜合通行能力提高15%，萬車死亡率由2005年的5.87下降到2008年的2.81，降幅達(dá)52%，交通意外事件發(fā)現(xiàn)時間縮短5分鐘以上。此外，通過提高通行效率，減少停車及旅行時間，顯著降低了交通能源消耗及排放污染，有力凈化了社會交通環(huán)境，有效促進(jìn)了宜居城市與和諧社會的建設(shè)。目前，已有146個國家和國內(nèi)32個省市、自治區(qū)及香港、澳門特別行政區(qū)專門組團(tuán)進(jìn)行學(xué)習(xí)考察。上海世博會、深圳大運會、廣州奧運會、山東全運會和倫敦奧運會組委會也組織進(jìn)行學(xué)習(xí)考察。為開展智能交通管理系統(tǒng)建設(shè)及重大活動交通保障提供了有益的借鑒，推動了智能交通管理領(lǐng)域的科技進(jìn)步和發(fā)展，該系統(tǒng)榮獲2009年度國家科技進(jìn)步一等獎。 結(jié)束語通過奧運交通指揮控制系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，一大批具有開創(chuàng)性、實用性的交通管理科技成果應(yīng)用于實踐，有力地推動了首都道路交通管理水平的跨越式發(fā)展，并為國內(nèi)大中型城市發(fā)展智能交通管理提供了有益的借鑒。未來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)與城市建設(shè)的快速發(fā)展，大中城市面臨的交通管理形勢依然十分嚴(yán)峻，因此，結(jié)合本地交通特點，研究應(yīng)