运用网络技术原理解决城市交通流量统计和控制难题

2011-11-03屠友军

浙江警察学院学报 2011年4期

关键词：车辆通行交通流量道路交通

屠友军

（杭州市人民警察学校，浙江杭州 310008）

运用网络技术原理解决城市交通流量统计和控制难题

屠友军

（杭州市人民警察学校，浙江杭州 310008）

在汽车社会步入“车联网”和智能交通时代的背景下，利用网络技术原理解决城市交通拥堵问题，可以引用借鉴QoS流量控制和网络流量监控来对城市交通流量进行统计和控制，达到智能调节车流速度，避免和缓解交通拥堵的目的。实现的主要步骤有科学计算道路中车辆数量、正确评价交通状况、智能控制车辆出行、对实施方案进行可行性分析。

网络技术；交通；流量；控制

近年来，城市汽车保有量的急速增长成为交通拥堵的主要原因之一，缓解城市交通拥堵已成为保障和促进经济社会发展、改善民生的必然要求。为解决城市交通拥堵问题，政府部门推出了许多措施，如单双号限行、错时上下班、设立交通换乘中心、公共交通优先、提供公共自行车、实行单行线管理、高架立体交通、开通水上巴士、建设地铁等等，甚至还有收取“拥堵费”、提高城区停车费等，这些措施虽在一定程度上解决了部分交通拥堵问题，但是成效不是很大。

所谓“车联网”，就是把互联网和以车为主体的物联网结合在一起，通过采用计算机技术、电子技术、现代通讯技术以及物联网技术采集车辆信息，然后根据数据智能引导与调整车流的速度，加强路网系统的疏导、调节，优化整个交通系统，使车辆行驶和道路交通管理智能化，从而达到缓解道路交通拥堵、减少交通事故、改善道路交通环境、节约交通能源、减缓环境污染，并为交通参与者提供多样性服务。从目前来看，虽然还难以完全实现上述目标，但可以应用“车联网”的理念，结合网络技术原理，对解决交通拥堵问题进行一些探索与实践。

首先，“车联网”到底怎样来实现。笔者认为，车联网首先就是将每一辆汽车作为单个信息源，通过无线通信连接到网络中，从而对整个网络内的车辆进行统一管理与疏导，实现以汽车为节点、以网络为基础，人、车、路、网协调发展的车联网格局。其次，怎样将QoS流量控制和网络流量监控进行结合。网络流量监控采集现有道路的车流速度，根据车流速度来通知QoS流量控制系统，QoS流量控制系统里有完整的针对不同情况下使用的N套车流解决方案（数学计算模型），根据网络流量监控系统提交的数据进行比对，采用一种接近高效的方式进行车流的放行和阻断，使发送速率总是控制在恰好低于交通网络或通道的饱和容量之下，这样即尽可能高效地利用交通网络，又不至于使交通网络陷入拥塞甚至瘫痪。

城市交通活动，简单来讲主要包括道路状况、交通设施、气候状况等客体及与交通参与者相关联的主体。在道路状况等客体不变的情况下，车的数量、车的类型、车速、驾驶习惯等主体因素就直接决定了交通状况，即畅通还是拥堵；就像在网络通信带宽固定的情形下，网络中需要传输的数据包的大小和数据传输的先后顺序决定和影响了传输时间。在交通组织中，针对与交通参与者相关联的主体，如何统计并控制道路中行驶的汽车数量，就是解决交通拥堵的直接而有效的方法之一，也是本文下面要论述的重点。

一、科学计算道路中车辆数量

以单条道路（主干道）的车辆通行为例来讨论，假设该道路附近有多个小区、停车场、商业办事中心、商场等各类场所，一旦车辆进入这些场所，则不再影响交通状况，但只要车辆驶出小区进入道路，就将增大交通流量，它就像一个数据字节一样开始在网络中传输。

只要对道路两侧所有的小区、停车场等出入口全部安装有车辆红外线感应控制器或射频识别（RFID）传感设备，道路的两端（到道路的岔口前）预埋磁感应线圈及关联的电子计数器或安装有电子计数功能的视频监控（安装位置示意如图1），用以记录车辆通行数量，任何进出小区的车辆，都将被红外感应；进入或离开道路两端的也都将被记录下来。驶入道路的记录“+1”值，反之记录“-1”值，再根据所有的出入口和该路段两端记录的正负值累计，最终可以计算出正在该路段行驶的实时车辆数总值。

只要相关设施安装到位，可以对全部的道路或者说一个区域内道路的行驶车辆数进行计算。还可以根据统计学原理，抽样计算该区域内各条道路的当前车辆数量，预测各条道路的交通流量。

二、正确评价交通状况

动态、客观的道路交通运行情况，需要运用较为科学的一系列指标和参数来进行综合反映和评估。依据“畅通、安全、有序”的道路交通管理目标，交通状况大致可以分为车辆通行状况、交通流量状况、文明交通状况及交通安全状况等几大方面，与本论题直接相关的就是车辆通行状况和交通流量状况。

（一）车辆通行状况。车辆通行状况是直观反映道路交通状况的核心指标。车辆通行状况主要包括行程车速、交通连贯性、稳定性等。在同一条件情况下，车辆通行状况越好、行程车速越高、交通连贯性和稳定性越强，说明道路交通状况越好。道路行程车速，也称区间车速，用以评价道路的通畅程度，是指车辆通过某段道路的长度与通过该条道路所需的总时间之比（包括中间停车时间和延误时间）。

（二）交通流量状况。交通流量是指单位时间内通过某路口横断面的机动车的数量。机动车保有量及实际使用率，会改变交通流量，机动车流量对道路交通状况的影响较大，与交通秩序、交通事故也具有一定的函数关系。交通流量在超过一定峰值后，会影响交通秩序，并增加交通事故的发生概率，进而影响车速，并对交通流量本身产生负作用。要正确评估交通状况，应对区域路网交通流量进行总体评估，而不只是以某一路段为样本或只选择路口、横断面两个点。

当道路交通达到拥堵的临界点，即车辆通行状况和交通流量状况基本达到最大值时，为避免发生交通拥堵，就应对进入道路的车辆实施控制、限行和诱导。

三、智能控制车辆出行

获取了道路中的车辆数，又明确了各路段达到拥堵的流量最大值，就可以通过软件数据模型，编写出N套数学排列方式，智能控制交通流量，避免道路发生拥堵状况。具体可以尝试采取以下方面的措施。

（一）每个汽车安装3G车载互联网信息服务系统。当该区域路段的车辆达到或接近最大值时，首先对即将行驶进入该路段的车辆实行红色预警和分流，系统通过广播数据的形式下发到客户端，并自动重新检索计算到达目的地的道路，从而避免车辆进入交通出现“红色预警”的路段，通过诱导实现分流。

（二）针对单行方向的道路，其道路两侧的小区、停车场的管理出入口配备一个客户端系统。通过红外感应控制器对出口栏杆进行控制，或者安装信号灯进行控制，对车辆暂时不予放行，并提示他们选择其他的出行方式，如选择公共交通等。当然如果该车的确需要出行，用户可以申请等待进入道路，该系统可根据当前数据，计算出预计等候的时间并告知出行者，用户经过确认后进入等待放行序列，从而避免道路发生拥堵状况；如果是双向通行的道路，还可以在小区、停车场门口设置双向箭头信号灯进行控制。

（三）在公共网络上随时查询有关系统信息数据。

用户可以通过无线互联网服务等方式查看道路的实时交通流量情况，拥堵情况下出行等候时间等信息。

（四）对支路或小巷两侧小区及其他单位的出入进行控制。使之成为一个独立控制单元，支路视为一个主干道的某一小区或停车场，可通过逐级出行原则实施管理。