智慧交通助力昆山市中环快速路交通信息化建设

张韦华

（江苏智通交通科技有限公司，江苏 南京 210000）

为了有效缓解昆山市城市道路交通拥堵压力，增强昆山市城市道路交通科技管理手段，以“科技交通”为指导思想，昆山市大力开展智慧交通系统建设。2010年7月，昆山市中心城区城市道路交通状况实时监测及信息发布系统正式投入使用，依据微波车辆检测器实时采集的动态交通流数据，系统实现了交通状态的实时判别，判别准确率达95%以上，交通状况信息实时发布延误时间最长为1 min。2012年10月，昆山市组织了城市道路交通状况预测预报系统建设，该系统依据微波车辆检测器和视频检测器实时采集的动态交通流数据，实现了对未来交通状态的实时预测，其中行程时间的预测准确率达90%以上。2013年，为了进一步提升昆山市城市道路的智能管控水平，昆山市开展了城市道路智能交通信号优化控制系统建设项目，基于微波车辆检测器以及视频车辆检测器实时采集的动态交通流数据，系统实现了交通高峰、平峰和低峰状态下单点感应优化控制、路线协调优化联控、区域协调优化联控等多种控制方式的实时优化。2015年，在上述系统建设的基础上，昆山市城市道路交通仿真系统项目开始实施，系统建设可为交叉口信号优化控制仿真、道路施工维护评估、交通组织评估、事故交通状况分析、发布与诱导信息优化等提供实时仿真。此外，顺应互联网大数据环境下的交通信息化发展趋势，实现城市一体化智慧交通建设的可持续发展，昆山市于2013年开始启动智慧交通建设，一直持续至今。站在城市高度，完善了集交通运行管控、交通运输管理、交通规划辅助决策、交通信息服务为核心的顶层规划设计。以跨部门的大数据整合为首要任务，建设起昆山智慧交通大数据中心，接入了市公安局交警大队、交通局、规划局、城管局等多个单位数据资源，构建了服务于交通管控、运输管理、规划决策、出行服务的四大智慧交通应用体系。

随着智慧交通进入深水区发展阶段，充分运用“互联网+”、云计算等先进技术，加速数据融合，昆山市在城市智慧交通建设方面取得的成绩十分显著。为了不断加强建设力度，昆山市大力推进中环快速路智慧交通系统的建设，系统建设将进一步完善昆山城市道路交通信息采集、数据融合与信息的多元化服务，为全面推进昆山市城市道路智慧交通建设，提升昆山市城市道路交通管理和信息发布质量等方面具有极其重要的意义。

1 建设目标与需求

昆山市中环快速路智慧交通系统的研发目的主要是利用现代化的技术和管理手段对昆山市中环快速路的交通状况进行全面监控和管理，并通过信息发布和交通控制手段来诱导和主动调节交通需求在全路网上的均衡分布，在此基础上，实现特殊交通情况下（交通事故、交通拥堵）的集成指挥调度。

昆山市中环快速路智慧交通系统建设需求主要包括：（1）交通状况实时监测和预测系建设，其目标是了解快速路及地面带路实时及预测交通运行状况，为交通管控、交通诱导与信息服务、交通控制与集成指挥调度提供准确、可靠的基础数据支撑；（2）匝道控制和集成指挥调度系统建设，其目标是通过匝道控制、交通诱导、事件指挥调度预案等来缓解交通拥堵、降低事件对快速路交通的影响程度和范围；（3）交通信息发布与诱导系统建设，其目标是在交通状况实时与预测交通信息和交通管控信息基础上，对广大驾乘人员提供实时动态交通信息、服务信息的发布，引导驾驶员合理选择合适的出行路线；（4）交通违法行为监测系统建设，其目标是通过对驾驶员违法行为的监测，达到规范驾驶员的驾驶行为的目的。

2 基础设施建设

考虑到系统信息采集的连贯性、针对性，以及数据采集精度和可靠性需求，同时考虑中环交通状况信息发布与诱导需求，昆山市中环快速路智慧交通系统的基础设施包括高架基础设施和地面道路基础设施。

其中高架基础设施包括：（1）微波车辆检测器共计118个，主要用于中环快速路风方向行驶断面交通流（包括流量、车辆行驶平均速度、时间占有率）信息的实时采集；（2）高架上枪型摄像机34个，主要用于中环快速路路段交通运行状况的实时图像监控；（3）高架上球形摄像机8个，主要用于立交枢纽平面和主要交叉口交通运行状况的实时图像监控；（4）治安卡口摄像机18个，用于中环快速路主要进出匝道、互通立交等关键节点处行驶车辆的牌照信息采集，（其他匝道由电子警察抓拍兼用），可用于中环快速路卡口系统建设及车辆分类与控制管理；（5）事件检测视频摄像机40个，用于中环快速路重点路段交通事件（主要指交通事故）的检测；（6）上行匝道控制设备，包括信号机32个；（7）下匝道控制设备，包括信号机24个，主要用于匝道控制，以达到缓解交通拥堵的目的；（8）可变情报板18块（包括F杆可变情报板12块以及龙门架可变情报板6块），主要用于中环快速路及其周边路网主要道路的交通信息实时发布；（9）闯红灯违法抓拍摄像头56个，主要用于上匝道口或下匝道口闯红灯违法行为拍照信息采集，为依法处罚提供依据；（10）限高限重设备2套，主要用于对行驶在中环快速路高架上车辆的高度和载重进行监测，并对超限车辆实时预警，对于违反限高限重要求的车辆，及时进行通报并要求整改；（11）超速违法抓拍摄像头24个，主要用于中环快速路上车辆速度的监测，对于超速车辆进行拍照信息采集，为依法处罚提供依据。

地面道路基础设施及其数量包括：（1）微波车辆检测器共计112个，主要用于中环快速路地面道路风方向行驶断面交通流（包括流量、车辆行驶平均速度、时间占有率）信息的实时采集；（2）视频车辆检测器160个，主要用于采集地面道路交叉口分方向交通流量、车辆行驶平均速度、时间占有率等交通信息；（3）球形摄像机27个，主要用于地面交叉口的交通运行状况的实时图像监控。

基于前端基础设施建设，建立昆山市中环快速路交通信息采集系统、视频监控系统、卡口系统、交通事件检测系统、匝道控制系统、闯红灯违法抓拍系统和超限检测系统，这些系统的建立可为昆山市智慧交通系统提供全面的交通信息支撑。

3 系统功能建设

昆山市中环快速路智慧交通系统具备的主要功能包括集成功能、信息采集功能、数据预处理功能、交通状况综合监测功能、交通状况预测预报功能、匝道控制功能、信息服务功能、交通违法行为监测功能和交通集成指挥调度功能九大功能。

3.1 集成功能

系统的集成功能主要体现在：（1）多系统之间的功能集成，系统集成之后，在信息中心建成一个把中环快速路智慧交通系统、昆山市公安局交巡警大队现有的城市道路实时路况监测系统、交通状况预测预报系统、信息发布与诱导系统、交通信号优化控制系统以及可能的后续系统功能集成为高层应用的操控平台；（2）数据流程的集成，多系统需要采集的静态数据和动态数据由高层的操控平台统一进行多采集和处理，应用系统在功能集成基础上统一从系统综合数据库中提取实时或历史数据，以满足管理功能和信息发布功能需要；（3）数据本身的集成，在条件允许情况下，实现各系统之间的数据交换或信息共享。

3.2 信息采集功能

昆山市中环快速路智慧交通系统的实现需要采集不同类型的数据，具体包括静态信息和动态信息两部分。静态信息主要包括：微波车辆检测器基本信息与地理信息、监控视频摄像头、车辆号牌识别摄像头、事件检测摄像头、闯红灯违法抓拍摄像头、超速违法抓拍摄像头基本信息、路段及路线基本信息等。动态交通信息主要包括：交通流数据（交通流量、速度、车道占有率）、视频摄像视频流图像数据、车牌识别信息、事件信息等。系统集成之后，由操控平台对昆山市公安局交警大队现有的相关系统采集的信息和这些信息进行统一的收集、处理、对外发布等，对数据资源进行整合，在现有的数据库基础上进一步扩展相应的数据库和数据存储表格。

3.3 数据预处理功能

信息中心在采集各种静态信息及动态信息基础上，具备信息处理功能，具体包括：（1）静态信息的处理、添加、维护与更新；（2）动态信息的自动采集与管理；（3）实时交通流数据有效性检验；（4）动态交通流缺省数据的估计；（5）基于视频摄像视频流图像的车牌识别、事件检测与动态交通信息采集；（6）动态交通检测设施状态评估。

3.4 交通状况综合监测功能

信息中心在采集各种静态信息及动态信息基础上，具备交通状况综合监测功能，具体包括：（1）断面、路段、路线、路网交通状况评价指标体系及指标的实时估计功能；（2）交通状况实时判别功能；（3）路网交通运行态势分析功能。

3.5 交通状况预测预报功能

在动态交通数据预处理基础上，交通状况的预测预报功能包括：（1）道路断面、路段、路线、路网交通状况评价指标体系及指标的实时估计功能；（2）道路断面、路段、路线、路网交通状况评价指标及其可靠性实时预测功能；（3）基于数据融合（融合微波车辆检测器及车牌识别信息）方法的路段、路线、路网交通状况评价指标及其可靠性估计与预测功能。

3.6 匝道控制功能

基于交通状况实时监测系统与交通状况预测预报系统功能，匝道控制功能主要包括：（1）根据快速路及其周边路网实时交通状况及匝道控制策略，基于匝道控制设备实时实现快速路匝道主线控制功能（如可变限速控制）；（2）根据交通系统一部分或整体的交通状况，为每一个受控匝道确定一个调节率，以达到缓解快速路拥挤状况，提高驾驶安全和减少总的行程时间的目标；（3）基于WEB与GIS结合的匝道控制与诱导系统信息管理与表征功能。

3.7 信息服务功能

系统集成的最终目的是提供服务功能。在现有的昆山市城市道路交通状况实时监测及信息发布系统和预测预报系统基础上，系统增设的信息服务功能包括：（1）交通状况预测预报信息的可变情报板信息发布功能；（2）路段与路线行程时间预测预报信息可变情报板信息发布功能；（3）超高超重车辆信息可变情报板信息发布功能；（4）交通运行状况预测预报数据网络发布功能；（5）路段与路线行程时间信息与数据网络信息发布功能；（6）路网交通运行态势分析信息及数据服务功能；（7）交通事件信息可变情报板发布功能。

3.8 交通违法行为监测功能

本项目主要从三个方面对交通违法行为进行监测，包括：（1）闯红灯违法行为的监测功能；（2）超高超重车辆的监测功能；（3）超速违法行为的监测功能。

3.9 交通集成指挥调度功能

基于上述功能，同时集成单兵定位等交通管理部门现有系统，依托预案研究，实现正常交通拥堵、计划交通事件（如演唱会、大型体育活动等）、突发交通事故下的交通指挥调度平台开发。

4 结语

昆山市中环智慧交通系统建设是昆山市交通信息化建设的重大举措，项目建设在智慧交通应用新模式的探索、主动化的交通管控、交通管理的业务协同和综合交通信息服务等方面将取得显著成绩。

（1）智慧交通应用新模式。昆山市中环快速路智慧交通系统采用一体化“交通信息采集—多元数据融合分析与处理—综合管理应用—面向多用户交通信息服务”的智慧交通应用模式，能够满足各部门业务需求和实现部门间业务的高度协同，是智慧交通建设的一种探索和创新。

（2）主动化的交通管理。系统转变传统先发现后治理的被动模式，变为主动发现问题，提前采取措施；通过准确、可靠的交通状况预测，提供未来拥堵路段、潜在交通事件的预报以及行程时间的预测，为交通管理调度、交通信息发布与诱导提供必要的依据和信息支撑；对交通需求的预测，支撑中环快速路匝道控制、管控措施的决策。

（3）交通管理的业务协同。基于中环快速路交通状况的综合监测和预测预报，能够及时发现和预见道路拥堵，并可通过中环快速路匝道控制、城市地面道路信号控制的协同联动，主动控制交通需求的传递，分散瓶颈路段、关键路口的交通压力，同时与交通信息发布与诱导配合，引导驾驶员避开拥堵路段，以保障中环快速路系统的通行效率，对于提升整体城市路网运行效率作用显著。

（4）综合交通信息服务。昆山市中环智慧交通系统在实现了昆山市道路交通规划、道路交通运行管理、交通运输管理等诸多环节的智慧化的基础上，在“服务于业务管理、服务于领导决策和服务于社会公众”三个方面提供交通信息服务，对提升道路管理形象和服务水平，让出行者随时随地地享受到高效便捷的出行服务方面作用显著。