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    谈公路交通信息技术

         摘要:当今是高速的信息时代,社会对公路交通信息的精确、快速和多方位应用的要求,使得我们现有的技术方式难以适应,开发新的公路交通信息技术势在必行。目前国内已有一些新的车辆信息采集设备开发并成熟,开发新的公路交通信息系统软件技术上可行。
      关键词:公路交通;自动检测;信息技术

      1.概述

      公路交通量调查是一项十分重要的基础工作,其调查所得的数据资料是公路规划、设计、大中修和养护管理的不可替代的第一手资料,是评估、决策公路交通发展战略和总体布局的科学依据,也是经济发展的一个重要窗口,在规划一个经济区域时,往往离不开交通资料。

      我省是交通量调查和数据计算机处理在全国走得较早的省份之一。目前,我省有干线公路连续式交通量观测站15个,间隙式交通量观测站241个,县乡道间隙式交通量观测站1746个,总观测里程27677.4公里,其中,国道1779.3公里,省道5095.5公里。二十年来,公路部门为收集公路交通量资料投入了大量的人力和财力,为国民经济的发展,发挥了重要作用,特别是为公路交通网的建设,做出了重要贡献。其观测手段从原始的手工记数到机械计数器,发展到目前的自动观测仪器。

      2.公路交通信息技术的第一次飞跃

      我省公路交通量调查是从82年开始的,当时车流量不大,国道上日平均最多不过1300~1400辆。改革开放以来,国民经济的蓬勃发展,公路交通流量逐年快速上升,使得人工记数难以招架。有资料表明,我省的几条国道从1982年到2000年交通流量增长了7~9倍,如果当初的车流量用人工记数不会有问题,那么,上了5000~6000单个人记数就比较困难了(除了记数,还得整理每小时的合计数)。上了1万辆就得两人一个班,一天24小时分三班要6个人,注意力高度集中,工作非常辛苦。每一个连续式观测站是常年累月天天如此,由此可见投入人力财力之多。90年代中期我省引进北京有线电厂率先开发的TAM自动观测设备,并开发和完善了交通量数据处理软件,这就是我们走出困境的第一次飞跃。TAM自动观测仪器的使用和数据计算机处理,解放了烦琐、枯燥的人工劳作方式,也使得交通量数据处理真正走上计算机化。这是一种采用电磁感应原理的装置,路面下埋设探头,当汽车从探头上驶过,切割磁力线,产出感应电流,经放大后输入触发器记数并保存。它的工作过程如下:

      这在当时是比较先进的设备,到目前为止,我省干线公路上的交通量观测站基本上安装了这种仪器。如今,车流量继续上升,社会对公路交通信息精确、快速和多方位应用的要求,使得我们现有的技术相形见劣。具体来说,有以下不足:

      1.精度不够高,不能分车型,难以满足2个95%精度要求(数量精度和车型分类精度)

      2.稳定性差(受气候影响较大)

      3.路面深开挖也是一大不足,况且经常出故障经常挖

      4.不能检测轴载

      5.数据难以迅速汇总

      综上所述,我们又一次陷入困境、面临危机,开发新的信息技术势在必行。

      3.公路交通信息技术一定要有新的飞跃

      发展大交通,要有大信息。笔者以为,公路交通信息的内容要更丰富,应用的范围应拓宽,手段要计算机化。公路交通信息的综合应用,除原有交通流量数据统计外,至少,应包括超限运输管理,养护管理(包括大中修),规划、预测等。就车辆数据收集来讲,目前,国内已有一些新的技术开发并趋于成熟,这是十分可喜的,使得我们开发新的信息系统在技术上完全可能。有一种压电感应设备,具有高灵敏度和精确度,稳定性也好,检测车辆的工作原理如下:

      设压电板a、b,它们之间距离为s,当车前右轮触a时,打开计时器并设时间为t1,当车前左轮触b时,记下时间为t2,这时可求得车速为 V=S/(t2—t1);同理,当车后左轮触b时,记时间为t2‘,这时,可测得车辆前后轴距L=V*(t2’—t2);对于多轴车辆或带挂车辆,可分别测得各轴与第一轴之间轴距,然后给予一一保存。由于车型的轴距是限定的,它的轴载也是有限制的,根据这些规定可编制一张信号对照表,存入处理器内部,当车轮压板时,产生电流信号,电流的大小与轴载重量成正比,与车速有关(可以通过试验测定)。记录车辆的左、右、前、后各轴的压电信号,经A/D转换和放大,并与对照表进行对比,车辆的总轴载为各轴载的总和,还可换算成标准轴载。车辆经过这样处理后可得到一张检测报告单:

      这些信息保存在处理器内存,通过电缆随时可传送到中心计算机。在此技术上开发公路交通信息系统,可采用Windows操作平台,MSSQLSERVER.7.0数据库,保持历年数据便于查询、对比。其优势:

      1.全自动检测,无须人员值守

      2.自动分车型,自动检测轴载

      3.不需路面深开挖

      4.精度高、稳定性好

    5.数据汇总迅速

      系统流程图:

      数据流程图:

      系统功能层次图

      这个系统应当留有扩展功能的空间。

      4.超限运输管理简述

      与发达国家相比,我国公路和桥梁数量少,承载能力较低,国家尚缺资金进行大规摸新建和改建。近年来,汽车工业的发展和社会对公路运输需求的推动,大吨位汽车逐年增多。由于大型车以及货车超载导致的高轴载质量的破坏作用,一些地区的水泥路面破损相当严重,油路严重龟裂网裂,一些桥梁严重损坏,公路、桥梁的使用寿命大大缩短,这种现象越演越烈。运输部门由于超载所取得的经济效益远远不能补偿公路管理部门在公路、桥梁养护和改造方面多支出的费用,这种偏面追求运输效益,反而损坏了社会的总体效益,同时严重制约了经济发展。

      超限运输对路面的影响主要通过轴载来反映,许多国家的公路部门,对汽车轴载质量与路面强度及使用寿命的关系,作了许多专门研究和试验,提出了著名的“四次方法则”,用公式表示K=(P/P.)

      4式中:P任一轴载质量

      P.标准轴载质量(100KN或60KN)

      KP对路面的作用次数换算成P.对路面的作用次数,也可称为破坏系数

      根据交通部2号令、《公路法》和有关对超限运输的处罚规定,自2000年4月起,在全省范围主要公路干线上设点,对超限车辆进行卸货、收取赔(补)偿费等,对情节恶劣的进行罚款处理。目前使用的是一种人工操作的称重的仪器,整个工作流程如下:

    其特点:

      1.干预公路正常通行较多

      2.动用人员多,效率低

      3.慢速称重(小于5公里/小时)

      采用新的压电感应设备后,自动判定超限和测定超限数额,对于超限车辆,系统自动打开摄像机,摄入超限车辆图像并通知前方做好超限处理准备。工作流程如下:

      该系统优势:

      1.不干预公路车辆正常行驶

      2.称重迅速、准确

      3.人工介入少,效率高

      5.交通流量统计简述

      本功能对公路交通量的日报、月报、年报、车型分类、混合折算、高峰小时排列等等进行统计处理,内容与现在使用的软件处理报表相似,这些报表报送交通部或提供给有关部门做进一步分析研究。

      6.公路养护简述

      公路养护计划、经费安排的主要依据是在现有道路条件下交通流量的状况,特别是汽车轴载量,汽车流量大、吨位大的道路,要求更多的经费用于养护。

      7.规划预测简述

      通过对历年交通量的对比,可以得出它的增长率,以此,又可预测几年后的交通流量。它的数学模型:

      xn=x1(1+a)n

      a=n√xn/x1—1

      式中:a某阶段年平均交通量增长率

      xn某阶段最末年年平均日交通量(辆/d)

      x1某阶段第一年年平均日交通量(辆/d)

      n某阶段的计算年度

      交通量的预测对规划一条公路的可行性研究或设计它的技术等级时非常重要。对于超限严重的情况,在设计道路等级时要充分考虑这一点,一般来说,等级要高一些,否则,由于超限车辆对路面的破坏,使得新建公路很快就损坏,造成重大经济损失。

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