公路交通信息技術研究論文

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摘要：當今是高速的信息時代，社會對公路交通信息的精確、快速和多方位應用的要求，使得我們現有的技術方式難以適應，開發新的公路交通信息技術勢在必行。目前國內已有一些新的車輛信息采集設備開發并成熟，開發新的公路交通信息系統軟件技術上可行。

關鍵詞：公路交通；自動檢測；信息技術

1.概述

公路交通量調查是一項十分重要的基礎工作，其調查所得的數據資料是公路規劃、設計、大中修和養護管理的不可替代的第一手資料，是評估、決策公路交通發展戰略和總體布局的科學依據，也是經濟發展的一個重要窗口，在規劃一個經濟區域時，往往離不開交通資料。

我省是交通量調查和數據計算機處理在全國走得較早的省份之一。目前，我省有干線公路連續式交通量觀測站15個，間隙式交通量觀測站241個，縣鄉道間隙式交通量觀測站1746個，總觀測里程27677.4公里，其中，國道1779.3公里，省道5095.5公里。二十年來，公路部門為收集公路交通量資料投入了大量的人力和財力，為國民經濟的發展，發揮了重要作用，特別是為公路交通網的建設，做出了重要貢獻。其觀測手段從原始的手工記數到機械計數器，發展到目前的自動觀測儀器。

2.公路交通信息技術的第一次飛躍

我省公路交通量調查是從82年開始的，當時車流量不大，國道上日平均最多不過1300~1400輛。改革開放以來，國民經濟的蓬勃發展，公路交通流量逐年快速上升，使得人工記數難以招架。有資料表明，我省的幾條國道從1982年到2000年交通流量增長了7~9倍，如果當初的車流量用人工記數不會有問題，那么，上了5000~6000單個人記數就比較困難了（除了記數，還得整理每小時的合計數）。上了1萬輛就得兩人一個班，一天24小時分三班要6個人，注意力高度集中，工作非常辛苦。每一個連續式觀測站是常年累月天天如此，由此可見投入人力財力之多。90年代中期我省引進北京有線電廠率先開發的TAM自動觀測設備，并開發和完善了交通量數據處理軟件，這就是我們走出困境的第一次飛躍。TAM自動觀測儀器的使用和數據計算機處理，解放了煩瑣、枯燥的人工勞作方式，也使得交通量數據處理真正走上計算機化。這是一種采用電磁感應原理的裝置，路面下埋設探頭，當汽車從探頭上駛過，切割磁力線，產出感應電流，經放大后輸入觸發器記數并保存。它的工作過程如下：

這在當時是比較先進的設備，到目前為止，我省干線公路上的交通量觀測站基本上安裝了這種儀器。如今，車流量繼續上升，社會對公路交通信息精確、快速和多方位應用的要求，使得我們現有的技術相形見劣。具體來說，有以下不足：

1.精度不夠高，不能分車型，難以滿足2個95%精度要求（數量精度和車型分類精度）

2.穩定性差（受氣候影響較大）

3.路面深開挖也是一大不足，況且經常出故障經常挖

4.不能檢測軸載

5.數據難以迅速匯總

綜上所述，我們又一次陷入困境、面臨危機，開發新的信息技術勢在必行。

3.公路交通信息技術一定要有新的飛躍

發展大交通，要有大信息。筆者以為，公路交通信息的內容要更豐富，應用的范圍應拓寬，手段要計算機化。公路交通信息的綜合應用，除原有交通流量數據統計外，至少，應包括超限運輸管理，養護管理（包括大中修），規劃、預測等。就車輛數據收集來講，目前，國內已有一些新的技術開發并趨于成熟，這是十分可喜的，使得我們開發新的信息系統在技術上完全可能。有一種壓電感應設備，具有高靈敏度和精確度，穩定性也好，檢測車輛的工作原理如下：

設壓電板a、b，它們之間距離為s，當車前右輪觸a時，打開計時器并設時間為t1，當車前左輪觸b時，記下時間為t2，這時可求得車速為V=S/（t2—t1）；同理，當車后左輪觸b時，記時間為t2‘，這時，可測得車輛前后軸距L=V*（t2’—t2）；對于多軸車輛或帶掛車輛，可分別測得各軸與第一軸之間軸距，然后給予一一保存。由于車型的軸距是限定的，它的軸載也是有限制的，根據這些規定可編制一張信號對照表，存入處理器內部，當車輪壓板時，產生電流信號，電流的大小與軸載重量成正比，與車速有關（可以通過試驗測定）。記錄車輛的左、右、前、后各軸的壓電信號，經A/D轉換和放大，并與對照表進行對比，車輛的總軸載為各軸載的總和，還可換算成標準軸載。車輛經過這樣處理后可得到一張檢測報告單：

這些信息保存在處理器內存，通過電纜隨時可傳送到中心計算機。在此技術上開發公路交通信息系統，可采用Windows操作平臺，MSSQLSERVER.7.0數據庫，保持歷年數據便于查詢、對比。其優勢：

1.全自動檢測，無須人員值守

2.自動分車型，自動檢測軸載

3.不需路面深開挖

4.精度高、穩定性好5.數據匯總迅速

系統流程圖：

數據流程圖：

系統功能層次圖

這個系統應當留有擴展功能的空間。

4.超限運輸管理簡述

與發達國家相比，我國公路和橋梁數量少，承載能力較低，國家尚缺資金進行大規摸新建和改建。近年來，汽車工業的發展和社會對公路運輸需求的推動，大噸位汽車逐年增多。由于大型車以及貨車超載導致的高軸載質量的破壞作用，一些地區的水泥路面破損相當嚴重，油路嚴重龜裂網裂，一些橋梁嚴重損壞，公路、橋梁的使用壽命大大縮短，這種現象越演越烈。運輸部門由于超載所取得的經濟效益遠遠不能補償公路管理部門在公路、橋梁養護和改造方面多支出的費用，這種偏面追求運輸效益，反而損壞了社會的總體效益，同時嚴重制約了經濟發展。

超限運輸對路面的影響主要通過軸載來反映，許多國家的公路部門，對汽車軸載質量與路面強度及使用壽命的關系，作了許多專門研究和試驗，提出了著名的“四次方法則”，用公式表示K=（P/P.）

4式中：P任一軸載質量

P.標準軸載質量（100KN或60KN）

KP對路面的作用次數換算成P.對路面的作用次數，也可稱為破壞系數

根據交通部2號令、《公路法》和有關對超限運輸的處罰規定，自2000年4月起，在全省范圍主要公路干線上設點，對超限車輛進行卸貨、收取賠（補）償費等，對情節惡劣的進行罰款處理。目前使用的是一種人工操作的稱重的儀器，整個工作流程如下：

其特點：

1.干預公路正常通行較多

2.動用人員多，效率低

3.慢速稱重（小于5公里/小時）

采用新的壓電感應設備后，自動判定超限和測定超限數額，對于超限車輛，系統自動打開攝像機，攝入超限車輛圖像并通知前方做好超限處理準備。工作流程如下：

該系統優勢：

1.不干預公路車輛正常行駛

2.稱重迅速、準確

3.人工介入少，效率高

5.交通流量統計簡述

本功能對公路交通量的日報、月報、年報、車型分類、混合折算、高峰小時排列等等進行統計處理，內容與現在使用的軟件處理報表相似，這些報表報送交通部或提供給有關部門做進一步分析研究。

6.公路養護簡述

公路養護計劃、經費安排的主要依據是在現有道路條件下交通流量的狀況，特別是汽車軸載量，汽車流量大、噸位大的道路，要求更多的經費用于養護。

7.規劃預測簡述

通過對歷年交通量的對比，可以得出它的增長率，以此，又可預測幾年后的交通流量。它的數學模型：

xn＝x1（1＋a）n

a=n√xn/x1—1

式中：a某階段年平均交通量增長率

xn某階段最末年年平均日交通量（輛/d）

x1某階段第一年年平均日交通量（輛/d）

n某階段的計算年度

交通量的預測對規劃一條公路的可行性研究或設計它的技術等級時非常重要。對于超限嚴重的情況，在設計道路等級時要充分考慮這一點，一般來說，等級要高一些，否則，由于超限車輛對路面的破壞，使得新建公路很快就損壞，造成重大經濟損失。