第三讲监控系统的总体框架、监控模式、监控策略

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(2)监控中心监控的重点 ) 应能对全省的路网及运行实现全面的监控,通常监控 中心重点监控的地点如下: ●高速公路与高速公路的互通立交处; ● 特大桥、长隧道、特长隧道的出入口处或相邻的互通立 交处; ●省界主线站出入口处; ●与大城市连接的互通或环城路出入口处; ●交通量特别大的重点路段或事故多发路段; ●发生交通事故的路段。
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高速公路交通监控系统包括以下内容: 高速公路交通监控系统包括以下内容: ①信息采集子系统
●车流信息:交通量、速度、密度(占有率)、车重; ●气象信息:风力、风向、降雨、降雪、冰冻、雾区; ●道路环境信息:路面状况、隧道内噪音、能见度、有
害气体浓度;
●异常事件信息:交通事故、车辆抛锚、物品散落、道
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(4)监控中心与分中心控制的优先级 )
在监控中心与分中心中,控制方式的优先级顺序应为:人 工控制高于低级自动控制;低级自动控制高于高级自动控制。 在某种情况下,尤其是发生交通事故时,监控中心与监控 分中心会同时对某地点被控的可变信息标志、可变限速标志、 交通信号灯、遥控摄像机等外场设备进行控制,为了避免竞争, 需要规定控制的优先级顺序来确定谁进行控制更紧迫、更合理。 建议监控中心与分中心交通控制优先级顺序如下: 监控中心应高于监控分中心;监控分中心高于所辖监控所 (如果有监控所)。当监控中心下达的指令到达监控分中心时, 应给分中心值班员有相应的显示与提示,同时闭锁分中心相应 指令的产生避免竞争以确保控制的可靠性。监控分中心给监控 所发控制指令也应同上要求。 对于长隧道、特长隧道、特大桥监控系统的通风、照明、 供电、消防等控制的优先级顺序宜为:本地控制(或站)高于 本路监控所;路监控所高于监控分中心。省监控中心一般不宜 介入对这些设施的控制,但是应进行监视。
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(2) 系统与其他系统的接口 )
●收费系统接口:收费系统数据进入监控系统局域网通信 计算机为止,收费系统将收费数据推给监控系统时,监控 系统的共享收费数据库的整体结构和基本功能。 ● 通信系统的界面为外场信号进入通信主干传输设备前的 设备由监控负责,光缆和通信光缆由通信系统负责。监控 系统需要信号由监控系统从通讯的配线架上取得。 ● 紧急电话控制计算机接入监控系统的局域网通讯计算机。
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2.匝道控制 . 匝道控制是应用最广、效果最好的一种控制形式。 (1) 匝道控制目标
匝道控制的基本目标是控制高速公路的交通需求。它以高 速公路主线交通流为控制对象,以匝道入口流量为系统的输入 控制量,通过计算匝道上游交通需求与下游道路容量差额来寻 求最佳入口匝道流量控制,从而使高速公路本身的交通需求不 超过它的容量,使高速公路主线交通流处于最佳状态。
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(2)动态显示和监视功能 (3)视频监视功能 (4)控制功能 (5)交通事故的排障救援、组织功能 (6)事件输入记录功能 (7)报表统计与打印功能 (8)查询功能 (9)自动数据备份和系统恢复功能 (10)系统具有自诊断功能 (11)安全功能 (12)时间统一功能 (13)提供内部其它系统相关信息 (14)提供对外界的服务功能
(参见:《高速公路系统控制方法》一书 刘伟铭主编)
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(1) 主线控制目的
①当交通需求接近道路通行能力时,使主线上的交通流保持均匀 性和稳定性,以增加驾驶员的舒适程度,提高高速公路的利用 率并预防拥挤发生; ②改善交通流运行状态,使其在主线上的瓶颈路段上能达到最大 通行能力; ③如果发生交通拥挤时,需要改进交通运行使其从拥挤状态恢复 到正常状态; ④在雨、雪、雾等特殊气候条件下,保证高速公路的运行安全; ⑤当出现交通事故或因维修而使主线通行能力下降时,要提高道 路的使用效率; ⑥当高速公路交通需求在方向上有很大差别时,需改变高速公路 不同方向上的通行能力; ⑦减少驾驶员的不满,将驾驶员诱导到交通状态叫好的道路上。
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监控系统一般采用三级计算机网络系统:监控中 心计算机系统、监控分中心计算机系统、外场设备计 算机系统。 其中监控分中心负责管理所辖区段的交通监控, 接收本地区收集的交通数据,下达本区段的交通控制 指令等,而外场设备计算机系统负责进行交通参数、 气象数据等的采集和检测,向司机发布限速和有关交 通信息,诱导交通。外场设备主要包括紧急电话、可 变信息标志、可变限速标志、路侧广播、气象检测器、 车辆检测器、摄像机等,外场设备主要有各监控分中 心控制,监控中心具有接管和返回监控分中心对外场 设备的控制权力。监控系统信息流程框图如图3-2所 示。
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2、监控系统的功能 、
监控中心应具有以下基本功能:
(1)信息汇集功能 监控中心应及时掌握道路状况、交通流状况、气象状况、设备 运行状况以及事故告警等信息,要求各监控分中心应向监控中心传 送下列信息:
●路段交通数据:交通量、平均车速、车道占有率、车平均间距等; ●高速公路各出入口数据(收费站):交通流量、交通组成、OD统计信息; ●气象数据:特殊路段的湿度、温度、风力、风向、降雨量、路面结冰 状况、能见度等; ●交通信号灯与车道指示标志的显示状态、可变信息标志与可变限速标 志的显示内容; ●各外场设备工作状况信息,包括车辆检测器、能见度检测器、气象检 测器、可变情报板、可变限速标志、遥控摄像机等; ●监控分中心的告警信息,包括交通拥堵、交通故障、设备与系统故障 等告警信息; ●紧急电话报警信息。
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(3)隧道监控系统构成 )
为了保证隧道区段的安全、高效与舒适,在长隧道与 特长隧道内外都设有较完备的监控设施,一般由以下几个 子系统组成:火灾报警子系统、通风控制子系统、照明控 制子系统、变电站监视子系统、交通监控子系统、闭路电 视监视子系统、紧急电话子系统、指令电话子系统、有线 广播子系统、消防控制子系统。 上述监控系统的各子系统之间是密切相关连的,在系 统设计时应针对长隧道的长度、交通量等不同情况对照明 控制、变电站监视、有线广播及消防控制等子系统进行需 求分析和选择。参照:交通部《公路隧道交通工程设计规 范》。
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第三讲 监控系统的总体框架、 监控系统的总体框架、 监控模式及监控策略
一. 总体框架 二. 监控模式 三. 监控策略
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一、总体框架
1、监控系统的构成 、
我国大多数高速公路交通量并不大,目前大部分采用 分级分散监控,主要是为了管理方便。将收费、监控和通 信等多项管理任务由各管理区分区段负责;里程较长的高 速公路按路段自然排列顺序,将相邻的几个路段(一般3— 5个)组成一个管理区,成立监控分中心。在它上面,有整 个公路的监控中心。分中心下面有专门采集信息和执行控 制的现场监控站,三级各有其监控职责,系统总体构架如 图3-1所示。
路设施损坏、道路施工现场。
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②信息提供子系统 ●向道路使用提供信息:前方路段交通阻塞情况、事故 警告、气象情况,可利用可变情报板和路侧通信系统; ●向道路使用者提供建议或控制指令:最佳行驶路线、 最佳运行速度、车道控制信号、匝道控制信号,可通 过可变情报板、限速标志、车道控制标志、匝道控制 设备来实现; ●向管理和救助部门提供信息:发生交通事故、车辆抛 锚、道路设施损坏时,向消防、急救、服务区、道路 养护工区等提供有关指令或信息,可利用指令电话或 业务电话提供; ●向社会提供信息:对新闻媒体和高速公路以外的道路 使用者提供本高速公路的交通住处可通过交通广播系 统或广域信息网提供。
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③信息处理子系统(监控中心) 信息处理子系统(监控中心) 该子系统的主要职能是信息的接收、分析、判断、 预测、确认、交通异常事件的处理决策、指令发布、 设备运行状态的监视和控制。监控中心通常由计算机 系统、室内显示设备和监控系统控制台组成;根据高 速公路里程长短、道路路况和监控功能需求的不同, 监控中心有集中式和分布式等形式。
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(3)监控中心与分中心的控制方式 )
根据目前高速公路监控系统的情况,监控中心的控制方式 可以分为自动控制与人工控制方式,自动控制中又可以分为低 级和高级两种。 ● 低级自动控制方式:监控中心根据分中心上传的交通运行 信息、气象数据、环境数据以及系统内的设备状况进行分析判 断,对出现的拥堵或交通事故自动进行告警预告,并且提出控 制交通流、调整交通量的诱导提案,经监控中心值班员修改或 确认后,向相应路的监控分中心下达指令执行相应的控制。 ● 高级(或称带智能的)自动控制:在上述低级自动控制过 程中,监控系统提出的控制交通流的诱导方案不用经过值班员 的修正或确认,系统自动发出相应的控制指令。这种控制方式 在目前不宜推荐采用,只有在局部路段经过多年自动运行积累 了较丰富的经验,自动运行软件得到验证后才宜使用。 ● 人工控制方式:在出现交通拥堵或事故等告警后,或需要 人工控制时,由值班员人工操作发布对可变信息标志、可变限 速标志以及交通信号灯等外场设备的诱导、限速、禁行、通过 等指令,进行交通流的诱导和调节交通量。
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二、监控模式
监控事件一般处理模式如下图:
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监控中心工作模式 重点是确定监控中心与分中心之间控制功能的划分,优先 级及统一调度指挥。下面就以下几方面进行说明: (1)监控中心的控制时机 ) 在通常情况下,监控中心宜以监视、监督全省交通运 行情况及系统的运行状况为主,不参与各监控分中心对可 变信息标志、可变限速标志及交通信号灯等的控制。当路 网内出现以下情况时,才需要介入分中心的控制: ●路网局部路段出现大面积拥堵或重大交通事故; ● 特大桥或长隧道等大型构造物出现故障; ●相邻监控分中心的结合部、枢纽互通立交出现拥堵及交 通事故需要协调; ● 出现特殊事件需要监控中心进行控制。监控中心应通过 发布控制指令给相应分中心监控系统执行对可变信息标志、 可变限速标志、交通信号灯等外场设备进行控制。
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(1) 监控中心设备组成 )
监控中心主要设备有:通讯计算机、信息计算机、控制计 算机、服务器和交换式集线器,它们通过网卡和交换集线器形 成一个局域网。计算机外围设备包括针式打印机、激光打印机、 光盘刻录机等,监控中心构成如图3-3所示。显示系统由一一对 应的监视器及大屏幕背头组成,通过视频矩阵切换控制器和控 制键盘控制画面切换。操作人员通过综合控制台发布控制命令。 通讯计算机将主干线上的监控数据采集上来,经过局域网控制 计算机的处理和判断,根据数学模型判断道路的拥挤、堵塞情 况,发出警告。信息计算机能显示全程主干道的模拟背景和外 设布设状况的图形。当操作员获得能见度和交通运行告警和提 示后,可通过控制计算机向可变信息板、可变限速标志发布命 令,以文字形式、图形方式告之司机注意。系统可以打印各种 报表,记录事故发生时间地点和事件处理结果。CCTV系统中 主干线每台摄象机上传的实时图象在监视器上监视。发生事故 后,根据计算机报警提示,可控制、切换到发生事故附近的摄 象机,从中心的监视器上对事故现场全过程监视、录象。
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(2) 主线控制方法
① ② ③ ④ ⑤ 可变速度控制; 车道关闭; 主线调节; 可逆车道控制; 公共汽车、合用车优先控制;
⑥ 驾驶员信息系统。
(3) 主线控制途径
主线控制的监控系统主要是对主线上的交通异常事件的监 测和控制。一般而言,主线监控系统通过大型可变情报标志、 小型立柱式可变情报标志和可变限速标志等进行交通诱导、 告警和控制;也可以通过主线站对主线交通进行调节。监控 中心的主要职能是协助各监控分中心对交通异常事件的及时 搜索、判断、确认和处理。
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三、监控策略
(一) 控制方式 一
目前,高速公路上常用的监控系统控制方式有主线控 制、匝道控制、隧道控制、通道控制和综合控制五种方式。
1.主线控制 .
主线控制是高速公路主干线的交通控制,对象是高速 公路本身即路段上的交通流。由于保证高速公路主线交通 通畅是高速公路的首要目的,因此主线控制是监控系统的 基本控制策略。
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