（道路与铁道工程专业论文）上海城市道路交通信息采集方案及分析系统研究.pdf

摘要 摘要 上海城市交通发展战略的总体目标是构筑国际大都市一体化交通，以优质、 高效、整合的巨型交通体系，适应不断增长的交通需求，全面提升城市综合竞 争力。从实现这一战略目标出发，积极实施以信息化为主要手段的各类交通信 息系统，逐步实现交通决策科学化、管理现代化、交通基础设施运行效率最大 化，促进上海交通与城市的协调发展，进一步提高上海城市现代化管理水平势 在必行。动态监测城市交通系统中的矛盾和问题，描述城市交通发展状况，评 价城市交通的运行水平，是进行城市交通科学管理、规划和决策所必须的步骤。 目前，上海在交通信息采集方面已有较好的基础，并在此基础上 逐步着手建立全面的城市交通状况评价，为城市交通规划、城市交通 管理决策提供科学的依据。针对现有理论与方法存在的问题与不足， 围绕现行评价体系和方法，通过城市路网评价分析的理论、方法与仿 真模型系统研究，根据上海目前的交通信息采集系统建设规模，提出 了适合上海的交通信息管理及评价系统的架构以及各子系统的功能 设计，并提出了进一步完善该评价模式的点( 交叉口) 、线( 道路) 、 面( 区域) 三级综合评价体系。 关键词：交通分析信息管理评价体系系统架构 a b s t r a c t a b s t r a c t t h et o t a lt a r g e to fs h a n g h a ic i t yt r a n s p o r t a t i o nd e v e l o p m e n ts t r a t e g yi s t r a n s p o r t a t i o nt h a tt h eg i a n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e mt h a tb u i l d st h ei n t e r n a t i o n a l m e t r o p o l i si n t e g r a lw h o l et u r nt h et r a n s p o r t a t i o n , w i t ht h es u p e r i o rq u a l i t y ，e f f i c i e n t l y , i n t e g r a t e d ，a d a p tt oi n c r e a s ec o n t i n u o u s l yt or e q u i r ew i t h , p r o m o t ec o m p l e t e l yt h e c i t ys y n t h e s i z et h ec o m p e t i t i o na b i l i t y f r o mr e a l i z et h i ss t r a t e g yt a r g e ts e to u t ， p o s i t i v ep u tw i t hi n f o r m a t i o nv a r i o u st r a n s p o r t a t i o ni n f o r m a t i o ns y s t e mo fc h a n g i n g i n t ot h em a i nm e a n si n t op r a c t i c e ，r e a l i z e sg r a d u a l l yt r a n s p o r t a t i o nt h ed e c i s i o ni s s c i e n t i f i c ，m a n a g e m e n tm o d e r n i z a t i o n , t h et r a n s p o r t a t i o nf o u n d a t i o nf a c i l i t i e s c i r c u l a t et h ee f f i c i e n c ym a x i m i z e s ，p r o m o t i n gt h et r a n s p o r t a t i o no fs h a n g h a ia n dt h e c o o r d i n a t i o no f t h ec i t yd e v e l o p m e n t , f u r t h e ri n c r e a s es h a n g h a ic i t ym o d e r n i z a t i o n m a n a g e m e n tl e v e lp o w e ra tn e c e s s a r i l yl i n e t h ed e v e l o p m e n tm o n i t o r sc i t y t r a n s p o r t a t i o na n t i n o m yi nt h es y s t e mw i t 1p r o b l e m d e s c r i b et h ec i t yt r a n s p o r t a t i o n d e v e l o p m e n tc o n d i t i o n , e v a l u a t et h em o v e m e n tl e v e lo f t h ec i t yt r a n s p o r t a t i o n ，i sa s t e pt op r o c e e dc i t yt r a n s p o r t a t i o ns c i e n c em a n a g e m e n t p r o g r a m m i n gw i t lm a k e p o l i c ym u s t c u r r e n t ，i nt h ea s p e c t so ft r a n s p o r t a t i o ni n f o r m a t i o nc o l l e c t i n gt h e r ei s a l r e a d yg o o df o u n d a t i o ni ns h a n g h a i ，s u c ha sc a r lm a k eu s eo ft h ec u r r e n tr e s o u r c e s w e l l ，g of o r w a r di nt h ei n t e g r a t e df o u n d a t i o nal i n eo f c o m p l e t e l yo f t h ec i t y t r a n s p o r t a t i o nc o n d i t i o ne v a l u a t e s ，c a np r o g r a mf o rt h ec i t yt r a n s p o r t a t i o n , t h ec i t y t r a n s p o r t a t i o nm a n a g e m e n td e c i s i o np r o v i d e st h eb a s i so fs c i e n c e h o wt oe v a l u a t e 、析也a n a l y z ec u r r e n tc i t yn e t w o r kt r a n s p o r t a t i o nc o n d i t i o ni s p r o b l e mt h a tak e yc o n t e n t st h a tt h er o a dt r a n s p o r t a t i o np r o g r a m m i n gm a n a g e sw i t h t h et r a n s p o r t a t i o n , a i ma tt h ec i j t c n tt h e o r i e se x s i t sw j t hm e t h o da n ds h o r t a g e t h i s t e x tp r o pu pt h ea n a l y t i ct h e o r i e s , m e t h o di ne v a l u a t i o ni nn e t w o r ki nc i t ya r o u n dw i t l l i m i t a t et h et r u em o d e lp r o c e e d e dt h er e s e a r c ho ft h es y s t e m ，p u t t i n gf o r w a r dt o p o i n t ( c r o s s ) ，t h el i n e ( r o a d ) ，t h ea r e ai st os y n t h e s i z et oe v a l u a t et h es y s t e m c o l l e c t t h es y s t e md e v e l o p m e n t ss c a l ea c c o r d i n gt ot h ec u r r e n tt r a n s p o r t a t i o ni ns h a n g h a i i n f o r m a t i o n , p u tf o r w a r dt h et r a n s p o r t a t i o ni n f o r m a t i o nm a n a g e m e n to fi nk e e p i n g i i a b s t r a c t w i t hs h a n g h a ia n de v a l u a t et h es t r u c t u r eo ft h es y s t e ma n dt h ef u n c t i o nd e s i g no f e a c hs u b s y s t e m s i nt h ef i n a l i t y , t h ep r o b l e m sr e q u i r i n gf u r t h e rs t u d i e sa r ed i s c u s s e d k e yw o r d s ：t r a f f i ca n a l y s i s ； i n f o r m a t i o nm a n a g e m e m ,e v a l u a t i o ns y s t e m ； s y s t e ms t r u c t u r e i i i 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年月日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月日年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均己在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名： 年月日 1 1 研究背景 第1 章绪论 按上海市城市交通白皮书要求，上海城市交通发展战略的总体目标是 构筑国际大都市一体化交通，以优质、高效、整合的巨型交通体系，适应不断 增长的交通需求，全面提升城市综合竞争力。从实现这一战略目标出发，积极 实施以信息化为主要手段的各类交通信息系统，逐步实现交通决策科学化、管 理现代化、交通基础设施运行效率最大化，促进上海交通与城市的协调发展， 进一步提高上海城市现代化管理水平势在必行。 2 0 世纪9 0 年代期间，本市进行了大规模的道路交通基础设施建设。截至 2 0 0 7 年底，全市道路里程达到1 5 4 5 8 公里，其中，公路1 1 1 6 3 公里( 含高速公 路6 3 5 公路) ，城市道路4 2 9 5 公里。全市道路面积2 2 5 8 平方公里，人均拥有 道路面积1 6 3 8 平方米，万人拥有道路长度1 1 2 l 公里。与此同时，机动车增 长也十分迅猛。截至2 0 0 7 年底，全市注册机动车2 2 7 万辆。其中汽车保有量1 2 3 万辆，摩托车及其它1 0 4 万辆。总体来看，道路设施总容量的增长速度与机动 车增量相比明显滞后，而路网的结构及功能也难以满足交通持续增长的需要， 部分区域的交通拥挤已较为严重。 这主要表现在以下三个特征。一是中心城拥堵区域不断扩大。中心区在早 高峰v c 大于0 9 的路段比重已经达到4 4 ，而在2 0 0 5 年仅为4 0 。拥堵路段不 断增多，拥堵区域有向外围区乃至郊区扩展的趋势。二是拥堵程度不断加重。 高峰小时的平均车速由2 0 0 0 年的1 6 2 公里时下降到现状的1 2 8 公里时，若 延续现有的交通政策，2 0 1 0 年将进一步下降到1 2 5 公里时，部分路段已经出 现车速和流量双降低的现象。三是拥堵时间不断增长。中心区逐渐有早晚交通 拥堵转向全天候交通拥堵。内环高架全天中v c 大于0 9 的时间已经由2 0 0 1 年 的1 个小时增) j n n2 0 0 7 年的1 0 小时，2 0 l o 年将进一步增加到1 1 小时。 今后若干年，上海道路交通将面临更加严峻的形势：一是机动车增长趋势 不可逆转。随着经济水平提高、消费结构升级，以及产业政策引导，私人小客 车大幅增长，预计到2 0 2 0 年全市机动车拥有量将达2 0 0 - 2 5 0 万辆，机动车出 行量也将由2 0 0 0 年3 1 0 万车次增加到7 0 0 万车次，可见机动车不断增长已成定 局。二是路网系统不完善。内环高架与“三纵三横”构成的快速干道系统与周 边道路不配套，路网疏解能力不强，其中交叉路口通行能力不足，仍然存在一 批瓶颈路、断头路。随着高速公路网络建成，上海与周边地区、中心城与郊区 城镇的陆上联系更加便捷，市区道路交通将面临更大压力，内、外环之间连接 系统不完善的矛盾将更突出。三是中心城再增加道路设施量不现实。从道路设 施的增量来看，近8 年来全市公路发展较快，2 0 0 7 年较2 0 0 0 年增长约9 0 ，而 城市道路增长仅1 7 ，且增量呈现逐年递减的态势。与国际上同类城市相比，道 路用地已经接近于上限，通过增加设施量来缓解中心区交通矛盾的空间已经很 小。 可见，上海市中心区道路交通的根本矛盾在于交通需求和道路通行能力之 间。从根本上讲，要缓解上海的道路交通矛盾，一是高起点实施本市新一轮道 路交通建设，完善内环、构筑中心城功能性快速通道等。二是强化本市道路交 通运行组织，充分发挥公共客运服务的大容量、快速交通的优势，通过设置换 乘便捷的枢纽站点，优化公交线路，提高运行组织的能力和水平。三是采用信 息化管理手段，积极推进智能交通系统建设，加强路网系统的疏导、调节，从 整体上优化整个交通系统，最终达到交通需求科学管理、交通资源合理配置、 交通系统安全高效运行。 1 2 研究目的 近年来上海市中心城区交通量的上升极快，从现象上看，道路设施的建设 速度远不能适应交通量的增长，交通的供需矛盾日益突出，交通拥挤区域也日 益扩张，往往一项大型市政设施投入运行所带来的交通效益，很快就被飞速发 展的交通量所掩盖，交通拥挤早已从中心城区的一般道路扩展到了快速高架道 路。随着过黄浦江收费和过蕴藻浜收费的取消，高架道路和过江桥隧的交通拥 挤更为突出，常发性拥挤时段也从高峰低谷分布变化为一天平均分布，而交通 事件引发的突发性交通拥挤使得交通矛盾更为尖锐，影响路段更加严重。所以， 很自然会针对交通问题，从市政道路建设、交通运行管理等方面提出意见、建 议或措施。但是，道路交通的情况是一种动态的过程，造成一个交通事故的发 生、一段道路的拥挤是有多方面的原因，其中有偶然，也有必然的，只有寻找 出带有规律性的情况，才能分析出问题的本质，采取有针对性的措施，进而在 整体规划、路网构建、运行组织等方面，从根本上解决一些道路交通难题。掌 握现状、找出规律是下一步的工作重点，通过对大量现状道路交通数据的汇总、 统计、综合分析处理，找出道路交通拥挤的规律性的问题原因，提出解决这些 问题的有效措施，以利于从根本上改变上海道路交通运行状况，在提高运行效 率和交通容量、减少交通事故、降低交通污染等方面发挥积极作用。 交通信息化是进行城市道路规划、建设和运行管理以及交通改善的一种科 学有效的手段，同时也是城市交通政策制定的重要决策依据；交通信息化工作 可以概括为两部分，第一部分是通过交通信息采集系统的建设来取得完整的、 及时的、覆盖范围广的基础交通信息；第二部分是基于采集信息的广泛应用， 基本可以划分为两个层面的应用，第一层面包括信息的处理、多途径的信息发 布来支撑道路的动态交通运行管理，第二层面包括长期的、有规律的信息统计 和分析评价从中宏观来掌握城市道路交通状况、变化规律、发展趋势，为道路 规划、交通政策制定等提供决策依据。 经过近几年持续不间断的建设，上海市的道路交通信息化建设取得长足进 展，先后建设了城市快速路交通信息采集系统、城市地面道路交叉口交通信息 采集系统和外环线交通信息采集系统等自动化程度高的信息采集系统，系统收 集了大量的、实时的、详细的交通信息，并在第一层面上展开了应用系统，如： 快速路监控中心的道路运行管理、可变图形情报板的信息发布、交通信息广播 等，在第二层面上虽然也进行了一些应用，但多是基于单个系统的信息简单汇 总和统计，分析评价多以人工为主，没有形成一个整合不同采集系统的、完整 的信息管理和评价分析系统，使得这一层次的应用系统性、专业性、长期性相 对较差。 随着上海市社会经济的发展，城市交通问题日益凸现，交通“排堵保畅” 工作是现阶段和较长时期城市道路交通管理的重心；“排堵保畅”工作中重要交 通政策的制定和交通改善措施的出台，需要有系统的、完整的、科学的、长期 的道路交通评价结论作为依据，而这正是交通信息化第二层面的应用所在。 因此基于交通信息化的系统背景和“排堵保畅”的工作背景，并立足于上 海市的道路网结构的特征和交通的特点，以及道路交通信息化的建设和应用现 状，提出建立上海市道路交通信息管理方法及交通分析方法，是道路交通信息 化工作的内容延续和深层次拓展，同时也是“排堵保畅”工作的迫切需要。 1 3 论文主要内容 对于城市交通网络的评价分析，本文将其分为三个层次来进行：第一个层 次是城市交通网络的总体性能评价，分析城市整体交通网络的建设水平，交通 网络的布局质量，交通网络的总体容量等；第二个层次是局部交通网络的性能 评价，即对城市的某一个区域进行评价研究，在一个相对小的范围内对交通状 况进行研究，找出造成该区域交通问题的症结，分析各种交通改造措施对该局 域网络的影响；第三个层次就是城市交通网络的节点性能评价，即从单条线路 或单个交叉口出发，分析单条线路或交叉口的容量、服务水平、安全性等。 本文在分析国内外关于路网评价、分析方法的基础上。提出了新的城市道 路通行能力的概念一等效通行能力，而且给出了理论和实践两种获得等效通行 能力的方法。对点( 交叉口) 、线( 道路) 、面( 局域路网) 不同范围的交通运 行状况的分析评价提出切实可行的标准和方法。从而形成较为完整的交叉口交 通运行状况评价方法和标准。提出了新的交叉口转弯比例反算模型；而且利用 交叉口转弯比例对城市路网进行交通分析，不仅可以获得路网交通的分布，而 且可以获得相对稳定的o - d 矩阵。 本文的章节安排如下： 第一章为概述部分，从研究背景入手，对论文的研究目标、研究内容、研 究意义和研究技术路线做了相应的介绍。 第二章通过对国内外关于城市道路交通信息管理系统应用的研究，以及当 前对于交通信息管理需求的技术分析，结合上海现阶段交通信息采集技术的应 用现状，提出了上海城市道路交通信息管理的目标，为城市道路的评价提供了 一种新的思路。 第三章就城市道路网络的评价方法和评价指标进行了研究，研究以往方法 的优缺点。确定和提出适用于城市道路、交叉口的并研究了评价方法道路交叉 口转弯比例的反算模型。最终建立点( 交叉口) 、线( 道路) 、面( 区域) 三级 综合评价体系。同时针对上海的现状，制定了可行的地面道路数据采集方案， 为交通管理和决策提供参考和依据。 第四章就上海城市道路交通管理和评价系统的系统设计进行了研究，提出 了系统的架构、各子系统功能、系统软硬件设计、系统扩展性等设计内容，形 成了一个具有可实施性的设计方案。 4 第五章总结了全文的主要研究成果并提出了进一步研究的问题。 在本文中，每一章即自成体系，又互相联系。通过本文的研究分析，最终 形成比较完整的城市路网交通评价分析模型。本文的研究路线可由图1 1 表示。 图1 1 本文的研究路线 第2 章城市交通信息管理需求分析 2 1 国内外应用现状 随着城市经济贸易和社会活动日益繁忙，城市规模地不断扩大，城市的交 通需求迅速增长，导致城市交通系统出现了容量不足：交通拥堵严重；环境质 量恶化：资源供需矛盾突出等问题。在现代化大都市的管理中，建立城市交通 系统的评价系统，对交通运行状况进行科学合理地监控和评估，是发现交通系 统存在问题以及成因、了解其整体的利用效率、功能的发挥水平的一项重要手 段，同时对实现交通系统快捷、安全、高效地运转、改善交通环境质量、优化 资源利用以促进城市可持续发展具有非常重要的现实意义。 事实上，虽然国内外的一些大都市都针对其城市交通的特点开展了相应的 城市道路交通系统运行评价方法的研究工作，但一般都是在规划层面上，在交 通系统的运行评价方面比较零散，尚未形成比较系统可行的方法，真正投入运 作的都市级道路交通评价系统很少。 伦敦的城市公共交通指标体系系统是一个覆盖了城市道路交通评价工作的 综合系统。它包含了1 2 大类的内容：公共交通系统基本情况统计、公交车和地 铁交通系统、道路交通系统、交通事故、上班高峰期的交通、售票情况、市场 细分、交通使用人群的划分、旅游交通、交通拥挤收费、空气质量评价以及人 口与职业。其中，道路交通系统、上班高峰期的交通、交通拥挤收费等多个方 面都与道路交通评价相关。它提供的分析内容包括：不同区域主干线、主要道 路、次要道路的长度、车流量、平均车速随年份变化的情况；各时段进入中心 区的车流量；使用各种交通工具进入中心区的人数；不同区域内使用各种交通 工具的比例；不同区域内出行的平均消耗时间等。这一系统涉及的方面多，综 合了大量的出行者、区域以及环境方面的信息，但分析方法上仅仅局限于简单 的分类查询和统计，缺少交通运行状况的分析，其表现形式也比较简单。 香港运输署为了掌握城市的交通运行状况在全市范围了建立了覆盖面较广 的固定式的交通信息采集系统。另一方面，运输署每年都会临时雇佣人员使用 简易式的交通采集设备对一些道路的交通状况进行流动式的采集。在此基础上， 运输署每年会提供一份较为详细的交通数据报表。而对全市道路交通系统状况， 6 香港运输署每5 年会委托专业咨询公司和研究机构进行全面综合分析，每次分 析研究的费用大约为1 0 0 0 万港币左右。 新加坡从1 9 7 5 年开始实施道路拥挤收费政策，目前己能根据交通流量对道 路进行电子定价。事实上，这一系统也是一套城市交通评价系统，它能实时反 映道路交通状况，并根据道路交通状况调整收费价格。新加坡e r p 系统所采用 的评价指标主要是交通流量。 动态监测城市交通系统中的矛盾和问题，描述城市交通发展状况，评价城 市交通的运行水平，是进行城市交通科学管理、规划和决策所必须的步骤。目 前，上海在交通信息采集方面已有较好的基础，如能充分利用现有的资源，在 整合的基础上进行全面的城市交通状况评价，可以为城市交通规划、城市交通 管理决策提供科学的依据。 2 2 上海城市道路交通信息管理的目标 2 2 1 总体目标 未来二十年，上海将基本形成城乡一体、协调发展的城市功能布局，并初 步建成国际经济、金融、贸易和航运中心，进一步发挥国际、国内两个扇面辐 射的纽带作用，促进长江三角洲和长江经济带的共同发展。在这一进程中，构 筑国际大都市一体化交通，以优质、高效、整合的巨型交通体系，适应不断增 长的交通需求，全面提升城市综合竞争力，是推进上海“四个中心”建设的现 实需求。实现交通规划科学化、管理现代化、交通基础设施运行效率最大化， 对于促进上海交通与城市的协调发展，进一步提高上海城市现代化管理水平势 在必行。 城市交通问题是一个不断出现矛盾、不断在新的层次上解决矛盾的长期持 续的过程，需要连续跟踪观察城市道路交通状况，以科学的理论模型分析交通 问题，指导交通决策、城市规划、工程实施乃至管理措施制定等多方面的工作。 “上海城市道路交通信息管理及评价分析系统”以现在已有的交通信息自动采 集系统为基础，通过构建新的综合数据平台和应用子系统，服务于城市的现代 化管理。系统的建设预期达到以下的目标： 1 规范和明确中心城区区域的交通数据采集方式、技术标准、理论依据， 完善中心城区的交通数据采集更新机制，实现中心城区道路交通数据的动态更 新； 2 采用统一、开放的形式构筑中心城区道路交通的综合数据集成环境，集 中管理各渠道获取的交通实时数据和评价分析的结果，提供及时、准确的交通 数据查询统计和报表服务，通过交通信息共享环境达到评价结果的共享，为各 部门应用交通评价分析系统成果奠定基础。 3 建立适合上海道路状况的宏观、中观、微观层次的交通分析模型。进行 定期的道路交通综合评价，实现道路交通状况的动态跟踪。在宏观层次上，提 出道路交通服务水平的宏观评价指标和交通服务水平预警水平线，服务于城市 交通政策制定。在中观层次上，明确重点区域、关键节点，进行多指标分析评 价，服务于交通规划、工程设计以及交通管理措施的制定。在微观层次上，针 对行业管理需求建立微观评价模型和交通影响分析模型，提供业务辅助功能。 4 建立管理和公布交通基础数据以及评价结果的规范和程序，提供交通信 息的共享服务。 2 2 2 系统覆盖范围 “上海城市道路交通信息管理及评价分析系统”的覆盖范围包括外环线以 内( 含外环线) 的所有承担交通功能的道路系统以及与外环线相连接的高速公 路、重要公路的衔接路段。 本系统所覆盖的对象分为三个大类： 1 城市快速路：外环线以内( 含外环线) 路段全封闭，机动车专用的道路， 包括高架道路、外环线以及外环以内的高速公路入城段； 2 城市地面道路：外环线以内除城市快速路以外的可供机动车通行的道 路： 3 部分公路：与外环线相连接的高速公路、重要公路的衔接路段。 2 3 交通信息采集系统的建设和应用现状 经过近几年持续不问断的道路交通信息化建设，上海市的道路交通信息系 8 统已基本形成涵盖不同等级道路、满足不同应用方向的信息系统体系，主要包 括快速路交通监控诱导系统、地面道路交叉口交通信息采集系统、高速公路交 通监控系统、国省干道交通观测和分析系统，这些系统的存在为本系统的实施 奠定了良好的基础。由于管理对象的差异以及建设时期的不同，这些系统有着 各自的特点： 2 3 1 城市快速道路交通信息采集系统 上海市中心城快速路以外环线为界，外环线以内的快速路成为中心城快速 路，主要由高架道路组成。为了实施对中心城快速路进行交通管理，建设了中 心城快速路交通监控系统，设置快速路交通监控中心，负责中心城快速路以及 相关越江桥隧交通监控系统的日常运管。图2 1 给出了快速路交通监控系统的 分级组成图。 目前，中心城快速路交通监控系统的覆盖范围是浦西区域的高架道路，共 计里程11 4 k m 。以外环线和越江设施为界。中心城内浦东区域的快速路目前没有 形成，也没有实施交通信息采集。 夕障璐夕陡潞夕h 瓣夕n 嬲 图2 1上海市中心城快速路交通监控系统的分级组成图 上海市中心城快速路交通信息采集采用直接采集方式，通过在快速路上布 9 设采集设备以获取各种原始交通参数，所有的原始交通数据在交通监控中心集 中处理，生成快速路交通管理所需要的各种二次交通信息。具体采集和处理的 内容见表2 1 。 表2 11 - 海市快速道路交通信息采集和处理的现状 信息 描述备注 内容 1 视频信采用闭路电视系统，达到视频图像信息采集的已与高速公路交 息的采全覆盖。包括区域内的所有桥隧。通监控系统、城市道路 集大部分视频图像具有自动定位功能，能快速巡交通信息采集和发布 视、与交通事件联动、自动基于g i s 调通视频图像。系统联网。 2语音报采用应急电话报警。集中报警。 警信息其他来自巡逻车的无线电话报警和交警的转 采集 告。 3 交通信主线采集断面布设约4 0 0 m ，匝道按照交通状态主要采用环形线圈检 息采集 采集要求布设，按照控制要求布设。测器进行采集。 采集周期：2 0 s 采集交通信息类型：按车道采集：分车型的交 通流量、平均速度、时间占有率。 4 交通信监控中心集中处理。 息处理基本的实时统计信息：断面交通流量、当日累 计流量、平均速度等；当日流量空间事件分布、当 日速度空问事件分布等。 能处理生成交通状态信息( 分畅通、拥挤和阻 塞三种状态) 、行程时间、交通事件。 生成的信息以检测器布设的断面进行基本单元 分段。 5 交通事达到汇集各种方式产生的交通事件报告，正在 件处理开发针对交通事件管理的工作。 6其他采无。 集 7 静态基基本建立了6 i s t ，需要与其他系统进行整 础数据合。 的管理 2 3 2 高速公路交通信息采集系统现状 上海市公路网基本以外环线为界，外环线以外( 含外环线) 则为公路网， 分为高速公路和其他等级公路。目前针对上海市公路网交通信息采集和发布分 1 0 为两个系统，一是针对高速公路的交通监控系统，二是针对国省干道的交通观 测和分析系统，两个系统分设，互相没有互联。 高速公路网已实施了交通监控系统，设置了交通监控中心，负责高速公路 网范围内的交通信息采集、处理以及交通控制、路边诱导信息发布。图2 2 给 出了高速公路网交通监控系统的分级组成图。 广一一 图2 2 高速公路网交通监控系统分级组成图 高速公路交通监控系统采用两级结构，整个路网设置交通监控中心，各路段 设置交通监控分中心。交通监控运管也分为两级，包括诱导信息发布。随着交 通信息化的发展，上海公路主管部门上海公路管理处规划将在高速公路交 通监控系统的基础上，覆盖整个公路网建设上海公路交通管理系统，全网设置 一个统一的公路管理中心，在公路管理中心，除了承担路网交通信息采集、信 息处理和信息管理、公路分区域交通信息发布、事件管理等对交通的直接管理 之外，还为公路网内承担应急指挥、路政管理、设施管理、施工养护管理内容 等纳入系统和提供中央控制室设施和信息支撑。 目前上海市高速公路网的交通信息采集采用直接采集方式，通过在高速公 路上布设采集设备以获取各种原始交通参数。按照路段的隶属关系，把所采集 交通数据接入相应路段的交通监控分中心。由于高速公路网不同路段的交通特 性不同，交通监控系统所面对的交通问题、路边交通信息发布要求也不同，所 以在交通信息采集和处理上，把高速公路网分为两大区域：目前把外环线、高 速公路入城段( 射线高速公路在外环线至主线收费站的路段) 合并为同一类区 域所谓的大交通量区域，该区域的大部分路段拥挤度大于1 ，交通问题比较 突出，已出现常发性交通拥堵，需要通过交通监控系统进行强化管理和诱导控 制；把余下的高速公路网归为另一类所谓的小交通量区域，交通供给还大 于交通需求，主要面临的交通问题是突发交通事件、应急事件( 如气象事件等) 和交通安全保障。在交通信息采集和处理上，两种区域采用不同的对应方式见 表2 2 。 表2 2上海市高速公路网交通信息采集和处理的现状 信息 大交通量区域小交通量区域备注 内容 1 视频信除了外环线的局部路段( 联动主要采集立交区域、桥高速公路 息的采诱导试点工程路段) 达到视频图像隧、交通事故多发地点的视频网内视频 集信息采集的全覆盖外。其他路段末图像信息。图像系统 达到全覆盖。主要集中在立交区段已全面联 和交通事件多发路段。 网。 2语音报采用应急电话报警。 采用紧急电话系统和应 分散报 警信息其他来自巡逻车的无线电话报急电话报警。警，汇集 采集警和交警的转告。其他来自高速公路巡逻 于各路 车的无线电话报警和交警的段。 转告。 3 交通信 主要采用环形线圈检测器进行主要采用环形线圈检测 采集，主线采集断面布设约1 2 0 0 m ，器进行采集，采集集中在立交 息采集 匝道采集了进出流量。在联动诱导和交通事件多发路段。 试点工程路段增加了布设密度，达采集周期：6 0 s ： 到约5 0 0 m 。采集交通信息类型：按车 采集周期：6 0 s 和2 0 s ( 联动诱道采集：分车型的交通流量、 导试点工程路段) ：平均速度、时间占有率。 采集交通信息类型：按车道采 集：分车型的交通流量、平均速度、 时间占有率。 4 交通信 分级处理。监控分中心处理：简单的 基本的实时统计信息：断面交统计处理。 息处理 通流量、当日累计流量、平均速度 等；当日流量空间时间分布、当日 速度空间时间分布等。 能处理生成交通状态信息( 分 1 2 畅通、拥挤和阻塞三种状态) 、行程 时间。生成的信息以检测器布设的 断面进行基本单元分段。 5 交通事 达到汇集各种方式产生的交通达到汇集各种方式产生 事件报告的能力，交通事件管理以的交通事件报告的能力，交通 件处理 人工方式为主。事件管理以人工方式为主。 6 其他交无。布设了少量能见度采集 通信息点和气象站。 采集 7静态基缺g i s - t 和静态摹础数据信息。缺g i s t 和静态基础数 础数据据信息。 的管理 2 3 3 地面道路交叉口交通信息采集系统 地面道路交叉口交通信息采集系统采集中心区主要道路交叉口的交通信 息。目前己基本完成中心区次干路以上的相交路口和外围区主要交叉口的布设， 共计1 7 4 个路口。系统通过布设在交叉口进口车道上的线圈，可以采集每条进 口车道的交通流量、车型、车速、占有率等信息。其中，车辆误检率正确度 9 8 ；车速检测正确度在正常状态时( 2 0 k m h 一- - l o o k m h ) 9 0 、拥堵以及车速 低于2 0 k m h 时 8 5 ；占有率检测精度9 5 ：可以区分大客、小客、大货、 小货、拖挂、摩托六种车型，识别精度9 0 。设备每1 分钟采集一次数据，通 过g p r s 或c d m a 无线网络传输到地面道路交叉口交通信息采集中心数据库( 地 处快速路交通监控中心位置) 。数据库管理采用s o l 。地面道路交叉口交通信息 采集系统组成如图2 3 所示。 、 一 了 一 脚稍1 镝酸叉疆湖 睦监广誓缚燃嘲 | l 武 d 洲专线 l 、 么 i 基站厂： | 沙 图2 3 地面道路交叉e l 交通信息采集系统组成示意图 该系统采集的数据是本项目的主要信息来源。系统已经运行四年多，积累 了大量的历史数据，掌握了大量的现状数据；目前系统数据主要用于交通分析、 交通评价、道路改善项目等，利用数据先后完成了多项交通运行分析报告。 2 3 4 国省千道交通观测和分析系统 国省干道交通观测和分析系统，是一个专门用于对上海市主要公路进行交 通信息采集和分析的专业应用系统，通过对采集的数据进行处理分析后，得出 上海公路网主要公路的交通运行状态、不同车型交通流分布等结果。设计该系 统的目标有两个，一是对上海公路网主要公路进行交通分析和评价，以用于交 通统计( 各种月报、年报) 、规划设计、针对各种交通措施的交通评价等：二是 实时用于干线公路的实时交通状态判别。目前，上海公路己布设了1 1 5 套交通信 息采集设备。 在早期实施公路交通观测数据采集和分析系统时，布设在外场的采集设备 通过有线拨号方式接入中心计算机，每天采集一次，获得历史纪录数据。在后 续的实施中，为了获得实时的数据采集，改变了采集方式，通过c d m a - - 1 x 接 入中心计算机：如图2 4 所示。 1 4 上邋上翠箸上避矗占誊矗 图2 4 上海公路交通观测和分析系统的当前组成示意图 在中心，通过计算机系统建立数据接收、存储和分析。目前中心计算机设 备比较简单，有一台服务器同时承担通信数据存储、数据处理。 2 3 5 中，d 城地面道路交通信息采集发布系统 所谓上海市中心城地面道路，指的是外环线以内不包括快速路网在内的城 市道路。中心城地面道路( 以下简称“地面道路”) 浦西部分的交通信息采集和 发布由交警总队负责，在2 0 0 4 年实施的中心区道路交通信息采集和发布系统工 程中，建成了覆盖中心区以内主干道路的交通信息采集和发布系统。 中心区地面道路的交通信息采集和发布系统，其系统组成如图2 5 图2 5中心城地面道路交通信息采集和发布系统图 心 该系统采用单级控制模式，由一个集中的交通信息采集和发布平台进行交 通信息采集、处理、存储和发布控制。目前平台的功能比较单一，主要承担中 心区道路的实时交通信息采集和发布功能。布设在外场的各种设备，通过光纤 传输系统直接接入信息平台。城市交通信号控制系统采用s c a t s 系统，独立运 行，按照对中心城浦西区域城市道路的交通组织要求，承担道路交通信号控制 功能。该系统由一个s c a t s 控制中心、1 0 个区域控制中心和路口机系统组成。 中心区地面道路的交通信息采集和发布系统的主要信息来源于s c a t s 系统。目 前，中心区地面道路交通信息采集和发布系统独立进行运管。 在2 0 0 4 年的中心区道路交通信息采集项目中，针对中心区地面主干道路交 通信息采集进行了多种方式试点，其采集目标主要局限在掌握中心区主干道路 的交通状态，并用于路边可变信息标志的交通信息发布，具体说明如下。 l 、交通数据信息采集方法 中心区地面主干道路的交通信息采集主要使用间接采集方式，主要从道路 信号控制系统s c a t s 系统中采集，从s c a t s 系统中按相位采集交叉1 2 1 的流 量、饱和度等交通信息；在部分主干道路，试点实施了通过车牌识别进行行程 时间的采集，专门用于发布到特定地点的行程时间。 2 、交通数据信息处理 在中心区地面主干道路的交通信息采集和发布系统的交通信息处理，主要 依据从s c a t s 系统中提取的交通信息计算交叉口交通状态，采用交叉口交通状 态延伸的处理方式，给出按照交叉口分段的交通状态信息。另外，对于通过车 1 6 牌识别采集的行程时间，进行预测处理，生成分段行程时间预测，并用于路边 发布。 对于从s c a t s 系统中提取的按车道分布的交通流量信息，基本正确，但由 于不同的交叉口存在离散性，这些数据在规模使用之前需要进行标定。从s c a t s 系统中提取的这些交通流量历史纪录数据，对于许多潜在的应用来说，是非常 有用的数据，如用于地面道路交通分析等应用，同时可以作为地面道路交叉口 数据采集系统所采集数据的互补和补充。 2 4 系统互联和信息共享的现状和发展 上海市道路交通信息管理及分析评价系统以现在已有的道路交通信息采集 系统所采集的数据为基础，通过构建新的综合道路交通数据应用环境和交通评 价分析应用子系统，服务于城市的现代化管理。在建设中，会涉及需要获取上 述5 个系统内的数据，所以下面简单介绍系统互联和信息共享的现状。 2 4 1 通信网的互联情况 上海市道路交通信息管理及分析评价系统在快速路交通监控中心机房内。 在此条件下，道路交通评价分析系统已具备了与上述各系统互联的通信系统支 持条件；如图2 6 所示。 图26 市交通信息汇聚现状示誊图 从图z 6 可见，现有的通信阿支持了交通评价分析系统获取数据的能力 242 数据交换和信息共享的情况 尽管目前系统问通过通信网的支持，具备了互联的条件但是，系统问的 数据交换和信息共享还是处在基本空白状态，表23 给出丁快速路交通监控系统 与其他系统的互趺情况。 表23 快远路交通监控系统与其他系统的互联和信息交换共享情况 序 系统名情况介绍备注 号 中心城地面道路交通过市信息中心的共享平台，达到了系统之基于相 l 通信息采集和发布间的信息交换和共享，包括实时交通数据和同的 系统历史交通数据的共享。g i s 2高速公路交通监控系统问已通信互联，但仅仅完成局部路段无相同 系统( 外环线延安高架路立交附近) 实时数据的的g i s 。 交换。无法获取所有的实时和历史数据。 3公路交通流量调查 该系统独立运行，未建立互联。 分析系统 4 地面交叉口交通信该系统独立运行，未建立互联。 息采集系统 从表2 3 可见，上述系统间尽管具备了互联的条件，但基本处在独立运行的 状态。 2 4 3 系统互联的发展 按照原市政局和市交通信息集约化的发展规划，系统间互联和交通信息交 换共享以列入了近期实施的内容，其基本发展思路是： 1 、建立以市交通综合信息平台为引领的分级管理和系统互联构架，建立 一个交通信息系统互联和信息共享交换的大环境； 2 、二是对相关的系统进行整合，把相关联的系统整合到一个系统内，提高 集约化的程度。 第3 章城市道路交通评价方法研究 3 1 评价指标体系 3 1 1 国内外研究现状 国内外对道路交通运营状态的评价一般将交叉i ：i 与道路、路网分开评价。 3 1 1 1 交叉口评价方法 在点( 交叉口) 的层次上，主要是用饱和度和延误两大指标对交叉口进行评 价的。饱和度是指实际观测的高峰小时流量与通行能力的比值( v c ) 。高峰小 时流量可以通过观测获得，通行能力可以通过理论计算得到。饱和度在一定程 度上反应了道路的拥堵程度。延误是反映司机不舒适、受阻、油耗和行驶时间 损失的指标，单位为秒车。信号交叉口延误是反映车辆在信号交叉口上受阻、 行驶时间损失的评价指标，就是车辆在受阻情况下通过交叉口所需时间与正常 行