（交通运输工程专业论文）高速公路区域监控中心规划设计研究.pdf

摘要 摘要 随着社会经济的迅猛发展和社会文明程度的提高，公众对高速公路的管理 水平和服务质量提出了越来越高的要求。目前，各条高速公路独立运行，当某 条高速公路发生交通事件时，不能在网络上进行快速响应，影响了公路交通运 输系统的运行效率。特别是在嘉兴这样的东部沿海经济发达地区，高速公路密 布且己成网，探求一种新型的高速公路管理与服务模式已经成为提高公路系统 管理能力和管理水平的迫切需要。 高速公路监控系统是一个为保证良好的道路服务而广泛设立的管理机构， 是一个复杂的技术系统。充分利用通信技术、网络技术和软件技术优化高速公 路的运营管理模式，一方面可以减少信息传递的中间环节，加强信息的快速沟 通，保证信息的准确性和可靠性，另一方面还能够减少管理机构和系统长期运 营的成本，使得高速公路的运营管理经济而高效。 本文首先对监控系统的参与者进行划分，将其分为道路使用者和道路管理 者，分别从道路使用者和管理者的角度进行所需功能的调研和分析，确定了各 自对于系统规划的基本需求。为保证管理模式和需求的适应性和一致性，本文 对国内外高速公路的管理模式进行了分析和比较，推荐了适合于地级市规模的 扁平化管理模式，并定义了与省级网络管理、路段管理的功能关系和不同等级 监控中心之间的关系。 根据嘉兴市实际情况和辖区内的路网特点，论文提出了区域监控中心的选 址原则和选址条件，可以作为其它城市选择区域监控中心的参考。 最后，论文以嘉兴为例，针对实际管理状况，设计了嘉兴市高速公路区域 监控中心的逻辑结构、硬件结构、软件结构，并设计了监控管理应用软件的功 能。由于我国高速公路的监控管理还不成熟，系统设计突出管理和研究并重的 理念，提出进行系统分析、数据挖掘和运行仿真平台方面的要求。未来系统中 这些功能的实现，能够进一步提高高速公路的运行管理水平。 关键词：高速公路，监控系统，区域监控中心，软件功能 a b s t r a c t f o l l o w i n gt h er a p i dd e v e l o p m e n to fs o c i e t ye c o n o m ya n dc i v i l i z a t i o n ，t h ep u b l i cn e e d m o r ea d v a n c e dm a n a g e m e n tl e v e la n ds e r v i c eq u a l i t yo ff r e e w a y a tp r e s e n t ，e v e r y f r e e w a yi nc h i n ao p e r a t e di n d e p e n d e n t l y i tc a n n o tr e s p o n dq u i c k l yo nt h en e t w o r k w h e nt r a f f i ca c c i d e n th a p p e n i n go na n ye x p r e s s w a y , w h i c hi n f l u e n c e dt h eo p e r a t i o n e f f i c i e n c yo ff r e e w a yt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m e s p e c i a l l yj i a x i n g ，ae a s t e r n c o a s t d e v e l o p e da r e aa n di t se x t r a o r d i n a r i l yd e n s ee x p r e s s w a yn e t w o r k ，i ti st h et i m et o e x p l o r ean e w - s t y l em o d eo fm a n a g e m e n ta n ds e r v i c et oe n h a n c em a n a g e m e n t c a p a b i l i t ya n dm a n a g e m e n tl e v e lo fh i g h w a ys y s t e m f r e e w a ym o n i t o r i n ga n dc o n t r o l l i n gs y s t e m i sam a n a g e m e n to r g a ne n s u r i n g f a v o r a b l er o a ds e r v i c e a sw e l la sac o m p l i c a t e dt e c h n o l o g ys y s t e m o p t i m i z i n g f r e e w a yo p e r a t i o na n dm a n a g e m e n tm o d eb yc o m m u n i c a t i o nt e c h n i q u e ，n e t w o r k t e c h n i q u ea n ds o f t w a r et e c h n i q u e ，c a nn o to n l yr e d u c ei n t e r - p r o c e s s e so fi n f o r m a t i o n t r a n s m i s s i o n ，a c c e l e r a t ei n f o r m a t i o nc o m m u n i c a t i o n ，a s s u r ev e r a c i t ya n dr e l i a b i l i t yo f i n f o r m a t i o n ，b u ta l s od e c r e a s el o n g - t e r mo p e r a t i o nc o s to fm a n a g e m e n to r g a na n d s y s t e m ，a n dm a k ef r e e w a yo p e r a t i o na n dm a n a g e m e n tm o r ee c o n o m i c a la n dh i g h l y e f f e c t i v e f i r s t l y , t h i sp a p e rd i v i d e sp a r t i c i p a n ti nm o n i t o r i n gs y s t e mi n t ot h er o a du s e ra n dt h e r o a ds u p e r i n t e n d e n t , t h e nc a r r i e so ni n v e s t i g a t i n ga n da n a l y z i n gf r o mt w oa s p e c t s ， d e t e r m i n e sr e s p e c t i v e l yp r i m a r yd e m a n da tl a s t i no r d e rt og u a r a n t e ec o m p a t i b i l i t y a n du n i f o r m i t yo fm a n a g e m e n tm o d ea n dd e m a n d ，t h ep a p e rr e c o m m e n d saf l a t m a n a g e m e n tm o d ea d a p t i n gt ol o c a ls c a l ea f t e ra n a l y z i n ga n dc o m p a r i n gt h ei n t e r n a l a n de x t e r n a lf r e e w a ym a n a g e m e n tm o d e ，a n dd e f i n e ss e v e r a lk i n do ff u n c t i o n r e l a t i o n st h a ta r ec o n c e r n e dw i t hp r o v i n c i a l r a n kn e t w o r km a n a g e m e n ta n dr o a d s e c t i o nm a n a g e m e n t ，a sw e l la sr e l a t i o nb e t w e e nt h ed i f f e r e n tr a n km o n i t o r i n ga n d c o n t r o l l i n gc e n t e r a c c o r d i n gt oa c t u a ls i t u a t i o na n dc h a r a c t e r i s t i co fr o a dn e t w o r ki nj i a x i n g ，t h ep a p e r p u tf o r w a r dt h ec o n d i t i o n sa n dp r i n c i p l e sl o c a t i n go fr e g i o nm o n i t o r i n gc e n t e r , w h i c h c o u l db er e f e r e n c e df o ro t b e rc i t i e s 皇墅一 a t l a s t ，t a k i n gj i a x i n g 邪e x a m p l e ，t h ep a p e rd e s i g n e di n d e t a i lt h e l o g i c a i a h i t e c t u r e ，h a r d w a r ea r c h i t e c t u r ea n ds o f t w a r ea r c h i t e c t u r ef o r e x p r e s s w a yr e g i o n m o n i t o r i n gc e n t e ra sw e l la sf u n c t i o n so fa p p l i c a t i o ns o f t w a r ea i m i n ga tt h ef a c t u a l m a n a g e m e n ts t a t u s f o rt h ei m m a t u r em o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n t i ni n t e m a l t r e e w a y t h es y s t e md e s i g np a ye q u a la t t e n t i o nt om a n a g e m e n ta n ds t u d y i n g ，a n d p r o v l d e ds o m er e q u e s t ss u c ha ss y s t e ma n a l y s i s ，d a t am i n i n ga n ds i m u l a t i o n w h i c h r e a l i z a t i o no ft h e s ef u n c t i o n si nt h ef u t u r ew o u l di m p r o v e t h ee x p r e s s w a yo p 黝t i o n a n dm a n a g e m e n tl e v e l k e yw o r d s f r e e w a y , m o n i t o r i n ga n dc o n t r o l l i n gs y s t e m ，r e g i o n m o n i t o r i n ga n d c o n t r o l l i n gc e n t e r , s o f t w a r ef u n c t i o n i i i 学位论文版权使用授权书 本入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： ， 锣c 错 硼9 年午月7 , , 0 e t 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j ：旦。 学位论文作者签名： 汐舛 7 1 b 年叨月伽e t 第1 章绪论 1 1 研究背景 第1 章绪论 高速公路监控系统是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技 术以及计算机处理技术等综合运用于地面运输管理体系，建立起的一种在大范 围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的公路运输综合管理系统。高速 公路监控系统对高速公路进行全面的监视和控制，对高速公路的正常运行和效 益的发挥起着极为重要的作用。 我国的高速公路监控系统是随着高速公路及其机电系统的不断发展而逐渐 完善的。根据其历史进程，可划分为三个阶段：( 1 ) 引进阶段；( 2 ) 消化成熟 阶段；( 3 ) 自主创新阶段。其中，以沪嘉高速公路的建成通车为标志，到2 0 0 0 年交通部公布具有交通机电分项资质的企业名单为止的这一阶段，属于引进阶 段。其基本特征是监控系统研究与建设均不成熟，所有的系统设备完全依靠国 外进口，监控系统的配置与高速公路的建设过程脱节，推广应用范围较小。从 2 0 0 0 年到2 0 0 3 年1 0 月京沈高速公路联网收费系统正式运行，标志着机电系统 中的收费系统已经成熟：从单条道路的收费，到完成跨省、市高速公路的联网 收费，管理技术从小规模高成本转化为大规模集成的低成本管理。从2 0 0 3 年1 0 月起，随着电子技术的快速发展和政治文明的不断提高，高速公路监控系统迎 来崭新的时代。由于收费系统已经十分成熟，人们开始把民生问题和提高服务 水平、服务能力放在重要的位置上，不但在单条道路的监控上不断完善，而且 提出了区域监控的概念，将高速公路的交通监控和城市交通的监控紧密结合， 逐渐形成较为完整的交通监控体系。 随着国家对基础设施建设的投入，尤其对高速公路建设投资力度的加大， 各省、市经过若干年的建设，逐步形成省内高速公路网的基本框架。随着路网 的形成，如何最大程度地发挥路网的整体效益和作用，以及如何避免在路网形 成之后出现的新问题，成为目前建设与管理的研究重点。 以嘉兴地区为例，已建成高速公路有沪杭高速公路、乍嘉苏高速公路，在 建，待建的高速公路有：杭浦高速公路、申嘉湖高速公路、杭州湾宁波通道北接 第l 章绪论 线等。由于道路建设都是分段建设完成的，而且整个嘉兴地区在高速公路机电 系统方面没有统一的规划设计方案，各路段交通工程机电系统大多从工程投资、 实施难度等角度各自进行设计和实施，造成的不利结果主要表现在：第一，各 路段的道路监控相互独立，相邻路段发生的情况( 例如交通事故) 不能及时互 通，也就不能及时采取有效手段进行控制和疏导；第二，通信网络、通信管道 不能统一规划，各路标准不统一，不能互连或是无法合理配置而影响了整个系 统的使用效率。第三，由于嘉兴地区高速公路相对比较集中，单条高速公路完 全在嘉兴地区境内的长度不会超过1 5 0 公里，如果每条高速公路都单独设立管 理机构势必造成很大的浪费。 为了更好地进行高速公路机电系统的建设，保证高速公路网的畅通，提高 服务质量和管理水平，提高社会效益和经济效益，研究新的管理模式及在新管 理模式下的管理系统结构，是非常重要和迫切需要的。 论文依托嘉兴市高速公路管理中心监控分中心工程建设可行性研究任务展 开，针对高速公路区域监控中心的规划与设计方法进行探讨。研究从高速公路 监控系统的用户需求入手，对高速公路监控系统的管理模式、构成体系、功能 需求等进行分析，结合嘉兴市的实际情况和路网特征，提出高速公路区域监控 中心的管理框架、选址原则等，在此基础上对区域监控中心的建设总体方案进 行详细设计。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外高速公路监控系统研究现状及发展趋势 对高速公路监控系统的研究国外起步较早，发展到现在也已经比较完善， 美国、加拿大、欧洲、日本在监控系统的研究方面走在了世界的前列。美国自 5 0 年代开始大规模修建高速公路，1 9 6 0 年以后把注意力集中在高速公路的运行 和管理上。芝加哥、底特律、休斯敦、洛杉矶、纽约等一些主要城市的高速公 路都设置了不同规模的监视控制系统。芝加哥在1 9 6 1 年制定了区域高速公路监 视计划，采用存在型车辆检测器获得的数据来研究高速公路上的一些交通现象。 1 9 6 2 年在阿依赞快速公路的两段设置了监视系统，安装了近7 0 0 只电感环式车 辆检测器，用电话线与中心计算机连接。全线安装了3 0 0 只紧急电话，配置了 2 第1 章绪论 2 5 辆巡逻车并在4 处设置了道路信息板。在中心控制室里有图形显示器，显示 全线交通情况，并用c l 玎说明细节。1 9 6 5 年又通过车辆检测器、遥测装置和电 子计算机自动地控制了入口匝道处的交通量和信息标志，从而达到了线路的最 佳运行状态。 纽约港湾公团所属的林肯隧道( 全长2 5 k m ，三车道) 和荷兰隧道( 全长 2 5 k m ，二车道) 也有监控系统实施管理。每一车道上设置9 只环式检测器，6 只光电式检测器，安装9 部摄像机，并由巡逻车向控制中心传送信息。两个隧 道各用两台计算机来处理交通数据，并可根据每车道的交通量用信号机来控制 隧道入口的进入车辆数，使其密度不超过规定值3 5 辆k m 。 如今美国联邦公路局正在制定一系列旨在推进全国性的智能运输系统计 划，以保障安全、提高效率、协调合作，节约能源。智能运输系统是一项涉及 众多组织协调合作，共同研究、开发、实施、调控的大系统，它的基本构成为： 先进的交通信息系统( a t i s ) ；先进的交通管理系统( a t m s ) ：先进的车辆系统 ( a v c s ) ；先进的公共交通系统( a p t s ) ；商用车辆运营系统( c v o s ) 。智能 运输系统将智能化地收集交通数据，分析这些数据，并将注释的信息反馈给系 统的操作者或驾驶员。借助于这样的交通信息，系统的操作者或车辆驾驶员能 迅速做出反应，使交通状况得到进一步改善。 在欧洲，也有许多国家在高速公路上配置功能完善的监视控制系统。意大 利的那不勒斯收费公路上的t a n a 系统就是一个典型的例子。该公路全长2 0 k m ， 共有6 车道，每天车流量达6 万辆；沿线有4 个双洞隧道，每个隧道长超过8 0 0 m ， 全线共有1 0 个立交点。t a n a 系统在公路主干线上，入口匝道、出口匝道以及 隧道入口处共安装6 6 4 只环式检测器，每2 5 0 m 一只( 隧道内每1 2 5 m 一只) 。 由3 种气象检测器分别给出下雨和路面结冰的信号。全线共设置有1 4 9 块各种 形式的道路信息板，其中有5 5 块带式信息板，每块板的可变显示内容有30 多 种，显示面积为1 2 m x1 2 m 。控制室里的图形显示面积为4 5 m 4 5 m ，显示板 上共有7 6 7 只显示灯泡，标出系统输出状态信息，交通状态等。全系统采用了3 台计算机，双机备份，因此可以大大减少停机的时间。 日本高速公路监视控制系统的研究是1 9 6 8 年开始的。日本高速公路监视控 制系统采取三级管理体制。全国共有6 个管理局，每个局下属若干个管理处， 对所管辖外场终端设备进行监视和控制。由于日本的地形和国土面积限制，高 速公路上因车辆过多造成的片段阻塞占全部堵塞的3 4 ，因而日本高速公路交通 第1 章绪论 管制系统的出发点是以正确把握交通状况为先决条件，通过设置各种形式的车 辆检测器测量通过的车辆数目，并计算出速度、密度、占有率等交通参数，借 助紧急电话、巡逻车、闭路电视等对交通状况进行监视。将这些参数和状况， 经人工或计算机处理并做出综合判断，选择最佳控制方案，通过道路信息板、 无线电台广播等手段，对高速公路的交通情况进行调节和控制。其准则是：使 公路上的交通量保持在最大容许的数值上，行驶速度不低于规定的设计值，不 出现堵塞现象，最大限度地减少车辆行驶的延误时间等。 加拿大的4 0 1 国道主干区段一般有1 6 车道，交汇区段最多达到2 4 车道， 日交通量超过2 0 万辆，在如此高占有率的道路上，一旦发生交通异常，感知时 间即使推迟l m i n ，也会造成严重的后果，建设主管部门正是看到了这一点，才 在道路上设立了完善的监控设施：车辆检测器每8 0 0 m 组，每1 5 s 信息上传至 中心控制室；摄像机监视全线，每组相距不超过l k m ，情报板诱导标志不到l k m 设置一组；另有相当数量的指令电话、业务电话、救援服务等措施相配合，对 全线进行实时监测，道路上任何异常情况，在2 k m 之内中心控制室就可以感知。 其它国家如德国、英国等也都在高速公路上设置了类似完善的监控设施。 高速公路实时监控的实现给这些国家带来了很高的社会经济效益。 近几年来，随着计算机技术、自动化控制技术和通信技术的发展，一些国 家高速公路监控系统的技术结构也在随之变化。多计算机功能分散的计算机网 络处理方式代替原来由单一的计算机集中处理方式，从而使系统可靠性提高， 程序编制简单，易于维护和功能扩展。在通信技术方面，由于光缆的问世，基 于其损耗低、频带宽、无感应、高绝缘等特点，许多监控系统已用光缆取代传 统的电话线、电缆等传送电视信号和数据、语音信号。 1 2 2 国内高速公路监控系统研究现状 我国的高速公路建设起步晚，但发展较快，在不到1 0 年时间高速公路通车 里程超过已1 0 0 0 0 k m ，还有一批正在规划修建之中。由于受到经费的制约和高 速公路上交通量不大等原因的影响，已建成的高速公路上一开通就有完善的监 控系统的几乎没有。随着高速公路交通安全问题的日益突出，建设主管部门已 对高速公路监控的重要性有了进一步的认识，已在沈阳一大连，广卅i 一佛山， 合肥一南京，成都一重庆，上海一南京等高速公路上建成了一定规模的监控系 4 第1 章绪论 统。 广佛高速公路的监控系统是国家“七五”攻关项目“高速公路监控系统研 究”的依托工程。该系统采用总线传输，双机冷备份，分前、后台工作，全线 布设车辆检测器，每组间隔5 0 m 1 5 0 0 m 不等，共设9 组检测器，主线设置7 块 可边限速标志，4 块可边信息板，每公里一部紧急电话，4 台摄像机，一块模拟 地图屏，是我国第一条比较完备的监控系统。 安徽省高等级公路管理局于1 9 9 3 年6 月建成了合宁高速公路( 合肥一南京 的安徽段) 交通管理系统，这是一套管理区间较长、功能比较齐全、设备配制 比较完整的国产化的大型电子系统工程。整个系统由通信、监控、收费、电源 四大部分组成，包括数据采集、中心控制、信息显示、移动通信、设备电源、 直流远供电缆工程、铁塔等十几个子系统，总设备量近1 5 0 0 台( 套) 。合宁高速 公路交通监控系统的开发和应用，探索出一条国产化道路。它的开通使用，为 合宁高速公路交通管理步入现代化、规范化和科学化，提供了可靠的物质保证。 沈大高速公路全长3 7 5 k m ，设一个监控中心，沿线下设7 个监控分中心。 沈大高速公路监控系统是由监视系统、控制系统、情报系统、传输系统和中心 控制与显示系统五部分组成。全线设置了2 6 块可变速度标志，1 2 块可变情报板， 每2 k m 安装l 对紧急电话。 沪宁高速公路江苏段全长2 5 8 4 6 k m ( 其中含镇江支线1 0 2 5 k m ) ，全线有1 个交通监控中心、5 个分中心、2 0 个收费站、6 个服务区、2 0 处互通式立交。 沪宁高速公路江苏段位于经济发达的长江三角洲，交通流量大；其优良的道路 性能，为行车速度的提高提供了良好的硬件条件；而江南地区的水网和丘陵地 貌，十分复杂的气候条件，特别是大雾和冰冻严重影响着车辆交通安全。因此， 沪宁高速公路建设一个具有高性能、多方面的检测手段，直观的数字检测显示、 图像监视、完善的紧急电话报警功能，能及时、动态的发布警示、诱导信息的 监控系统是十分必要的。 成渝高速公路龙泉山隧道监控系统安装了德国s b h 公司的成套设备。龙泉 山双隧洞监控设备相同，由中央控制室分别控制。整个监控系统均由计算机控 制，中央控制室只需少量工作人员就能进行全面准确的监控。 综上可见，高速公路监控系统作为高速公路有效的管理和维护手段，在我 国蓬勃发展的高速公路中已越来越显示出它的必要性和优越性。但我国高速公 路在建设和管理上的“一路一控”模式，决定了现有的高速公路监控系统的设 第1 章绪论 计和开发主要是基于单条高速公路管理的需要，所以目前国内高速公路监控系 统主要是路段监控系统，缺乏路网监控、网络互通以及信息共享能力。 随着高速公路网的完善、统一的高速公路通信网络的构建、收费系统的联 网管理，有必要规划和建设区域高速公路监控系统，对高速公路全路网的信息 进行汇集、共享和发布，实现路网交通的宏观调控、诱导和救援，使高速公路 的利用率和经济效益达到最佳，真正做到“快速、安全、经济、舒适”。 1 3 主要研究内容 论文主要针对交通监控系统服务的对象、交通监控管理模式、区域监控中 心的设置条件和主要功能需求、区域监控中心功能设计等五个方面展开研究， 论文的各章节的内容安排如下： 第一章绪论 介绍了高速公路区域监控中心规划和设计研究的选题背景，简单介绍了目 前国内外高速公路监控系统的研究现状和发展趋势，确定文章的主要研究内容。 第二章监控系统服务对象分析 对系统的服务对象和用户进行深入而具体的分析，从各自角度出发进行所 需功能的调研，明确各自对于系统规划的基本需求，以此确定系统的基本功能 和可扩展功能。 第三章高速公路监控管理模式研究 对国内外高速公路的管理模式进行分析和比较，基于不同等级监控中心在 省级网络管理、路段管理功能关系上的差异，定义高速公路监控管理模式，并 结合嘉兴市高速公路管理现状，推荐了适合于地级市规模的扁平化管理模式。 第四章区域监控中心设置条件分析 对区域监控中心设置的可行性进行分析，提出区域监控中心选址原则，确 定区域监控中心的位置和规模。 第五章区域监控中心功能需求分析 从高速公路管理业务分析入手，结合浙江省高速公路管理体制要求，分析 各级管理部门机构设置及其职能，由此分析嘉兴市信息管理系统的构成，阐述 高速公路信息管理系统的功能、要求、发展、描述高速公路信息管理系统流程， 为系统总体方案设计提供依据。 6 第1 章绪论 第六章区域监控中心功能设计 以嘉兴市为例，提出区域监控中心建设的总体目标，自上而下地确定区域 监控中心的功能，在此基础上对嘉兴市高速公路区域监控中心的逻辑机构、硬 件结构、软件结构和软件功能进行详细设计。 第七章总结与建议 对本文的主要成果进行总结，反思论文的不足，就继续展开的研究提出相 关建议。 1 4 主要研究成果 ( 1 ) 详尽介绍了高速公路监控系统为其服务对象道路使用者、设施管 理部门、交通管理部门、运营管理部门、公共安全管理部门以及设计单位等相 关单位所提供的服务名称、内容和具体服务提供者。 ( 2 ) 对比分析国内外现有高速公路管理模式，根据省市区域之间、网络 线路一路段之间的不同管理关系，总结得出三种不同的管理模式，推荐适合于地 级市规模的管理模式为：各条高速公路仅设置收费分中心( 设置无人通信站) ， 交通监控分中心和通信分中心在区域中心统一设置，负责区域内全部高速公路 的交通管理和日常事务的处理，向省监控总中心上传监控数据和图像，同时执 行上级下达的各项命令。 ( 3 ) 分别从嘉兴市城市发展定位、高速公路网规划，公路发展现状、高速 公路现有监控系统及高速公路监控系统发展趋势等方面，对区域监控中心设置 的可行性进行分析；提出区域监控中心选址原则，在其指导下，确定嘉兴市高 速公路区域监控中心的位置和规模。 ( 4 ) 从高速公路管理业务分析入手，结合浙江省高速公路管理体制要求， 分析各级管理部门机构设置及其职能，指出嘉兴市信息管理系统应包括：高速 公路公共的信息平台；综合管理系统；完善的交通监控系统：完善的信息发布 系统；高速公路联动紧急救援系统；智能化路政管理系统等。 ( 5 ) 以嘉兴地区为例，针对实际管理状况，设计了嘉兴市高速公路区域监 控中心的逻辑结构、硬件结构、软件结构，并设计了监控管理应用软件的功能。 7 第2 章监控系统服务对象分析 第2 章监控系统服务对象分析 高速公路监控系统的主要服务对象是道路使用者、设施管理部门、交通管 理部门、运营管理部门、公共安全管理部门以及设计单位等相关单位。下面分 别介绍高速公路监控分中心与其它相关的单位为各类用户所提供的服务名称、 内容和具体服务提供者。 2 1 道路使用者 道路使用者是指高速公路的直接使用者( 主要包括驾驶员和乘客) 。道路使 用者包括正常状态的使用者( 一般的驾驶员和乘客) 以及紧急状况下的使用者。 紧急状况下的使用者指进行消防救援的车辆、进行医疗抢救的车辆、完成紧急 任务的警务车辆等。对于执行紧急任务的车辆，其处理的事件往往是紧迫而价 值重大的事件，因此在道路使用条件上有较高的要求。此时不仅要求道路管理 者提供充足的信息，而且要求道路管理者使用强制手段，配合紧急任务的完成。 具体内容如表2 1 所示。 表2 1 高速公路监控系统为道路使用者提供服务内容 服务对服务 服务名称 服务内容服务提供者 象类别对象 为车辆驾驶员在出行的各个阶段高速公路篮控分中心 道路使出行者信提供动、静态的交通信息、环境信高速公路运营管理部门 驾驶员 用者 息服务息、公共服务信息及施工维护作业信息服务提供商 信息。设施维护管理部门 第2 章监控系统服务对象分析 高速公路监控分中心 在紧急事件发生时，为肇事车驾驶 高速公路运营管理部门 紧急事件 员提供救援等服务，同时通过交通 信息服务提供商 与安全管管制、交通诱导等手段，尽快减轻 危险品运输审批部门 理 交通拥挤，恢复道路最大通行能 高速公路交警管理中心 力，为危险品运输提供安全保障。 救援资源拥有者 高速公路监控分中心 实时监视高速公路的交通系统状 高速公路交警管理中心 交通监控 况，据此选择合理的控制策略，为 公路设施维护管理部门 驾驶员提供良好的驾驶环境。 气象部门 通过先进的技术与管理手段对高 高速公路监控分中心 先进的设速公路及其附属设施进行维护，保 高速公路交警管理中心 施维护与持良好的路况，并通过合理的交通 公路设施维护管理部门 管理 组织与管理，使驾驶员在施工区能 气象部门 够安全、快速的通过。 高速公路监控分中心 为乘客在出行的各个阶段提供动、 出行者信 高速公路运营管理部门 静态的交通信息、环境信息、公共 息服务 信息服务提供商 服务信息及施工维护作业信息。 设施维护管理部门 乘客 高速公路监控分中心 紧急事件 在紧急事件发生时，为乘客提供救高速公路运营管理部门 与安全管 援等服务 高速公路交警管理中心 理 救援资源拥有者 9 第2 章监控系统服务对象分析 2 2 设施管理部门 设施管理部门主要职责是管理、维护高速公路沿线设施。同时路政管理部 门通过监控设施提供的服务及时获得道路的相关信息，提供工作效率。提供的 服务内容如表2 2 所示。 表2 2 高速公路监控系统为实施管理部门提供服务内容 服务对服务 服务名称服务内容 服务提供者 象类别对象 高速公路监控分中心 紧急事件与 为设施管理与维护部门提供紧急事件 高速公路运营管理部门 安全管理对设旌的损毁情况。 高速公路交警管理中心 设施 实时监视高速公路及其附属设施、施工 高速公路监控分中心 管理 区的状态，为维护与施工的正常进行提 交通监控 高速公路运营管理部门 与维 供必要的信息，为维护决策的制定提供 高速公路交警管理中心 护决策支持。 为设施管理与维护部门提供交通流、交高速公路监控分中心 实施管 数据管理通基础设施概况等信息，据此制定设施 高速公路运营管理部门 理部门 维护计划。高速公路交警管理中心 利用先进的交通检测手段，快速的发现 高速公路监控分中心 超载车辆，采取相应的措施，保证对路 交通监控 高速公路运营管理部门 路政 产的损失减少到最低。实时监视和调度 高速公路交警管理中心 管理路政资源的使用。 部门 高速公路监控分中心 紧急事件与及时获取与路政案件有关的紧急事件 高速公路运营管理部门 安全管理的情况，降低逃逸案件的发生率 高速公路交警管理中心 第2 章监控系统服务对象分析 2 3 交通管理部门 高速公路监控分中心配合其它相关部门，为所连接城市的交通管理部门和相 邻省市的交通管理部门提供服务信息。具体内容如表2 3 所示。 表2 3 高速公路监控系统为交通管理部门提供服务内容 服务对服务 服务名称服务内容 服务提供者 象类别对象 为城市交通管理部门提供与城 高速公路监控分中心 实施管紧急事件与 市道路相连高速公路的紧急事 高速公路运营管理部门 理部门 安全管理 件情况，以便进行快速救援和交 高速公路交警管理中心 通疏导。 城市 为城市交通管理部门提供高速 交通 高速公路监控分中心 公路与城市道路联结点的控制 管理交通监控 高速公路运营管理部门 策略信息和违章车辆信息，以便 部门 高速公路交警管理中心 进行联动控制和联合执法。 为城市交通管理部门提供与城高速公路监控分中心 数据管理 市相连的高速公路的交通流统高速公路运营管理部门 计信息，便于区域联动控制。高速公路交警管理中心 相邻为相邻交通管理部门提供与相 高速公路监控分中心 紧急事件与 省市 连高速公路的紧急事件情况，以高速公路运营管理部门 安全管理 交通便进行快速救援和交通疏导。 高速公路交警管理中心 管理 为相邻交通管理部门提供高速 高速公路监控分中心 部门 公路与城市道路交通状况信息， 交通监控 高速公路运营管理部门 为交通管理措施的制定提供基 高速公路交警管理中心 础条件。 第2 章监控系统服务对象分析 为相邻交通管理部门提供与相高速公路监控分中心 数据管理邻高速公路的交通流统计信息， 高速公路运营管理部门 以便合理制定交通控制策略。高速公路交警管理中心 2 4 运营管理部门 高速公路监控分中心配合其它相关部门为高速公路管理部门、客运和货运 部门提供服务信息，以提高高速公路和整个公路网络客运运输的服务水平，增 强市场竞争能力。具体内容如表2 4 所示。 表2 4 高速公路监控系统为运营管理部门提供服务内容 服务对服务 服务名称服务内容服务提供者 象类别对象 为高速公路运营管理部门提供 紧急事件的时间、地点、事件 运营管 紧急事件与高速公路监控分中心 高速 严重程度等信息，以便高速公 理部门安全管理高速公路交警管理中心 公路路运营管理部门采取相应的措 管理施。 部门 及时了解高速公路的交通流变 高速公路监控分中心 交通监测化情况，据此采取相应的交通 高速公路交警管理中心 管理和收费管理策略。 通过先进的交通监测手段，及 客运 高速公路监控分中心 时了解客运车辆的运行情况， 管理交通监控高速公路运营管理部门 据此安排客运车辆的调度计 部门 高速公路交警管理中心 划。 第2 章监控系统服务对象分析 货运通过先进的交通监测手段，及 高速公路监控分中心 管理交通监控 时了解货车辆的运行情况，据 高速公路运营管理部门 部门此安排货运车辆的调度计划。 高速公路交警管理中心 2 5 公共安全管理部门 通过高速公路监控系统的道路运行状态信息和相关服务信息，公共安全管 理部门能够及时、准确地了解高速公路发生紧急事件的情况，便于组织人力开 展紧急救援等工作，具体内容如表2 5 所示。 表2 5 高速公路监控系统为公共安全管理部门提供服务内容 服务对服务 服务名称 服务内容服务提供者 象类别 对象 接收交通监测服务提供的高速 公共安高速公路监控分中心 公路附属设施、隧道等的异常状 全管理交通监测 高速公路运营管理部门 况信息及危险品运输的安全情 部门 高速公路交警管理中心 消防况信息。 部门 及时获取危险品运输及车辆火 高速公路监控分中心 紧急事件与灾信息，以便迅速采取有效措 高速公路运营管理部门 安全管理施，保证人民生命及国家和个人 高速公路交警管理中心 财产的安全 按照公安部门的要求，为对方提 高速公路监控分中心 公安 数据管理供所需的通行车辆信息、视频录高速公路运营管理部门 部门 像等。 高速公路交警管理中心 第2 章监控系统服务对象分析 为急救中心提供紧急事件、自然 高速公路监控分中心 急救灾害等情况下入员伤亡信息 数据管理高速公路运营管理部门 中心 ( ? ) ，保证其及时开展医护等救 高速公路交警管理中心 援工作。 2 6 其它相关单位 高速公路监控系统还可以为相关团体单位提供有价值的道路统计信息。具 体内容如表2 6 所示。 表2 6 高速公路监控系统为其它相关单位提供服务内容 服务对服务 服务名称 服务内容服务提供者 象类别对象 获取规划设计所需的交通量、速 设计 高速公路监控分中心 度、紧急事件等统计数据。为规划 规划数据管理高速公路运营管理部门 设计新的道路提供基础数据和建 单位 高速公路交警管理中心 设依据 高速公路监控分中心 学术 获取交通需求分析、交通流等方便 数据管理高速公路运营管理部门 有关机构 研究所需的有关统计数据。 高速公路交警管理中心 单位 获取高速公路运行的经济效益数高速公路监控分中心 政府 数据管理 据，为政府机构的决策提供基础数高速公路运营管理部门 部门 据支持。高速公路交警管理中心 高速公路监控分中心 环保 获取交通环境数据，为环境评价提 数据管理 高速公路运营管理部门 部门供基础资料 高速公路交警管理中心 1 4 第3 章高速公路监控管理模式研究 第3 章高速公路监控管理模式研究 3 1 国外高速公路管理概况 ( 1 ) 日本 日本高速公路的管理单位为具有半官方性质的道路集团。道路集团下设1 0 个高速公路管理局和l o 个高速公路建设局，分别负责高速公路的管理和建设。 管理局下，按照大约5 0 k m 的间隔设立管理事务所。 管理局负责道路养护、检修、管理和收费。事务所进行巡回检查、小修保 养、收费、路政等管理工作，并监管交通设施，收集交通信息和保护环境等。 ( 2 ) 美国 美国高速公路多为国家投资修建，其管理模式类似于目前我国各省市的公 路局对地方公路的管理。 美国进行收费的高速公路占其高速公路总里程的1 0 ，约8 0 0 0 k m ，对于收 费公路，美国各州成立专门的收费道路委员会。委员会下设收费管理局，负责 收费道路的建设以及运营管理。收费管理局是一个行政管理单位，主要负责对 道路建设、养护的管理工作，具体的工程实施、养护则由工程公司或咨询公司 承包。 美国的州际、国际高速公路网由联邦各州公路局负责规划、设计、施工、 管理、养护，属于地方分权的管理体制。 ( 3 ) 法国 法国的高速公路建设和管理由国家委托的一些特许公司或者私营投资者负 责。建设权和经营权全部转交给这些公司。经营年限一般为3 5 年。为了统一、 协调高速公路的政策，8 家公司组成了法国高速公路企业协会( 本身不具备命令 权) ，8 家公司目前管理着6 3 0 0 k m 收费高速公路。另有3 0 0 0 多公里为不收费高 速公路。 ，在各特许公司内设有中央管理局，另外根据管理范围的大小、里程的长短 增设地方管理局。每个地方管理局下设5 6 个管理事务所。 全国高速公路网由6 个地方控制中心监控，这些控制中心由当地的宪兵队 第3 章高速公路监控管理模式研究 和特许公司共同管理，并与法国宪兵总部，全国高速公路监控中心相连接，全 天不间断地提供道路交通情报。 上述的高速公路管理模式，都是根据各国的社会经济发展的特点，逐渐形 成的适合其国情的管理制度。我国高速公路的管理也应该结合自身的发展和实 际情况，制订一套符合国情的高速公路管理模式。 3 2 国内高速公路管理概况 目前，国内高速公路的建设正处在迅猛发展的阶段，部分地区及省份基本 形成区域性的高速公路路网，相配套的高速公路机电系统( 监控、收费、通信) 的互联已初具规模，以下简要介绍几个有代表性的省份高速公路管理体制。 ( 1 ) 江苏省 江苏省结合交通部国道主干线的规划，制订了建设“四纵四横四联”十二 条主骨架公路的规划，江苏省目前已建成沪宁高速公路、广靖、锡澄高速公路、 沂淮江高速公路、宁连、宁通高速公路、江阴长江公路大桥、连徐高速公路、 宁宿徐、宁靖盐高速公路等交通骨干公路，正在建设或即将建设的有连盐高速 公路、沿江高速公路。到2 0 0 1 年为止，其高速公路通车里程已突破1 0 0 0 k m ， 到2 0 1 0 年将建成由“四纵四横四联”及其与网外县城、重要港口埠站连接线组 成的高速公路网，总长度近3 7 0 0 k m 。 1 ) 监控系统管理体制 江苏省高速公路交通监控系统分为4 级监控，省监控总中心公司管路 处监控中心收费站管理处监控分中心路段现场监控站。 省监控中心是全省高速公路路网的总中心，各条高速公路根据里程长短及 以行政区划为单元建立若干个单独的监控分中心与省监控中心联网。整个监控 系统的控制量被分散配置到各监控分中心中，分散控制的各子系统通常按行政 管辖区域划分。各子系统采集其控制范围内的实时交通数据和气象信息，同时 转发给省中心。各监控分中心对其采集的数据经过运算后自动或手动操作将相 关信息发布到相应的信息发布外场设备。 2 ) 收费管理体制 在“政企分开”的模式下，江苏省高速公路采用“垂直管理”模式。自1 9 9 9 年起江苏省开始进行高速公路联网收费改造工作，