奥运交通指挥控制系统研究与应用

奥运交通指挥控制系统研究与应用隋亚刚前言以智能交通管理系统来提升道路承载能力，缓解日益严重的交通拥堵形势，保证社会交通与重大活动交通的高效和谐运转，已成为世界范围内交通管理领域的普遍共识。北京作为全国政治文化中心，正步入城市化、现代化与机动化同时高速发展的关键时期。2001年申奥成功至今，机动车保有量从169万辆上升到437万辆，平均每年增长近30万辆，是一种超常规、前所未有的高速发展，加之超过500万的自行车交通，使北京的道路交通成为当今世界上交通需求增长最旺盛的城市，以及混合交通最复杂的城市。此外，北京中心城区受到历史古城布局的影响，道路扩容极为有限，而首都特有的政治文化地位，也决定了国事、外事等活动中交通警卫任务频繁，特别是成功举办一届“有特色、高水平”的奥运会对交通管理智能化、科学化提出了更高的标准和要求。经过几年的科技攻关，北京交通管理部门组织建成了适合首都交通特点的奥运交通管理指挥控制系统。该系统投入使用后，在确保奥运交通安全、准点、可靠、便利，改善道路行驶秩序，提高通行效率，保障交通安全，实现城市交通与奥运交通的和谐运转，促进和谐宜居城市建设等方面发挥了重要的支撑保障作用。一、系统架构奥运交通指挥控制系统是按照奥运智能交通管理系统建设工程可行性研究报告进行总体规划和建设的。其核心体系架构为 “一个中心、三个平台、八大应用系统”（如图），“一个中心、三个平台”即“交通管理数据中心”、“指挥调度平台”、“综合业务平台”和“信息发布平台”。八大应用系统是指交通信号控制系统、交通监测系统、信息服务与发布系统、交通诱导系统、数字化执法系统、综合业务应用系统、网络通信系统和指挥调度集成系统。在统一标准、统一规范的前提下，扩展建设相关应用子系统，实现了系统应用的高度集成与关联共享，保证了系统的最大应用效果。1交通管理数据中心交通管理数据中心以完善、可靠的硬件设施和稳定、高效的运行服务系统为依托，以交通管理信息的采集、存储为支撑，以数据分析、挖掘应用为目标、以灵活、多样的信息展示为手段，形成统一完备的基础信息资源库，在保障信息安全的基础上，实现信息资源共享和数据深层次挖掘与综合利用，为交通指挥控制系统、交通业务管理提供综合数据服务和应用支持。其以交通管理综合业务平台、交通管理指挥调度平台和对外发布平台为基础，整合三大平台的数据、信息资源，利用先进的数据处理工具，对海量交通信息进行过滤、整合、挖掘，为交通管理决策提供定量的决策支持依据，为交通管理仿真系统提供数据支持。同时将采集到的数据存储，进行有效的备份。2指挥调度平台 依托交通电视监控系统、“122”接处警系统、警用车辆卫星定位系统、交通信号控制系统、道路交通实时动态信息采集、处理/分析、发布系统、交通事件检测系统、车辆旅行时间监测系统、勤务岗位管理系统、交通违法监测系统等技术手段，实时检测、监控道路交通状况，获取路面的交通流状态、交通突发事件等信息，作为交通控制和指挥调度的基础，对路面交通实施统一管理、统一指挥和统一调度，快速处置各种交通意外事件，实现对路面交通进行交通监测、交通控制和指挥调度等三大功能。此外通过分析交通监测数据以及交通控制数据，实现对于整个北京市的城市交通运行状态的准确评估，生成科学的指挥调度方案，提高路网的通行效率。3综合业务平台依托先进的计算机技术、信息技术、网络技术和智能卡等技术,建设了数字化执法系统、交通事故信息管理系统、交通安全宣传管理系统、交通秩序管理系统、机动车管理系统、警务管理系统、综合信息查询等综合业务应用系统，覆盖了全部交通管理业务，实现了交通管理信息高度集成与关联共享，为科学管理、严格执法、高效服务提供了强有力的技术支撑和保障。4信息发布平台依托道路交通流预测预报技术、道路交通流动态仿真技术、道路交通数据动态管理技术，以及实时路况信息发布等技术，通过室外交通显示屏、智能导航终端、广播电视媒体、互联网等多种形式，将交通状态信息、交通管理信息、实时路况信息向社会发布，满足公众的出行需求，为公众提供最佳的出行方案和选择，高效地服务于奥运交通及社会交通参与者。同时也达到了有效地均衡路网交通流量，缓解道路交通拥挤的目的。通过交通管理互联网站，开通了违法信息查询、政策法规、交管动态、警务公开、施工占路、网上行政审批预约等一批栏目和服务，方便了群众，密切了警民关系，提高了服务水平。其已成为交通安全教育、交通管理对外信息发布、信息交流的便民窗口。此外借助信息发布平台，实现与其它政府部门和社会单位的信息交换与共享。二、关键技术及应用 1、适合混合交通流特点的城市交通管理系统集成模式及技术利用城市交通多源异构数据特征分析与融合技术、分布式异构多系统集成技术、基于GIS的预案化指挥调度集成等技术，高度集成与关联了视频监控、单兵定位、122接处警、GPS警车定位、信号控制、集群通信等99个应用子系统，实现了对城市交通统一、高效的可视化、扁平化、预案化指挥调度，显著地提高了指挥效率和快速反应能力。同时，在该技术支撑下构建了由奥运交通指挥中心、仰山桥勤务指挥中心和38个场馆交通指挥所构成的奥运交通三级指挥体系，实现了对社会交通和勤务交通立体掌控、定位到车，交替放行、精确到秒，有效保证了奥运会3000多场重要比赛场次以及30多场重要活动的交通安全、准点、可靠、便捷，以及与社会交通的和谐运转。2、智能交通综合监测技术 利用数字高清实时综合检测、多源交通事件检测及车辆特征检测等技术，建成了包括视频监控、事件检测、交通流检测、交通气象检测和违法监测的智能交通综合监测系统。系统全时空覆盖城市主干路、快速路及奥运场馆周边道路，实现了道路交通流量、流速、车辆占有率的检测、违法行为监测和交通意外事件检测等功能，不仅为交通指挥控制、出行信息服务和科学需求管理决策提供详实的数据支持，还实现了对奥运相关的全部机动车和驾驶员交通违法行为的实时监测和闭环监管，有效的保证了奥运交通安全，以及奥运交通管理措施的实施，并为城市交通需求的科学管理提供有力的支持和保障。3、混合交通流状态下交通信号控制技术利用在城市交通参与者的交通行为特征分析技术、混合交通状态下交通参与者行为影响模型建立和仿真技术、交通控制方案实时优化生成技术等方面取得的创新成果，在全国率先采用开放式的通信协议标准，建成了覆盖北京市五环内千余个路口的交通信号统一控制管理平台。实现了混合交通流下的交通高峰、平峰、低峰的点线面协调优化控制，有效地保证了全市路网的最大通行效率，使路网综合通行能力提高15%，同时实现了对公交及特种车辆的优先控制功能。奥运期间，交通信号控制系统自动适应了单双号限行产生的流量大幅变化，实现了自动调节、自动优化控制；对奥运班车提供7万次信号优先，累计缩短行驶时间超过600小时；针对奥运会、残奥会特殊需求，增加了行人倒计时、盲人语音提示等多种功能的应用，凸现了以人为本的人文奥运理念。 4、城市快速路交通控制技术。 北京快速路由二环、三环、四环、五环和11条联络线组成，长度达360公里，承担着全市50%以上的交通量，快速路出入口密集，间隔短，平均间距仅为318米，是世界上最复杂、控制难度最大的快速路。针对这一现状，自主研发了快速路出入*通流特性分析、快速路多节点“OD” 建模技术和基于主辅路占有率映射算法的交通控制策略，以及城市快速路交通控制技术。基于上述技术建成的快速路交通控制系统，利用设置在快速路主要出入口的信号系统，根据快速路主辅路流量信息，自动调整进出快速路的交通流量，有效提高了北京快速路网的通行能力、承载能力、交通管控能力和城市抗风险能力，快速路网日均时速提高了6.92%。奥运期间，利用该技术对286公里的奥运专用车道实施了有效的管理和控制，保证了5000多辆奥运专用车辆的安全与畅通。5、实时动态交通流预测预报技术。 针对我国城市交通构成特点和混合交通流的特性，研究开发了交通流跟驰分析模型和基于神经网络理论的路网动态交通预测算法模型，实现了道路交通的宏观、中观、微观的交通预测预报，精确度达到了90%。利用该技术建成的交通信息服务与发布系统，在对路网流量信息进行深层次挖掘和分析的基础上，通过大型室外可变情报信息板、互联网站、广播电视等多种渠道，以文字、图形、视频等多种形式，向社会公众发布包括实时路况、交通管制，交通预报和行车路线参考等权威信息，最大程度方便社会公众出行，有效均衡路网流量，缓解交通拥堵。目前，系统通过分布在城市主干道和快速路上的大型可变情报信息板每两分钟刷新一次路况信息，每天发布196万条实时路况信息；查询实时路况信息的互联网站和手机网站日访问量达到2000余万次。三、系统应用综合效益系统投入使用后，在北京奥运会以及建国60周年大庆的交通组织保卫工作中发挥了重要的作用，确保了重大活动交通运行的安全、畅通。同时为日常城市道路交通管理工提供了强有力的科技支撑，提升了首都科学交通管理水平，产生了较好的社会效益和经济效益。城市道路综合通行能力提高15%，万车死亡率由2005年的5.87下降到2008年的2.81，降幅达52%，交通意外事件发现时间缩短5分钟以上。此外，通过提高通行效率，减少停车及旅行时间，显著降低了交通能源消耗及排放污染，有力净化了社会交通环境，有效促进了宜居城市与和谐社会的建设。目前，已有146个国家和国内32个省市、自治区及香港、澳门特别行政区专门组团进行学习考察。上海世博会、深圳大运会、广州奥运会、山东全运会和伦敦奥运会组委会也组织进行学习考察。为开展智能交通管理系统建设及重大活动交通保障提供了有益的借鉴，推动了智能交通管理领域的科技进步和发展，该系统荣获2009年度国家科技进步一等奖。 结束语通过奥运交通指挥控制系统的建设和应用，一大批具有开创性、实用性的交通管理科技成果应用于实践，有力地推动了首都道路交通管理水平的跨越式发展，并为国内大中型城市发展智能交通管理提供了有益的借鉴。未来，随着我国社会经济与城市建设的快速发展，大中城市面临的交通管理形势依然十分严峻，因此，结合本地交通特点，研究应