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談公路交通信息技術(shù)
摘要：當(dāng)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(yīng)用的要求，使得我們現(xiàn)有的技術(shù)方式難以適應(yīng)，開發(fā)新的公路交通信息技術(shù)勢在必行。目前國內(nèi)已有一些新的車輛信息采集設(shè)備開發(fā)并成熟，開發(fā)新的公路交通信息系統(tǒng)軟件技術(shù)上可行。關(guān)鍵詞：公路交通；自動檢測；信息技術(shù)
1.概述
公路交通量調(diào)查是一項十分重要的基礎(chǔ)工作，其調(diào)查所得的數(shù)據(jù)資料是公路規(guī)劃、設(shè)計、大中修和養(yǎng)護(hù)管理的不可替代的第一手資料，是評估、決策公路交通發(fā)展戰(zhàn)略和總體布局的科學(xué)依據(jù)，也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個重要窗口，在規(guī)劃一個經(jīng)濟(jì)區(qū)域時，往往離不開交通資料。
我省是交通量調(diào)查和數(shù)據(jù)計算機(jī)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(xù)式交通量觀測站15個，間隙式交通量觀測站241個，縣鄉(xiāng)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(jīng)濟(jì)的發(fā)展，發(fā)揮了重要作用，特別是為公路交通網(wǎng)的建設(shè)，做出了重要貢獻(xiàn)。其觀測手段從原始的手工記數(shù)到機(jī)械計數(shù)器，發(fā)展到目前的自動觀測儀器。
2.公路交通信息技術(shù)的第一次飛躍
我省公路交通量調(diào)查是從82年開始的，當(dāng)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(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，公路交通流量逐年快速上升，使得人工記數(shù)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(dāng)初的車流量用人工記數(shù)不會有問題，那么，上了5000~6000單個人記數(shù)就比較困難了（除了記數(shù)，還得整理每小時的合計數(shù)）。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(xù)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(jìn)北京有線電廠率先開發(fā)的TAM自動觀測設(shè)備，并開發(fā)和完善了交通量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)計算機(jī)處理，解放了煩瑣、枯燥的人工勞作方式，也使得交通量數(shù)據(jù)處理真正走上計算機(jī)化。這是一種采用電磁感應(yīng)原理的裝置，路面下埋設(shè)探頭，當(dāng)汽車從探頭上駛過，切割磁力線，產(chǎn)出感應(yīng)電流，經(jīng)放大后輸入觸發(fā)器記數(shù)并保存。它的工作過程如下：
這在當(dāng)時是比較先進(jìn)的設(shè)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(xù)上升，社會對公路交通信息精確、快速和多方位應(yīng)用的要求，使得我們現(xiàn)有的技術(shù)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(shù)量精度和車型分類精度）
2.穩(wěn)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(jīng)常出故障經(jīng)常挖
4.不能檢測軸載
5.數(shù)據(jù)難以迅速匯總
綜上所述，我們又一次陷入困境、面臨危機(jī)，開發(fā)新的信息技術(shù)勢在必行。
3.公路交通信息技術(shù)一定要有新的飛躍
發(fā)展大交通，要有大信息。筆者以為，公路交通信息的內(nèi)容要更豐富，應(yīng)用的范圍應(yīng)拓寬，手段要計算機(jī)化。公路交通信息的綜合應(yīng)用，除原有交通流量數(shù)據(jù)統(tǒng)計外，至少，應(yīng)包括超限運輸管理，養(yǎng)護(hù)管理（包括大中修），規(guī)劃、預(yù)測等。就車輛數(shù)據(jù)收集來講，目前，國內(nèi)已有一些新的技術(shù)開發(fā)并趨于成熟，這是十分可喜的，使得我們開發(fā)新的信息系統(tǒng)在技術(shù)上完全可能。有一種壓電感應(yīng)設(shè)備，具有高靈敏度和精確度，穩(wěn)定性也好，檢測車輛的工作原理如下：
設(shè)壓電板a、b，它們之間距離為s，當(dāng)車前右輪觸a時，打開計時器并設(shè)時間為t1，當(dāng)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(dāng)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(jù)這些規(guī)定可編制一張信號對照表，存入處理器內(nèi)部，當(dāng)車輪壓板時，產(chǎn)生電流信號，電流的大小與軸載重量成正比，與車速有關(guān)（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(jīng)A/D轉(zhuǎn)換和放大，并與對照表進(jìn)行對比，車輛的總軸載為各軸載的總和，還可換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載。車輛經(jīng)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(nèi)存，通過電纜隨時可傳送到中心計算機(jī)。在此技術(shù)上開發(fā)公路交通信息系統(tǒng)，可采用Windows操作平臺，MSSQLSERVER.7.0數(shù)據(jù)庫，保持歷年數(shù)據(jù)便于查詢、對比。其優(yōu)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(wěn)定性好
5.數(shù)據(jù)匯總迅速
系統(tǒng)流程圖：
數(shù)據(jù)流程圖：
系統(tǒng)功能層次圖
這個系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)留有擴(kuò)展功能的空間。
4.超限運輸管理簡述
與發(fā)達(dá)國家相比，我國公路和橋梁數(shù)量少，承載能力較低，國家尚缺資金進(jìn)行大規(guī)摸新建和改建。近年來，汽車工業(yè)的發(fā)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(dǎo)致的高軸載質(zhì)量的破壞作用，一些地區(qū)的水泥路面破損相當(dāng)嚴(yán)重，油路嚴(yán)重龜裂網(wǎng)裂，一些橋梁嚴(yán)重?fù)p壞，公路、橋梁的使用壽命大大縮短，這種現(xiàn)象越演越烈。運輸部門由于超載所取得的經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能補(bǔ)償公路管理部門在公路、橋梁養(yǎng)護(hù)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(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)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(zhì)量與路面強(qiáng)度及使用壽命的關(guān)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(zhì)量
P.標(biāo)準(zhǔn)軸載質(zhì)量（100KN或60KN）
KP對路面的作用次數(shù)換算成P.對路面的作用次數(shù)，也可稱為破壞系數(shù)
根據(jù)交通部2號令、《公路法》和有關(guān)對超限運輸?shù)奶幜P規(guī)定，自2000年4月起，在全省范圍主要公路干線上設(shè)點，對超限車輛進(jìn)行卸貨、收取賠（補(bǔ)）償費等，對情節(jié)惡劣的進(jìn)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(yù)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(yīng)設(shè)備后，自動判定超限和測定超限數(shù)額，對于超限車輛，系統(tǒng)自動打開攝像機(jī)，攝入超限車輛圖像并通知前方做好超限處理準(zhǔn)備。工作流程如下：
該系統(tǒng)優(yōu)勢：
1.不干預(yù)公路車輛正常行駛
2.稱重迅速、準(zhǔn)確
3.人工介入少，效率高
5.交通流量統(tǒng)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(jìn)行統(tǒng)計處理，內(nèi)容與現(xiàn)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(guān)部門做進(jìn)一步分析研究。
6.公路養(yǎng)護(hù)簡述
公路養(yǎng)護(hù)計劃、經(jīng)費安排的主要依據(jù)是在現(xiàn)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(jīng)費用于養(yǎng)護(hù)。
7.規(guī)劃預(yù)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(yù)測幾年后的交通流量。它的數(shù)學(xué)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(yù)測對規(guī)劃一條公路的可行性研究或設(shè)計它的技術(shù)等級時非常重要。對于超限嚴(yán)重的情況，在設(shè)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(jīng)濟(jì)損失。
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