運用網絡技術原理解決城市交通流量統計和控制難題

屠友軍

（杭州市人民警察學校，浙江杭州 310008）

運用網絡技術原理解決城市交通流量統計和控制難題

屠友軍

（杭州市人民警察學校，浙江杭州 310008）

在汽車社會步入“車聯網”和智能交通時代的背景下，利用網絡技術原理解決城市交通擁堵問題，可以引用借鑒QoS流量控制和網絡流量監控來對城市交通流量進行統計和控制，達到智能調節車流速度，避免和緩解交通擁堵的目的。實現的主要步驟有科學計算道路中車輛數量、正確評價交通狀況、智能控制車輛出行、對實施方案進行可行性分析。

網絡技術；交通；流量；控制

近年來，城市汽車保有量的急速增長成為交通擁堵的主要原因之一，緩解城市交通擁堵已成為保障和促進經濟社會發展、改善民生的必然要求。為解決城市交通擁堵問題，政府部門推出了許多措施，如單雙號限行、錯時上下班、設立交通換乘中心、公共交通優先、提供公共自行車、實行單行線管理、高架立體交通、開通水上巴士、建設地鐵等等，甚至還有收取“擁堵費”、提高城區停車費等，這些措施雖在一定程度上解決了部分交通擁堵問題，但是成效不是很大。

所謂“車聯網”，就是把互聯網和以車為主體的物聯網結合在一起，通過采用計算機技術、電子技術、現代通訊技術以及物聯網技術采集車輛信息，然后根據數據智能引導與調整車流的速度，加強路網系統的疏導、調節，優化整個交通系統，使車輛行駛和道路交通管理智能化，從而達到緩解道路交通擁堵、減少交通事故、改善道路交通環境、節約交通能源、減緩環境污染，并為交通參與者提供多樣性服務。從目前來看，雖然還難以完全實現上述目標，但可以應用“車聯網”的理念，結合網絡技術原理，對解決交通擁堵問題進行一些探索與實踐。

首先，“車聯網”到底怎樣來實現。筆者認為，車聯網首先就是將每一輛汽車作為單個信息源，通過無線通信連接到網絡中，從而對整個網絡內的車輛進行統一管理與疏導，實現以汽車為節點、以網絡為基礎，人、車、路、網協調發展的車聯網格局。其次，怎樣將QoS流量控制和網絡流量監控進行結合。網絡流量監控采集現有道路的車流速度，根據車流速度來通知QoS流量控制系統，QoS流量控制系統里有完整的針對不同情況下使用的N套車流解決方案（數學計算模型），根據網絡流量監控系統提交的數據進行比對，采用一種接近高效的方式進行車流的放行和阻斷，使發送速率總是控制在恰好低于交通網絡或通道的飽和容量之下，這樣即盡可能高效地利用交通網絡，又不至于使交通網絡陷入擁塞甚至癱瘓。

城市交通活動，簡單來講主要包括道路狀況、交通設施、氣候狀況等客體及與交通參與者相關聯的主體。在道路狀況等客體不變的情況下，車的數量、車的類型、車速、駕駛習慣等主體因素就直接決定了交通狀況，即暢通還是擁堵；就像在網絡通信帶寬固定的情形下，網絡中需要傳輸的數據包的大小和數據傳輸的先后順序決定和影響了傳輸時間。在交通組織中，針對與交通參與者相關聯的主體，如何統計并控制道路中行駛的汽車數量，就是解決交通擁堵的直接而有效的方法之一，也是本文下面要論述的重點。

一、科學計算道路中車輛數量

以單條道路（主干道）的車輛通行為例來討論，假設該道路附近有多個小區、停車場、商業辦事中心、商場等各類場所，一旦車輛進入這些場所，則不再影響交通狀況，但只要車輛駛出小區進入道路，就將增大交通流量，它就像一個數據字節一樣開始在網絡中傳輸。

只要對道路兩側所有的小區、停車場等出入口全部安裝有車輛紅外線感應控制器或射頻識別（RFID）傳感設備，道路的兩端（到道路的岔口前）預埋磁感應線圈及關聯的電子計數器或安裝有電子計數功能的視頻監控（安裝位置示意如圖1），用以記錄車輛通行數量，任何進出小區的車輛，都將被紅外感應；進入或離開道路兩端的也都將被記錄下來。駛入道路的記錄“+1”值，反之記錄“-1”值，再根據所有的出入口和該路段兩端記錄的正負值累計，最終可以計算出正在該路段行駛的實時車輛數總值。

只要相關設施安裝到位，可以對全部的道路或者說一個區域內道路的行駛車輛數進行計算。還可以根據統計學原理，抽樣計算該區域內各條道路的當前車輛數量，預測各條道路的交通流量。

二、正確評價交通狀況

動態、客觀的道路交通運行情況，需要運用較為科學的一系列指標和參數來進行綜合反映和評估。依據“暢通、安全、有序”的道路交通管理目標，交通狀況大致可以分為車輛通行狀況、交通流量狀況、文明交通狀況及交通安全狀況等幾大方面，與本論題直接相關的就是車輛通行狀況和交通流量狀況。

（一）車輛通行狀況。車輛通行狀況是直觀反映道路交通狀況的核心指標。車輛通行狀況主要包括行程車速、交通連貫性、穩定性等。在同一條件情況下，車輛通行狀況越好、行程車速越高、交通連貫性和穩定性越強，說明道路交通狀況越好。道路行程車速，也稱區間車速，用以評價道路的通暢程度，是指車輛通過某段道路的長度與通過該條道路所需的總時間之比（包括中間停車時間和延誤時間）。

（二）交通流量狀況。交通流量是指單位時間內通過某路口橫斷面的機動車的數量。機動車保有量及實際使用率，會改變交通流量，機動車流量對道路交通狀況的影響較大，與交通秩序、交通事故也具有一定的函數關系。交通流量在超過一定峰值后，會影響交通秩序，并增加交通事故的發生概率，進而影響車速，并對交通流量本身產生負作用。要正確評估交通狀況，應對區域路網交通流量進行總體評估，而不只是以某一路段為樣本或只選擇路口、橫斷面兩個點。

當道路交通達到擁堵的臨界點，即車輛通行狀況和交通流量狀況基本達到最大值時，為避免發生交通擁堵，就應對進入道路的車輛實施控制、限行和誘導。

三、智能控制車輛出行

獲取了道路中的車輛數，又明確了各路段達到擁堵的流量最大值，就可以通過軟件數據模型，編寫出N套數學排列方式，智能控制交通流量，避免道路發生擁堵狀況。具體可以嘗試采取以下方面的措施。

（一）每個汽車安裝3G車載互聯網信息服務系統。當該區域路段的車輛達到或接近最大值時，首先對即將行駛進入該路段的車輛實行紅色預警和分流，系統通過廣播數據的形式下發到客戶端，并自動重新檢索計算到達目的地的道路，從而避免車輛進入交通出現“紅色預警”的路段，通過誘導實現分流。

（二）針對單行方向的道路，其道路兩側的小區、停車場的管理出入口配備一個客戶端系統。通過紅外感應控制器對出口欄桿進行控制，或者安裝信號燈進行控制，對車輛暫時不予放行，并提示他們選擇其他的出行方式，如選擇公共交通等。當然如果該車的確需要出行，用戶可以申請等待進入道路，該系統可根據當前數據，計算出預計等候的時間并告知出行者，用戶經過確認后進入等待放行序列，從而避免道路發生擁堵狀況；如果是雙向通行的道路，還可以在小區、停車場門口設置雙向箭頭信號燈進行控制。

（三）在公共網絡上隨時查詢有關系統信息數據。

用戶可以通過無線互聯網服務等方式查看道路的實時交通流量情況，擁堵情況下出行等候時間等信息。

（四）對支路或小巷兩側小區及其他單位的出入進行控制。使之成為一個獨立控制單元，支路視為一個主干道的某一小區或停車場，可通過逐級出行原則實施管理。

四、對實施方案進行可行性分析

在進行可行性分析時，可以看出該交通流量控制方案的實施具有以下優點和缺點。

（一）以杭州市為例。交通設施的基礎條件較好，許多道路已經配有相關設施，只需后期系統開發建設的時候接入使用即可；小區、停車場等出入口，安裝的收費控制桿也非常普遍，收費控制桿可以和流量控制一起混合使用。

（二）系統開發中。雖然涉及的學科和專業較多，但各類技術都有成熟的應用案例，實現系統功能難度不大。目前已有多家網絡運營商和專業軟件開發公司正在著手開發相關的系統和產品。

（三）3G車載互聯網信息服務系統、GPS定位與數據廣播技術相對成熟，已具有推廣使用價值，新增汽車完全可以嘗試添加該系統和服務?，F有用戶中盡管沒有安裝GPS設備，也不能直接連接網絡和接受廣播數據，但因交通出行自身的需要，肯定會有許多用戶愿意購買相關服務。

（四）缺點一。一旦道路交通流量達到最大值，待出行者都將被控制在區域內等待進入，僅通過紅外控制系統或信號燈控制，特殊情況下的優先級別難以區分，緊急情況下的優先出行保障還需制度完善。

（五）缺點二。系統建設要全社會的參與和支持，涉及協調的部門眾多，因此需要政府做好宣傳引導工作，取得全體交通參與者的積極配合。

（六）缺點三。如果發生道路擁堵，而進入該路段的車輛誘導后仍沒有減少，就會導致周邊小區、停車場等的出入口車輛等待時間過長。這一方面限制了其通行權，另一方面也會增加其停車費用，容易引起社會矛盾，類似問題還需在法律法規層面加以完善。

［1］王建強，吳辰文等．車聯網架構與關鍵技術研究［J］．微計算機信息，2011，（4）.

［2］高明，楊愛學．論智能交通系統中的信息通信系統［J］.淮北職業技術學院學報，2010，（1）.

［3］李野,王晶波,董利波,周國志,宋俊德.物聯網在智能交通中的應用研究［J］.移動通信,2010,(15).

［4］李祥軍,邱雪松,詹志強,孟洛明.基于策略的網絡管理控制下的IP QoS業務接入控制［A］.2003年通信軟件技術學術年會論文集［C］.

D918.9

A

1674-3040（2011）04-0076-03

2011-05-28

屠友軍，浙江省杭州市人民警察學校教務科副科長。

（責任編輯林智）