高速公路路网运行管理系统建设

高速公路路网运行管理系统建设路网运行管理系统主要实现路网日常运行监测与预警、路网运行协调联动、路网运行信息服务、路网运行统计分析等功能，其用户主要包括“省-市-县（区）”普通公路管理部门，“省局-分局-管理处”高速公路管理部门、高速公路运营公司、路政、养护管理人员，公路路政管理局各级路政管理人员以及省厅相关处室业务管理人员、信息中心等。

路网运行管理系统功能框架示意图如下图所示。

运行监测人员运行管理人员应急值守人员交通流量数据公路环境数据基础设施数据设备运行状况数据突发事件数据车辆定位数据预警数据信息报送指标数据监控视频数据养护施工数据基础设施数据设备运行状况数据公路空间和属性数据管理机构数据应急资源数据系统功能模块交通流监测与预警设备运行状态监测与预警交通突发事件监测与预警路网环境监测与预警基础设施技术状况监测与预警路网运行协调联动协调调度治超协同调度处置方案生成养护协同日常调度路网运行监测与预警实时路况公路网运行状态分析设备运行信息1路网运行监测与预警路网运行监测与预警功能主要依据《公路网运行监测与服务暂行技术要求》中的监测指标和评价方法，开展省内路网运行状态监测系统建设，实现对交通流监测、交通环境监测、基础设施健康状况监测、设备运行状况监测、交通突发事件监测等信息的统一采集、编辑、维护等。

其中，路网监测指标包括路网中断率、拥挤度、环境指数、节点通阻度、公路交通突发事件等级、设施健康状况等6个单项指标和通道运行指数、路网综合运行指数等2个综合指标。

——交通流监测：主要包括来源于“公路交通量调查管理系统”（外场自动交通情况调查设备终端）、高速公路车速检测终端监测到的动态交通流数据。

通过上述指标数据分析监测路网中断率、拥挤度、节点通阻度及流量分布情况、车型结构分布、交通量方向分布、交通量时间分布等指标；——交通环境监测：主要包括环境监测数据和环境共享信息，其中环境监测数据主要通过在气象条件恶劣路段、隧道安装的能见度检测仪、多要素气象检测仪等实时采集获得的能见度、结冰、雨量等以及“公路交通量调查管理系统”（外场自动交通情况调查设备终端）中获取的车辆类型分布特征信息；环境共享信息主要通过与气象、国土等部门共享获得，具体包括日常气象监测与预报信息、公路气象预报预警信息，地质灾害预报预警信息等。

通过上述指标数据分析监测路网环境指标；——基础设施健康状况监测：主要从普通国省干线公路和高速公路主管部门建设的“公路养护管理系统”、“桥梁隧道管理系统”中依据《公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）、《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/TH21-2011）、《公路隧道养护技术规范》（JTG H12-2003）获取的路面、桥梁、隧道技术状况，通过上述指标数据分析监测路网设施健康状况；——设备运行状况监测：主要由监测设备管理维护人员完成设备状态实时监测的故障报警值守和解除、维护日志记录、故障统计与报送、设备基础信息更新等功能，从而实现对设备运行状况监测；——交通突发事件监测：突发事件数据一方面来自视频监控，对摄像机采集的视频信号进行数字化处理，采用事件识别技术对异常的交通事件进行自动检测、记录和预警。

另一方面，大部分路网可人工采集突发事件信息，由养护或执法巡查人员、社会公众人工填报或利用电话、短信、传真、邮件等方式报送到本系统，按照《公路交通突发事件应急预案》中突发事件的预警和响应级别对路网交通突发事件等级进行表征和监测。

在上述指标数据运行监测的基础上，可按照预先设定各指标阈值，当监测指标超过阈值范围后进行预警提示。

路网运行监测与预警主要包括交通流监测与预警、交通环境监测与预警、基础设施健康状况监测与预警、设备运行状态监测与预警、交通突发事件监测与报警等模块。

1.1交通流监测与预警管理交通流监测与预警的服务对象是各级公路管理部门的运行监测人员、运行管理人员和社会公众。

交通流监测与预警主要实现交通运行状态信息（流量、速度、密度）的采集与分析，实现对路况的实时分析和拥堵程度分析，其功能同时适用于高速公路和普通公路，实现对路网服务水平进行自动识别和展现，并根据交通流的波动性趋势和环境状态的变化进行预警。

系统功能可分为三级，即省级（公路局、高管局、路政局）、市级（市公路处、高速公路管理分局、路政分局）、县（区）级（公路段、收费站所、养护道班、路政分局）。

根据《公路网运行监测与服务暂行技术要求》，为了对路网运行状况进行评价，省级用户重点关注6项指标，其中3项可通过交通流状况监测得到，因此系统应能够由监测得到的原始数据计算出省范围或指定区域、路线的路网中断率A、拥挤度F、节点通阻度D等3项指标。

可依托交通流量调查站及手机数据两种方式完成上述各项指标的统计，交通流量调查站侧重于全路网的宏观数据进行分析，手机数据则侧重于某一重要路段的精细化数据分析，主要利用车辆中人员携带的手机设备沿道路行驶时，发生的基站切换的信息来统计分析路段的平均车速和道路通行状况，可选取部分路段作为试点，利用基于手机信令的实时交通数据采集和处理技术，建设与传统交通流调查站相互补充的交通数据采集、处理、发布、应用为一体的交通流监测与预警管理系统，通过对道路交通状态的实时监控和信息发布，指导车辆绕行拥堵路段优化出行路线，最终达到缓解交通压力，改善人们出行环境的目的。

基于传统交通量调查站提供宏观交通流运行监测，基于手机数据方式则提供微观交通流监测与预警管理。

1.1.1基于交通量调查站的宏观交通流监测与预警1、省级（1）实时交通流状况监测可实现对全省范围内国省干线公路和高速公路交通流运行状况进行综合查询。

实现对全省范围内公路交通运行状况信息的实时查询和浏览，包括流量分布情况、车型结构分布、交通量方向分布、交通量时间分布等，所有查询结果均可以通过列表和“一张图”（即交通地理信息GIS平台）的形式进行展示。

提供对省内所有路网交通运行状况信息的综合统计和对比分析，包括不同时间维度（年度、季度、月度、周、日、小时等）、空间维度（行政区划、公路等级）、其他维度（预警级别）公路网交通运行状况信息的综合统计、对比分析。

交通量调查统计分析指标体系构成如下表所示：本系统能够提供路网运行监测重点关注的3项单项指标，即由监测得到的原始数据计算出全省范围或指定区域、路线的路网中断率、拥挤度、节点通阻度。

①路网中断率路段中断状态依据公路交通突发（阻断）事件信息，以及路段车速和流量数据综合判别。

路网中断率采用定义路网上处于中断状态的路段里程占该路网中路段总里程的百分比来表征。

式中：A为路网中断率，L为定义公路网的总里程，N为定义路网中发生中为定义公路网中第i个中断路段的里程。

断的路段数量，ai路网中断率等级划分标准根据可采用以下两种方式确定：方式1：利用历史监测数据的分布规律进行确定，如下表所示：A70——路网中断率历史数据从低到高排列的70%分位值；A30——路网中断率历史数据从低到高排列的30%分位值。

注：——路网中断率历史数据指根据近三年积累的路网中断信息按照本技术要求的测算方法得到的路网中断率数据；——路网中断率等级划分标准在一定时期内应保持稳定，随着路网运行状态的发展演化，该划分标准不再适应时，应根据实际情况重新确定。

方式2：根据路网中断百分比阈值进行确定，如下表所示：的发展演化，该划分标准不再适应时，应根据实际情况重新确定。

②拥挤度拥挤度描述定义路网内交通流的拥挤程度，包括路段拥挤度和路网拥挤度两个指标。

路段拥挤度根据路段时间平均速度（有条件地区可用路段平均行程车速）和断面交通量数据进行综合分析，并分为不同等级。

路段时间平均速度（路段平均行程车速）越高，表示拥挤程度越低。

高速公路路段拥挤度等级划分标准如下表所示：国省干线公路路段拥挤度等级划分标准如下表所示：路网拥挤度采用定义路网中处于拥挤和堵塞状态的路段总里程占路网总里程的百分比来表征。

C=∑d imi=1+∑e jnj=1L×100%式中：C为公路网拥挤度，L为公路网中路段的总里程，m为处于拥挤等级的路段数量，di为处于拥挤等级的路段i的里程，n为处于堵塞等级的路段数量，ej为处于堵塞等级的路段j的里程。

路网拥挤度等级划分标准如下表所示：③节点通阻度节点通阻度描述公路网中关键节点处于拥堵或畅通两种状态，节点通阻度指标分为节点通阻度和路网节点通阻度两个指标。

关键节点特指公路网中的易拥堵路段、枢纽互通立交、收费站点（省界、入城）、重点治超站和服务区等。

节点通阻度根据节点的排队长度是否超过一定限值（即排队长度）进行分析，超过限值为拥堵状态，用“1”表示；未超过限值为畅通状态，用“0”表示。

路网节点通阻度采用路网中处于拥堵状态的节点数量占节点总数量的百分比来表征。

D=∑d iNi=1N×100%式中：D为路网节点通阻度，N为公路网中节点的总数量，di为节点i的通阻度。

路网节点通阻度等级划分标准如如下表所示：（2）拥堵预警系统可对上述3项指标结果自动进行分级判断：可按照预先设定的指标阈值，自动对“拥挤”和“堵塞”等级的拥堵度进行识别，对不同拥挤度级别以不同颜色表示，在“一张图”上以专题图形式进行展现；可从原有养护管理业务系统获取计划性养护施工数据，结合中断率数据对不正常的高等级中断率进行识别；可按照预先设定的指标阈值，对低等级节点通阻度进行识别。

对识别出的异常情况，系统可采用声、光报警形式提醒监测人员进行人工筛查和确认。

当识别出异常情况时，可自动推荐周边高清摄像机，方便日常运行监控人员通过摄像机视频图像了解拥堵路段实时情况。

（3）交通流状况查询对全省范围内公路交通流运行状况进行综合查询。

实现各类公路按车道、车型、车速交通实况查询功能；实现公路交通流的属性数据与空间数据动态联接，实现交通流数据空间查询、空间分析功能；实现查询服务水平等级分布、适应交通量分布、拥挤情况分布、车速情况分布等。

为方便省公路管理人员以不同的时间粒度、空间粒度对国省干线公路网基本交通流情况进行对比分析，计算选定区域的年、月平均日交通量，交通构成，交通量月变系数、周变系数、高峰小时系数，交通量方向分布系数等。

2、市级（1）实时交通流状况查询对本市管辖范围内公路交通流运行状况进行综合查询和分析。

（2）拥堵预警功能与省级系统相同。

3、县（区）级（1）实时交通流指标监测监控通过外场交通情况调查设备，实时采集获取交通流数据，计算交通流量、饱和度、平均速度、拥堵指数等指标，确定公路服务水平。

①路段交通流量时变分析分析指定时间段内路段交通流量的变化趋势，测算高峰小时系数。

②路段饱和度（V/C）分析路段饱和度是反映路段服务水平的一个物理量，描述了路段交通容量对路段交通需求的适应程度，等于流量与路段适应交通量比值（V/C）。