上海南浦大橋自1991年12月建成通車至今已經(jīng)歷了近十年，為緩解浦江兩岸交通難發(fā)揮了巨大作用，別具匠心的造型設(shè)計(jì)依然是上海著名的旅游景觀之一。隨著上海浦西中心主干道路網(wǎng)：申字型高架道路和三縱三橫地面道路的建成，內(nèi)環(huán)線高架和南浦大橋空中銜接，浦東大規(guī)模開(kāi)發(fā)、開(kāi)放，龍陽(yáng)路延伸，龍陽(yáng)路立交貫通，尤其是取消收費(fèi)后，大橋的平均日流量從初期的1、2萬(wàn)輛激增到現(xiàn)在的10萬(wàn)輛，最高日流量已經(jīng)突破12萬(wàn)輛。

    然而，與高速增長(zhǎng)的交通需求不相適應(yīng)的是陳舊落后的大橋交通監(jiān)控系統(tǒng)，建成通車至今沒(méi)有進(jìn)行過(guò)較大的更新改造，除了緊急電話系統(tǒng)基本正常外，原有的車輛檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)癱瘓，零星分布的幾個(gè)黑白攝像設(shè)備性能下降，有的甚至已經(jīng)失控。交通監(jiān)控處于被動(dòng)、落后的狀況。為了改變南浦大橋目前不盡如人意的交通現(xiàn)狀，進(jìn)一步提高管理和服務(wù)水平，最大限度地發(fā)揮硬件的功效，有必要運(yùn)用當(dāng)代先進(jìn)的ITS理念和高新科技，對(duì)大橋的交通監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行一次徹底的改造。

1.自動(dòng)檢測(cè)、報(bào)告和數(shù)字錄像交通事件
    能夠自動(dòng)檢測(cè)、報(bào)告和數(shù)字錄像引起交通異常的事件，及時(shí)提醒監(jiān)控人員確認(rèn)、處理和跟蹤交通事件。所謂交通事件是指導(dǎo)致正常交通流突然發(fā)生擁擠甚至阻塞的事件，最常見(jiàn)的交通事件有：各種原因的車輛拋錨和各式各樣的交通事故。

    通常，在交通高峰時(shí)段,例如上下班期間,盡管車道的流量高達(dá)1760[輛/小時(shí)]，密度高達(dá)65[輛/公里]，速度下降到27[公里/小時(shí)]，但是從宏觀角度看，交通供給和交通需求總是處于一種相對(duì)平衡的狀態(tài),因?yàn)椋喝绻?jīng)驗(yàn)告訴交通參與者此路難行的話,大部分交通參與者會(huì)選擇避讓,甚至不惜遠(yuǎn)程繞行；可是從微觀看，由于這種平衡處在接近飽和的臨界狀態(tài),交通流的性質(zhì)十分脆弱,任何干擾都會(huì)觸發(fā)交通擁擠甚至堵塞事件。

南浦大橋?qū)崟r(shí)交通信息
    在沒(méi)有外力干預(yù)的自然條件下，因交通事件引發(fā)的交通流的集結(jié)、涌堵過(guò)程是突然的，短暫的，然而阻塞、消散過(guò)程卻是十分緩慢的。屢見(jiàn)不鮮的事實(shí)是，焦急等待的排隊(duì)車流盲目的胡亂行為，導(dǎo)致交通狀況進(jìn)一步惡化，誘發(fā)新的交通事件。交通事件就象是道路的孿生兄弟，是不可避免的。

    交通監(jiān)控系統(tǒng)最重要的作用就是：及時(shí)發(fā)現(xiàn)道路上發(fā)生的任何交通事件，確定事件發(fā)生的地點(diǎn)、性質(zhì)，事件的嚴(yán)重程度，火速救助出事的人員和車輛，盡快疏導(dǎo)和恢復(fù)交通。如果沒(méi)有自動(dòng)預(yù)警功能，僅僅依靠人工監(jiān)視圖像，由于工作單調(diào)、疲勞，延誤、疏漏在所難免。在日本，強(qiáng)制規(guī)定所有交通監(jiān)控系統(tǒng)必須具備自動(dòng)預(yù)警功能，這個(gè)做法值得我們借鑒。

    評(píng)價(jià)交通事件檢測(cè)的質(zhì)量,主要包括及時(shí)性和準(zhǔn)確性兩方面,這兩方面是相互矛盾的。從實(shí)用角度來(lái)講，及時(shí)性比準(zhǔn)確性更重要，因?yàn)椴徽摻煌ㄊ录?bào)告正確與否，必須經(jīng)過(guò)人工確認(rèn)，當(dāng)然頻繁地誤報(bào)是不可容忍的。合理地布設(shè)檢測(cè)斷面和科學(xué)的計(jì)算方法，是提高交通事件自動(dòng)檢測(cè)質(zhì)量的兩個(gè)重要條件。

    采用電子測(cè)量技術(shù)，自動(dòng)檢測(cè)交通事件的原理并不復(fù)雜。根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)到的相鄰檢測(cè)斷面交通數(shù)據(jù)的異常變化，就能迅速檢知可能發(fā)生的交通事件。例如下游檢測(cè)斷面的流量和速度突然小于上游檢測(cè)斷面，就能判斷交通流正在下游檢測(cè)斷面附近集結(jié)，反之就能判斷涌堵的交通流正在上游檢測(cè)斷面附近消散。 [nextpage]

    雖然理論上講斷面的數(shù)量越多、間距越小越好，但是綜合評(píng)估性能和造價(jià)后得出如下共識(shí)：實(shí)用的檢測(cè)斷面的間隔距離為300-800米。國(guó)內(nèi)外普遍采用的計(jì)算方法是以車輛在環(huán)形線圈上的時(shí)間占有率為主要依據(jù)的算法。并不是因?yàn)檫@種算法已經(jīng)完美無(wú)缺，事實(shí)上這是由于現(xiàn)有的前端交通信息采集設(shè)備車輛檢測(cè)器功能簡(jiǎn)單、信息貧乏以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信速率底下等原因造成的。本市高架道路交通監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)踐表明，該算法對(duì)多變的交通狀況的適應(yīng)能力較差，實(shí)際效果不甚理想。

    去年11月20日開(kāi)通使用的，安裝在南浦大橋浦西盤旋干道（距大伸縮縫650米）上的雙向6車道2個(gè)檢測(cè)斷面的交通檢測(cè)和監(jiān)視系統(tǒng)，除了提供業(yè)主要求的流量統(tǒng)計(jì)功能外，還進(jìn)行了各種交通參數(shù)檢測(cè)和大量的交通監(jiān)控模擬實(shí)驗(yàn)。同樣的系統(tǒng)也已經(jīng)先后安裝在打浦路隧道、徐浦大橋及楊浦大橋。

    連續(xù)幾個(gè)月圍著三橋一隧不停地的考察、研究和試驗(yàn)，采用功能強(qiáng)大的SQ2000交通信息采集器，結(jié)合大橋?qū)嶋H情況，吸取國(guó)內(nèi)外各種算法的長(zhǎng)處，自主開(kāi)發(fā)了一套“多參數(shù)加權(quán)滑動(dòng)平均”算法。經(jīng)過(guò)在南浦、楊浦實(shí)地反復(fù)測(cè)試表明，反應(yīng)靈敏，準(zhǔn)確度高，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。預(yù)期達(dá)到的主要性能是：交通事件的檢測(cè)時(shí)間不大于2分鐘，誤報(bào)率不大于5%。經(jīng)過(guò)艱苦努力，我司已經(jīng)具備了總體承擔(dān)南浦大橋交通監(jiān)控系統(tǒng)改造的條件。

2.全方位、無(wú)盲區(qū)的交通參數(shù)檢測(cè)和視頻圖像監(jiān)視
    交通參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)和視頻圖像的人力監(jiān)視是現(xiàn)代交通監(jiān)控系統(tǒng)中兩個(gè)基本組成部分，兩者相輔相成，缺一不可。為了實(shí)現(xiàn)上述交通事件的自動(dòng)檢測(cè)、報(bào)告和人工確認(rèn)、處理功能，交通監(jiān)控系統(tǒng)必須具備全方位、無(wú)盲區(qū)的交通參數(shù)檢測(cè)和視頻圖像監(jiān)視功能。

    建議在大橋的所有通道，同時(shí)采用先進(jìn)的交通參數(shù)檢測(cè)和視頻圖像監(jiān)視技術(shù)和設(shè)備，全自動(dòng)地采集交通流的流量、速度、密度、飽和度等交通參數(shù)，自動(dòng)跟蹤或者人工操縱圖像監(jiān)視和數(shù)字錄像，必要時(shí)還可以進(jìn)行人工圖像抓拍。

    道路交通的基本參數(shù)是交通流的流量(Q)、速度(V)及密度(K)，即交通三要素，美國(guó)交通學(xué)者海脫提出了由三者構(gòu)成的交通流基本模型：Q=K×V

    其中：流量Q的計(jì)算單位為[輛/小時(shí)]，密度K的計(jì)算單位為[輛/公里]，速度V的計(jì)算單位為[公里/小時(shí)]。

    交通參與者最關(guān)心的是相關(guān)交通節(jié)點(diǎn)交通的飽和程度，即交通飽和度。交通飽和度(S)是實(shí)時(shí)交通流量(Q)與飽和交通流量(Qm)的比值，即S=Q÷Qm

    飽和交通流量Qm的大小和車道寬度W、交通狀況、視距、坡度等條件有關(guān)。當(dāng)不考慮轉(zhuǎn)彎、視距、坡度等因素時(shí)，國(guó)際上通常按下述R?金伯公式計(jì)算飽和交通流量Qm=196×W2－979×W＋2964[輛/小時(shí)]

常見(jiàn)的車道寬度和飽和交通流量的關(guān)系，如下所示。
車道寬度[米]
3.0
3.33.63.94.24.54.85.1
飽和交通流量Qm[輛/小時(shí)]
1,791
1,8681,9802,1272,3102,2582,7813,069

    當(dāng)交通環(huán)境良好時(shí)，取值可以高于上述標(biāo)準(zhǔn)值，反之則應(yīng)該低于上述標(biāo)準(zhǔn)值。

    為了更準(zhǔn)確的反映交通狀態(tài)，著名英國(guó)學(xué)者韋伯斯特提出了關(guān)于交通流量的折算系數(shù)概念。從此，交通流量不再是簡(jiǎn)單的不論車輛大小的純數(shù)量概念，而是將非標(biāo)準(zhǔn)車型折算成標(biāo)準(zhǔn)車型后的標(biāo)準(zhǔn)交通流量，計(jì)算單位為[標(biāo)準(zhǔn)量/小時(shí)]（pcu/h），通常簡(jiǎn)稱為流量，計(jì)算單位為[量/小時(shí)]。這一理論一直沿用至今。[nextpage]

    在我國(guó)，折算系數(shù)的取值通常如下表所示。和上述飽和交通流量一樣，根據(jù)不同的交通條件，也應(yīng)該不斷加以修正，使之更加貼近實(shí)際。

車輛類型
小客車
大客車小貨車大貨車拖掛車摩托車
折算系數(shù)
1.00
2.251.151.482.340.33

3.及時(shí)發(fā)布各種提示信息和指示信息
    采用先進(jìn)的能遙控顯示中、西文字符的點(diǎn)陣信息牌，自動(dòng)或者人工發(fā)布各種交通信息和提示信息，例如相關(guān)路段和交通節(jié)點(diǎn)的交通飽和度（阻塞、擁擠、暢通）等提示信息和限速、關(guān)閉匝道等指示信息。

    國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在路程較短、設(shè)施優(yōu)良、對(duì)象單純、難以迂回的立體型大橋交通中，沒(méi)有必要采用在平面交叉路口或者高速公路中常用的交通控制方法對(duì)匝道或者干道進(jìn)行交通控制，過(guò)去曾經(jīng)企圖使用交通信號(hào)燈、可變限速板強(qiáng)制調(diào)節(jié)交通流的方法，效果不好，是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。因?yàn)?，一旦大橋遇到諸如保衛(wèi)任務(wù)、交通事件等緊急情況時(shí)，行之有效的方法是派遣警力或者管理人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處置。

    交通學(xué)者、交通工程師以及眾多外國(guó)專家一致認(rèn)為，無(wú)論在什么情況下，也就是說(shuō)，無(wú)條件地采用各種行之有效的信息傳播手段及時(shí)向公眾發(fā)布相關(guān)的交通節(jié)點(diǎn)的交通飽和度、交通事件等交通信息，是實(shí)現(xiàn)區(qū)域交通自適應(yīng)的有效措施之一。

4.靈活可變的系統(tǒng)運(yùn)行方案
    交通參數(shù)檢測(cè)的運(yùn)行方案，例如采樣周期、滑動(dòng)時(shí)距，預(yù)期的飽和流量，預(yù)期的車輛行駛速度等，因能根據(jù)星期、時(shí)段、節(jié)假日、路段等不同情況，由系統(tǒng)管理員進(jìn)行人工設(shè)定。圖像監(jiān)視的運(yùn)行方案，例如自動(dòng)數(shù)字錄像參數(shù)，自動(dòng)跟蹤攝像點(diǎn)的數(shù)量、坐標(biāo)、順序等，也可以由系統(tǒng)管理員人工設(shè)定。

    事實(shí)已經(jīng)證明，由于交通系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜、隨機(jī)的系統(tǒng)，一成不變的運(yùn)行方案是行不通的。根據(jù)積累的歷史資料和當(dāng)前的運(yùn)行狀況，認(rèn)真細(xì)致的選擇最佳的運(yùn)行方案，是交通監(jiān)控系統(tǒng)的管理者的重要任務(wù)之一。

5.自我評(píng)估系統(tǒng)的運(yùn)行效率
    系統(tǒng)能夠自動(dòng)計(jì)算、顯示運(yùn)行效率指標(biāo)，例如延誤時(shí)間，總旅行時(shí)間，總旅程等，供專職的系統(tǒng)管理人員參考，以便積累經(jīng)驗(yàn)，使運(yùn)行參數(shù)更加貼近實(shí)際，不斷提高運(yùn)行效率。系統(tǒng)軟件必須為監(jiān)控系統(tǒng)的各級(jí)管理層提供可評(píng)價(jià)工作質(zhì)量的內(nèi)容和方法，以便對(duì)各級(jí)管理制定目標(biāo)管理責(zé)任制。