智能交通系統(tǒng)概論第7章電子收費(fèi)系統(tǒng)1.引言2.電子收費(fèi)系統(tǒng)3.案例介紹4.挑戰(zhàn)與展望第1節(jié)引言隨著城市交通的不斷增長(zhǎng)和發(fā)展，傳統(tǒng)的現(xiàn)金支付方式已經(jīng)無法滿足高效、安全和便捷的交通支付需求，在智能交通系統(tǒng)中引入電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ETC,ElectronicTollCollection）成為一項(xiàng)關(guān)鍵舉措。電子收費(fèi)系統(tǒng)是一種利用先進(jìn)的信息技術(shù)和無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)繳費(fèi)的系統(tǒng)，可以大大提高道路通行的效率和質(zhì)量以及收費(fèi)管理的自動(dòng)化程度，減少人力資源的浪費(fèi)，降低人力成本和收費(fèi)差錯(cuò)率，是現(xiàn)代智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，也是智能運(yùn)輸系統(tǒng)中最可能率先得到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)之一。第2節(jié)電子收費(fèi)系統(tǒng)一、基本概念

ETC是不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)，也稱為自動(dòng)道路繳費(fèi)系統(tǒng)，是一種專門用于收費(fèi)道路的道路收費(fèi)方式。它通過安裝在車輛擋風(fēng)玻璃上的車載電子標(biāo)簽與在收費(fèi)站ETC車道上的微波天線之間的微波專用短程通訊，運(yùn)用5G感知技術(shù)和圖像識(shí)別等技術(shù)精準(zhǔn)識(shí)別過往車輛的車型與號(hào)牌等數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并利用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與銀行進(jìn)行后臺(tái)結(jié)算處理，從而快速、準(zhǔn)確地完成扣費(fèi)，達(dá)到車輛通過路橋收費(fèi)站不需停車就能交納路橋費(fèi)的目的。第2節(jié)電子收費(fèi)系統(tǒng)二、系統(tǒng)組成ETC系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，由多個(gè)關(guān)鍵組件和技術(shù)構(gòu)成，多個(gè)組成部分協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、快速、便捷的道路收費(fèi)功能。以下是ETC系統(tǒng)的主要組成部分：1.支付終端設(shè)備支付終端設(shè)備是ETC系統(tǒng)中的重要組成部分，用于處理車輛的通行費(fèi)用支付。這些設(shè)備通常安裝在車輛內(nèi)部或車輛外部，能夠與用戶的電子標(biāo)簽、手機(jī)應(yīng)用或銀行卡等支付工具進(jìn)行交互，方便車主充值或繳納通行費(fèi)用。第2節(jié)電子收費(fèi)系統(tǒng)二、系統(tǒng)組成2.車載電子標(biāo)簽車載電子標(biāo)簽（OBU）安裝在車輛上，用于存儲(chǔ)車輛信息和通行記錄等數(shù)據(jù)。每個(gè)車載電子標(biāo)簽都有一個(gè)唯一的ID，以便在通過ETC車道時(shí)進(jìn)行識(shí)別。通常采用射頻識(shí)別（RFID）或近場(chǎng)通信（NFC）技術(shù)，內(nèi)置有存儲(chǔ)芯片和加密算法，能夠存儲(chǔ)用戶的支付信息和身份信息。用戶只需將電子標(biāo)簽或卡片與支付終端設(shè)備靠近或放置在指定區(qū)域，即可完成支付交易。第2節(jié)電子收費(fèi)系統(tǒng)二、系統(tǒng)組成3.后臺(tái)管理系統(tǒng)后臺(tái)管理系統(tǒng)是ETC系統(tǒng)的核心組件，負(fù)責(zé)管理和處理交易數(shù)據(jù)、用戶賬戶和支付信息，包括車輛信息、通行記錄、扣費(fèi)記錄等。通常集成了數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器和管理軟件等，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶賬戶管理、支付記錄查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和系統(tǒng)維護(hù)等功能。后臺(tái)管理系統(tǒng)需要具備高度的安全性和穩(wěn)定性，以確保交易數(shù)據(jù)的保密性和完整性。第2節(jié)電子收費(fèi)系統(tǒng)二、系統(tǒng)組成4.數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)

ETC系統(tǒng)依賴于穩(wěn)定高效的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)支付終端設(shè)備和后臺(tái)管理系統(tǒng)之間以及系統(tǒng)各部分之間的數(shù)據(jù)傳輸和交互。ETC系統(tǒng)需要與銀行、交通管理部門等外部機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，因此需要可靠、高效的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，建立快速、穩(wěn)定和安全的連接，以保證支付交易的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。第2節(jié)電子收費(fèi)系統(tǒng)三、關(guān)鍵技術(shù)1.射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)是ETC系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。它利用無線電信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽的識(shí)別和讀取。當(dāng)電子標(biāo)簽靠近讀卡器時(shí)，讀卡器會(huì)發(fā)送射頻信號(hào)，激活標(biāo)簽中的芯片并讀取其中的信息。RFID技術(shù)具有快速、無接觸和大容量存儲(chǔ)等特點(diǎn)，適用于交通支付場(chǎng)景中的快速通行和大規(guī)模用戶管理。第2節(jié)電子收費(fèi)系統(tǒng)三、關(guān)鍵技術(shù)2.微波通訊技術(shù)ETC系統(tǒng)利用微波通訊技術(shù)進(jìn)行車與路側(cè)設(shè)備之間的通訊。微波是一種高頻電磁波，其頻率范圍在100MHz至10GHz之間。微波通訊具有傳輸距離遠(yuǎn)、速度快、穿透力強(qiáng)、不依賴于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn)，為ETC系統(tǒng)提供了快速、可靠的通訊方式。第2節(jié)電子收費(fèi)系統(tǒng)三、關(guān)鍵技術(shù)3.車輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)該技術(shù)主要由車載設(shè)備和路邊設(shè)備組成，兩者通過短程通信DSRC完成路邊設(shè)備對(duì)車載設(shè)備信息的一次讀寫，即完成收付費(fèi)交易所必須的信息交換手續(xù)。具體來說，車載設(shè)備包括應(yīng)答器（transponder）和電子標(biāo)簽（RFIDtag），當(dāng)車輛通過ETC通道時(shí)，路邊的閱讀器會(huì)讀取車載設(shè)備中的信息，從而自動(dòng)識(shí)別車輛。第2節(jié)電子收費(fèi)系統(tǒng)三、關(guān)鍵技術(shù)4.車牌識(shí)別技術(shù)ETC中的車牌識(shí)別技術(shù)主要是通過圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。圖像處理包括采集、預(yù)處理、特征提取和字符分割等步驟，旨在清晰地捕獲車輛的車牌號(hào)碼圖像。計(jì)算機(jī)視覺利用圖像處理、模式識(shí)別和人工智能技術(shù)處理圖像信息，自動(dòng)識(shí)別出車牌的數(shù)字、字母及漢字字符，并直接給出識(shí)別結(jié)果。車牌信息可實(shí)時(shí)記錄并處理，提高交通管理效率和安全性。第2節(jié)電子收費(fèi)系統(tǒng)三、關(guān)鍵技術(shù)5.加密算法和安全協(xié)議在ETC系統(tǒng)中，保護(hù)用戶支付信息和數(shù)據(jù)安全至關(guān)重要。采用加密算法和安全協(xié)議可以確保交易數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性。常用的加密算法包括RSA、AES和DES等，它們可以對(duì)支付信息進(jìn)行加密和解密。此外，安全協(xié)議如SSL/TLS等能夠確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院碗p向身份驗(yàn)證。網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)包括防火墻、入侵檢測(cè)、數(shù)據(jù)加密等技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地保護(hù)ETC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全，防止黑客攻擊和數(shù)據(jù)泄露。第2節(jié)電子收費(fèi)系統(tǒng)三、關(guān)鍵技術(shù)6.數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)ETC系統(tǒng)的運(yùn)行離不開數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的支持。后臺(tái)系統(tǒng)需要建立車輛信息、交易數(shù)據(jù)等大型數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)和管理ETC相關(guān)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)提供了高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢和管理方法，為ETC系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了保障。第2節(jié)電子收費(fèi)系統(tǒng)三、關(guān)鍵技術(shù)7.清分結(jié)算技術(shù)ETC系統(tǒng)需要進(jìn)行高速、高效的清分結(jié)算，以確保交易的準(zhǔn)確性和公正性。清分結(jié)算技術(shù)利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)和高效的算法，對(duì)交易數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理和計(jì)算，得出準(zhǔn)確的應(yīng)收費(fèi)金額，并進(jìn)行相應(yīng)的扣費(fèi)和結(jié)算操作。第2節(jié)電子收費(fèi)系統(tǒng)三、關(guān)鍵技術(shù)8.防雷技術(shù)ETC系統(tǒng)通常部署在高速公路的出入口，屬于室外工作環(huán)境，因此需要應(yīng)對(duì)各種惡劣天氣和自然災(zāi)害。防雷技術(shù)包括防雷設(shè)備的配備和防雷工程的設(shè)計(jì)與施工，可以有效地保護(hù)ETC系統(tǒng)的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)不受雷電的損害。第3節(jié)案例介紹一、高速公路無感支付高速公路無感支付的ETC收費(fèi)系統(tǒng)相較于以往的單收費(fèi)通道，采用了多項(xiàng)新技術(shù)和設(shè)備，包括無感支付系統(tǒng)、車主識(shí)別系統(tǒng)、車道控制系統(tǒng)、圖像識(shí)別系統(tǒng)、信息通信系統(tǒng)等，同時(shí)采用了無感信息匹配平臺(tái)、前置處理集群、用戶查詢平臺(tái)、卡口信息采集服務(wù)等軟件算法，確保無感支付ETC收費(fèi)通道費(fèi)用的準(zhǔn)確性，提高了道路通行效率。第3節(jié)案例介紹一、高速公路無感支付ETC支付系統(tǒng)通過安裝在車輛擋風(fēng)玻璃上的車載器與在收費(fèi)站ETC車道上的微波天線之間的微波專用短程通訊，利用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與銀行進(jìn)行后臺(tái)結(jié)算處理，從而達(dá)到車輛通過路橋收費(fèi)站不需停車而能交納路橋費(fèi)的目的，且所交納的費(fèi)用經(jīng)過后臺(tái)處理后清分給相關(guān)的收益業(yè)主。在現(xiàn)有的車道上安裝電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，可以使車道的通行能力提高3~5倍。第3節(jié)案例介紹一、高速公路無感支付其原理可以簡(jiǎn)單闡述為：1.車輛識(shí)別當(dāng)車輛進(jìn)入ETC通道，經(jīng)過ETC門架時(shí)，通道兩側(cè)的微波讀寫器會(huì)通過無線通信技術(shù)（如DSRC，微波通訊的一種）與車輛上的電子標(biāo)簽進(jìn)行通信。微波讀寫器發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求信號(hào)，要求車輛上的電子標(biāo)簽返回其編碼信息。第3節(jié)案例介紹一、高速公路無感支付2.交易處理車輛上的電子標(biāo)簽接收到微波讀寫器的請(qǐng)求信號(hào)后，會(huì)返回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，包含車輛的編碼信息。微波讀寫器接收到應(yīng)答信號(hào)后，將其傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)進(jìn)行交易處理。3.車速測(cè)量微波讀寫器同時(shí)也會(huì)對(duì)車輛的速度進(jìn)行測(cè)量，這是通過分析應(yīng)答信號(hào)的傳輸時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)車輛通過ETC通道時(shí)，微波讀寫器會(huì)連續(xù)發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)，并計(jì)算車輛通過的時(shí)間，從而得出車輛的速度。第3節(jié)案例介紹一、高速公路無感支付4.扣費(fèi)處理后臺(tái)系統(tǒng)接收到微波讀寫器傳輸?shù)能囕v編碼信息和車速信息后，會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和車道標(biāo)識(shí)進(jìn)行扣費(fèi)處理。如果車輛符合免費(fèi)通行的條件，或者車輛已經(jīng)提前進(jìn)行了儲(chǔ)值，后臺(tái)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行扣費(fèi)。如果車輛沒有支付足夠的費(fèi)用，后臺(tái)系統(tǒng)就會(huì)生成一個(gè)違章記錄。5.通行信息記錄后臺(tái)系統(tǒng)還會(huì)將車輛的通行信息記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中，包括車輛編碼信息、扣費(fèi)金額、扣費(fèi)時(shí)間、車道編號(hào)等信息。這些信息可以用于后續(xù)的查詢和處理。第3節(jié)案例介紹二、智慧停車ETC智慧停車是一種基于ETC技術(shù)的停車服務(wù)。該技術(shù)運(yùn)用車輛自動(dòng)識(shí)別和收費(fèi)數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)不停車、不設(shè)收費(fèi)窗口也能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)電子收費(fèi)系統(tǒng)。在智慧停車中，車輛的ETC裝置和停車場(chǎng)的ETC設(shè)備進(jìn)行通信，自動(dòng)完成車輛信息和費(fèi)用的交換，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)費(fèi)、自動(dòng)扣費(fèi)、自助開票等智能化服務(wù)。第3節(jié)案例介紹二、智慧停車ETC智慧停車作為ETC技術(shù)的新應(yīng)用場(chǎng)景，相較于傳統(tǒng)停車具有以下優(yōu)勢(shì)：1.方便快捷提高了通行效，同時(shí)減少了取卡、繳費(fèi)、找零等環(huán)節(jié)，省時(shí)省力。由于采用電子支付方式，駕駛員無需攜帶現(xiàn)金也可以在停車場(chǎng)內(nèi)自助打印停車小票，方便快捷。2.安全可靠車輛通過ETC智慧停車系統(tǒng)時(shí)可以自動(dòng)識(shí)別，避免了停車收費(fèi)時(shí)可能出現(xiàn)的丟失車輛、錯(cuò)車等問題，保證了行車的安全和通暢。第3節(jié)案例介紹二、智慧停車ETC智慧停車作為ETC技術(shù)的新應(yīng)用場(chǎng)景，相較于傳統(tǒng)停車具有以下優(yōu)勢(shì)：3.費(fèi)用透明ETC智慧停車系統(tǒng)可以讓車主隨時(shí)查看賬戶余額、車輛通行記錄等，消費(fèi)情況一目了然，減少了額外費(fèi)用，使得消費(fèi)更加透明化，方便車主進(jìn)行預(yù)算和管理。4.提高車位利用率通過全場(chǎng)景覆蓋和自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，ETC智慧停車能夠減少受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)識(shí)別率的影響，提高車位利用率。第4節(jié)挑戰(zhàn)與展望一、難題挑戰(zhàn)

ETC技術(shù)雖然已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，但仍面臨著一些難題和挑戰(zhàn)。1.識(shí)別率和準(zhǔn)確性問題ETC系統(tǒng)依賴于車輛上的電子標(biāo)簽與收費(fèi)站之間的無線通信進(jìn)行車輛識(shí)別和扣費(fèi)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于多種因素如信號(hào)干擾、車輛金屬結(jié)構(gòu)對(duì)信號(hào)的屏蔽等，會(huì)導(dǎo)致識(shí)別率和準(zhǔn)確性出現(xiàn)問題。這可能會(huì)引發(fā)錯(cuò)扣、漏扣等問題，影響用戶體驗(yàn)和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。第4節(jié)挑戰(zhàn)與展望一、難題挑戰(zhàn)2.兼容性問題不同的ETC系統(tǒng)可能存在兼容性問題。不同的ETC設(shè)備制造商可能會(huì)采用不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，導(dǎo)致不同設(shè)備之間的互操作性受到限制。這可能會(huì)導(dǎo)致用戶在某些路段無法正常使用ETC服務(wù)，從而影響了ETC系統(tǒng)的普及和用戶體驗(yàn)。第4節(jié)挑戰(zhàn)與展望一、難題挑戰(zhàn)3.安全性問題ETC系統(tǒng)涉及用戶的個(gè)人信息和銀行賬戶安全。如果系統(tǒng)安全性不足，可能會(huì)導(dǎo)致用戶信息泄露或資金被盜。因此，保障ETC系統(tǒng)的安全性是至關(guān)重要的。然而，由于網(wǎng)絡(luò)攻擊和安全漏洞的威脅，ETC系統(tǒng)的安全性面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。第4節(jié)挑戰(zhàn)與展望一、難題挑戰(zhàn)4.升級(jí)和維護(hù)問題ETC系統(tǒng)需要定期進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)以修復(fù)漏洞、提高性能和滿足用戶需求。然而，由于涉及的設(shè)備和系統(tǒng)眾多，升級(jí)和維護(hù)工作可能面臨困難。這可能需要龐大的工作量和專業(yè)的技術(shù)支持，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。第4節(jié)挑戰(zhàn)與展望二、未來展望ETC技術(shù)作為一種先進(jìn)的路橋收費(fèi)方式，已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。雖然ETC技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，但在未來的發(fā)展中，它仍然有著廣闊的應(yīng)用前景和潛力。1.增加ETC設(shè)備滲透率盡管目前ETC設(shè)備滲透率已經(jīng)有所提高，但在一些國(guó)家和地區(qū)，滲透率仍然較低。因此，未來ETC技術(shù)的推廣和應(yīng)用仍然需要繼續(xù)加強(qiáng)，增加ETC設(shè)備滲透率，提高ETC技術(shù)的普及率。第4節(jié)挑戰(zhàn)與展望二、未來展望2.提升ETC設(shè)備的兼容性不同ETC設(shè)備制造商采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議可能存在差異，這會(huì)導(dǎo)致不同設(shè)備之間的互操作性受到限制。因此，未來ETC技術(shù)的發(fā)展需要注重提升ETC設(shè)備的兼容性，促進(jìn)不同設(shè)備之間的互聯(lián)互通，提高ETC系統(tǒng)的整體性能和服務(wù)水平。第4節(jié)挑戰(zhàn)與展望二、未來展望3.增強(qiáng)ETC系統(tǒng)的安全性ETC系統(tǒng)涉及用戶的個(gè)人信息和銀行賬戶安全，因此系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要。未來，需要繼續(xù)加強(qiáng)ETC系統(tǒng)的安全性，采用更加先進(jìn)的安全技術(shù)和加密算法，保護(hù)用戶信息和資金的安全，增加用戶對(duì)ETC系統(tǒng)的信任度。第4節(jié)挑戰(zhàn)與展望二、未來展望4.智能化發(fā)展隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展，ETC技術(shù)也可以與這些技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展。例如，可以利用人工智能技術(shù)對(duì)ETC系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)和管理，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和智能化水平；可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)ETC設(shè)備之間的互聯(lián)互通和信息共享，提高系統(tǒng)的整體性能和服務(wù)水平。本章總結(jié)1.ETC通過安裝車載電子標(biāo)簽與在收費(fèi)站ETC車道上的微波天線之間的微波專用短程通訊，運(yùn)用5G感知技術(shù)和圖像識(shí)別等技術(shù)精準(zhǔn)識(shí)別車輛信息，并進(jìn)行后臺(tái)結(jié)算處理，快速、準(zhǔn)確地完成扣費(fèi)。2.

ETC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扣費(fèi)和自動(dòng)管理，減少了人工成本，同時(shí)也提高了通行和管理效率，此外，該系統(tǒng)還為交通管理部門提供了實(shí)時(shí)的收費(fèi)數(shù)據(jù)和監(jiān)控手段，便于交通管理和決策。3.

ETC作為智能交通系統(tǒng)中的重要子系統(tǒng)，具有廣泛闊的應(yīng)用前景和潛力。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，ETC技術(shù)的實(shí)用性和競(jìng)爭(zhēng)力會(huì)進(jìn)一步提升，將會(huì)在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣，實(shí)現(xiàn)更加高效和可持續(xù)的交通支付解決方案。思考題1.ETC系統(tǒng)的定義是什么？2.請(qǐng)簡(jiǎn)要闡述ETC系統(tǒng)的組成。3.試舉例說明國(guó)內(nèi)知名ETC系統(tǒng)應(yīng)用案例有哪些？簡(jiǎn)要說明其特點(diǎn)是什么？4.試簡(jiǎn)要論述ETC系統(tǒng)的基本工作原理是什么？5.ETC系統(tǒng)常用核心關(guān)鍵技術(shù)有哪些？6.簡(jiǎn)述未來ETC系統(tǒng)發(fā)展面臨的困難和挑戰(zhàn)有哪些？智能交通系統(tǒng)概論第8章交通安全應(yīng)急管理系統(tǒng)1.引言2.研究現(xiàn)狀3.基本概念4.技術(shù)與系統(tǒng)組成5.案例介紹6.挑戰(zhàn)與展望第1節(jié)引言

道路交通緊急事件是是指在特殊條件下使得道路交通系統(tǒng)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)或道路運(yùn)行能力下降的事件，這些特殊條件是隨機(jī)發(fā)生的，環(huán)境條件如雨、霧、雪或自然災(zāi)害等，道路條件如塌陷、滑坡等，交通條件如車禍、碰撞等。道路交通緊急事件的頻繁發(fā)生造成了社會(huì)秩序的混亂，影響城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，探索如何從道路交通網(wǎng)絡(luò)自身的疏導(dǎo)能力，快速檢測(cè)突發(fā)事件發(fā)生的時(shí)間及地點(diǎn)以及準(zhǔn)確地定位突發(fā)事件的影響程度從而啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案從容地應(yīng)對(duì)突發(fā)緊急事件成為目前道路交通管理面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。第2節(jié)研究現(xiàn)狀——事件檢測(cè)20世紀(jì)60年代開始，對(duì)于事件的檢測(cè)研究才走進(jìn)人們的視線，慢慢成熟起來，國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者對(duì)檢測(cè)算法進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究和分析，形成了各種各樣的技術(shù)和方法。統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)、小波分析理論、模式識(shí)別、交通流模型、人工智能、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)等都是被經(jīng)常采用的算法，每一種算法也都有各自的分支，分別對(duì)應(yīng)于不同的領(lǐng)域。

對(duì)于城市道路而言，隨著城市的快速發(fā)展，城市幾乎被監(jiān)控?cái)z像頭全覆蓋，因此對(duì)于城市路網(wǎng)而言，如何高效利用攝像頭進(jìn)行異常事件的檢測(cè)尤為重要。針對(duì)以視頻圖像為基礎(chǔ)的異常事件自動(dòng)檢測(cè)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都對(duì)此進(jìn)行了大量的研究。第2節(jié)研究現(xiàn)狀——國(guó)外應(yīng)急體系

在美國(guó)，交通事件管理系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛使用。上世紀(jì)60年代早期，Detroit的交通工程師針對(duì)各種類型的交通事件發(fā)生的頻率進(jìn)行了調(diào)查并出版相應(yīng)的報(bào)告；到70年代中期，加州交通局廣泛報(bào)道了洛杉磯地區(qū)的高速公路應(yīng)急管理最新進(jìn)展；目前，美國(guó)的ITS技術(shù)取得了一定的進(jìn)展，尤其是在交通流監(jiān)控和通信以及出行者信息發(fā)布媒介等事件管理的技術(shù)方面，進(jìn)一步為自動(dòng)化、智能化的交通事件管理系統(tǒng)打下了良好的基礎(chǔ)。在國(guó)外，對(duì)于緊急事件下的交通管理和交通控制的研究集中在策略選擇決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

第2節(jié)研究現(xiàn)狀——國(guó)內(nèi)應(yīng)急體系

國(guó)內(nèi)從基礎(chǔ)理論的層面，不僅對(duì)道路交通突發(fā)事件影響進(jìn)行研究，同時(shí)對(duì)具體控制的技術(shù)、策略、組織方案以及軟件開發(fā)等內(nèi)容也做了諸多研究。但國(guó)內(nèi)對(duì)應(yīng)急系統(tǒng)的研究落后于國(guó)外，因此，我們需要積極借鑒國(guó)外相關(guān)系統(tǒng)的成功建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)能夠在我國(guó)發(fā)揮作用的、持續(xù)、穩(wěn)定高效的事件應(yīng)急管理系統(tǒng)。雖說我國(guó)現(xiàn)在已建成的相關(guān)系統(tǒng)可能比較國(guó)外來說仍然不完善，但是在積極探索構(gòu)建此系統(tǒng)的過程中，我國(guó)也在一些重要的方面上取得了突破，并且有的也在實(shí)際應(yīng)用中得到了驗(yàn)證，為以后系統(tǒng)的更新和完善奠定了一定的理論基礎(chǔ)。第3節(jié)基本概念——緊急事件緊急事件又稱突發(fā)事件，是指在實(shí)際生活中突然發(fā)生，且不以人的意志為轉(zhuǎn)移，一般會(huì)對(duì)社會(huì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響或者危害，能夠?qū)Φ缆方煌óa(chǎn)生影響，并且具有一定危險(xiǎn)性的事件，具有處理時(shí)間有限，事件信息不能完全了解，要求處理的主體要行動(dòng)迅速等特點(diǎn)。以突發(fā)事件本身的性質(zhì)、特征為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際情況，并依照相關(guān)法律法規(guī)，將事件進(jìn)行不同分類，利于事件處理過程的管理、發(fā)現(xiàn)存在其中的根本問題，使得應(yīng)急管理工作可以高效率的進(jìn)行。具體分類如下圖所示。第3節(jié)基本概念——應(yīng)急管理系統(tǒng)交通安全應(yīng)急管理系統(tǒng)是一個(gè)以人為主導(dǎo)，以科學(xué)的管理理論為指導(dǎo)，在科學(xué)的管理制度的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備對(duì)公路的運(yùn)行狀況進(jìn)行全天候的監(jiān)視控制，對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行快速的檢測(cè)和判斷，并迅速采取恰當(dāng)?shù)氖录憫?yīng)措施，以避免交通事故或二次事故的發(fā)生并保證事故發(fā)生后的及時(shí)救護(hù)與事故排除為目的，支持司乘人員、通行車輛、基層作業(yè)的集成化的人機(jī)聯(lián)合系統(tǒng)。交通安全應(yīng)急管理的總目標(biāo)是在交通事件發(fā)生前采取預(yù)防措施，降低交通事件發(fā)生率和避免異常交通事件的發(fā)生；在發(fā)生交通事件時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取合適的應(yīng)急教援措施，使人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失最小，并盡量降低事件導(dǎo)致的交通延誤等影響，在最短時(shí)間內(nèi)使道路恢復(fù)到正常交通狀態(tài)。第3節(jié)基本概念——緊急事件的影響

1.影響路網(wǎng)平均速度第3節(jié)基本概念——緊急事件的影響

2.影響道路通行能力第4節(jié)技術(shù)與系統(tǒng)組成——系統(tǒng)組成交通安全預(yù)警子系統(tǒng)的主要功能包括對(duì)即時(shí)存在的交通狀況和現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和信息采集、統(tǒng)計(jì)和分析，找出交通事故的分布特征及其形成的原因和影響因素，譬如惡劣氣候時(shí)的交通安全管制，交通事故多發(fā)地段的風(fēng)險(xiǎn)因素等。預(yù)警系統(tǒng)要即時(shí)監(jiān)測(cè)到這些風(fēng)險(xiǎn)因素，向交通安全管理部門發(fā)出預(yù)警，并及時(shí)采取預(yù)警方案，最大可能的防止事故發(fā)生。交通安全預(yù)警子系統(tǒng)有3個(gè)功能模塊：交通信息處理及預(yù)估模塊、事故多發(fā)路段分析及預(yù)警模塊、異常天氣分析及預(yù)警模塊。1.交通事件預(yù)警管理子系統(tǒng)第4節(jié)技術(shù)與系統(tǒng)組成——系統(tǒng)組成交通事件應(yīng)急子系統(tǒng)是通過交通實(shí)時(shí)信息的采集來獲得交通事件的數(shù)據(jù)，通過這些信息來決定事故的應(yīng)急救援方案，并協(xié)調(diào)相關(guān)部門實(shí)施應(yīng)急救援方案，同時(shí)對(duì)救援的全過程監(jiān)測(cè)和指揮協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)交通應(yīng)急管理的科學(xué)規(guī)范化和即時(shí)高效化。交通事件應(yīng)急子系統(tǒng)包括6個(gè)模塊，其功能分別為交通狀況信息采集、交通事故判別和確認(rèn)、應(yīng)急方案決策、應(yīng)急方案實(shí)施、應(yīng)急管理后的評(píng)估和信息歸檔。2.交通事件應(yīng)急管理子系統(tǒng)第4節(jié)技術(shù)與系統(tǒng)組成——技術(shù)應(yīng)用交通事件檢測(cè)可分為非自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)檢測(cè)，非自動(dòng)檢測(cè)主要包括人工主動(dòng)報(bào)警，巡邏和監(jiān)控系統(tǒng)等等，而自動(dòng)檢測(cè)不是針對(duì)事件本身，而是針對(duì)事件發(fā)生時(shí)所引起的道路交通流參數(shù)的變化。交通事件主要反應(yīng)在交通量、交通密度、速度、占有率等交通流參數(shù)上

。交通事件檢測(cè)技術(shù)自誕生以來經(jīng)歷了從最原始的依靠人工巡邏的方式到現(xiàn)在的全自動(dòng)檢測(cè)，相關(guān)的技術(shù)也可分為非自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)檢測(cè)，其分類如右圖所示。1.事件檢測(cè)——技術(shù)分類第4節(jié)技術(shù)與系統(tǒng)組成——技術(shù)應(yīng)用目前應(yīng)用的交通事件自動(dòng)檢測(cè)算法，大部分為間接檢測(cè)算法，因此本文也只針對(duì)間接檢測(cè)算法進(jìn)行分析，算法具體分類如右圖所示：1.事件檢測(cè)——檢測(cè)算法第4節(jié)技術(shù)與系統(tǒng)組成——技術(shù)應(yīng)用2.緊急事件危害度計(jì)算與分級(jí)——指標(biāo)體系當(dāng)路網(wǎng)上有一處交通事件發(fā)生時(shí)，有許多因素會(huì)影響到對(duì)此事件的定級(jí)。按照事件發(fā)生后的時(shí)間順序，需要快速確認(rèn)事件基本情況以及延伸情況，以獲得事件發(fā)生基本框架。依據(jù)基本框架，決定需要采取的救援措施。關(guān)于路網(wǎng)事件影響的評(píng)價(jià)共提取出13個(gè)指標(biāo)。為了更好地對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行后續(xù)的指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算，按照類似聚類分析的思想，形成了如右圖所示的路網(wǎng)事件影響三層評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。第4節(jié)技術(shù)與系統(tǒng)組成——技術(shù)應(yīng)用2.緊急事件危害度計(jì)算與分級(jí)——分級(jí)通過對(duì)緊急事件下的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，劃定事件危害可以分為五個(gè)等級(jí)：分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)ⅤⅣⅢⅡⅠ等級(jí)描述輕微一般較大重大重特大評(píng)價(jià)分值[0,1)[1,2)[2,3)[3,4)[4,5)第4節(jié)技術(shù)與系統(tǒng)組成——技術(shù)應(yīng)用3.交通組織關(guān)鍵技術(shù)——交通誘導(dǎo)

交通誘導(dǎo)的主要策略即為誘導(dǎo)交通流在路網(wǎng)上進(jìn)行合理分流，從而實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)內(nèi)交通流均勻分布。對(duì)交通流進(jìn)行誘導(dǎo)會(huì)直接影響交通參與者對(duì)行駛路線的選擇行為，交通參與者的路線選擇行為又會(huì)造成路網(wǎng)交通流重新進(jìn)行分配。只有對(duì)路網(wǎng)交通流進(jìn)行恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和控制，才能實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)交通流的均衡分布，進(jìn)而提高路網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)效率。交通誘導(dǎo)策略在制定時(shí)，必須考慮以下幾點(diǎn)：①面對(duì)不同管理目標(biāo)下，分析和預(yù)測(cè)在可誘導(dǎo)分流的路線上合理的分流量，并靈活應(yīng)用各種交通誘導(dǎo)場(chǎng)外設(shè)施將所預(yù)測(cè)出的交通分流量及時(shí)發(fā)布給道路使用者；②在了解事發(fā)道路交通狀況及交通事故的嚴(yán)重程度等因素的基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)需要進(jìn)行交通誘導(dǎo)路段的一些交通擁擠指標(biāo)，如事故持續(xù)時(shí)間和排隊(duì)長(zhǎng)度等指標(biāo)；③更好地管控交通誘導(dǎo)分流量，防止發(fā)生交通積聚和擁擠轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。第4節(jié)技術(shù)與系統(tǒng)組成——技術(shù)應(yīng)用3.交通組織關(guān)鍵技術(shù)——交通誘導(dǎo)

在我國(guó)城市交通運(yùn)輸管理中，交通誘導(dǎo)應(yīng)用廣泛，綜合考慮各種交通控制策略的應(yīng)用條件及目前高速公路事故管理水平，可總結(jié)出一些可在事故影響區(qū)所應(yīng)用的具體的緊急交通組織策略，具體如下表所示：保護(hù)區(qū)控制區(qū)緩沖區(qū)過渡區(qū)管制現(xiàn)場(chǎng)警戒車距控制利用對(duì)向車道通行交通誘導(dǎo)速度控制（特殊點(diǎn)段限速、分級(jí)限速）繞行封閉車道交通誘導(dǎo)匝道控制主線調(diào)節(jié)控制利用對(duì)向車道通行速度控制（分級(jí)限速、可變限速）第4節(jié)技術(shù)與系統(tǒng)組成——技術(shù)應(yīng)用3.交通組織關(guān)鍵技術(shù)——交通控制—速度控制

不良的天氣條件，如雨、雪、霧等都會(huì)嚴(yán)重影響道路行車安全，因此，在不良天氣條件下對(duì)行駛車輛限速就有很大的必要性，國(guó)內(nèi)許多道路在不良天氣條件下也有嚴(yán)格的限速值規(guī)定。實(shí)際應(yīng)用中，比較常見的速度控制策略有以下幾種：1）全線限速在同一條道路上實(shí)施統(tǒng)一的確定的限速值。2）特殊點(diǎn)段局部限速

采用底限、極限技術(shù)指標(biāo)的路段多采用該限速方法。3）分時(shí)段限速

對(duì)每個(gè)路段采取不同的限速值。4）可變限速控制

在高速公路上設(shè)置一些可變限速的交通標(biāo)志來限制車速。第4節(jié)技術(shù)與系統(tǒng)組成——技術(shù)應(yīng)用3.交通組織關(guān)鍵技術(shù)——交通控制—主線控制主線控制方式包括可變限速控制、車道關(guān)閉、主線調(diào)節(jié)、利用對(duì)向車道通行等。1）可變限速控制

明確與道路允許最大交通量想匹配的最佳占有率和最佳速度，從而實(shí)現(xiàn)歸高速公路主線交通流的速度控制。2）車道關(guān)閉

在交通事故發(fā)生后，禁止任何車輛駛?cè)敫咚俟返闹骶€車道，從而控制對(duì)主線交通流。3）主線調(diào)節(jié)控制

依據(jù)下游的道路通行能力和主線交通需求，限速控制高速公路控制路段的交通流，以達(dá)到事發(fā)路段保持或者恢復(fù)期望的服務(wù)水平的目的。4）利用對(duì)向車道通行

利用對(duì)向車道通行主要為了改變高速公路主線不同方向上的通行能力，從而在交通流高峰期或交通事故發(fā)生時(shí)，滿足某一方向的交通需求。第4節(jié)技術(shù)與系統(tǒng)組成——技術(shù)應(yīng)用3.交通組織關(guān)鍵技術(shù)——交通控制—信號(hào)控制信號(hào)控制是對(duì)交通流進(jìn)行調(diào)節(jié)、警告和誘導(dǎo)，從時(shí)間上將相沖突的交通流予以分離，使其在不同時(shí)間通過，使交通流質(zhì)量得到改善，充分利用其運(yùn)輸能力來提高行車的舒適性、快速性以及安全性。1）單個(gè)交叉口的交通控制交通控制信號(hào)與臨近的交叉口無任何聯(lián)系，只是單獨(dú)地按照單個(gè)交叉口的具體交通狀況運(yùn)行。2）干道交叉口的信號(hào)協(xié)調(diào)控制

設(shè)計(jì)一種信號(hào)配時(shí)方案，通過一定方式，使交叉口相互協(xié)調(diào)，聯(lián)結(jié)相連的各個(gè)交叉口交通信號(hào)，使之按照配時(shí)方案運(yùn)行。3）區(qū)域交通信號(hào)控制系統(tǒng)

協(xié)調(diào)控制對(duì)象是區(qū)域中所有的交通信號(hào)，交通控制中心對(duì)控制區(qū)內(nèi)各個(gè)受控制的交通信號(hào)集中控制。第4節(jié)技術(shù)與系統(tǒng)組成——技術(shù)應(yīng)用3.交通組織關(guān)鍵技術(shù)——交通控制—匝道控制目前，在高速公路的交通控制方式中，匝道控制是一種較為有效的方式。按照對(duì)匝道交通管控的位置進(jìn)行分類，分為入口匝道交通控制和出口匝道交通控制兩種類型。與對(duì)高速公路出口匝道進(jìn)行控制相比，對(duì)高速公路入口匝道進(jìn)行交通控制操作性更強(qiáng)，使用較多。高速公路主線上的交通流是入口匝道交通控制的控制對(duì)象，高速公路匝道入口的交通量為系統(tǒng)輸入時(shí)的交通控制量?？刂葡到y(tǒng)會(huì)根據(jù)計(jì)算得出位于高速公路匝道上游的交通需求量，然后再得出位于匝道下游的道路交通量，將兩者做差得出兩者的容量差，以此最終確定入口匝道最佳交通量。通過這種方式進(jìn)行交通管控，能夠有效保證高速公路內(nèi)部的交通量需求始終處于自身的容量之下，從而最終保證高速公路主路流量所處的狀態(tài)是最佳的。第5節(jié)案例介紹—潤(rùn)萬視頻識(shí)別系統(tǒng)1.系統(tǒng)介紹基于人工智能的視頻事件識(shí)別系統(tǒng)采用了人工神