高速公路隧道交通事件检测系统应用探讨

黄常基

摘要：隧道是高速公路的重要组成部分，为加强对隧道的重点监控管理，设置交通事件检测系统能够直观地监视隧道内交通状况，对有干扰交通或有可能影响隧道使用、行车安全的事件发生时，检测系统能及时检测并向管理中心告警，管理中心人员即可在短时间内对隧道现场的异常情况实现可视化，从而帮助其采取应急保障方案，更科学、可靠的实现对高速公路隧道的运营安全管理。

关键词：隧道；交通事件；检测系统；安全管理

引言

随着我国公路桥梁及隧道的建造技术取得突破性发展，国家加大对高速公路基础设施建设的财政投入，中西部山区的高速公路建设也有了突飞猛进的发展，截止2017年我国的高速公路里程增加到了13.1万公里，而已运营的隧道超过15181座，里程超过为14039.7km。随着隧道的增加，引发的交通事故的局势也越来越严峻，许多隧道缺少对异常交通事件和交通事故的自动监测、预警和管理等方面内容，隧道内一旦发生异常停车、逆行、阻塞、撞车等事件事故，仍需要监控人员人为主动进行监测管理的被动方式，以及我国在公路隧道运营管理和事故处置、救援等方面的应用不成熟，缺乏相关经验，使得在隧道内经常发生各类交通事故，造成了大量的人员伤亡和经济损失。因此，加大对隧道的机电监控建设，研究引入实施隧道交通事件检测系统，能在一定程度上提高隧道运营管理技术，有效解决以往对隧道运营的被动管理模式，自动检测到隧道内车辆异常行为或事故时，可及时作出预警和联动采取措施救援防范具有重要意义。

一.交通事件检测的应用背景

根据国家统计局发布的《中国统计年鉴2018》显示：2017年底我国民用汽车保有量20906.67万辆，其中载客汽车保有量为18469.54万辆，载货汽车保有量为2338.85万辆。车辆的增多给人民出行带来了便利，但也导致了交通车流量大幅度上升，珠三角、长三角及京津唐等发达地区早期周边建设的一些高速公路已出现了交通量过大、拥堵频繁和交通事故增多的现象，针对这种现实问题，高速公路管理者迫切需要一种能够对道路交通事件进行监测、预警的技术方法，使管理者能够及时快速地对道路交通异常做出响应和处理。受技术发展的限制，以往的监测方法是利用交通流参数的变化对交通事件是否存在进行判断，如典型采用的“加州算法”，就是通过对比某一监测路段上下游信息采集点的流量、速度和车道占有率等三大参数指标的差异来判断该路段交通流的均衡性，并依此推断采集点之间是否存在交通异常，然后结合交通视频监控来综合判定交通事件，该方法对交通事件的检测响应和判断处理存在严重滞后问题，若交通量较大时容易出现大范围和长时间的交通拥堵，管理者已不能再及时有效采取应对措施。随着近几年高速公路隧道事故频发，运营单位也意识到隧道监控和事件检测对运营安全的重要性，本文通过对隧道事件检测系统构成内容、设备选型、系统功能要求及应用需求展开讨论。

二.检测系统的构成内容

（1）前端数据采集系统主要为现场安装交通事件检测仪系统，主要实现视频信号接收转换、图像处理、交通事件检测和事件记录、事件报警和交通事件参数检测与告警等功能。

（2）传输系统是前端数据采集系统与中心服务系统之间数据传输的桥梁。可以为每台检测仪配置独立IP地址，在现有的网络上用TCP/IP协议完成通信功能，传输系统通过检测仪检测到的事件、交通参数等数据上传至中心系统，反之也可由中心向前端设备发布控制命令，做出相应的响应动作和传回反馈信息。

（3）中心服务系统是事件检测系统的核心部分，其部署于后台服务器的事件检测管理平台软件，为用户提供直观可视化的信息服务，也可通过后台软件实现远程设备管理、参数设定功能。

三.设备选型需求

（1）前端设备可采用200万像素以上的高清一体化视频事件检测摄像机，其要同时具有视频图像采集、交通事件采集、交通状况检测等功能。其中检测事件种类包括违章停车、逆向行驶、低速车流、交通堵塞、事故冲击波及火灾报警等事件，并要求事故、事件检测率≥95%，平均检测事件≤10s，检测精度≥95%，误报率每40天不超过1次等指标要求。

（2）传输设备采用工业级的千兆视频检测交换机进行数据、视频传输，为保证数据传输可靠，选用的千兆交换机提供无阻塞的第二层和三层智能服务，具有先进的服务质量，并能提供最佳的控制功能和弹性；内置SNMP，完成配置控制和网络监控功能；具备远程监视工作组及监听功能；完善的网络策略，防止非法用户对设备的控制，模块化双电源和双风扇冗余备份等功能。

（3）存储设备目前主流NVR网络硬盘录像机，视频接入带宽不小于320Mbps，支持H.264自适应的视频压缩标准；每路视频以4M/s码流存储，存储时间不少于30天；配置相应的接口，可支持录像/抓图、录像回放及备份等模式。

（4）管理系统可选用CPU四核3.0GHz以上，内存8GDDR3以上，缓存不小于8MB高速，硬盘不小于1TB及独立显卡不小于2G的显存，配置22英寸液晶显示屏，安装了正版的Windows7操作系统的视频管理工作站，并部署安装了事件检测系统查询平台的服务器，实现与视频监控的联动功能。

四.交通事件检测系统功能要求

（1）交通数据采集功能

交通事件管理系统通过视频事件分析仪在前端通过视频图像采集交通流数据，传输实时视频图像。如平均速度是通过当前检测点的车辆在时间周期内的平均速度车流总量（辆/小时），由用户设定的时间间隔内检测到车辆数量；而时间占有率（%）是按时间百分率测量的车道占有率。

（2）交通事件检测功能

交通事件管理系统通过视频事件分析仪可在交通数据采集的同时完成交通事件报警的功能。视频事件分析仪应能够在设置范围内自动检测到车辆停驶、车辆逆行、车辆冲出道路、行人穿越、车辆排队、交通拥堵和大型遗弃物等交通事件，前端检测到异常的交通事件后及时上传存储并向管理中心告警。

（3）异常交通事件事故检测与报警功能

系统可以对前端检测设备检测到的停车、逆行、拥堵、交通事故等异常事件进行自动快速的报警，并在系统界面进行联动显示，提醒管理人员迅速进行处理。NEW-HAS交通事件管理系统独特的报警摄像机与前后摄像机关联功能，通过该功能实现在有事件发生时，管理人员不仅能看到发生事件的摄像机图像，还能同时观察到发生事件路段的临近路段的实时状况和报警事件的录像信息。

（4）电子地图功能

交通事件管理系统提供电子地图界面（支持GIS地图嵌入）管理功能，在电子地图界面能分路段显示摄像机安装位置、当前道路交通状况、交通信息，能够显示事件报警提示、报警摄像机实时画面自动弹出，并能通过双击某一摄像机调用该摄像机的实时图像。事件自动弹出后，需要操作人员处理确认，系统自动记录处理时间等信息，以便事后查询。交通事件管理系统的电子地图功能可支持BMP图片和GIS图，还可进行电子地图分级显示。

（5）事故图像抓拍、录像功能

交通事件管理系统可以根据用户的设置，完成相应的录像和图片抓拍功能。事件录像可以按摄像机、按事件类型、按时间归档存储在系统的预录像子系统中，由系统服务器进行统一的管理调用。交通事件管理系统可循环进行录像，当发生交通异常事件时，系统能够提供事发之前和之后的3min间的录像，录像格式可选CIF或D1格式。

（6）交通数据、交通事件报警的统计、分析、查询功能

交通事件管理系统通过前端检测子系统得到交通数据和交通事件报警记录，并将这些数据在后端管理系统中进行存储、整理、分析，用户可以根据需求设置按摄像机、按时段得到相关的交通信息，用于交通管理。系统支持自动生成各类图形化报表，使得数据管理更加方便直观。系统还支持按小时、天、月、年等进行报表打印和输出，支持柱状图、折线图显示。

五.应用需求

对于高速公路运营管理者来说，一个好的事件检测系统除功能完善、性能好、可靠性高的要求，还需要便于管理者使用及维护管理。通过设置事件检测系统，达到全自动的检测交通事故的目的，可有效避免因人的条件限制而错过发现异常事件的可能，同时可通过系统平台统计分项意外事件的数据，为制定路段交通事件防范措施提供依据，直观可视化的事件检测平台减少了工作人员的工作量，有效提高管理水平。

六.结论

随着电子技术的发展，新一代智能交通信息管理系统，可以实时监控道路上的交通状态（流量、速度、占有率等），及时检测出异常交通事件（如停车、逆行、拥堵和交通事故等），并通过对检测出的信息进行分析和处理，为交通管理者提供准确的道路实时交通状态、突发交通事件、事故信息、第一时间现场图像信息和实施事件应急预案提供帮助，对提高交通监控系统工作效率和管理水平，保障交通畅通和安全管理提供强有力的帮助，是实现智能交通管理的重要技术手段之一。

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