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)模開發(fā)、開放，龍陽路延伸，龍陽路立交貫通，尤其是取消收費后，大橋的平均日流量從初期的1、2萬輛激增到現(xiàn)在的10萬輛，最高日流量已經(jīng)突破12萬輛。

    然而，與高速增長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)，建成通車至今沒有進行過較大的更新改造，除了緊急電話系統(tǒng)基本正常外，原有的車輛檢測系統(tǒng)已經(jīng)癱瘓，零星分布的幾個黑白攝像設(shè)備性能下降，有的甚至已經(jīng)失控。交通監(jiān)控處于被動、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，有必要運用當代先進的ITS理念和高新科技，對大橋的交通監(jiān)控系統(tǒng)進行一次徹底的改造。

1.自動檢測、報告和數(shù)字錄像交通事件
    能夠自動檢測、報告和數(shù)字錄像引起交通異常的事件，及時提醒監(jiān)控人員確認、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，在交通高峰時段,例如上下班期間,盡管車道的流量高達1760[輛/小時]，密度高達65[輛/公里]，速度下降到27[公里/小時]，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平衡的狀態(tài),因為：如果經(jīng)驗告訴交通參與者此路難行的話,大部分交通參與者會選擇避讓,甚至不惜遠程繞行；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,任何干擾都會觸發(fā)交通擁擠甚至堵塞事件。

南浦大橋?qū)崟r交通信息
    在沒有外力干預(yù)的自然條件下，因交通事件引發(fā)的交通流的集結(jié)、涌堵過程是突然的，短暫的，然而阻塞、消散過程卻是十分緩慢的。屢見不鮮的事實是，焦急等待的排隊車流盲目的胡亂行為，導(dǎo)致交通狀況進一步惡化，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、性質(zhì)，事件的嚴重程度，火速救助出事的人員和車輛，盡快疏導(dǎo)和恢復(fù)交通。如果沒有自動預(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，強制規(guī)定所有交通監(jiān)控系統(tǒng)必須具備自動預(yù)警功能，這個做法值得我們借鑒。

    評價交通事件檢測的質(zhì)量,主要包括及時性和準確性兩方面,這兩方面是相互矛盾的。從實用角度來講，及時性比準確性更重要，因為不論交通事件報告正確與否，必須經(jīng)過人工確認，當然頻繁地誤報是不可容忍的。合理地布設(shè)檢測斷面和科學的計算方法，是提高交通事件自動檢測質(zhì)量的兩個重要條件。

    采用電子測量技術(shù)，自動檢測交通事件的原理并不復(fù)雜。根據(jù)實時檢測到的相鄰檢測斷面交通數(shù)據(jù)的異常變化，就能迅速檢知可能發(fā)生的交通事件。例如下游檢測斷面的流量和速度突然小于上游檢測斷面，就能判斷交通流正在下游檢測斷面附近集結(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，但是綜合評估性能和造價后得出如下共識：實用的檢測斷面的間隔距離為300-800米。國內(nèi)外普遍采用的計算方法是以車輛在環(huán)形線圈上的時間占有率為主要依據(jù)的算法。并不是因為這種算法已經(jīng)完美無缺，事實上這是由于現(xiàn)有的前端交通信息采集設(shè)備車輛檢測器功能簡單、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)的實踐表明，該算法對多變的交通狀況的適應(yīng)能力較差，實際效果不甚理想。

    去年11月20日開通使用的，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個檢測斷面的交通檢測和監(jiān)視系統(tǒng)，除了提供業(yè)主要求的流量統(tǒng)計功能外，還進行了各種交通參數(shù)檢測和大量的交通監(jiān)控模擬實驗。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)幾個月圍著三橋一隧不停地的考察、研究和試驗，采用功能強大的SQ2000交通信息采集器，結(jié)合大橋?qū)嶋H情況，吸取國內(nèi)外各種算法的長處，自主開發(fā)了一套“多參數(shù)加權(quán)滑動平均”算法。經(jīng)過在南浦、楊浦實地反復(fù)測試表明，反應(yīng)靈敏，準確度高，環(huán)境適應(yīng)能力強。預(yù)期達到的主要性能是：交通事件的檢測時間不大于2分鐘，誤報率不大于5%。經(jīng)過艱苦努力，我司已經(jīng)具備了總體承擔南浦大橋交通監(jiān)控系統(tǒng)改造的條件。

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

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

    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，美國交通學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的計算單位為[輛/小時]，密度K的計算單位為[輛/公里]，速度V的計算單位為[公里/小時]。

    交通參與者最關(guān)心的是相關(guān)交通節(jié)點交通的飽和程度，即交通飽和度。交通飽和度(S)是實時交通流量(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)。當不考慮轉(zhuǎn)彎、視距、坡度等因素時，國際上通常按下述R?金伯公式計算飽和交通流量Qm=196×W2－979×W＋2964[輛/小時]

常見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]
1,791
1,8681,9802,1272,3102,2582,7813,069

    當交通環(huán)境良好時，取值可以高于上述標準值，反之則應(yīng)該低于上述標準值。

    為了更準確的反映交通狀態(tài)，著名英國學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，交通流量不再是簡單的不論車輛大小的純數(shù)量概念，而是將非標準車型折算成標準車型后的標準交通流量，計算單位為[標準量/小時]（pcu/h），通常簡稱為流量，計算單位為[量/小時]。這一理論一直沿用至今。[nextpage]

    在我國，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.及時發(fā)布各種提示信息和指示信息
    采用先進的能遙控顯示中、西文字符的點陣信息牌，自動或者人工發(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。

    國內(nèi)外長期實踐經(jīng)驗表明，在路程較短、設(shè)施優(yōu)良、對象單純、難以迂回的立體型大橋交通中，沒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匝道或者干道進行交通控制，過去曾經(jīng)企圖使用交通信號燈、可變限速板強制調(diào)節(jié)交通流的方法，效果不好，是一個經(jīng)驗教訓(xùn)。因為，一旦大橋遇到諸如保衛(wèi)任務(wù)、交通事件等緊急情況時，行之有效的方法是派遣警力或者管理人員到現(xiàn)場進行處置。

    交通學者、交通工程師以及眾多外國專家一致認為，無論在什么情況下，也就是說，無條件地采用各種行之有效的信息傳播手段及時向公眾發(fā)布相關(guān)的交通節(jié)點的交通飽和度、交通事件等交通信息，是實現(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)運行方案
    交通參數(shù)檢測的運行方案，例如采樣周期、滑動時距，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、時段、節(jié)假日、路段等不同情況，由系統(tǒng)管理員進行人工設(shè)定。圖像監(jiān)視的運行方案，例如自動數(shù)字錄像參數(shù)，自動跟蹤攝像點的數(shù)量、坐標、順序等，也可以由系統(tǒng)管理員人工設(shè)定。

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

5.自我評估系統(tǒng)的運行效率
    系統(tǒng)能夠自動計算、顯示運行效率指標，例如延誤時間，總旅行時間，總旅程等，供專職的系統(tǒng)管理人員參考，以便積累經(jīng)驗，使運行參數(shù)更加貼近實際，不斷提高運行效率。系統(tǒng)軟件必須為監(jiān)控系統(tǒng)的各級管理層提供可評價工作質(zhì)量的內(nèi)容和方法，以便對各級管理制定目標管理責任制。