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一、指导思想
按照市政府的统一要求,结合建设"平安河东"和城市环境综合整治活动,坚持以人为本,以服务经济建设为出发点,以提高城市道路交通管理水平为中心,以率先实现现代化为奋斗目标,更新思想观念,改革管理模式,增加科技投入,提高管理效率,充分发挥交通综合协调部门职能作用和公安建设部门的主力军作用,重点解决城市交通的堵点、乱点、事故黑点等突出问题,提高城市道路交通管理水平和群众交通文明素质,为我区招商引资、加快经济发展提供更加安全、畅通、文明的交通环境。
二、实施范围和工作目标
2005年河东区确定在全区普遍开展畅通工程活动。总体工作目标是:构筑起社会化的城市交通文明建设和实施"畅通工程"的工作框架。进一步加大交通管理软、硬件投入,完善交通基础设施,提高道路基础设施建设标准;改革城市交通勤务工作,建立科学、高效、文明的交通管理勤务模式,提高城市交通组织、指挥、疏导能力;加强执法队伍建设,不断提高城市管理和执法水平;全方位加强交通安全宣传教育工作,提高交通参与者的交通法律意识、安全意识和文明意识;大力发展公共交通,构建畅通、快捷、安全、环保的绿色交通系统。达到B类城市三等管理水平。
三、评价项目
2005年评价围绕"交通有序畅通,管理科学高效,执法严格文明,设施齐全有效"等方面的要求,以《城市道路交通管理评价指标体系》(2005年版)为主要依据。评价指标分为基本指标与附加指标两大部分,基本指标适用于所有城市,附加指标适用于对应类城市。评价结果同时考虑工作进展和效果。
四、实施步骤
(一)实施阶段
各有关部门和单位要按照自己的实际情况,具体制定本部门实施方案和创建目标,要按照畅通工程评价体系标准及畅通工程方案要求全面开展工作,完善城区各类交通设施,搞好城市综合执法活动,共同整治维护城区交通秩序,达到预定的创建目标。
(二)初评阶段
各部门根据畅通工程评价体系标准做好自评工作,自评结果和自评的文字材料于2005年7月5日前报送到区创建领导小组办公室,迎接市创建领导小组办公室的初评和省级评价验收。
(三)总结阶段(2005年10月-12月底)
根据检查结果和各单位全年的创建活动,对实施畅通工程效果显著的单位和表现突出的个人予以表彰。
五、工作要求
(一)切实加强城市交通管理"畅通工程"的组织领导。各单位要把城市交通管理工作列入议事日程,研究工作措施,解决交通管理"畅通工程"的重点、难点、和热点问题,强化组织领导和协调机构。在区委区政府的统一领导下,切实把"畅通工程"作为形象工程、系统工程、民心工程来抓,要牢固树立全局一盘棋的思想,坚持局部利益服从整体利益,打破行业部门界限,形成公安、建设、宣传、规划、教育、交通、环保、工商、广电、安全等多个部门联动的工作机制,共同抓好"畅通工程"。
(二)强化宣传教育,努力提高全民交通法制观念。充分发挥新闻宣传部门的作用,通过报刊、广播、电视等新闻媒体,结合《道路交通安全法》的宣传和实施,营造良好的执法氛围,及时报道实施"畅通工程"的情况及效果,要针对不同对象,多层次、多渠道、多形式的开展宣传活动,使交通法规家喻户晓,不断提高交通参与者自觉守法的意识。
(三)实行目标责任制,任务再分解,加强量化考核。结合本单位的职能作用,认真分析城市交通管理中存在的问题,研究具体的工作措施,制定切实可行的工作方案,把"畅通工程"要达到的目标进行再分解,逐一落实。要精心部署,量化考核,抓好落实,及时纠正、解决工作中出现的问题,确保各项工作措施到位,取得实效。
(四)加大科技投入,加快交通管理现代化进程。各单位要把交通管理科技化工作作为交通管理工作的重点来抓,要以提高城区道路交通管理水平为中心,以交通管理示范城镇建设为突破口,更新思想观念,改革管理模式,加大科技和设施投入,科学调整交通流量,提高管理效率。要将近期的工作措施同长远的工作目标有机结合起来,用科学的方法和手段加快城市交通管理工作科学化、法制化、规范化建设的步伐。要认真抓好驾驶员信息卡发放工作,确保公安部《机动车驾驶员交通违章记分办法》的落实。
(五)坚持建管并重的方针,完善城市道路网络,全面实施公交优先战略。要集中力量打通一些卡口和瓶颈,使城市交通局部路段拥阻的问题得到基本解决。要进一步加大对城市道路交通建设和公交设施建设的投入。要加强对城市公共客运交通的管理,认真落实公交优先的各项具体政策措施。要发挥城建监察队伍的作用,加强执法检查。要按照《城市道路管理条例》、《城市市容和环境卫生管理条例》和《山东省城市建设管理条例》等法规的要求,重点整治小商小贩占道经营、在城市道路或沿线乱搭乱建广告牌、不按规定挖掘和占用城市道路以及城市公共客运交通车辆的规范营运等问题。
(六)强化交通秩序综合整治,确保畅通工程顺利进行。按照国家、省、市的要求,要深入开展道路交通安全秩序整治活动,强化交通秩序综合整治,努力减少各种交通违法行为,最大限度地预防和减少交通事故,进一步提高交通管理的整体水平,推动实施畅通工程,创造安全畅通的交通环境,更好地为经济发展和人民群众服务。
六、组织领导
区政府成立城市交通管理"畅通工程"领导小组,由分管副区长任组长,区宣传、公安、交警、交通、公路、财政、建设、规划、教育、工商、安监、综治办、文明办、人保公司、人寿公司等部门负责人为成员,领导小组下办公室,办公室设在河东交警大队,大队长担任办公室主任,具体负责组织、协调城市交通管理"畅通工程"工作。
一、指导思想
深入贯彻党的十精神,以科学发展观为指导,大力实施安全发展战略,紧紧围绕农业和农业机械化发展,认真贯彻落实《道路交通安全法》《农业机械监督管理条例》和国务院《关于加强道路交通安全工作的意见》等法律、法规,坚持安全第一,预防为主,综合治理的方针,大力推广“武功经验”,有效整合资源,创新工作机制,建立农机,公安联合执法安全监管长效机制,以提高“三率”和源头管理为重点,深化安全隐患排查治理,着力夯实安全基础,杜绝安全事故发生,保障人民群众生命财产安全。
二、工作目标
1、认真贯彻落实“武功经验”组建县县乡道路安全管理工作中队。初步拟定交警参与3人,农机监理5人。
2、办公室设在农机安全监理站,交警大队担任中队长,农机监理站站长担任指导员,中队人员统一着协警服,实行双重管理,联合执法,形成管理重心下移,执法关口前移的长效机制,实现县乡道路交通安全管理全覆盖。
三、工作措施
1、加强巡查,抓好源头管理
加大路上,路外“五类车”农业机械违法行为的教育处罚力度,严把拖拉机驾驶员登记、发证、转移、检验、审验、考试关,做到严格检查,有违必究,发现一起,查处一起,形成严管高压态势,不断遏制多发势头,最大限度的消除安全隐患,预防事故发生。
2、加强宣传教育
各乡镇农机管理服务站要组织多形式,多渠道的农村道路交通宣传,提高全民交通安全意识,要利用广播宣传农村道路安全知识,在村镇(社区)活动中心,重要路段等地方写1-3副永久性道路交通安全标语,在各村委会(社区)设置固定的道路交通安全宣传栏,并与辖区内每位拖拉机车主签订“拒绝无证驾驶,拒绝酒后驾驶”等为主要内容的农村道路交通安全承诺责任书。
一、指导思想
坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针,针对冬、春季交通运输行业安全生产的特点,以督促企业落实安全生产主体责任为核心,以全面排查治理事故隐患,打击各类非法违法生产经营行为为主要内容,认真解决安全管理上存在的突出问题和薄弱环节,有效防范和遏制重特大事故的发生,确保“春运”、“冬运”、“两节”、“两会”期间全系统的安全生产形势稳定。
二、重点工作内容
(一)道路运输
1.加强源头管理的基础性工作,落实安全生产责任
一是强化企业自身的安全监管。全面落实运输企业安全生产主体责任,凡未按规定建立安全管理机构、配备专职安全管理人员的,以及未制定安全生产责任制、未落实安全生产培训教育制度、未制定应急预案、未组织预案演练的企业,一律停业整改。二是强化对驾驶员的安全监管。未建立和落实运输企业驾驶员出车前的安全警示制度,未制定防范疲劳驾驶预防措施,或营运线路单程在400公里以上(高速公路600公里以上)且未配备2名以上驾驶员的客运车辆,一律由行业管理部门依据有关规定停业整改。三是强化对客运车辆的安全监管。三类班线以上客运车辆、旅游客车未按规定安装卫星定位监控设备,或未能实时监控的,集中治理行动期间一律停止营运。要加强对旅游包车客运企业,特别是对通行各冰雪旅游风景区、温泉旅游风景区旅游包车的安全监管,规范包车标志牌的发放,严格审查包车预约书。四是强化危险货物运输监管。未按要求安装卫星定位监控设备的危险品运输车辆一律禁止上路运营。未制定预案并组织演练的企业,依据有关规定停业整顿。烟花爆竹运输车辆的技术条件和驾驶员资质必须符合安委会有关规定和要求。五是加强对农村学生校车的安全监管。凡是车辆技术不符合安全运营条件的,从业人员不符合运营规定的,一律停止运营。
2.加强客运站安全检查,落实“三不进站、五不出站”的安全规定
客运站要严格落实岗位安全责任制,严格旅客行李等物品检查和车辆安全例检,完善应急预案。加强客运站内消防设施设备检查,确保消防设施设备齐全有效、疏散通道畅通。凡三品检查仪不能正常使用的,或使用人员没有相应能力水平证明的(上岗证明),立即进行整改,短期内不能整改的,必须使用手持式安检仪,并明确责任领导和责任人员,报行管部门备案。
3.加大处罚力度,严格责任追究
依据交通运输部、公安部、国家安全生产监督管理总局《关于进一步加强和改进道路客运安全工作的通知》(交运号)精神,对不具备基本安全生产条件、存在重大安全隐患的客运企业,要依法责令停业整顿;整改仍不达标的,坚决吊销相应的经营范围许可。对发生一次死亡3至9人道路交通事故且负主要责任或者全部责任的车辆,所属客运企业1年内不得新增客运班线(旅游企业1年内不得新增车辆);1年内发生2次及以上死亡3至9人道路交通事故,或发生一次死亡10人以上重大道路交通事故的,所属客运企业3年内不得新增客运班线(旅游企业3年内不得新增车辆)。
(二)公共交通与出租汽车
1.加强车辆例检,消除安全隐患
一是检查公交车辆日常维护保养和出入库车辆例检情况,凡是未落实检查责任人、未开展例检工作的企业,要拿出整改意见和时间表,行业管理部门要通过行业有关规定和场信誉等手段,调整线路,增加具有安全生产优势的企业参与运营。二是严禁使用明火烘烤车载油箱、油管及其他车身部位,严禁违章动火,严禁非法改装车辆供暖、供热、供电系统。三是公交停车场、保养厂、变电所、锅炉房等重点场所和部位的消防安全、警示标志及值班值宿要当作重点。抽查公交、出租车辆车载灭火器的有效性及出厂“S”标志,必要时查看发票。
2.加强宣传教育,增强安全意识
一是检查中发现企业未落实安全生产培训教育制度、未制定应急预案、未组织预案演练的,要分批分次停业整顿。二是加强驾驶员的安全生产教育力度,随机抽查5至10名驾驶员,考查其对冬季、冰雪路面的安全驾驶常识,车辆发生火灾等突发事件后,驾驶员应如何应对,如何采取自救措施等。对于不掌握安全常识的驾驶员,不允许上岗。
(三)公路养护
1.做好冬季公路除雪防滑工作
一是根据天气预报和预警信息,积极加强防范,落实除雪防滑重点部位责任制,做好除雪防滑准备工作。二是要加强指挥调度,保证除雪防滑作业标准和时限要求。重要干线公路、旅游景点路线,与高速公路并行承担分流任务的路线及高速公路连接线,承担三环封闭分流连接任务的沈闫线、沈营线等路线要重点加强除雪防滑工作。三是一般干线公路及县级公路必须保证防滑到位,路面积雪刮平后厚度不超过3厘米,无影响行车的冰槛、雪棱,特别是岭道、弯道、坡道、背阴路段要防滑到位,保证行车安全。
2.切实加强危桥、险段的安全监管
认真排查病险桥梁安全隐患。对已发生结构性损坏的桥梁要重点监管,设立齐全清晰的险桥标志、限载限速标志和超重车辆绕行路线示意板,并采取必要的临时加固措施;严重危及行车安全的桥梁实行24小时监控,及时封闭,并设置绕行路线或通行便道;对结转工程要落实监管责任,在安全设施暂时不到位的情况下,采取临时安全措施,保证通行安全。
3.加强作业安全管理工作
养护施工车辆按要求统一涂色,作业人员必须穿安全标志服。作业现场控制区按部、省养护作业安全要求布置,加强作业现场安全管理,安全标志齐全、规范。封车施工路段两端设禁行标志,并提供规范的绕行指示标志。严禁养护作业人员搭乘工程车辆或其他非客运车辆上路工作。
(四)工程建设
1.全面排查整治冬季施工安全隐患
加强对冬季施工项目安全生产事故隐患的排查整治力度,完善冬季施工安全生产防护措施。施工项目必须有完善的经有关部门审核批复的施工组织设计和安全措施,严格执行操作规程。按照有关规定加强对火工材料的管理。施工单位要加大安全投入,规范工作和生活区域的管理,严防发生火灾事故。
2.严厉打击非法违法生产经营建设行为
重点检查工程建设项目安全许可证制度执行情况,对没有安全许可证的企业一律不允许进入现场施工,不允许未取得安全生产资格证或证书过期的三类人员从事安全管理工作,从源头上遏制交通建设领域参建各方非法违法活动。
三、时间安排
1.细化方案和组织发动阶段(12月20日至12月31日)
各级交通管理部门要按照本实施方案的要求,结合实际细化方案,落实责任,明确任务,完善措施,并作好全面动员和部署。
2.集中治理和检查验收阶段(1月1日至3月31日)
各级交通管理部门要组织所辖企业和基层单位按照有关要求,认真开展自查自纠,针对清查发现的隐患和问题,制订整改计划,落实措施,加大投入,及时整改到位。各级交通部门对辖区内的企业事故隐患和非法违法生产经营行为进行认真清理、检查、立案,从严从快逐项解决。要加强隐患治理行动的指导、监督和检查,对集中治理行动过程实行动态管理,及时掌握情况。对重大事故隐患和突出问题要挂牌督办,逐项销号;对苗头性、普遍性和倾向性问题,要分析原因,研究对策,集中治理。局将在1月10日至2月10日之间,对各部门开展百日行动情况进行督查检查。
四、组织领导和工作要求
1.为切实组织好集中治理行动,局成立以党政主要领导为组长,局党政领导班子其他成员为副组长的全交通系统安全生产集中治理百日行动工作领导小组,对集中治理行动总体组织、综合协调和督促检查,并组成督察组,局领导将亲自带队,对集中治理行动开展情况进行专项督查和检查。领导小组办公室设在局安全生产监督处,负责日常工作。
2.具体要求
本次行动是安全生产的核心工作,跨越“两节两会”,政治意义和社会意义均非常重大,各级交通部门务必提高认识,统一思想,认真组织开展好这次行动。切实加强组织领导,主要领导要亲自抓,结合实际制定具体方案,明确检点,把集中治理行动的目标任务层层分解,逐级抓好落实,领导干部要亲自带队检查工作,形成检查记录和整改记录,切实消除一批安全生产隐患,确保集中治理行动取得明显成效。检查工作总结要于3月25日之前报局安监处。
关键词:交通信号联动管理周期
中图分类号:U12 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010) 08-050-04
1引言
城市交通管理是现代城市管理的重要分支,关系到每个市民的切身利益。而实现交通管理的最直接有效手段是设置交通信号。交通信号在时间和空间上隔离不同方向的车流人流,控制车辆运行秩序,并保证交通安全。
成都市二环路是重要的交通枢纽,车流量很大。在对成都市二环路进行充分调查的基础上,为交通部门设计出交通信号联动的管理方案,以实现:
(1)保证每个十字路口的交通安全。
(2)使二环路的几个重要路通尽可能顺畅,避免出现阻塞。
经查阅相关资料,了解到交通信号联动管理问题主要涉及三方面内容:信号灯的时间周期,绿信比,以及如何实现整个环路的联动问题。
事实上,一个路口的车辆可分为直行和左右转三种情况。因为右转车辆不会影响到交通安全和阻塞,则可不考虑右转车辆。在此基础上,我们想讨论问题的两种情况:一,没有直行灯和左转灯的分别;二有直行灯和左转灯的分别。在衡量交通安全和顺畅与否时,还没有现成的指标,所以,建模时应首先给出交通安全和顺畅与否的评价标准。为简化问题,先从一个十字路口入手,通过分析该路口的各项数据,在给定算法后,求出其交通信号周期和绿信比,进而推广到其他各路口。
为了实现信号联动管理,考虑在不同路口之间设置绿灯启动延迟时间。由于各个路口的数据不尽相同,所以求得的信号周期也不相同。在这种情况下,联动就变得特别困难。因为不论在初始时怎样设置绿灯启动延迟时间,由于各路口信号周期不同,一旦运行很难回到初始状态,即无法实现环路的信号灯循环,那么联动就失去意义, 也不利于管理控制。基于这种情况,我们希望统一各个十字路口的信号周期。
交通顺畅是指,汽车在遇到红灯之后,应尽可能避免再次遇到红灯。在此基础上, 给出设置绿灯启动延迟时间算法,就可得到二环路交通信号的联动方案。为了使问题更加简化,而更加专注于交通联动方案的研究,可做如下基本假设:
(1)在环路上, 同一段时间(高峰或低峰)内汽车行驶的平均速度相同;
(2)在十字路口处,红绿灯时间主要受车流量影响,不考虑人流量;
(3)在环路上任意一个路口在同一段时间内各个方向来往的车辆数目相差不大,忽略天气变化对车流量的影响;
(4)各个路段的路宽相同,不考虑立交桥对汽车行驶时间的影响;
(5)忽略丁字路口和直路上红绿灯的情况。
2交通信号联动管理模型
为建立模型,结合实际情况,首先给出评价一个十字路通顺畅的标准和联动的优化目标:
(1)在一次绿灯时间内,如果在大多数情况下滞留车辆全部通过十字路口就认为交通顺畅,否则,认为该路通阻塞,不安全。
(2)对整个环路而言,优化目标应使汽车在任意路段上遇到的红灯次数尽可能少,换言之,应该使一辆汽车在两次遇到红灯之间走过的路程尽可能长。
由于黄灯只是用来警示没有越过停车线的司机停车,并给越过停车线的司机足够的时间通过十字路口,所以,可以认为黄灯时间只与道路的宽度和汽车的速度有关,即黄灯时间为常数。
假设黄灯亮的瞬间汽车刚好越过停车线,并且此时它是匀速运动的。则黄灯时间应满足,由此可以给出黄灯时间 (为了使周期最小,将黄灯时间取得尽可能小。当然,也可以根据用户需要选取一个在附近的值)。
对于一个十字路口, 两个走向的红黄绿灯的时间有着如下的关系:
其中r,g,y分别代表红,绿,黄三种颜色,tg和tg′分别表示在两个走向上的绿灯总时间。
2.1绿信比的求解
先考虑一个方向的车辆行驶问题,结合概率论的有关知识,对于车流量为的路段,汽车的到达过程是一个泊松过程,在时间段[0,t]内有n辆车通过该路段的概率为:,合理的绿信比设计应该使一个信号周期内汽车的总等待时间最短。
下面考虑两种情况:
(1)不分直行灯和左转灯的情况下,确定第i个十字路口绿信比
对于第i个十字路口而言,车辆分别在横纵两个方向上行驶,设在一个信号灯周期内由于红灯滞留车辆的总等待时间为fi(ti),其中Ti(由模型二解出)为第i个十字路口的信号周期,ti为横向绿灯时间。根据泊松分布,可以得到fi(ti)的数学表达式为
其中,, 化简得
要使fi(ti)达到最小值,则其对ti的导数一定为0,即
解得
即此时横向绿信比为,纵向绿信比为。
(2)分直行灯和左转灯的情况,确定第i个十字路口绿信比
对于直行绿灯和左转绿灯同时存在的情况下,需要确定直行和左转的先后顺序。实际调查发现绝大多数红绿灯设置都是先直行后左转。所以,在建模之前给出先直行后左转的假设。
在一个信号周期内,对于第i个十字路口车辆的运行情况,经分析和考察,我们给出如下的示意图:
图1 十字路口车辆运行示意图
设在一个周期Ti内,第i个十字路口各个行驶方向上汽车的总等待时间为,则最优的红绿灯时间分配应使 取得最小值。根据图示,有以下关系式成立:
化简得:
据分析显然有以下关系式
为了获取最优的红绿灯时间分配, 取得最小值,在满足上述关系式的条件下,采用Lagrange数乘法(具体推导过程见附件1),得到 (I)
其中,,进一步得到一个周期内绿灯总时间
由于参数 ,可以通过采集数据确定,因此只要将相应的数据代入式(I),就可以确定相应的红绿灯时间。
2.2信号灯周期的求解
经分析,影响第i个十字路口信号灯周期Ti的因素可能有以下几个:第i个十字路口与相邻两个十字路口之间的距离,(因为每个交通灯与环路上的两段路相连,并且前后两个路口一般并不会有明显差别,认为它们对Ti的影响相同,取),车流量 ,相应路段汽车行驶的平均速度( v的取值则与这一时间段的车流量有关,车流量越大,说明一段路上的车辆越多,那么车间距就越小,这也就决定了车的速度就会越小,那么,周期就要相应增大。换句话说信号周期与车流量的大小有此消彼长的关系,符合实际情况)。
假设 ,首先通过量纲分析法计算出,其中,R为常数。对于系数R,如果R过小,信号灯变化过于频繁,车辆在启动和制动上会浪费大量的时间。考虑给出一种选取信号灯周期的方案:希望实现交通信号的最大利用,是指一辆车从前一个路口行驶到该路口这段时间内,交通灯变化尽可能少。同时,结合实际情况,我们认为R=1是一个比较理想的参考值。于是。
对于,理论上应该选取各个路段的汽车平均速度,但是,经过查阅相关资料,发现二环路各个路段的汽车行驶速度在同一时间段内相差不大,所以,代入计算是可以用二环路汽车的平均行驶速度。
2.3整个路段周期的求解
(1)在车流量一定的情况下,根据不同条件确定整个路段的周期。
情况一 :不分直行灯和左转灯,确定整个路段的周期
根据绿信比求解中的情况一,有f,
其中, 将ti带入式(II)解得该路口车辆的最小总等待时间,其中, 。
假设需要联动的十字路口共有个,那么在各个路口互不干扰的情况下,各个路口信号循环一个周期车辆的总等待时间最小值的和为
如果每个十字路口的信号周期都为T,那么,各个路口信号循环一周车辆的总等待时间为,为实现信号周期的最优,令 。
此时,尽管有些十字路口没有达到最优,但整个路段的总等待时间最短,认为此时就实现了周期的最优选取。得到下式
解得
情况Ⅱ:分直行灯和左转灯,确定整个路段的周期
根据绿信比求解中的情况二,有
(IV)
其中,。
将(IV)中相应的等式及代入(III)式,即可确定此时与Ti的关系,此时有,其中gi,由(IV)式和hi共同确定。按照上述求周期T的方法,只要将相应的数据输入到程序,就可确定此时的周期T。
(2)根据车流量的不同,适时改变信号周期T,以实现最优控制。
要改变信号周期,必须先设定一个量度。为此,先引入周期变化比率α,它的数学意义是:
假设在t1,t2时刻分别对各个十字路口的车流量进行采集,获得相应的,代入T的计算公式,可以计算出 ,,定义
。
首先设定周期变化比率标准值α0,计算出t2后,如果α大于α0时,就改变信号周期,设置为T2;否则,就保持周期T1不变。容易看出,α0越小,说明该控制系统的灵活性越好,出现交通阻塞的机率就相应越小。在实际应用中,可以根据路段的拥挤情况和对控制系统需要实现目标的期望值,设置相应的α0。同时,采集车流量的时间间隔也可以根据路段的需要来确定,低峰期时间间隔可以稍长,高峰期和高低峰交替期可以适当缩短时间间隔。只要这些参数设定,将相应的参数输入到程序就可以计算出相应的α,进而采取措施,实现适时控制。
2.4整个路段的信号灯联动的优化方案
模型的第2部分给出了确定十字路口信号周期的解决方案,在此基础上,进一步设计联动方案。对于驶入控制路段的司机来说,希望等待红灯的时间尽可能短。由于汽车驶入二环路的时间和地点都是随机的,也没有必要关注它在第一次遇到红灯前的行驶状况。但是,一旦它遇到红灯,应该是它在下一次遇到红灯前经过尽可能多的十字路口。
考虑通过设置绿灯启动迟延时间来实现,根据的定义,有 。假设对一个十字路口而言,不同方向上车流量相同,并且汽车的启动和制动是完全理想的情况(不需要时间),现在对汽车的行驶状况进行简单的模拟:
假设第i个十字路口红灯亮时,汽车A停该十字路口。在t时刻,绿灯亮,汽车A启动,经过时间,A到达第i+1个十字路口,即时刻到达;如果此时第i+1个路口是绿灯,那么,汽车A就可以继续前行,否则将被迫停止,同时,为使汽车A后有尽可能多的汽车通过第i+1个路口,希望第i+1个路口的绿灯恰好在要求时刻亮;假设第i+1个路口的绿灯恰好在时刻亮,并且有汽车B从第i+1个路口驶向第i个十字路口,由于已经假设汽车的行驶速度相同,那么,汽车B将在到达第i个十字路口,,如果此时是绿灯,那么,汽车B继续前行,否则将被迫停止,同样,为使汽车B后有进可能多的汽车通过第i个路口,希望第i个路口的绿灯恰好在亮。(见下图所示)但是有必要说明的是:这两个条件在一般情况下是不能同时满足的。
汽车B到达: 汽车B启动:
汽车A启动: t 汽车A到达:
第i个十字路口 第i+1个十字路口
通过上述分析,发现对相邻两个十字路口而言,两个走向的车辆运行情况具有对称性,其绿灯的启动时间延迟是相互影响,相互制约的。没有理由为了满足一个走向上的交通需要偏重一个走向。于是,两个走向的时间延迟应该相同。并且有,于是有:,即相邻两个十字路口的绿灯启动时刻要么是同时进行的,要么相差。
这表明为了保证同一路段的两个走向上的行车平衡,无论什么情况下都只能采用这两种时延。下面说明分别针对不同情况下要选用启动延迟时间的方法。
由于车行驶一段路的时间与这段路的长度以及车在这段路上行驶的平均速度有关,且有 其中,,Ll是指第i个路口与第i+1个路口之间的路程,进而得出 。
根据取值的不同来确定最终的时延,根据(V)式求出属于。如下图所示,设第i个十字路口绿灯亮的时刻为时刻。
绿灯开启:
绿灯开启:t时刻绿灯开启:
由于 的选取只有两种可能,尝试通过将的取值范围划分若干个小区间,分别讨论的选取情:
(1)当时,如果,则汽车A,B都不需等待红灯;如果,则汽车A,B的等待时间为;此时,应该取。
(2)当时,如果,则汽车A,B都需等待;如果,则汽车A,B都不需要等待;
由于上面的推理得到
1)当时,就令;
2)当时,就令。
这样根据第i个路口与第i+1个路口之间的距离就确定了相应的绿灯启动延迟时间。利用这种方法,从任意一个路口开始(设为第1个),可以依次确定相邻两个路口之间的绿灯启动时间延迟,直至第M-1个和第M个路口操作后停止(假设二环路上共有M个十字路口)。
此时会出现一个问题:按照我们的方案当第M个路口的时延设置完后,就可以继续对下一个路口即第1个路口相对于第M个路口的时延进行设置,但实际情况是此时第1个路口的情况是已经确定了的,也就是说,这时第1个路口和第M个路口的时延很可能不符合我们所提出的方案,这就产生了问题。但是,相对于大多数路口都实现优化的情况,如果这种矛盾出现,也只会在影响两个路口之间的交通问题。同时,我们可以将第1个和第M个路口设置在环路中车流量相对来说最少的两个路口上,以致它产生最少的不良影响。这样就可以使受这个矛盾影响的车辆数目尽可能的少,也就最大限度的优化了整个联动的过程。
3实验及结果分析
经过调查和查阅相关资料,得到了低峰时期都市二环路各个十字路口的数据,包括横向纵向车流量和,横向纵向左转率和 ,相邻路口间的距离Li(我们设火车北站的i标号为1,顺时针旋转,其中Li表示第i个十字路口和第i+1个十字路口之间的距离)。
首先给出路宽H=50m,低峰期速度v=7m/s,那么,黄灯时间可设置为 :(参考值)
3.1求解不分直行灯和左转灯的情况下的信号灯联动方案
利用Matlab数学软件,对建立的模型编程实现,将所采集的数据代入直行模型中,得到信号周期为T=173s。
以第1个路口(火车北站)为循环起始点,得到各个路口的绿灯时间ti和绿灯启动延迟时间(只考虑沿二环路方向的绿灯),见下表(周期减去绿灯和黄灯时间就可得到红灯时间):
由程序确定联动控制的第1个十字路口的选取,应取沿火车北站顺时针数的第6个路口。
例如,假如二环路上第6个路口在0时刻绿灯亮,在第81秒黄灯亮;在88秒红灯亮,,另一方向车辆通行,在166秒另一方向黄灯亮,在173秒,第6个路口的绿灯亮,进入循环。同时,第7个路口绿灯在第86.5秒时亮,并按照它的绿灯时间进行循环。第8个路口绿灯在第86.5秒时亮,依此后推。
3.2求解分直行灯和左转灯的情况下的信号灯联动方案
将所采集的数据代入左转直行模型,得到信号周期为T=173s。
注:求得的这两个周期相同,只是结果上的巧合,一般情况下,这两个周期是不同的。
仍然以火车北站为循环起始点(i=1),得到各个路口的直行绿灯时间 ,左转绿灯时间,绿灯启动延迟时间(只考虑沿二环路方向的绿灯),见下表:
由程序确定联动控制的第1个十字路口的选取,应取沿火车北站顺时针数的第6个路口。
3.3车流量不同的情况下,信号周期的改变问题
假设预先设定的值为0.1(根据决策者的需要可以进行改变),那么对于在,时刻检测到的数据,根据实际问题,将数据分别代入左转直行模型,计算出相应的,,进而计算。如果,就改变周期;否则,周期不变。
4模型评价与进一步的发展方向
(1)该模型先从一个十字路口的优化入手,再对各个路口的不相同的信号周期进行合理化的统一,然后通过分析在提出新的评价标准前提下给出了整个路段的联动方案。
(2)该模型比较简单,容易理解,我们在充分考虑实际情况的前提下提出了几个优化与否的评价标准:在评价一个路口的红绿灯比率时提出了总等待时间的标准;在求取各路口T时,我们提出了交通灯服务效率的标准;在求取统一T时,我们又采用评价每个路口上的一个周期的总等待时间之和大小的标准。
(3)我们的模型也存在一定的问题,例如对于高低峰过渡的评价参数,我们没有进行灵敏度分析,有待改进。
(4)实际上,二环路还存在丁字路口以及直路上的红绿灯的情况。但是我们没有给予考虑,所以我们认为模型的进一步的发展的方向应该是考虑丁字路口和直路交通灯的情况以及充分考虑行人的因素。
参考文献:
[1]徐全智,杨晋浩.数学建模[M].北京:高等教育出版社,2007.
船舶交通管理系统,简称VTS,是用于监控海岸、海港或内河交通情况的系统,确保监控区域内交通流量合适,避免造成灾祸或环境污染。目前我国大型海港所用系统多为国外公司产品,如Sofrelog、ATLAS、TERMB等,升级维护不便且多为10年以上的老产品。出于国家重大项目安全性的考虑,使用国产VTS系统是一大趋势,而国产化VTS的安全防护功能也是考察该系统的一项重要指标。
1国产交通管理系统安全防护问题分析
1.1系统介绍
国产化VTS系统由信息接入分系统、控制中心分系统和通信分系统组成。信息接入分系统具备雷达信息接收解析、AIS信息接收解析、水文气象信息接收解析、VHF信息接收解析、CCTV信息接收解析、信息分类流转等功能。控制中心分系统具备交通组织与管理、交通显示与控制(台位显示/web显示)、记录重放、系统监控等功能,其中交通组织与管理和交通态势Web显示功能采用B/S架构实现、其他功能采用C/S架构实现,整个系统采用B/S与C/S的混合架构实现。通信分系统具备即时通信、网络通控、数据支撑等功能。
1.2系统网络安全防护分析
国产化VTS系统信息交互可分为系统内部信息交互的专用网络、部门之间信息交互的内部网络和对外信息交互的外部网络三类。其中系统内部信息交互主要通过通信分系统使用独立的网络结构,在专用网络中进行,如雷达接入信息、VHF接入信息、CCTV接入信息、AIS接入信息与控制中心交通显示系统之间的通信;部门之间信息交互主要发生在海事部门内部单位之间,如船舶航行计划录入获取、船舶航行状态内部等等;而对外信息交互是指与外部互联网之间的交互,如水文气象信息的接入、船舶动态信息对公众公布等等。如果未采取安全防护策略,就可能导致系统内部网络遭受非法攻击。一旦外部攻击进入内部网络,由于防护系统对内防范较弱,这类攻击往往会造成非常严重的后果,导致核心数据泄露。甚至进而侵入到核心网络,对船舶交通管理系统数据进行篡改或伪造,或者盗用其他用户的IP对船舶控制命令进行非法操作,产生极大安全隐患。VTS系统的内部网络端口可以扩容,不同处室根据需要都可接入内部网络,网络中存在C/S和B/S的混合架构,整体结构复杂度较高。在这样的网络中,单单利用网络防火墙无法实现对各类网络资源的有效保护和管理,需要对外部网络的连接和信息交互进行限制,在特定的时间特定的地点,对特定权限开放网络,完成内外网络必要的信息交互。同时,要考虑到来自内部网络的攻击其成功的可能性甚至要高于外部网络,在设计中,应该对核心数据资源进行集中管理,将其存储在核心网络中,控制内部网络对其访问,这就需要更为完善的内部访问控制机制。
1.3系统使用过程中的安全分析
VTS系统的组成单元众多,硬件、软件构成复杂,在运行过程中,需要对硬件进行可靠性分析及业务持续性规划;同时复杂的软硬件也对操作、维护人员提出了更高的要求。对于船舶交通管理系统来说,用户的误操作可能导致严重的事故,因此不仅需要设计权限控制体系,尽量减少和避免用户误操作,同时要做到对问题的跟踪和总结,杜绝类似的操作再次发生。
2船舶交通管理系统的安全防护应用
2.1优化网络结构
国产化VTS系统采用C/S和B/S混合架构,其中B/S架构的船舶交通组织与管理软件Web版和船舶态势展示软件Web版需要对兄弟处室或者对公众开放,整个系统不仅需要运行在专用网络,而且需要运行在海事局的内部网络和Internet的外部网络,因此系统在设计时就考虑到物理上隔离三种类型网络。专网和内网之间只保留设置唯一的物理网络链接,并设置防火墙;专网和外网之间同样也设置唯一的物理网络链接,并设置防火墙;内网和外网之间物理隔绝。专网和内网之间严格控制信息互访端口,屏蔽所有未知端口;专网和外网之间,只保留外网对专网进行船舶数据查询的端口。
2.2病毒扫描
国产化VTS系统中,专网的值班台位以及内网终的用户终端,安装为Windows操作系统,为每一台终端安装瑞星杀毒软件,并按时更新,取消Guest账号、取消不必要的服务(如远程注册表操作);专网中的服务器和数据库使用Solaris和Linux系统,对核心数据设定指定用户权限,同时关闭不必要的网络端口。针对专网-内网闸和专网-外网闸,定时查看防火墙日志,评估是否存在网络攻击。另一方面,利用开源代码为国产化VTS系统编写专门的网络端口扫描工具,在专网和内网中查找主机漏洞,及时预防潜在风险。
2.3数据备份
VTS系统中,需要备份的数据主要为船舶航行轨迹数据和船舶业务数据,采用双机备份的方式进行数据备份。两种数据的特点不同,船舶轨迹数据量较大,按照雷达每三秒上报一点,港口平均被监控船舶为1000艘计算,一个月会累积864,000,000个航迹点需要存储,但是数据的重要性相对较低,因此国产化VTS系统采用定时备份的方式,每隔一个小时就将数据从主机备份到从机。而船舶业务数据的数据量相对较小,但是重要程度较高,系统产生的数据直接存到两个不同数据库中,一台供业务系统读取使用,一台作为备份,两者每天进行比较同步一次。
2.4安全分析和控制
对用户授予不同权限,用户按接入网络类型分为外网用户、内网用户和专网用户。由于内网和外网不直接连通,外网用户不可以访问内网;专网的船舶数据由指定端口定时同步到外网服务器,外网用户只可以查询外网服务器数据,禁止访问专网。内网用户同样不可以直接访问专网,只能通过专用进程调用被防火墙允许的端口查询数据或传递资料。专网用户则依据工作内容不同设置不同权限,分为普通值班员、值班长和系统管理员三类。普通值班员根据负责的辖区不同,赋予不同辖区的系统操作权限,进行日常值班工作;值班长拥有高级权限,可以制定告警规则、助航设施设置、航道单/双向切换等规则定义权限;管理员拥有最高级权限,可以修改系统配置、操作系统设置、底层路由设置等,同时具有审查系统日志和操作记录的权限。系统日志记录了系统各个组成单元,包括软硬件,的运行日志,当系统发生错误时,系统维护人员通过查看系统日志可以迅速定位错误的原因,并进行相应的处理,排除故障。操作记录主要是记录专网用户的操作行为,包括命令操作、通话录音、软件截图等,该数据既可以作为后期的操作追溯和安全分析的资料,也可以作为优化界面提升用户体验依据,并且为以后建立数据仓库提供了数据积累。
3结束语