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高速公路的交通管理中心-德国、奥地利和瑞士的当前发展（第一章：简介）

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导读：本书《Verkehrsmanagementzentralen für autobahn（中文名：高速公路的交通管理中心-德国、奥地利和瑞士的当前发展》2018年出版，原文德语，编辑包括：Dr. Gerd Riegelhuth(德国国家高速公路公司交通管理,运营和交通主管）, Dr. Michael Sandrock（德国 ITS 网络国家委员会的长期成员和北莱茵-威斯特伐利亚 ITS 协会的主席。）
    本书主要介绍了德国、奥地利和瑞士这三国以智能交通系统（ITS）为核心的现代交通管理中心的发展成果。包括组织形式，系统方面的技术设计，交通流管控，管理过程，对外合作，质量和效果。
    本书目录章节如下：‍‍

    第一章 简介

    第二章 奥地利ASFiNAG的交通管理系统和交通信息服务‍‍‍‍‍

    第三章 瑞士交通管理中心

    第四章 数字化、合作化、自动化：德国黑森州交通中心作为21世纪智能交通的推动力

    第五章 德国北威州交通管理中心

    本公众号将依次翻译每一章重点内容供大家学习交流和参考。‍‍

第一章 简介
正文
     高速公路的交通管理中心有很长的演变历史。其发展的主要特点是交通部门面临不断增加的挑战以及信息和通信技术（ICT）和数字化在智能交通系统（ITS）领域的潜力。   
    20世纪60年代末，为了缓解德国黑森州A5（达姆施塔特- 法兰克福）高速公路上的交通流，有关部门安装了第一个手动操作的翻转式标志，当上述高速公路路段发生交通拥堵时，该标志提供分流改道方案的信息。
    在另一段高速公路上， 通过在主要方向上临时遮盖（也是人工遮盖）高速公路互通或三角区的静态标志上的目的地目标，在次要方向上予以补充，已经可以实现更大的交通流管控效果。虽然这在长期中断的情况下取得了很高的接受度，但由于显示的内容超出了实际原因，也导致了本可避免的替代路线旅程。此外，当时也无法对持续时间短的自发事件作出反应。
    这些首次路网管控措施的运行结果导致了1970年在德国吕塞尔斯海姆地区的高速公路上投入使用采用“棱镜技术”的远程控制的替代型可变指路标志，而不是静态的高速公路标志牌。 这些交通流管控系统由吕塞尔斯海姆高速公路维护中心进行操作。为此，在那里提供了一个单独的控制室，配备了工作站、控制面板和输出/输入设备-- 建立了第一代交通控制中心（当时叫控制）。  
    当时，实际的计算机技术已经被安置在一个单独的房间里。最初，可变指路标志是离线控制的，但随着德国莱茵-美因地区和黑森州南部的高速公路上可变指路标志（路网控制）的进一步扩大，也建立了全面的交通数据采集，因此从1975年开始，可变指路标志也可以在线控制。

图1:交通控制中心（图片来源:Heusch/Boesefeldt)‍‍‍

图2:动态路径切换面板（图片来源：Heusch/Boesefeldt)‍
    当时，该中心的任务规定如下:

    - 接受和处理交通流数据采集的测量值

    - 计算成本函数，以选择最经济的路径诱导方案‍

    - 控制可变指路标志‍

    - 措施的文件化‍

    - 对测量值进行归档‍

    数据传输已经按照今天的《路侧站技术交付条件》的规定进行了配置。在现场，数据从所谓的路侧站传输到子中心，再从那里传输到吕塞尔斯海姆高速公路维修站的控制中心，反之亦然。
    直到20世纪90年代末，德国吕塞尔斯海姆地区的交通控制中心的主要任务基本上是对通过数据通信连接的交通流检测点进行系统监控，以及对连接的可变指路标志系统和选择性交通流管控系统（交通拥堵警告、速度警告）进行流程控制和系统监控。此外，交通流报告在早期阶段就自动生成，并直接传送到电台。
    在同一时期，德国制定了许多法规，以确定交通流管控系统的规划、实施和运行的技术基础。特别是在1999年的《交通控制中心和子中心设备操作规范》中，首次详细描述了控制中心的任务、其交通工程要求、硬件和软件要求以及控制中心间的数据通信类型：‍
    - 数据管理，例如用于系统优化‍
    - 路网控制系统的控制‍
    - 对整个系统运行进行监测
    - 人工干预交通流管控系统‍
    - 交通流管控措施的协调（总览）
    - 向其他交通参与者（其他控制中心、子中心、运营站）提供和沟通信息，并监测与他们的沟通
    - 与第三方的连接（如国家报告中心）
    - 连接的交通流管控系统的基本供应，为各种目的进行评估（例如支持交通工程的优化）。

    在随后的几年里，道路交通日益增长，特别是高速公路上客货交通的大量增加，使现有的道路基础设施得到更有效的利用。为此，特别是高度拥堵的高速公路路段配备了交通流管控系统，其主要目的是提高道路安全，同时也优化现有通行能力，降低成本和环境污染。在德国，这种扩展是在德国联邦交通和数字基础设施部的道路交通远程信息处理项目计划的框架内进行的。与此同时，对交通控制中心的运行要求也在增加，在许多地方，这导致了24/7的运作。集体的交通流管控系统以及交通管理中心的有效性首先可以通过以下应用来证明。

    - 警告与情况有关的危险，如道路工程、事故、车道关闭和交通拥堵

    - 警告由于雾、雨和雪造成的天气相关危险‍
    - 根据交通流负荷，禁止货车超车‍
    - 通过根据情况设定最高允许速度来和谐交通流
    - 在发生拥堵或个别路段关闭的情况下，通过替代路线进行交通流诱导‍‍‍
    - 根据事件情况和交通流情况来分配车道‍
    - 对交通流的依赖性控制‍
    - 在高交通需求的情况下，临时开放硬路肩

    此外，在2000年前后，包括所有相关运输和公共交通当局在内的区域和跨当局的交通管理的观点开始确立，特别是在大都市地区。一个基本要素是通过实施适当的动态战略，对区域性的需求和能力的重大变化作出适当的反应，以避免交通网络的拥堵，减少交通流中断的影响。制定交通流管控策略的出发点是由于某些交通流状况或事件而出现的经常性问题情况，如交通拥堵、全封闭、道路工程、重大事件、公共交通的运行中断等。这需要一个由与事件相关的一揽子措施组成的行动概念。这些措施主要包括高速公路上的交通流诱导和交通流管控措施。因此，显然不仅要考虑区域范围内的战略，还要考虑到更大的、跨国的高速公路走廊（见图3）。在这项2005年始于黑森州的倡议中，除了受影响的联邦州之外，奥地利（ASFINAG）和瑞士（ASTRA）的高速公路运营商也从一开始就参与了交通管理战略的规划、评估和实施。

图3 跨机构战略的德国高速公路走廊（实线：已实施，虚线：规划中）

    在这种大量动态实施交通管理战略的背景下，交通控制中心，特别是区域和长途交通流之间的接口，成为技术-物理层面上分析、规划、评估和实施措施的重点。为了建立道路工程和事故管理方法，在交通控制中心的环境中，在组织-机构和概念-功能层面开展了活动(见图3)。
图3  交通管理中的系统结构层次和行动领域
    
    交通控制中心向交通管理中心的演进迈出了一步;这也反映在新名称上，如黑森州交通中心(VZH)或交通管理和信息中心 (VMIS)。
    随着交通管理中心主动交通管理的要求所产生的任务日益复杂，并以优化操作流程为目标，创建了第一个所谓的操作概念。为此目的，结合交通流和操作功能编制和分析了操作流程。例如，其中包括下列业务过程:
    -…面向操作员
    -…面向工程师
    -…面向系统技术的维护
    -…与管理伙伴重叠的过程
    其结果是第一本操作手册，其中记录了交通管理中心所有职能领域的内部和外部流程。此外，对可能的组织结构的描述和量化也可以由此得出。与20世纪70年代交通控制中心的第一种组织形式相比，当时人们更愿意谈论有人员支持的远程操作站，现在的目标是创建负责交通管理整个流程的组织单位。
    高速公路交通管理中心有效运作的一个决定性因素是整合道路交通管理部门的职责，因为所有措施的实施，例如通过自动和手动激活可变交通标志，都需要根据《德国道路交通法》的规定，由负责的道路交通管理部门发出道路交通命令。
    这使得交通管理战略的规划者、根据《德国道路交通法》作为发布命令权的主要承担者的道路交通当局，以及作为道路建设义务的承担者被分配并最终实施/激活措施的交通流管控区域之间的流程得以优化(见图4)。然而，在实践中，这种整合尚未在各地实现。

图4 一个交通管理中心运营的主要参与者（中间：交通管理中心运营，上：道路交通管理当局，左下：交通管理中心运营商，右下：交通管理）‍‍‍‍‍‍

    高速公路交通管理中心构成了所谓智能道路的骨干，并提供了一系列ITS措施，从动态交通流管控和高质量交通信息的传播，到基于需求的道路工程规划，以安全管理交通流，并通过提高效率和避免拥堵来缓解环境。在上述跨部门协调交通管理的框架内，通过与其他运输和公共运输当局的合作，这些集体措施的效果得以放大。
    然而，在高速公路上全面建立交通流管控系统仍需数年时间，且不说资金问题。与此同时，汽车行业现在正在为车辆提供驾驶辅助系统，其中包括永久生成交通流状况数据(旅行时间)，根据当前交通流状况动态路由，自己检测危险并自动调整速度，并通过自动距离警告和车道保持，有助于形成和谐的驾驶风格。
    目前，在荷兰鹿特丹-德国美因河畔法兰克福-奥地利维也纳的C-ITS走廊引入了协作系统的第一个应用程序，该系统假定车辆彼此之间以及与基础设施(交通管理中心)联网。与自动驾驶和互联驾驶的发展相结合，它们将有助于智能交通系统网络的出现，其中车辆作为传感器或执行器运行，从而实现路边交通控制系统的虚拟化。通过数字集成，道路运输系统正在出现价值创造，如图5所示。
    合作、网络化和自动驾驶的第一个实现场景主要基于高速公路应用。高速公路交通管理中心在这一背景下发挥着核心作用，并为其下一个进化阶段指明了发展路线。
图5  公路运输系统的发展（通过数字化整合增值：集体，协调，合作，自动化）‍‍‍‍‍‍‍‍


2023-02-02 16:21
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