城交通管理與控制論文智能交通管理系統(tǒng)

1、智能交通管理系統(tǒng)摘要：隨著當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、 人口膨脹和車輛的爆發(fā)性增加，引發(fā)了交通擁堵、交通事故和環(huán)境污染等一系列交通問題，主十道路建設(shè)和智能交通管理 系統(tǒng)研究實(shí)施已成為在現(xiàn)有的路況下，實(shí)現(xiàn)人、車、路有效監(jiān)控和解決目前交通問題的當(dāng)務(wù)之急。一種高度信息化、可合理利用道路資源、實(shí)現(xiàn)車輛與行人最佳 流動的交通解決方案-智能交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。關(guān)鍵字：智能交通管理系統(tǒng)信息技術(shù)智能交通發(fā)展Abstract: with the rapid development of economy, population expansion and vehicle explosiveincrease, causi

2、ng traffic congestion, traffic accidents and pollution of the environment anda series of traffic problems, trunk road construction and traffic management systemimplementation has become in the existing conditions, implementation person, car, roadmonitoring and solve the traffic the problem of a pres

3、sing matter of the moment. A high degreeof information, can be rational use of road resources, realize the optimum flow of vehicularand pedestrian traffic solutions - intelligent transportation system emerge as the timesrequire.Keywords: intelligent traffic management system1.引言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通需求日益增加，交通問題

4、在世界各國得到了普遍的重 視。隨著交通擁堵問題的日益嚴(yán)重，智能交通系統(tǒng)(ITS)已成為未來全球道路交通的發(fā)展趨勢和現(xiàn)代化城市的先進(jìn)標(biāo)志。其研究的核心，是針對日益嚴(yán)重的交 通需求和交通資源的壓力，采用信息技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等，對傳統(tǒng)道 路交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入的改造，以提高城市交通路網(wǎng)的使用效率，緩解城市交通問 題并且減少不必要的損失。中國的智能交通建設(shè)起點(diǎn)低，目前越來越成為制約經(jīng) 濟(jì)發(fā)展的瓶頸，如何借鑒發(fā)達(dá)國家的智能交通發(fā)展經(jīng)驗(yàn)， 建設(shè)中國的智能交通體 系成為中國從事交通事業(yè)研究人員的重要課題。2.智能交通管理系統(tǒng)的概念智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transport System簡

5、稱ITS)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、 通信技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個交通運(yùn) 輸管理體系，而建立起的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時、準(zhǔn)確、高 效的綜合的運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。3.智能交通管理系統(tǒng)的特點(diǎn)智能交通管理系統(tǒng)具有以下兩個特點(diǎn)：一是著眼于交通信息的廣泛應(yīng)用與服務(wù)，二是著眼于提高既有交通設(shè)施的運(yùn)行效率。與一般技術(shù)系統(tǒng)相比。智能交通系統(tǒng)建設(shè)過程中的整體性要求更加嚴(yán)格.這種整體性體現(xiàn)在：(1)跨行業(yè)特點(diǎn)。智能交通系統(tǒng)建設(shè)涉及眾多行業(yè)領(lǐng)域，是社會廣泛參與的復(fù)雜巨型系統(tǒng)工程，從而造成復(fù)雜的行業(yè)間協(xié)調(diào)問題。(2)技術(shù)領(lǐng)域特點(diǎn)。智能交通系統(tǒng)綜合了交通工程、信息工程，通信技術(shù)

6、、 控制工程、計算機(jī)技術(shù)等眾多科學(xué)領(lǐng)域的成果，需要眾多領(lǐng)域的技術(shù)人員 共同協(xié)作。(3)政府、企業(yè)、科研單位及高等院校共同參與，恰當(dāng)?shù)慕巧ㄎ缓腿蝿?wù) 分擔(dān)是系統(tǒng)有效展開的重要前提條件。4.發(fā)展智能交通系統(tǒng)的目的(1)治理解決日益嚴(yán)重的交通問題，有效地節(jié)省能源和減少環(huán)境污染。(2)是汽車和道路的功能智能化，提高運(yùn)輸效率，保障交通安全，緩解交通擁擠，(3)培育發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，提供基業(yè)機(jī)會(4)發(fā)展先進(jìn)的公路汽車交通事業(yè)，提高國際間的競爭力5.智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用范圍包括機(jī)場、大型物流園、港口碼頭以及車站客流疏導(dǎo)系統(tǒng)，軌道交通 系統(tǒng)、城市交通智能調(diào)度系統(tǒng)，高速公路智能調(diào)度系統(tǒng)，運(yùn)營車輛調(diào)度管 理系統(tǒng)，機(jī)動

7、車自動控制系統(tǒng)等6.智能交通系統(tǒng)的組成1)先進(jìn)的交通信息服務(wù)系統(tǒng)(ATIS)ATIS是建立在完善的信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的。交通參與者通過裝備在道路 上、車上、換乘站上、停車場上以及氣象中心的傳感器和傳輸設(shè)備，向交 通信息中心提供各地的實(shí)時交通信息；ATIS得到這些信息并通過處理后，實(shí)時向交通參與者提供道路交通信息、公共交通信息、換乘信息、交通氣 象信息、停車場信息以及與出行相關(guān)的其他信息；出行者根據(jù)這些信息確 定自己的出行方式、選擇路線。更進(jìn)一步，當(dāng)車上裝備了自動定位和導(dǎo)航 系統(tǒng)時，該系統(tǒng)可以幫助駕駛員自動選擇行駛路線。2)先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)(ATMS)ATM面一部分與ATIS共用信息采集、處理和傳

8、輸系統(tǒng)，但是ATMSt要是給交通管理者使用的，用于檢測控制和管理公路交通，在道路、車輛和 駕駛員之間提供通訊聯(lián)系。它將對道路系統(tǒng)中的交通狀況、交通事故、氣 象狀況和交通環(huán)境進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)視，依靠先進(jìn)的車輛檢測技術(shù)和計算機(jī)信 息處理技術(shù)，獲得有關(guān)交通狀況的信息，并根據(jù)收集到的信息對交通進(jìn)行 控制，如信號燈、發(fā)布誘導(dǎo)信息、道路管制、事故處理與救援等。3)先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)(APTS)APTS勺主要目的是采用各種智能技術(shù)促進(jìn)公共運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，使公交 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全便捷、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)量大的目標(biāo)。如通過個人計算機(jī)、閉路電視 等向公眾就出行方式和事件、路線及車次選擇等提供咨詢，在公交車站通 過顯示器向候車者提供車

9、輛的實(shí)時運(yùn)行信息。在公交車輛管理中心，可以 根據(jù)車輛的實(shí)時狀態(tài)合理安排發(fā)車、收車等計劃，提高工作效率和服務(wù)質(zhì) 量。4)先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)(AVCS)AVCS勺目的是開發(fā)幫助駕駛員實(shí)行本車輛控制的各種技術(shù)， 從而使汽 車行駛安全、高效。AVC血括對駕駛員的警告和幫助，障礙物避免等自動駕駛技術(shù)。5)貨運(yùn)管理系統(tǒng)這里指以高速道路網(wǎng)和信息管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用物流理論進(jìn)行管理的智能化的物流管理系統(tǒng)。綜合利用衛(wèi)星定位、地理信息系統(tǒng)、物流信息 及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有效組織貨物運(yùn)輸，提高貨運(yùn)效率。6)電子收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)ETO目前世界上最先進(jìn)的路橋收費(fèi)方式。通過安裝在車輛擋風(fēng)玻璃上 的車載器與在收費(fèi)站ET6道上的微波

10、天線之間的微波專用短程通訊，利用 計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與銀行進(jìn)行后臺結(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)過后臺處理后活分給 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35倍。7)緊急救援系統(tǒng)(EMS)EM賣一個特殊的系統(tǒng)，它的基礎(chǔ)是ATIS、ATMSS有關(guān)的救援機(jī)構(gòu)和設(shè)施，通過ATIS和ATMSI交通監(jiān)控中心與職業(yè)的救援機(jī)構(gòu)聯(lián)成有機(jī)的整體， 為道路使用者提供車輛故障現(xiàn)場緊急處置、拖車、現(xiàn)場救護(hù)、排除事故車 輛等服務(wù)。7.智能交通系統(tǒng)的模型：物理層8.我國智能交通管理系統(tǒng)發(fā)展我國的智能交通管理系統(tǒng)研究開始于20世紀(jì)7

11、0年代中期至80年代初，首 先是在北京、天津、上海和廣州等大城市交通信號控制的研究與開發(fā)，理論研究重點(diǎn)圍繞交通流理論、交通工程學(xué)、城市路口自動控制數(shù)學(xué)模型等工作展開。80年代1)2)中后期，我國開始了ITS基礎(chǔ)性的研究和開發(fā)工作，包括優(yōu)化道路交通管理、 交通信號采集、駕駛員考試系統(tǒng)、車輛動態(tài)識別等，北京、上海、天津引進(jìn)了國 外先進(jìn)的交通控制系統(tǒng)；90年代開始建設(shè)交通控制中心或交通指揮中心，并開 展了駕駛員信號系統(tǒng)、城市交通管理的誘導(dǎo)技術(shù)等方面研究。目前我國己經(jīng)建立并且開始應(yīng)用的智能交通管理系統(tǒng)包括以下10方面：(1)交通管理系統(tǒng)具有對信號周期綠信比和相位差實(shí)時優(yōu)化的功能不僅能夠適應(yīng) 不斷變化的

12、交通量，以取得盡可能小的交通延遲，而且具有智能化的自學(xué)習(xí)功能。(2)交通監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視突發(fā)交通事故使管理人員能夠及時處理交通事故、交通堵 塞和記錄交通違章。(3)交通管理系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛檔案、駕駛員檔案、交通事故及交通違意的綜合管理，建立盜搶機(jī)動車信息庫、車輛與駕駛員信息庫，并實(shí)現(xiàn)信息共享。(4)交通信息動態(tài)顯示系統(tǒng)利用交通控制系統(tǒng)和交通信息系統(tǒng)，以及122報警臺 采集突發(fā)交通事件信息，通過道路交通顯示屏發(fā)放信息，引導(dǎo)道路使用者合理地 參與交通。(5)交通誘導(dǎo)系統(tǒng)利用交通廣播電臺或交通尋呼臺實(shí)時發(fā)送交通信息。(6)交通運(yùn)輸安全報警系統(tǒng)利用GP歹GIS等的功能，監(jiān)管長途客車安全運(yùn)行，及 時

13、制止意外(犯罪、恐怖分子等)的發(fā)生。(7)駕駛員考試系統(tǒng)利用激光技術(shù)、攝影檢測以及計算機(jī)信息技術(shù)自動記錄駕駛員的駕駛過程，實(shí)施場地考試自動監(jiān)測；利用檢測、信息技術(shù)自動記錄駕駛學(xué)員 的道路行駛過程，實(shí)施道路考試自動監(jiān)測。(8)交通事故快速勘查系統(tǒng)利用立體攝影、計算機(jī)信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)，對事故現(xiàn)場進(jìn)行快速勘查、制圖和事故現(xiàn)場圖象的及時傳送，使指揮控制中心對交通 事故進(jìn)行實(shí)時處理和指揮。(9)電子收費(fèi)系統(tǒng)利用電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及信息通訊技術(shù)，通過安裝在汽車上的電子標(biāo)識卡與安裝在收費(fèi)車道旁的讀寫收發(fā)器，通過微波或紅外線進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)車輛的不停車收費(fèi)。(10)交通運(yùn)輸時采用智能化運(yùn)輸系統(tǒng)

14、來管理，提高運(yùn)輸效率及運(yùn)輸?shù)陌踩浴?.國外智能交通管理系統(tǒng)的發(fā)展澳大利業(yè)1.最優(yōu)自動適應(yīng)交通控制系統(tǒng)(SCATS)澳大利業(yè)是世界上較早從事智能交通控制技術(shù)研究的國家之一，著名的SCATS系統(tǒng)在澳大利業(yè)幾乎所有的城市都有使用，SCATS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是其自動適應(yīng)交通條件變化的能力，通過大量設(shè)在路上的傳感器以及視頻攝像機(jī)隨時獲取 道路車流信息。ANTTS是其重要子系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過幾千輛出租車裝有的ANTTS電子標(biāo)簽與設(shè)在約200個交義路口處的詢問器通話，通過對出租車的識 別，SCATS系統(tǒng)能夠計算旅行時間并對交通網(wǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行判斷。2.遠(yuǎn)程信號控制系統(tǒng)(Vic Roads)交通控制與通信中心（TC

15、CC）,不僅使用SCATS系統(tǒng)進(jìn)行交通信號燈控制， 而且還采用其它系統(tǒng)進(jìn)行事故檢測和信息的收集發(fā)布工作。其中較重要的是交通 撥號系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過普通的電話線，TCCC能夠連接到50個偏遠(yuǎn)的受控交通 燈，可以監(jiān)測這些信號燈的狀態(tài)改變它們的參數(shù)， 為偏遠(yuǎn)路口的信號控制提供了 便利。3.微機(jī)交通控制系統(tǒng)（BLISS）該系統(tǒng)最主要的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行于普通微機(jī)上，并可控制63個交通燈，目前在布里斯班已超過500個信號燈采用BLISS系統(tǒng)進(jìn)行控制。日本日本的智能交通研究開始于1973年，以通產(chǎn)省為主開發(fā)的“汽車綜合（交通）控制系統(tǒng)”（CACS Comprehensive Automobile（traffie）C

16、ontrol System）被認(rèn) 為是日本最早的ITS項(xiàng)目。日本ITS研究的一個顯著特點(diǎn)就是政府有關(guān)各部門 共同參與，密切合作，以保證在技術(shù)發(fā)展過程中沒有遺漏。日本將ITS的發(fā)展分為以下四個階段： 第一階段（2oo0年前后）：ITS的初始發(fā)展階段， 在這一階段，交通信息主要提供給己經(jīng)運(yùn)行的VICS相關(guān)系統(tǒng)，交通堵塞信息和最佳路線信息將提供給車載導(dǎo)航系統(tǒng)，使駕駛員能夠減少出行時間并提高旅行的 舒適性。第二階段（2005年前后）：通過逐步引入用戶服務(wù)的思想開始交通系統(tǒng)的革命，ITS將有關(guān)目的地的服務(wù)信息和公共交通信息直接提供給用戶。第三階段（2010年前后）：ITS將被推進(jìn)到一個更高的水平，基礎(chǔ)設(shè)

17、施，車載裝置， 法律和社會系統(tǒng)將促使ITS成為一個穩(wěn)固的社會系統(tǒng)。第四階段（2010年之后）：ITS的所有系統(tǒng)都已經(jīng)投入使用，ITS己經(jīng)進(jìn)人到了一 個成熟的時期。據(jù)介紹，日本智能公路的目標(biāo)是到2015年將道路交通事故減少50%,同時有效 地緩解交通擁堵，并減少對環(huán)境的污染。如果能得到持續(xù)的資金支持，智能公路 系統(tǒng)完全能為21世紀(jì)可能出現(xiàn)的各種交通問題提供一個新的和有力的解決措施。美國美國交通系統(tǒng)的智能化研究始于20世紀(jì)60年代末，當(dāng)時稱為電子線路導(dǎo)航 系統(tǒng)（ERGS Electronic Route Guidance System） , 80年代中期加利福尼業(yè)交 通部研究的PATHFINDER

18、統(tǒng)獲得成功，隨后美國在全國開展了智能化車輛一道 路系統(tǒng)（IVHS: IntelligentVehicle-Highway System）方面的研究；1990美國運(yùn)輸部成立了智能化車輛道路系統(tǒng)（IVHS）組織；1992年，由美國運(yùn)輸部和聯(lián)邦 顧委員會和全國智能運(yùn)輸協(xié)會聯(lián)合制定了“智能運(yùn)輸系統(tǒng)”發(fā)展戰(zhàn)略計劃；1993年美國DOT建輸部）正式啟動了ITS體系結(jié)構(gòu)開發(fā)計劃，目的是要發(fā)展一個經(jīng)過 詳細(xì)規(guī)劃的國家ITS體系結(jié)構(gòu)，這一體系結(jié)構(gòu)將指導(dǎo)ITS產(chǎn)品和服務(wù)的配置， 它將在保持地區(qū)特色和靈活性的同時為全國范圍內(nèi)的兼容與協(xié)調(diào)提供保證，并允許在產(chǎn)品和服務(wù)上展開自由、公平的競爭。1998年9月美國DO僅公布

19、了修訂 后的國家ITS體系結(jié)構(gòu)（第二版）。根據(jù)ITS A . merica發(fā)布的消息，美國國家ITS發(fā)展戰(zhàn)略計劃已經(jīng)完成。其主題為“運(yùn)用智能運(yùn)輸系統(tǒng)挽救生命、節(jié)省時間 和金錢”。英國英國在ITS中花費(fèi)數(shù)白萬英鎊為提高交通管理：其一，為減少擁擠路段上 游排隊(duì)車輛的事故率，在30%的高速公路上安裝“自動滯留警告系統(tǒng)”。其二， 為減少交通十?dāng)_和交通事故，在高速公路上安裝監(jiān)控攝像機(jī)，使其對交通事故 和車輛故障等事件有更快的反應(yīng)。 其三，為減少重要交義口的延誤，安裝可變信 號交通標(biāo)志，用于提供路徑誘導(dǎo)。德國德國趨向智能化與現(xiàn)代化的公共交通系統(tǒng)德國的公共交通極為發(fā)達(dá)，市內(nèi)交通主要是輕軌車和公共汽車，一些大

20、城市還建有地鐵，出行十分快捷方便。柏林 有世界上第一座紅綠燈，經(jīng)過上白年的發(fā)展，紅綠燈已成為一種準(zhǔn)確、高效的 交通綜合管理系統(tǒng)10.智能交通管理系統(tǒng)的發(fā)展前景未來智能交通系統(tǒng)智能交通應(yīng)具備的3大特征：（一）動態(tài)感知未來的智能交通系統(tǒng)，將依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算、3G移動通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段，讓市民出行、企業(yè)經(jīng)營、政府管理能夠及時、準(zhǔn)確地感知到實(shí)時的 交通信息，最終實(shí)現(xiàn)各種交通需求信息和供給信息在人、車、路之間快速、準(zhǔn)確 地相互傳遞。改變以往交通信息推送式服務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)交通信息“無處不在、無 時不有、所想即得”的目標(biāo)。（二） 主動管理未來的智能交通系統(tǒng)將會通過動態(tài)感知交通信息，使市民、企業(yè)、政府，實(shí) 時把握最新交通信息，預(yù)測未來交通變化趨勢，判斷交通發(fā)展態(tài)勢，從而對自身 的交通需求進(jìn)行主動性管理，實(shí)現(xiàn)市民的主動參與、企業(yè)的主動把握和政府的主 動十預(yù)，