城市智能交通系统

城市智能交通系统摘要本文研究城市智能交通系统的系统整合，讨论了系统建设战略目标对系统整体性的要求，提出了城市智能交通系统的4层体系结构，以及多元化的组织布局概念，并论述了系统整合中的关键技术——共用信息平台的建立问题。关键词ITS认识应用形式信息过程雷达采集1对ITS整体性的认识对于智能交通系统（以下简称ITS）的含盖范围具有不同的理解，确定为广义的概念——具有“数字化神经网络”的交通运输系统。ITS的系统整合是建立在对整个系统功能特点的认识、系统战略目标的确定，以及由此确定的系统设计概念的基础之上。ITS通过采用信息技术、通信技术、控制技术等对传统交通运输系统进行改造，从如下几个方面提高系统的运行效率：通过交通发展战略决策支持系统、规划决策支持系统、交通需求管理决策支持系统等实现对政府宏观层面科学决策的有效支持，使得有限的资金和资源最大限度发挥效益。通过先进交通监控系统、交通事故信息分析系统、交通仿真实验系统、交通紧急状态应急管制系统等保障交通运输系统的有序高效运行。通过营运车辆管理系统、公交调度管理系统、出租车辆调度管理系统等提高运输管理水平。通过公众信息发布系统、交通诱导系统、营运车辆管理系统等实现对交通行为的合理引导，以充分发挥系统的潜力。通过信息化公共交通系统、综合物流信息服务系统引导向合理的交通运输模式转变。分析国外ITS系统建设经验，结合我国的城市发展阶段特征，将系统总体战略目标确定为：提高系统的建设与运行效率；增强系统的安全性、可靠性；通过提高服务水平等的方法引导合理的交通消费模式；提高资源利用效率，减少对自然界的索取和排放。行业发展目标可以确定为：建立共享信息环境目标——依靠法治保障，依托适用技术，建立跨越行政体制制约的良好交通运输信息共享和增值服务环境；促进管理革命目标——在信息技术的支持下，通过组织创新，建立各种管理职能要素灵活有效协调的柔性体系；增强系统综合性目标——通过信息技术促进综合交通运输系统的建设，为加强多种交通方式之间的有效协调提供技术保障。产业化目标将指导相关的产业政策方向：通过产学研相结合，以及多元化参与等方法形成具有内在强烈创新机制，能够持续发展的产业体系。据此确定的系统设计概念为：建立一个基于分布式管理和分散选择行为的开放式系统，以承担数据采集、数据分析、信息组织、知识提炼等任务的“系统神经网络”为核心，对于交通运输系统的规划、建设、管理、以及用户行为提供全面的支持。针对这样一种系统概念，我们需要关注的不仅是各分系统具有高的运行效率，而且更加需要关注分系统之间有效协调所产生的总体效率提高。2城市ITS的应用形式1、LED交通诱导信息发布系统LED交通诱导信息发布系统是道路交通指挥控制系统与外部进行交换的组成环节。系统可根据通过各种手段所采集的各路口路段交通流信息以及天气、交通设施检修、特殊车辆的行驶等具体内容，借助于前端控制系统，按照用户设定的模式分屏显示所输入的内容。2、视频监控系统（含隧道监控）利用高清摄像机对全路段实施可视化监控。3、交通信息流检测系统利用微波雷达技术，对各路口路段的车流量、车速、占有率等交通信息进行实时检测，所检测到的信息将用于其它相关系统（如LED交通诱导信息发布系统、超速抓拍系统、治安卡口系统等）。4、超速抓拍系统利用微波雷达检测车超速车辆，利用高清摄像机进行拍照取证，利用后台软件进行车牌号码识别等。5、治安卡口系统治安卡口系统（公路车辆智能监测记录系统）能记录通过车辆的清晰照片并据此识别出车牌号码，同时还能检测车速、流量并具有自动报警、远程维护等功能。可以包含有超速抓拍功能。对于城市环线，一般情况下每400~500m设置一个交通信息检测断面，在上、下匝道口附近设置卡口（兼具交通信息检测与超速抓拍功能），每3~5km设置一个超速抓拍点（兼具交通信息检测功能）。3市ITS系统中的信息加工过程ITS的一个重要特点，就在于系统中包含了一个采集基础数据，将数据组织成为信息，并进一步将信息提炼成为知识的过程。这一过程可以通过图4概略加以说明。ITS产生的原始数据交通工程角度的原始信息数据分析输出信息交通对策图4ITS中的信息加工过程事实上，在城市ITS的整体结构中，分系统不一定含括整个数据过程。一般来说，自动收费系统承担着OD数据采集，交通监控系统承担交通状态（交通量、速度、密度等）数据采集，交通管理支持系统提供交通管制数据，这部分数据经过组织构成了道路网络交通状态基础信息。交通诱导系统、交通需求管理系统主要是在这种基础信息的支持下，完成专用分析后形成建议方案。公交车辆调度系统、营运车辆调度系统等则是利用这种“信息地图”，添加专用补充信息后进行管理决策分析。为此，在整个信息加工流程中分系统之间形成一种相互配合的协作关系。4.南京市智能交通应用概述近年来随着社会经济快速发展，南京城市化进程不断加快，机动车增长速度明显加快，尤其是私人汽车增长势头迅猛。面对日益严峻的城市交通状况，南京市政府采取积极有效的措施科学地组织城市交通，不断提升城市交通管理科学水平，全力保障城市交通有序畅通。采用城市智能交通系统则是南京改善城市交通状况的手段之一。4.1公交系统管理系统南京市的智能公交系统140多条公交线上的2600多辆公交车将全部纳入该智能系统监控中，公交智能调度管理系统主要运用了卫星定位、无线数据传输、地理信息等技术，调度人员可根据箭头颜色的不同合理调度车辆。其中，绿色代表上行，蓝色代表下行，红色代表路线诱导数据附加通过时间的车辆移动数据交通量、密度非集计区分目的地路线选择信息区分时间段的OD信息区分时间段的路段交通量、密度交通行为分析宏观交通状态仿真分析动态交通分配交通流分析环境负荷分析各种参数单位排放量不同时间段路段交通量预测道路规划交通需求管理交通监控环境对策收费对策信息提供交通诱导报警，黄色代表报修，橘黄色代表超速，黑色代表路堵。当一条线路上两个绿色箭头靠得太近时，调度人员就会通过系统向其中一辆车发出指令，要求其调整速度，使得车辆之间保持合理的间隔。4.2交通信息服务系统该系统包括南京智能交通诱导服务中心平台系统、江苏省交巡警高速公路指路服务系统、南京智能交通广播服务系统、南京智能交通诱导服务系统网站、南京市停车诱导服务系统等5个子系统，汇聚整合各类交通信息资源，并通过合理可靠的服务软件系统构建智能交通信息服务平台。目前，南京智能交通信息服务中心已接入11万余个信息采集点、7000多辆出租车车载智能终端、8个隧道口和170个主要路口的视频监控系统，路况动态信息准确率达85%以上。该系统可为公众提供实时路况查询、动态路径诱导、公交查询、停车场车位查询和预订、交警服务信息免费告知、高速公路信息查询等服务。南京市智能交通信息服务系统的建设以南京市为依托，以提高和改善公众出行效率及服务水平为目标,交通拥挤降低20%，延误损失减少10～25%，交通事故降低50～80%，油料消耗减少30%，废气排放也显著减少。4.2智能信号控制系统南京市现有各种交叉路口约一千个，但目前信号灯大多数都采用单点式信号，信号周期时间固定不变，道路利用率和运输效率较低，交叉口的延误和拥挤现象十分严重。针对此情况，南京市已经将智能信号控制系统纳入规划之中，建设以区域或路段联网的智能信号灯控制系统根据道路车流量变化调节红绿灯切换时间，形成区域，路段的绿波带，加快市内车辆的流速，减缓车堵现象，并预期三年之内实现全市50%以上的智能信号覆盖率。五、适用于城市环线的交通信息采集手段所有ITS系统都需要基于道路实时交通信息检测，交通信息检测手段有很多，比如地感线圈、视频监控、机动车GPS定位、人工报警以及微波雷达等，对于城市环线来说，微波雷达是最佳选择。基于微波雷达的交通信息检测技术已有十多年的历史，它具有其他检测手段难以媲美的优点并且几乎能克服其他技术手段的缺点。随着科技的进步，近几年微波雷达技术得到了迅速发展，特别是安装于车道上方的低成本微波雷达，它既能非常准确地检测车流量、车道占有率、车辆长度等交通流信息，还能非常精确地测量实时速度，因此既能用于纯粹的交通信息检测与行车诱导系统，还能集成于超速抓拍系统、治安卡口系统以及大车占用小车车道（或者其他车辆占用公交专用道）抓拍系统中以达到单一信息采集服务于多用途的效果，从而降低成本，提高效率。除此之外，微波雷达技术还具有以下主要优点：1）数据实时性强，检测数据量充足，检测精度高，安装和维护时不需要破坏路面；2）寿命长，维护成本低；3）不受光照以及雨、雾、雪、尘等恶劣自然环境因素影响。基于微波雷达的交通信息采集方案城市快速路的特点是各种各样的道路环境都有，下面给出了几种基于微波雷达的交通信息采集方案。1、卡口系统（兼具流量采集、超速抓拍功能）基于微波雷达的卡口系统主要有三种安装方案。方案一：在隔离带中间架设“Y”型（或者“T”型）支架，将正向雷达（如上海慧昌智能交通系统有限公司产品MPR-U）、摄像机和闪光灯等安装于支架臂上，如图1所示。该方案优点：最好的也是最经济的卡口系统和交通行车诱导系统综合方案，既能非常准确的检测车流量、车速、车型以及占有率等交通信息，又能用于超速抓拍和卡口系统，成本很低；特别适合于双向四车道路况，这样每个方向只需要一个高清摄像机就可以了，将大大节约成本；缺点：只适应于中间隔离带很窄的路况（对于隔离带很宽的路况，可以采取在隔离带两边或者道路外沿两侧分别架设“F”杆的方式）；方案二：架设横跨双向多车道（如6~8车道）的龙门架，将正向安装雷达（如MPR-U1）、摄像机、闪光灯等集成安装于龙门架一面（另一面安装诱导牌之类的）。如图2所示。该方案的优点：1）龙门架既用于诱导牌安装，也用于卡口系统和交通行车诱导系统；2）双向卡口位于同一位置，便于信息传输和维护；3）能充分利用已有龙门架资源，不再需要增加支架成本；缺点：如果在该检测位置不需要安装诱导牌之类的，则该方案成本偏高；方案三：架设横跨单向多车道（如2~3车道）的龙门架，将正向安装雷达（如MPR-U1）、摄像机、闪光灯等集成安装于龙门架一侧，另一侧安装诱导牌之类的；在龙门架的一端侧壁上安装侧向微波雷达（如MPR-2）以检测另一方向多车道的交通流信息，如图3所示。在相距400~500m的地方再安装一个龙门架在相反方向的车道上方，如图4所示。该方案优点：1）两个龙门架组合在一起（如图4），既解决了双向卡口问题，相对于方案二来说也减少了成本（因为这种组合解决了2个检测断面的交通信息检测问题，对于方案二，还需要在400~500m处再增加一个交通流检测断面）；2）龙门架既用于诱导牌等的安装，也用于卡口和交通行车诱导系统；3）能充分利用已有龙门架资源，不再需要增加支架成本；缺点：如果在该检测位置不需要安装诱导牌之类的，则该方案成本偏高；