于智能交通系統(tǒng)的理論分析

陸芳華 熊建興

摘要：交通是社會經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分，是城市發(fā)展的脈搏。但是交通運輸?shù)目焖侔l(fā)展給社會帶來極大的壓力，交通擁堵、大氣污染、交通事故等影響著城市的發(fā)展。因此，本文通過分析目前的交通狀況，基于智能交通系統(tǒng)（ITS）信息反饋，探討復(fù)雜環(huán)境下的交通流特性，并為交通擁堵的治理提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：交通流;城市交通;智能交通系統(tǒng)

交通是人類社會生產(chǎn)生活的重要環(huán)節(jié)，隨著社會的進步，人們對交通的依賴性增加。為了滿足人民日益增長的需求，交通行業(yè)迅猛發(fā)展。交通的快速發(fā)展給人們帶來了便捷的同時，也給城市交通系統(tǒng)帶來了許多的現(xiàn)實問題，交通擁堵、交通事故、大氣污染、能源浪費等已成為制約城市發(fā)展的主要瓶頸。目前如何在現(xiàn)有的資源下有效的抑制交通擁堵，優(yōu)化城市可持續(xù)發(fā)展依然是城市建設(shè)面臨的主要問題。而隨著電子及傳感技術(shù)的發(fā)展，未來無人駕駛汽車能通過電磁雷達、GPS以及虛擬視覺等技術(shù)實現(xiàn)對環(huán)境的感知，并依靠先進的控制系統(tǒng)結(jié)合環(huán)境信息的動態(tài)變化，完成加速、減速以及轉(zhuǎn)彎等車輛自動駕駛行為。因此，基于智能交通系統(tǒng)（Intelli-gentTransportationSystem，簡稱ITS）開展交通流理論研究已成為當前交通科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點問題之一。

1?? 目前交通現(xiàn)狀

近年來，隨著人民生活水平的提高，私家車出行的現(xiàn)象越來越普遍，根據(jù)國家統(tǒng)計局顯示2018年全國民用汽車保有量24028萬輛，比上年末增長10.5%，其中私人汽車保有量20730萬輛，增長10.9%。如圖1可知，民用汽車保有量在不斷的上漲。汽車出行給人們帶來了便捷，但也存在一些問題，如駕駛員不遵守交通規(guī)則，安全意識薄弱，交通管理措施不到位等，容易引發(fā)交通擁堵、交通事故。交通擁堵在大城市（北京、上海）較為常見，遇到上下班高峰時期，道路上的車輛寸步難行，出現(xiàn)鳴笛、時走時停，擁堵向后傳播的現(xiàn)象。而由交通擁堵引發(fā)的道路交通安全、交通污染、大氣污染等問題給人們的生活、工作帶來了困擾，嚴重制約著城市的持續(xù)健康發(fā)展。

為了解決交通擁堵，減少環(huán)境污染，國家也出臺了相關(guān)政策。一是：控制車輛使用量;二是：增加道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè);三是：通過控制交通信號燈、加強交通法規(guī)建設(shè)、制定合理完善的交通規(guī)劃等措施來加強交通管理[1]。但是，這也存在一些問題：例如：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對車輛的需求大大增加，車牌限購、限號出行并非長久之計;而且現(xiàn)有的道路空間少，政府的財力有限，車輛的增長速度遠大于道路的建設(shè)速度。例如，在歐、美發(fā)達國家，部分城市通過大規(guī)模的市區(qū)改造來達到改善交通的目的，如持續(xù)近20年的波士頓中央干道[2]、布林德利地區(qū)內(nèi)城更新工程[3]等。雖然能在一定程度上緩解交通擁堵，但同時也存在耗時長、費用多和風險大等弊端。因此，有一些城市通過引入智能交通系統(tǒng)來解決交通問題，例如洛杉磯、悉尼和香港等城市通過引入自動交通監(jiān)測和控制中心[4]，并全面采用智能交通燈系統(tǒng)來實現(xiàn)道路的分流和控制。同時，交通管理部門通過建立智能交通系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)資源共享及數(shù)據(jù)整合，應(yīng)用無線通訊技術(shù)，將交通信息（如前方道路狀況、車輛與交通路燈狀況等）實時傳送給駕駛員，這些信息必然會導(dǎo)致駕駛員調(diào)整其駕駛行為，以達到提高駕駛安全和舒適度的目的。從而可以提高交通運行效率、增強交通的安全可靠性、降低交通帶來的環(huán)境污染等。

2?? 城市智能交通系統(tǒng)應(yīng)用

近年來，智能交通管理系統(tǒng)在中國蓬勃發(fā)展，我國各城市的智能交通系統(tǒng)建設(shè)取得了顯著成就，例如：高速公路電子收費系統(tǒng)ETC已經(jīng)遍布全國各地，根據(jù)國家的建設(shè)標準以及覆蓋全國的29個省市地區(qū)，開設(shè)數(shù)以千計的電子收費專業(yè)車道，覆蓋的用戶已經(jīng)達到一千多萬。智能交通系統(tǒng)已慢慢滲入到社會生產(chǎn)生活中，無形中加快了城市經(jīng)濟的發(fā)展，改善了城市交通環(huán)境，提高了行車安全。

城市的交通由于車流量大，各種類型的交通工具疊加出行，對道路需求量極大，稍有擾動就會形成突發(fā)性交通擁擠，而且擁堵現(xiàn)象會擴散到周邊區(qū)域甚至更廣。為解決這一問題，我們需要ITS進行城市管控，及時獲取各種交通信息，分析并整理各路段的交通信息，并傳遞給駕駛員，為駕駛員出行提供有效的幫助。也就是說，ITS是信息、傳感、通信與控制技術(shù)綜合運用的產(chǎn)物，其目標是解決不斷增加的交通需求與有限道路資源間的矛盾，使道路資源能夠被充分利用，提高人的出行效率，保障出行安全[5]。但是，ITS的交通數(shù)據(jù)來源廣泛，內(nèi)容豐富，如何從龐大的數(shù)據(jù)庫選出有效的信息是ITS面臨的難題。因此，還需要借助大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、車互聯(lián)等技術(shù)解決交通問題，使ITS技術(shù)的應(yīng)用更加合理有效。

雖然ITS還存在一些問題，例如：設(shè)備故障、系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性有待加強、數(shù)據(jù)源與信息安全等問題，但是ITS技術(shù)也促進著城市的發(fā)展，是城市交通建設(shè)必不可少的成分。目前，隨著科技的進步以及無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達，無人駕駛汽車已經(jīng)開始研發(fā)，并獲得了一定的效果。與此同時，我國城市也開始布局無人駕駛汽車行業(yè)，智能汽車將逐步成為智能移動空間和應(yīng)用終端的新一代汽車。而無人駕駛屬于高級別自動駕駛技術(shù)，是人工智能等技術(shù)在汽車領(lǐng)域深度應(yīng)用的產(chǎn)物，具有劃時代的變革意義。因此，ITS技術(shù)依然有很大的發(fā)展前景。我們要利用ITS先進的信息技術(shù)以及數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)合理布局城市交通，加強交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升智能交通管控，為出行者設(shè)計合理的出行方案。不斷地完善交通現(xiàn)狀，促進社會經(jīng)濟的發(fā)展。

3小結(jié)

智能交通系統(tǒng)是時代和科技的產(chǎn)物，它能夠在一定程度上解決交通問題，緩解人、車、路之間的矛盾，推動社會經(jīng)濟的發(fā)展。因此，我們要努力推進智能交通系統(tǒng)的建設(shè)，加快智慧城市的發(fā)展。雖然我國智能交通系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，但是城市道路交通擁堵問題以及道路的復(fù)雜性，給建設(shè)和研究智能交通系統(tǒng)帶來了很大的挑戰(zhàn)。因此，建設(shè)城市智能交通系統(tǒng)，必須從我國實際情況出發(fā)，研究出符合我國國情的智能交通體系，倡導(dǎo)綠色出行理念。當然，該工作主要從理論上分析智能交通系統(tǒng)，依然存在著不足，在未來的研究中我們將進行理論建模、數(shù)據(jù)挖掘、實驗研究等出發(fā)，理論結(jié)合實際，希望能獲得更符合實際的智能交通系統(tǒng)建設(shè)方案。

參考文獻：

[1] 趙娜，袁家斌，徐晗.智能交通系統(tǒng)綜述[J].計算機科學(xué)，2013，41（11）.

[2] 沈杰，蔡強新，茍中華.大城市更新改造工程與可持續(xù)發(fā)展——概析波士頓中央干道/隧道改建工程[J].建筑學(xué)報，2008，000（005）：47-50.

[3] 張險峰，張云峰.英國伯明翰布林德利地區(qū)——城市更新的范例[J].國際城市規(guī)劃，2003，018（003）：55-62.

[4]陳令梅.洛杉磯推廣智能信號燈[J].交通工程，2011（1）：45-45.

[5]劉小明，何忠賀.城市智能交通系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].自動化博覽，2015（1）.

作者簡介：

陸芳華，（1994-），女，第一作者，廣西柳州人，碩士研究生，主要從事交通流理論研究。

熊建興，（1995-），男，廣西桂林人，學(xué)士學(xué)歷，硬件工程師，主要從事電子產(chǎn)品研究。