城市道路中智能交通應(yīng)用研究

鄭苗，呂永藝

（中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司）

1 智能交通研究背景

“智能交通系統(tǒng)”，簡(jiǎn)稱ITS（Intelligent Transportation systems），是1994年提出的術(shù)語(yǔ)，是在現(xiàn)階段交通情況基礎(chǔ)上采用創(chuàng)新科技和高新技術(shù)以解決目前城市遇到的交通擁堵、交通安全性、行駛舒適性等問(wèn)題。智能交通經(jīng)歷了萌芽階段，如IVHS戰(zhàn)略計(jì)劃（包括交通管理系統(tǒng)、運(yùn)行系統(tǒng)、交通信息系統(tǒng)、車輛控制系統(tǒng)）、節(jié)約時(shí)間戰(zhàn)略等，最終發(fā)展成為現(xiàn)在的智慧交通系統(tǒng)。

智能交通系統(tǒng)的技術(shù)支撐有信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、GPS以及人工智能[1]，運(yùn)行模式是通過(guò)道路交通監(jiān)控信息傳輸至計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)分析中心，由計(jì)算機(jī)按照人為設(shè)定的一定參數(shù)作出相應(yīng)的判斷，再發(fā)出指令，并傳輸至執(zhí)行端，引導(dǎo)交通流進(jìn)行改變，形成良性循環(huán)。智慧交通將提高現(xiàn)有道路車輛通行能力，減少交通擁堵，節(jié)約通行時(shí)間，從而降低能耗，保護(hù)環(huán)境，同時(shí)一定程度消減交通事故的發(fā)生率。目前，我國(guó)在北京、上海、杭州等城市的智能交通系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始 建設(shè)。

2 智能交通監(jiān)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)市政道路上監(jiān)控布置不均勻，監(jiān)測(cè)設(shè)施功能和像素低下，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，難以整合，導(dǎo)致對(duì)全路段的整體情況和整個(gè)城市道路的情況不明確，不能進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。智能交通可以基本覆蓋每條城市道路，通過(guò)監(jiān)控實(shí)時(shí)觀察現(xiàn)場(chǎng)交通流量、意外事故等，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行即時(shí)的反饋和指揮疏導(dǎo)。

2.1 交通信號(hào)控制

信號(hào)機(jī)在不影響行人通行安全性的基礎(chǔ)上，設(shè)置在路口人行道上，離人行道與車行道分界線約0.5m，盡量保持在較陰涼位置，并考慮與附近的其它市政設(shè)施相協(xié)調(diào)，可獨(dú)立按照預(yù)設(shè)的方案控制機(jī)動(dòng)車、行人信號(hào)燈以及可變交通標(biāo)志等，也可以通過(guò)通信設(shè)備與中心控制計(jì)算機(jī)相連接，接受并執(zhí)行中心預(yù)設(shè)方案或通過(guò)中心計(jì)算機(jī)利用UTC/SCOOT系統(tǒng)實(shí)時(shí)優(yōu)化生成的方案[2]。相較于傳統(tǒng)信號(hào)控制，智能交通信號(hào)控制可以將信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸給指揮中心，指揮中心通過(guò)各個(gè)路口的不同方向交通流量，對(duì)信號(hào)燈的時(shí)間長(zhǎng)短進(jìn)行控制，進(jìn)而減少現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)勤交通手動(dòng)控制信號(hào)燈的尷尬，有效節(jié)約人工成本，提高時(shí)間價(jià)值。

2.2 道路交通監(jiān)控

全路段和全城的實(shí)時(shí)智能交通監(jiān)控，對(duì)于交通肇事逃逸車輛可以達(dá)到即時(shí)鎖定的程度，避免傳統(tǒng)通過(guò)事故現(xiàn)場(chǎng)來(lái)鑒別肇事車輛的顏色和型號(hào)，再調(diào)取不同路口交通影像追擊肇事車輛，大量節(jié)約了人力、物力和寶貴的時(shí)間。同時(shí)，對(duì)于交通事故中出現(xiàn)傷員的情況，智能交通監(jiān)控也會(huì)觸發(fā)緊急呼叫救護(hù)車的功能。在人流集中路段車站等可以實(shí)時(shí)監(jiān)控信息，也可以減少交警巡邏的密度，降低管理成本。

2.3 交通信息采集和誘導(dǎo)

智慧交通系統(tǒng)的核心是信息采集、引導(dǎo)和發(fā)布。在智慧城市中，車載導(dǎo)航與信息處理中心是實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)的，交通監(jiān)控中的交通流量可以轉(zhuǎn)化成嚴(yán)重?fù)矶?、很擁堵、一般擁堵、暢通等狀態(tài)，發(fā)布在車載導(dǎo)航上。導(dǎo)航根據(jù)時(shí)間最短、路線最暢通的原則重新規(guī)劃路線，引導(dǎo)司機(jī)進(jìn)入其他線路，避開(kāi)擁堵路段、分散車流，提高道路通行能力。智能終端每天采集的數(shù)據(jù)匯聚在公安、交通、金融等各個(gè)方面，同時(shí)，對(duì)于對(duì)應(yīng)交通數(shù)據(jù)的整合，可以更好地預(yù)測(cè)居民出行的偏好和需求，對(duì)交通需求預(yù)測(cè)、交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供了非常有力的支撐。

例如，上海市的高架道路實(shí)行了智慧交通系統(tǒng)，對(duì)于偶發(fā)性的擁堵能夠很好地提供快捷路徑，同時(shí)采集到了常態(tài)化的擁堵路段，這些數(shù)據(jù)對(duì)于掌握交通流的出行規(guī)律具有很大幫助，為城市下一步規(guī)劃實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.4 停車誘導(dǎo)

我國(guó)城市化水平越來(lái)越高，城市人口也越來(lái)越多，中心城市建設(shè)用地已急劇減少，但是居民的需求卻越來(lái)越高，比如停車問(wèn)題。生活水平的提高，車輛保有量越來(lái)越高，停車缺口越來(lái)越大。根據(jù)有關(guān)資料顯示，成都市目前汽車保有量為452萬(wàn)輛，比同期上漲了20%，而對(duì)應(yīng)的停車位漲幅僅為10%，停車位缺口約為21.7萬(wàn)個(gè)。為緩解停車位緊缺的情況，空閑的小區(qū)車位和公共車位可以為有需求的車主提供服務(wù)，這就需要車位、小汽車還有車主整合資源，形成智能化的停車誘導(dǎo)系統(tǒng)。上班時(shí)間，私家車位可以有償開(kāi)放，信息匯至指揮中心，指揮中心將其發(fā)布于對(duì)應(yīng)的程序上，有需要停車的車主通過(guò)手機(jī)導(dǎo)航即可找到距離較近的合適車位。既解決了車主無(wú)車位可停的尷尬，又避免了私家車位的閑置，既減少了停車等待時(shí)間，又達(dá)到環(huán)保低碳的效果。

總的來(lái)說(shuō)，交通監(jiān)控系統(tǒng)為交通通行提供了便捷，可增加道路通行能力，實(shí)時(shí)監(jiān)控路面情況，遇交通事故和突發(fā)情況時(shí)能夠快捷反應(yīng)，收集、積累各種交通方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為城市下一步的規(guī)劃和管理提供有力的基礎(chǔ)支持。

圖1 交通控制管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 綜合交通信息平臺(tái)

綜合交通信息平臺(tái)是一種信息化、智能化的新型交通系統(tǒng)，也是一個(gè)綜合交通信息整合平臺(tái)可對(duì)多源不同種類的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)、再進(jìn)行交換、發(fā)布。綜合交通信息平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)不同用戶、不同場(chǎng)景之間的信息共享，為公交系統(tǒng)定制合理的行駛路線，為不同的車輛實(shí)行其通行便捷的要求，為政府部門提供真實(shí)可靠的交通數(shù)據(jù)支持。綜合交通信息平臺(tái)是城市大腦的一個(gè)重要中樞神經(jīng)，可以連接和實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮系統(tǒng)，也可以成為城市管理的一個(gè)重要手段，為城市健康發(fā)展、為管理者提供依據(jù)。綜合交通信息平臺(tái)聯(lián)系著各種各樣的子平臺(tái)、子系統(tǒng)，包括高速收費(fèi)站入口的不停車收費(fèi)ETC、智能公共交通、車聯(lián)網(wǎng)等。其運(yùn)行模式和結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.1 不停車收費(fèi)ETC

ETC（Electronic Toll Collection）是截至目前全世界最為先進(jìn)的路橋收費(fèi)方式，通過(guò)高速入口處改造后的專用通道接收汽車上的車載電子信號(hào)，與銀行結(jié)算中心聯(lián)結(jié)、扣款即可瞬時(shí)抬桿，實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)出口不停車進(jìn)出的目的。這種方式的通行能力是人工收費(fèi)的5～10倍，目前經(jīng)過(guò)我國(guó)近幾年的大力宣傳并聯(lián)合銀行發(fā)布的優(yōu)惠政策，使得絕大部分車主得以享受這一智慧交通帶來(lái)的便捷生活出行方式，改變了高速收費(fèi)口經(jīng)常擁堵的狀態(tài)，提高了通行能力，降低了能源的消耗量。

3.2 智能公共交通

隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路上的機(jī)動(dòng)車輛越來(lái)越多，路況越來(lái)越繁忙也越來(lái)越復(fù)雜，使得公交出行的排班的不穩(wěn)定因素越來(lái)越多，智能公交的出現(xiàn)可以有效預(yù)測(cè)路網(wǎng)性能，并進(jìn)行排班管理。智能公共交通包括公交車GPS實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)、車載監(jiān)控系統(tǒng)、智能公交電子站牌、排班管理系統(tǒng)、車輛調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表系統(tǒng)等多個(gè)功能系統(tǒng)[3]。

公交車搭載GPS定位器，公交站臺(tái)裝有實(shí)時(shí)顯示智能終端，乘車人手機(jī)有對(duì)應(yīng)信息發(fā)布平臺(tái)，可以對(duì)公交車進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和車輛調(diào)度，提高公交車?yán)寐?，避免同一路公交車間隔太短或間隔太長(zhǎng)的不良情況出現(xiàn)。同時(shí)，可以將公交車位置信息提供給乘車人，使其減少等待時(shí)間，提供時(shí)間利用率。電子顯示屏還可以實(shí)現(xiàn)車輛到站信息提示、天氣預(yù)報(bào)情況等。調(diào)度者可以通過(guò)客流信息合理安排公交車間隔時(shí)間，同時(shí)公交車內(nèi)的視頻監(jiān)控也可以實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)各種異常情況，保護(hù)司機(jī)與乘客安全，為乘車人打造便捷安全的乘車環(huán)境。

3.3 車聯(lián)網(wǎng)

與物聯(lián)網(wǎng)相類似，主要是在汽車上開(kāi)發(fā)和搭載與智能交通相匹配的應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)線電技術(shù)聯(lián)通綜合交通信息平臺(tái)，對(duì)車輛靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行采集、分析、發(fā)布，從而保障車輛在運(yùn)行過(guò)程中的安全間距，降低剮蹭、碰撞等情況發(fā)生，提高實(shí)時(shí)導(dǎo)航能力，判斷其他車輛的動(dòng)態(tài)，提高通行效率。雖然，目前車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)沒(méi)有入物聯(lián)網(wǎng)一樣發(fā)達(dá)，但是隨著智能交通的進(jìn)一步發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)也會(huì)有更大的提升。

3.4 被動(dòng)安全

被動(dòng)安全技術(shù)是在道路上設(shè)置輔助設(shè)施，如車外防撞設(shè)施、安全避險(xiǎn)提示、疲勞駕駛報(bào)警等，借此達(dá)到減少交通事故、減少傷害程度、實(shí)現(xiàn)智能交通、提高安全性的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

智能交通是城市道路發(fā)展的必然方向。智能交通在交通監(jiān)控、信號(hào)控制方面的出色表現(xiàn)為城市安全，為提高城市交通服務(wù)水平，減少交通事故的發(fā)生提供了有效的實(shí)時(shí)信息幫助。在智能公共交通、停車誘導(dǎo)、不停車收費(fèi)方面為出行者提供了方便快捷的服務(wù)，大大節(jié)約了出行者時(shí)間，減少了資源消耗，提高了資源利用效率，增加流動(dòng)性。在交通數(shù)據(jù)收集上為管理者提供了大量準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)支撐，節(jié)約了管理成本，使得城市變得更智慧、更人性化。