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  • 闭环式数字孪生智慧交通管理系统平台应用及分析
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    2022-02-14 17:52:49

    2021年 8月份交通运输部和科学技术部印发的《关于科技创新驱动加快建设交通强国的意见》对交通强国建设提出了新的目标。为解决交通领域行车拥堵、停车难、行车乱等现象,保障人民的交通出行便利性、安全性、稳定性问题。

    大数据、物联网、人工智能、区块链、云计算并结合着无线通讯、北斗导航、遥感卫星等技术结合,将智慧交通建设突破综合交通网运营服务、健全部门间协同监管、数据共享、系统互联机制,构建“陆海空天”一体化交通运输安全保障与监管服务体系。数字孪生技术是上述多项技术融合的最新产物,是 智慧交通系统建设近期技术热点,将成为智慧交通系统建设的有力武器之一。

    上海臻图信息-智慧交通

    数字孪生技术简介

    数字孪生是物理对象的数字模型,该模型可以通过接收来自物理对象的数据采集,实现精准的可视化渲染而实时演化,从而与物理对象在全生命周期保持一致。通过数字孪生可进行 数据(含历史数据)采集,综合多学科、多物理量、多尺度、多概率进行 分析、预测、诊断、训练等 仿真技术,在虚拟空间中完成数字映射,从而反映相对应实体的全生命周期过程, 帮助对物理对象进行优化、决策及反馈(控制)。

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    智慧交通重要架构

    智慧交通系统建设是建立在数字孪生技术的基础上的,充分利用数字孪生技术 的特性搭建数字孪生智慧交通管理系统,基于数字孪生技术实现了一个“实时感知—虚拟空间映射—仿真推演—智能决策—实时控制—再感知”的闭环智慧交通管理系统。

    将所有全息数据信息充分的采集到数字孪生系统中,搭建智慧交通管理数字化仿真模型,并进行预测、分析和自动化控制系统,在高精度(ztmapinfo)3DGIS可视化与交互系统“一张图”上展示。最终完成对交通路网实时全息感知、态势展示、拥堵研判、指挥调度、路网评价等功能。

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    系统组成

    通过数字孪生技术将感知设备采集的数据结合智慧交通系统上的高精度地图, 在统一的标准坐标系和结构化数据下,实现空间上、逻辑上的关联,实现目标信息互补,完成实际物理空间目标向数字空间虚拟目标的映射。 构建了车路协同、自动驾驶等领域应用建设,交通路口是城市交通事故发生的集中地,汇聚了很多交通参与者和城市交通问题。

    在具体的业务部门和技术之间搭建起一个灵活度高、效率高、可复用的组件化平台,既可面向不同业务部门,快速提供数据服务支持,调取所需数据高效完成数据分析挖掘,辅助业务部门针对性了解问题、解决问题,又可在不影响后台运转的前提下协调前台与后台,使其更灵活、更高效,提高系统效率和服务水平质量并节约资源与成本。
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    交通仿真系统

    交通仿真系统是数字孪生系统的核心。在虚拟空间推演各种可能的控制方案,从中选择最优的结果,对于交通控制系统,实时交通仿真就是虚拟空间推演的核心工具。根据仿真对象的范围、精度不同,根据任务目标要求不同、工具选择不同分别达到微观仿真、中观仿真和宏观仿真的效果。

    通过不同工具的结合使用,特别是人工智能辅助决策方法、深度学习算法的引用,实现对事件的影响范围、趋势、程度等的有效响应,从而达到可计算、可优选的目标。同时也可通过模拟路网管控措施的落地,对事后交通事件进行后评价,使方案更趋于优选。

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    交通业务控制及发布系统

    交通业务控制及发布系统包含交通业务控制平台和交通信息发布系统。交通业务控制平台是系统操作人员、用户和整套数字孪生系统的交互手段,是一个集成各种业务应用场景的综合管控平台,目前典型的应用功能包括:高精度 3DGIS及地图呈现、交通流量、AR监控展示、交通控制、交通态势分析、交通事件管理、系统管理与运维等。

    交通信息发布系统是实现交通管控的辅助手段,通常包括可变情报板、交通诱导屏、停车诱导信息屏、广播、公众号、精准信息推送等,其目的是将数字孪生系统的输出“成果”信息有效及时地传递到交通管理者和使用者(包括车辆、设备),并按照相关信息内容执行各自任务。

    上海臻图信息-智慧交通

    结束语

    随着数字孪生的发展,数字孪生不再仅仅是一种技术,更是新的发展模式、新的发展动力,满足数字交通时代下,交通行业发展的新目标和新需求。数字孪生技术动态实时感知现实世界,打通现实世界与虚拟世界屏障,未来市场空间充满想象。 将会在智慧交通领域发挥重要作用,为交通参与者带来更佳的服务体验。

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    2011-10-05 14:44:43
    现在交通管理系统,里面的很多东西,大家可以学习下
  • 重点围绕交管局“情指勤督宣”的业务流程应用逻辑,融合城市交通元素有关的智能感知、智慧演练、精细化管理整治和全局性服务项目的总体目标,结合城市交通“智”理数据智能管理体系,重视场景化系统软件的高效与好用...

    交通大脑归属于智慧交通基本建设与发展壮大的分阶段目标,而与之紧密联系的城市大脑最终目标是跟未来的无人驾驶、智慧城市、V2X车联万物等紧密结合,变成支撑城市可持续发展的关键基础设施建设。
    西安交警在西安特色化智慧交通行业的基本建设与整体规划,重点围绕交管局“情指勤督宣”的业务流程应用逻辑,融合城市交通元素有关的智能感知、智慧演练、精细化管理整治和全局性服务项目的总体目标,结合城市交通“智”理数据智能管理体系,重视场景化系统软件的高效与好用。
    根据与新科技企业紧密协作,打造出全国首个AI对接“情指勤督宣”实战演练运用的新一代智慧大脑——西安交警城市大脑指挥中心。
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    一、最强大脑打造出制造行业高品质用户评价
    自2018年12月份资金投入实战演练运用至今,西安城市交通大脑根据搭建多层次、多维度的智慧交通实战演练应用领域,将新技术应用、新机器设备与城市交通整治要求有机对接,完成了重要指标值的“四升三降”,地面见警率提高12.1%、接处警解决速度9.4%、违反规定依法查处量4.8%、便民利民产出量提高36.8%;拥挤接警数降低17%、人民群众举报降低28.3%、拥挤指数值不断降低20个名次上下。
    除此之外,西安交警城市大脑指挥中心先后经历“陕西全省交通警察高新科技信息化管理学习培训和交管局专题会”、圣诞节、元旦等重大节日保障等系列活动,广受全国各地市交管局业务流程权威专家的认同。
    并积极主动与长安大学、台湾逢甲大学等学术研究人群展开共享沟通交流,根据理论研究融合,让AI助推“情指勤督宣”业务流程详细落地。
    来源于公安部、陕西省省委省政府、陕西省交警总队、西安市委的多名领导干部和权威专家先后就西安交警城市大脑指挥中心展开实地指导,对西安交警城市大脑指挥中心关注并给与高度的点评。
    二、统筹规划,数据运用刻画系统宏伟蓝图
    西安交警智慧交通起源于17年“2+5”顶层设计整体规划(数据资源管理体系和互联网模板支撑体系,配套设施产生精确感知、数据可视化指挥调度系统、勤务管理方法、总体管控、交管局服务项目五个方面运用),以“数据为本,精确为要,时效为本”的标准,依照全时空、多样化和多维度三个层面,联合国组织内一流智慧交通专业企业,借助于外置AI及算率,在各业务场景,精确感知总体目标特点、个人行为、自然环境特点及其特性,根据对业务流程数据、物联网感知数据和互联网技术数据的结合、标签化,融合后端开发大数据剖析技术,展开趋势演练、预测分析,发掘危害交通安全性、纪律的缘故和规律,并依照等级分类监管标准,借助于多层次、标签化的实体模型数据、专题数据完成西安城市交通精细化管理整治,并根据互联网技术+服务项目方式,尽快服务于交通交通出行。
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    三、兼收并蓄,关键能力抽丝剥茧
    紧紧围绕高层整体规划与设计方案,依据西安市城市路面交通运作状况,“无能力,不大脑”,重视城市大脑与指挥中心重要工作能力的搭建,主要包含:
    (1)视频大数据工作能力:西安交警联合海康威视,根据“视频+AI”产生一套强劲的感知系统软件,搭建感知智能,搭建城市交通物理世界和数据世界的公路桥梁,并融合GIS地形图与视频地形图结合技术,为城市大脑授予智慧的双眼。
    (2)路网大数据工作能力:西安交警协同四维图新、世纪高通等技术专业企业,配合3D城市粒子地形图数据,搭建互联网技术路网大数据分析研判系统软件,深层发掘路网数据的规律性,探寻互联网技术交通服务项目,以群众读得懂、看得明白的方法展现实际的实时路况,受到众多群众的欢迎,截至18年年末,路网判断业务系统每天浏览量超出30万人次。
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    (3)信息服务工作能力:依靠西安交警微信服务号加强交管局信息服务,提升警民互动交流和智慧交通出行引导,西安交警的微信服务平台客户超出290万,线上服务人数超出2800万,在陕西政务服务类微信中各类指标值持续排名第一。
    (4)物联网数据解决与逻辑思维能力:西安交警联合海康威视在视频中引进AR增强现实技术,发展AR实景拍摄指引,将视频智能逻辑思维能力与AR工作能力融合,同步提高视頻+数据解决与逻辑思维能力,根据AI、AR和大数据工作能力,搭建认知能力智能,洞悉数据世界里边的规律性,从数据中获得智慧,辅助交管局业务流程管理决策。
    (5)业务流程数据可视化工作能力:西安交警协同数字冰雹等好几家数据可视化服务企业,依据北航、交大好几个高等院校专家团队,紧紧围绕数据运用与业务流程运用产生数据可视化管理体系,让业务流程在展现端更为形象化,并根据数据可视化技术,将西安交警城市大脑总览、物联网数据资源支撑、公路网大数据、互联网技术+交通服务项目等软件系统融为一体,完成同城路面交通运作趋势检测、重污染区域安全性趋势评定、路面接警趋势判断、勤务在线趋势剖析及其信息服务等运用,领域模型围绕“情指勤督宣”五位一体,完成“业务流程一张图、数据一张网”。
    四、因城强化措施,面对西安城市交通实际难题
    西安市已进到前所未有的快速提高与发展壮大环节,承载着关键的国家战略定位。
    针对这座快速腾飞的城市,长驻人口数量与外来人口突破1300万,机动车辆拥有量突破320万,排行全国第八位,与之相对的则是城市路网密度仅排到全国第二十二位,同时加上棋盘式公路网布局,缓堵保畅任务较为严峻。
    西安交警考虑到西安城市交通供需状况,积极相拥国内各个科技有限公司,紧紧围绕西安智慧交通建设新一代智能指挥调度中心,开创一系列业务流程自主创新和实战演练提升。
    (1)塑造智能巡视“民警”
    根据视频智能剖析及其视频的精确定位,在西安交警城市大脑管理体系中塑造智能恶性事件巡视人物角色,在比较有限的警务人员资源标准下,根据AI资源管理体系能够更全面、更精确、更智能地发觉西安市的堵点、安全隐患点、安全事故点,以及敏捷地回应群众的服务项目规定。
    大家以12月26日“硬科技示范路”文艺东路与环城南路街口视频警报运用为例子,18时23子系统收到西向东方向拥挤排长队150米的警报信息内容,根据记录的位置信息全自动读取相匹配的视频核实,发觉是北向南方向有车子(陕AY6XXS)抛锚造成西向东行驶遇阻,调度员马上联系附近的托车给予帮助解决,及时解决了西向东方向车子积压状况,确保晚高峰期正常行驶。
    整个流程,自收到接警,到处理完毕,一共用时1分40秒!智能巡视公安民警依靠视频智能剖析、智能精准定位技术及其智能判断技术,让交通城市大脑指引清除堵点、消除隐患点的运用在新一代交通大脑中变成实际,对比传统式的视频巡视方式,新一代AI资源管理体系接警发现率和高效率提高了近3倍。
    接警处理干涉时间由于接警信息内容及部位的精确度,再相互配合不同应急方案的保障,接警時间均值减少3-5分钟,相当于传统式接警时间的30%-50%。
    (2)塑造指挥调度系统“专家”
    西安交警城市大脑根据支队、大队等级分类运用与调度协作,在一级和二级创建两级数据可视化指引战斗服务平台,即时交互接警信息内容、把握实地警务人员设防、公布指挥调度系统命令,逐步完成命令及时传送、指引步骤数据可视化、指挥者和一线公安民警双重即时通讯的快速响应作用。
    对目前接处警和指挥调度系统工作内容展开小结和抽象,量身定制以公安总览、勤务精细化管理调度、接处警、商业活动指引等为代表的11种数据可视化情景。
    数据可视化情景中完成了智能提示、预警信息气象预报、全自动判断、命令下达等作用,全部数据和情景融进一张在线地图,命令下达和工作流全自动分转,为各个指挥长出示了一图作战的指挥调度系统新情景,同步运用GIS服务平台与警务通终端设备将警情精准投放至附近值勤公安民警同时消息推送到大队值勤干部,保证迅速指引、快速响应、迅速处理,降低了“接警”到“处警”的中间环节,完成了主动报警、扁平指引、迅速处理的完整传动链条。
    在这里插入图片描述
    (3)塑造数据信号控制“专家”
    依靠西安交警城市大脑自主创新运用环节,全方位进行信号指示灯优化攻坚提升行动,依照“一灯一策,一路一案”的构思,聘用上海同济大学杨晓光专家教授团队等专业团队全方位进行西安市信号指示灯智能化更新改造设计方案和数据信号配时提升做课程辅导。
    并依靠“硬科技”试点道路探寻西安交警大数据信控运用,搭建大数据感知、评定、提升、执行、意见反馈的数据信号优化闭环控制,结合街口信号机、视频、卡口及互联网技术浮动车数据,形成行车道级的街口交通流量统计和街口交通流实体模型搭建,核对历史最佳行驶速度及最好行驶量,为数据信号配时调优和街口交通机构提升出示数据支撑。
    (4)塑造信息服务“标兵”
    西安交警互联网服务组,构建了互联网技术自主创新服务项目领导小组,与世界各国高质量的互联网技术、大数据智囊团队协作,补齐互联网技术智慧业务流程薄弱点,首先启用交通实时运作趋势、实时路况微信小程序、交通出行路线整体规划服务项目,以群众读得懂、看得明白的方法展现实际的路况信息,受到了众多群众的热烈欢迎,每天浏览量超出了30万人次。并依次进行了30多种人性化的智慧提示服务项目。
    除开基本的验审、换证提示,还出示限号提示、蹭停催移车警示、托车告知、被检举警示这些,对于严重违纪行为或是交通违章大户订制消息推送警示教育信息内容,总计推送信息内容超出1.5亿条,西安交警微信服务号出示网上“一次都不跑”服务项目每日超出20万人次,节省警务人员339人,每天降低人民群众来回8100余公里,在全国交警队手机微信人气值自始至终排名第一。
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    五、云边结合,“最佳示范路”落地城市大脑最佳实践
    假如将信息系统比作身体,城市大脑当做着监测中心的人物角色,那么在实战演练运用中仍需配备最强双手和最快双腿。
    在西安交警城市大脑基本建设与成长过程之初,西安交警首先打造出高新科技示范路,贯彻云边结合的理论研究,
    一是将示范路物联网数据、勤务专项整治与交警队大脑产生云边相辅相成架构,借助示范路哺育城市大脑数据池,训炼城市大脑数据思维能力;
    二是不断认证大脑的智慧运用,将示范路打造成城市大脑里边强健的体魄和躯体,适用智慧运用,从“情指勤督宣”五个业务流程层面考虑。
    根据核心理念自主创新、技术革新、数据共享资源、系统化基本建设、勤务改革创新等政策措施,规范人车交通出行纪律,提高路面交通遵纪守法观念,提升交警队应急管理高效率,提高路面交通安全性能,提高交通服务项目质量,形成配备最科学研究、感知最全方位、运用最优秀的示范路。
    (1)让视频授予调度员“意识”
    时至今日,视频代表交警队的双眼早已变成不争的事实,可是伴随着交警队城市大脑的完工,大脑配合视频便具有了调度员的观念,交警队平时巡视、勤务追踪接力等变得更为智能了,18年12月24日的一次紧急救助中,为确保一辆急救中心车辆前往儿童医院,在收到任务以后,指挥中心巡视岗公安民警马上起动智能保障体系,完成精确派警、调度保障,路面上的视频全线检测确保和接力,街口信号指示灯随车绿波,将该援救任务确保效率提高到完美。
    (2)交警队大脑与AI对接数据信号操纵
    西安交警依靠AI与数据信号控制权威专家强强联手,根据每一个街口的行驶实体模型、道路的总流量遍布、地区的趋势遍布,产生点、线、面的智能数据信号等智能配制,完成“AI硬科技”+数据信号控制的榜样运用,精确的视频交通总流量与技术专业的AI优化算法搭配,点、线、面的实体模型搭建与最优控制。
    让数据信号自动控制系统变成真实的交通指挥家,完成从“人看灯行驶”到“灯看你放行”的逐渐改进,并依靠后端开发数据信号等操纵评价指标体系创建,全方位评定街口信号指示灯配时的合理性,自18年9月至今,示范路的行驶高效率对比高峰值阶段(17年7月份)同比减少24.7%。
    与之相一致的是,西安城市交通路面通畅指标值持续提高,在高德、百度、四维图新等地形图厂家公布的拥挤汇报中,对比17年当期,拥挤排行降低显著,高德数据显示信息降低20名,百度地形图统计分析降低36名,数据显示信息,截至18年九月份西安户籍人口提高60万,应对人口数量疯涨交通工作压力不升反降。
    在十五个副省级城市中,西安的均值交通指数值排行第八,交通指数值为2.16,对比17年同期,西安交通指数值降低7.41%。
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    (3)指挥中心“大智慧”与移动警务“小智慧”分级运用
    根据数据驱动器的高效率勤务系统软件基本建设,秉持着“数据辅助管理决策,出现异常恶性事件/群众需求指导勤务适用,AI智能到端”的逻辑思维,一线巡查公安民警根据智能终端设备,能够高效感知风险的交通个人行为和违反规定车辆,确保路面交通纪律环境,并与指挥中心形成高效率工作机制,确保值勤全过程中的各类异常恶性事件的处理效率做到最大。
    以西安交警移动监管系统软件为例子,对于一线工作展现“点多、线长、离散”的特点,巡逻警车之间的离散,造成管理中心不能精确的把握警务人员遍布状况本系统软件致力于根据巡逻车移动警务的特点,西安交警引进移动监管系统软件完成车辆识别与照片抓拍,完成操控阻拦业务流程、巡查过程违法调查取证业务流程、警务人员精准定位及勤指联动业务流程。
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    (4)人车档案资料与城市交通的精确画像
    借助西安交警电子眼抓拍数据剖析,对街口、道路描绘精确的交通画像,对于重点车辆形成一人一车档案资料,关联前座驾驶人员关系,选用科学的积分实体模型描绘城市交通的精确画像,这里对于一些具有不良驾驶习惯的司机、时常违反规定、时常被检举阻碍行驶的司机,交警队会根据短消息、手机微信等服务项目方法及时告知本人,持续改正安全驾驶习惯确保群众的交通出行环境。
    硬科技示范路上线后,搭配城市交通大脑一起,拥挤降低了12%之上,路面交通乱象降低28%以上,交通遵纪守法率提高60%,接警的发现和处理效率提高了3-4倍,“硬科技示范路”与西安城市交通大脑产生了极佳的云边相辅相成关联。
    西安交警城市大脑指挥中心的运用,以“情指勤督宣-五位一体”为业务流程着力点,在数据层面结合了大量物联网技术数据、互联网技术数据、移动单警数据和交通业务流程数据,重点构建数据资源池为数据颠覆式创新,并依据业务模型刻画18类数据主题风格库,30余类数据专题库,融合交管局具体业务场景展开迅速落地;并依据数据和领域模型依照支队、大队、执勤公安民警产生分级运用管理体系,打造出复合型西安具体的勤务管理体系。
    西安交警正在快步推动以西安交警城市大脑为关键的智能运用下沉大队、公安民警终端设备,以视频为关键的AI工作能力搭建和互联网技术数据深层发掘,形成全国指挥中心贯彻“情指勤督宣”业务流程运用榜样。
    如同清华大学交通研究所所长陆化普教授在《建设城市交通大脑的若干思考》中注重“城市交通大脑的作用需求可从坚持问题导向和目标导向2个层面考虑”,只有迎合地区交通特点和交管局业务流程的实战运用,才可以尽快为城市交管局业务流程、智慧城市基本建设出示高价值工作能力支撑。

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  • 用顺序表实现交通信息管理系统,有查询、修改、删除等功能
  • 第三章城市智慧交通管理和服务平台系统方案设计 3.1系统构成 按照信息获取的方式、传递及使用情况,可以把城市智慧交通管理和服务综合信息服务平台系统划分为4 个层次: 基础层、功能层、共享信息层和服务层。在...

    第三章城市智慧交通管理和服务平台系统方案设计

    3.1系统构成

    按照信息获取的方式、传递及使用情况,可以把城市智慧交通管理和服务综合信息服务平台系统划分为4 个层次: 基础层、功能层、共享信息层和服务层。在指挥中心建设一个基于GIS的综合信息服务平台,通过整合集成各个子系统,达到可视化智能管理与控制和管理决策辅助支持,实现常态下的日常综合交通管理和违章执法,以及面向事件的联动控制和应急处置。

    城市智慧交通管理和服务综合信息服务平台系统结构如图1所示。

    3.2 基础层的主要功能

     基础层主要包括各种交通信息的获取和为了信息传递而建立的通信网络。基础层要保证获得的交通信息准确可靠,通信网络能及时、准确地传递交通信息。交通信息由动态交通信息和静态交通信息组成。静态交通信息是指基础的交通设施,例如道路及其附属设施、道路的标志与标线等。道路附近的标志性建筑如汽车站和火车站等也是影响局部交通状况的重要因素,这些也要归入静态的交通信息。动态的交通信息主要是指布设在道路上的交通状态监测设施所取得的数据和通过人工方式采集的路况信息。现在常用的交通状态监测设备主要包括视频流量监视器、环形线圈检测器、微波车辆检测器、视频车辆检测器等。配有GPS和通信设备的交通管理人员也是动态交通路况信息的来源之一。通信网络不仅包含采集、传递交通信息的网络 设备,还包括与出行者进行信息交流的通信设备如广播、电话等设备。目前国内外通常采用的通信形式与网络结构包括:

    (1)局域网、广域网(光纤宽带、DDN 、ISDN 等) 、系统内专网(信息中心与分中心之间以及路测单元与分中心间)、公众信息服务网等。

    (2)手机短信、调频副载波通信、其他移动通信设备等,用于交通信息发布。

    (3)电话、手机、传真、有线电视(CATV )、Internet等,用于交通信息查询。

    (4)支持各种物理链路,如卫星、光纤、无线、有线电视等,以数字通信为主。

    动态和静态的交通信息以地理信息系统(GIS,Geography Information System )为可视化平台,通过网络设备为其他各层提供服务。

    3.3 功能层的主要功能

     功能层是基于基础层的信息能够提供的各种功能的全集,完善的服务功能简化了交通管理者的劳动,为出行者设计出行方案提供了有效的帮助。功能层主要包括信号控制、运行车辆管理、电子收费、紧急事件处理、交通信息管理与发布系统、车载导航定位系统等。自适应信号控制系统被认为实用性最强,是发展智能交通管理系统的最佳选择。自适应信号控制系统的主要内容包括中心管理的动态控制策略,交叉口自适应控制,建立行人、车辆和非机动车控制的模型等方面。交通信息管理与发布系统通过对动态交通信息的采集、传输、处理和发布,在地理信息系统上提供实时的可视化道路和交通状况,并通过多种传媒为商业运输企业、政府机构和普通公众提供实时的和预测性的交通信息服务。随着无线通信方式的发展,通过手机或其他手持设备、移动终端等上网获得路况信息,重新设计预定的出行方案将会是近期内诱导系统的主要部分。

    3.4 共享信息层的主要功能

    共享信息层是指由功能层各部件综合集成所构成的城市智能交通综合信息服务平台,它将从功能层中采集到的各种交通信息进行融合分析与加工处理后,为上层各种服务所共享,并为交警、交通、公安地等系统的跨系统联动提供依据及预案。共享信息层主要是以地理信息系统平台作为支撑工具,为实现交通管制措施、设计交通运输方案、道路的规划与设计等提供有力的帮助。

    3.5 服务层的主要功能

    服务层是整个系统的最高层,是系统与出行者和交通管理者实现交互的接口。系统通过服务层向道路的控制设备提供控制方案,向出行者提供路况信息,向交通管理者分配管理任务;同时服务层也负责从出行者和管理者接收信息,如交通事故的报警、交通管理者提供的路段信息等;通过服务层还可以根据出行者提出的要求来提供最佳的出行方案。通过广播、交通网站、信号灯、诱导大屏等多种方式给出行者提供交通信息,尽可能的保证道路畅通,提高整个交通系统的效率。

    第四章智慧交通管理和服务平台系统集成解决方案

     

     

    城市智慧交通管理和服务综合信息服务平台系统组成及各子系统接口图如下:

    智慧交通管理和服务平台系统采用模块化结构,系统提供数据采集、数据处理、数据分析、数据挖掘、接口转换及信息服务、决策支持、系统预案、跨系统联动等功能,可集成智能公交系统、快速公交系统(BRT)、智能交通监控指挥系统、交通事件检测系统、城市交通诱导系统、交通信号控制系统、停车场管理系统等子系统模块,同时为高速公路、高速铁路、轻轨、物流、航运、出租等系统预留接口,并可与公安、医疗、能源、部队等实现信息共享及跨系统联动。

    下面将对智慧交通管理和服务平台中,可集成的各子系统解决方案做一下介绍:

     

    4.1智能公交系统解决方案

    4.1.1软件智能公交系统简介

    软件智能公交系统主要由车载主机设备与智能调度软件两部分组成。
           车载主机设备具备车辆自动报站、录像存储、多路视频监控与双向通话联络等功能;智能调度软件具备运营计划管理、智能调度、车辆实时监控、基础信息管理等功能。通过车载主机设备与智能调度软件协调工作,使调度工作降低运营成本,并完善了面向乘客的服务质量,提高了服务水平。

    智能公交系统逻辑结构图如下:

    智能公交系统物理结构图如下:

     

    软件智能公交系统智能调度软件主要组成:

    软件智能公交系统车载设备主要组成:

     

    4.1.2软件智能调度软件系统简介

    智能调度软件主要由调度平台与服务器组成,通过调度平台与服务器端的信息交互,调度平台与运营车辆和站台的相互联络,实现对站台信息发布与运营车辆调度工作的智能控制。
    调度平台工作在公交公司监控中心服务器上,实现计划管理、智能调度、实时监控等功能。

    调度平台登陆界面:

     

    调度平台工作界面:

     

     

    1、基础信息管理:

    调度平台中保存了公交公司各分公司、线路、车辆、人员等各项基础信息,这些基础信息与公交公司各条线路的运营息息相关,通过编辑、增加、删除相关基础信息,可以对公交公司各项工作做出及时的调整。

    2、行车计划管理:

    对于公交的运营来说,每日的行车计划是使之正常运营的基础,调度平台具备定制行车时刻表、行车班次等计划,通过对以上计划的设置、编辑、管理、可以有效的、准确的控制公交各条线路的正常运行,保证公交公司一切业务运转正常。

    3、劳动排班

    调度平台为公交公司提供了劳动排班功能,可以按日为各条线路安排每班司机,为了使系统操作更为简便、人性化,调度平台提供了早、晚班对换、班次顺延等辅助功能,为排班人员提供最大的便利。

    4、车辆监控

    调度平台提供了车辆监控功能,操作人员可以利用两种不同的方式对在线车辆进行监控工作:

    (1)模拟线路:

    系统提供模拟线路界面,工作人员通过该界面可以清晰的了解到各条线路的运营情况,界面按照线路运行方向依次排列每一个站台名称,工作人员可以在界面上了解每条线路上正在运营的车辆(车号)、车辆数量等信息;

    (2)地图监控:

    系统提供地图监控界面,车辆在线路上的运营将实时的显示在地图上,通过此功能,工作人员可以清晰的观察到车辆所处的路段;

    通过模拟线路与地图监控的配合,工作人员可以充分的了解线路的运营情况。

    5、运营统计

    调度平台提供了线路日报、月报、司机考核等一系列报表统计,实现报表输出的自动化、无纸化。

    6、视频监控

    系统提供了多路视频监控功能,工作人员可以通过视频监控功能实时监控车辆运营状况,系统支持同时监控四路摄像头,可以对不同线路的不同车辆同时监控,保证了监控中心的监控力度与覆盖面积。

    前端车载图像信息由车载摄像机完成采集,图像本地存储的同时通过无线网络也实时传送到监控中心,这样通过授权的客户端软件工作人员不仅可以看到公交车辆上的图像,配合电子地图还可以了解车辆所在的具体路段、方位、有无报警等状况,做到远程监控、报警联网、智能调度。

    4.2快速公交(BRT)智能系统解决方案

    4.2.1智能公交系统构成

    智能公交系统由通信网络系统、车辆定位和无线通信系统、运营调度系统、乘客信息系统、视频监视系统及周界防范系统组成。

    BRT智能系统逻辑结构如下:

     

     

    BRT智能系统物理结构如下:

     

    4.2.3智能公交系统功能

    智能公交系统应实现中心智能化调度管理、车站车上导乘信息发布、视频监视及夜间对车站的防护等功能。我公司BRT智能系统解决方案是建立在BRT基本特征之上的现代化、智能化运营管理系统。

    BRT基本特征是:路—专用路权;车—新型公交车;票—站台售检票;一站式封闭站台;运—面向乘客需求的线路运营组织;控—智能化运营管理系统。我公司BRT智能系统解决方案是建立在BRT基本特征之上的现代化、智能化运营管理系统。

    BRT智能系统主要功能:

    (1)满足BRT运营所需的“业务-资金-信息”三位一体的现代化业务要求,实现高效运营、优质服务、规范管理;

    (2)采用先进的技术手段对BRT车辆进行实时动态定位,对场站进行实时视频监控,为实时调度优化提供客观依据;

    (3)运用计算机优化编制运营作业计划和劳动派班计划,同时结合动态监控、现场采集与人员反馈获得的数据,利用计算机辅助实现实时调度;

    (4)根据BRT的运营特性,实现BRT车辆自动识别,对其进行相对的、有条件的路口信号优先,并选择适当的优先策略、优先方法和优先模式,减少其路口延误时间;

    (5)建立集成高效、综合利用的通信传输网络,满足智能系统多媒体信息传输、业务调度、实时监控的需要;

    (6)建立先进的、符合BRT运营管理要求和运行需要的售检票系统,为乘客提供快捷、方便的服务;

    (7)通过各种途径,为广大出行者提供实时、准确、便捷、高效的信息服务,改善公交形象,提高服务水平;

    (8)通过系统集成,使“车—路—站”成为一个有机整体,以提高BRT的运营效率和管理水平。

     

    4.3智能交通监控指挥系统解决方案

    4.3.1系统概述

    智能交通监控指挥系统作为智能交通系统的一个组成部分,在保证城市交通安全、畅通方面发挥着巨大的作用。可以作为了解交通状况和治安状况的一个窗口,是交通、公安指挥系统不可缺少的子系统。建立视频图像监控系统目的就是及时准确地掌握所监视路口、路段周围的车辆、行人的流量、交通治安情况等。

    交通视频监控的区域主要是城区主要道路,重点是交通流量大的路口、路段和事故多发点,所有监控视频信息全部送往监控中心,这一特点决定了交通视频监控网络为点对多点分散型网络结构,各点距离监控中心的距离有近有远,远点长达十几公里到几十公里。

    该系统由前段数据采集系统、数据传输系统、数据显示及存储和控制系统三级系统组成,系统具有高性能、多方面的检测手段,直观的数字检测和显示功能,图像监视功能,完善的紧急电话报警功能,以及能及时、动态地发布警示和诱导信息。

    4.3.2系统结构

    智能交通综合监控系统结构图如下:

     

    系统拓扑图:

     

    4.3.3系统特点

    1、交通监视和疏导

    通过系统将监视区域内的现场图像传回指挥中心,使管理人员直接掌握车辆排队、堵塞、信号灯等交通状况,及时调整信号配时或通过其他手段来疏导交通,改变交通流的分布,以达到缓解交通堵塞的目的。

    2、交通警卫

    管理人员随时掌握交通警卫录像,大型集会活动的交通状况,及时调动警力,以保证交通警卫录像畅通。

    3、视频存储取证

    本系统通过硬盘录像机进行视频录像存储,通过突发事件的录像,提高处置突发事件的能力。通过对违章行为的录像,发挥监控系统在经济效益和社会效益方面的积极作用。

    4、远程监控指挥

    通过对全线的监控,配合相应的广播、报警联动系统实现监控指挥中心或监控分中心对道路现场的全程监控管理。

     5  高清监控效果

    (1)系统采用日夜型长焦镜头,搭配透雾摄像机、激光器、红外热成像设备(可选),无论白天、晚上、雾天,都可对目标进行全天候昼夜监控。

    (2)先进的H.264图像处理技术,图像分辨率可设置为CIF:352*288、H-D1 704*288或D1:704*576,通过图像优化,消除了图像画面抖动和运动物体锯齿化和拖尾现象。

    (3)系统提供前端云台摄像机的控制功能,可根据用户权限提供优先级控制,提高系统自适效率。    

    (4)图像可根据现场情况叠加文字,日期,时间和特殊标志,便于录像检索。    

    (5)本系统通过多级联网模式,可对片区、监控分中心、监控指挥中心进行分级联网,集中监控。 

    4.3.4系统组成

     1、视频监控前端

    监控前端主要由长焦大镜头、云台、透雾摄像机、红外热成像(可选)、激光器、防雷组件,无间断电源等主要设备组成。每路视频在网络中占用的带宽低,同时,经过特殊算法处理的画质看起来更加清晰,细腻。适合交通行业对图像高清晰,高实时性的特殊要求。

    2、通讯网络

    道路视频监控系统采用标准的TCP/IP协议,可直接运行在交通部门的内部网上。前端监控一体机的视频信号利用视频编码器通过网络传输到分中心,在分中心可以监控存储,也可直接传输到监控指挥中心。

    3、监控中心

    监控系统采CS结构,在监控中心安装解码器、视频监控系统服务器,主要完成现场图像接收,用户登录管理,控制信号的协调,图像的实时监控,录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。

    在监控中心,视频监控系统服务器将数字视频还原成模拟图像,将视频信号转到指挥中心电视墙上,指挥调动人员还可以选择以操作台微机作为监控终端,对全部路面信息集中调用监控。局领导利用计算机信息网上的任何一台微机/笔记本电脑当作监控客户端,利用客户端浏览器即可随时随地依据权限查看到所需要的画面。可实现多画面实时监控,远程控制摄像机云台、和违章抓拍等操作,是一套可满足交通实时图像监控的综合网络监控系统。

    4.4交通事件检测系统解决方案

    4.4.1系统简介

    交通事件检测系统(Traffic Incident Detection Systems),是一种完全智能化的视频分析系统,事件检测分析仪能对上传的视频图像、交通流数据、气象数据等进行分析,对图像中的一个或多个全景中的车辆行为进行检测和跟踪,从而实现对各种交通事件包括交通拥堵、车辆突然停驶(交通事故)、车辆逆行、车辆遗洒物品、行人穿越公路等交通特殊事件的可靠检测,实现对道路每车道车流量、平均车速、车道占有率、车间距、排队长度等交通流数据的准确分析及预警,以及道路能见度、温度、湿度等气象数据、烟雾火灾等特殊事件的准确分析及预警。交通事件检测系统能对交通状况进行分析、判断和处理,并将分析结果发送给交通管理和服务平台系统软件进行处理,交通事件检测系统还能为平台系统应用软件提供交通事件的性质、级别等相关信息,经监控人员确认后,将信息传达给急救、路政、交警等相关部门,以便能够及时处理交通事故,保证公路的安全、畅通,以及人民群众的生命财产安全。软件交通事件监测系统具有准确、精良的事件检测及分析能力,可为多系统联动提供报警信息及报警依据。

    4.4.2系统优势

    1.先进的视频触发技术、目标识别与跟踪技术

    系统采用先进的视频触发技术和国际领先的多目标识别与跟踪技术,能够实现24小时全天候检测,最大程度抑制了光照变化、阴影、雨雪等各种因素对精度的影响。

    2.建设成本低,节约资源

    3.系统稳定可靠

    4.4.3系统功能

    一.事件检测

    1.交通事故 

    2.突然停车

    3.车辆慢行

    4.车辆逆行

    5.行人穿越

    6.遗洒物

    7.隧道烟雾

    8.火灾

    9.车辆突然驶出路面

    10.道路突发异常

    二.流量检测

    1.车流量

    2.平均车速

    3.车道占有率

    4.车间距

    三、气象信息检测

    1.能见度检测

    2.雾检测

    3.雪天和积雪检测

    4.雨天和积水检测

    5.路面结冰检测

    四.事件报警和图像存储功能

    五.自诊断报警功能

    4.5城市交通诱导系统解决方案

    4.5.1系统概述

    交通诱导系统主要用于发布交通诱导信息和交通相关信息,将实时交通信息发布给参与者。系统通过采用先进的控制技术和室外信息显示技术及设备,以公安交通管理业务的基本规定为依据,对调节道路交通流量,提高现有道路通行能力,缓解交通阻塞将产生积极作用。

    4.5.2系统结构

    交通诱导显示屏系统由室外显示屏、指挥中心控制系统、通讯系统等部分组成。

     

    4.5.3系统功能

    一.多方式信息发布

    通用信息显示,人工诱导显示,自动诱导显示。

    二.信息发布内容

    1.前方主要路段、立交桥之间的预计旅行时间;(定量)

    2.前方道路拥挤状态;(定性)

    3.平均车速(包括每一车道);(定量)

    4.用车辆数(距离)表示的排队长度(定量)

    5.限定车辆最高速度信息(可变限速标志);(定量)

    6.意外事件或事故发展状况的信息;

    7.道路修建信息;

    8.当前推荐可选路线信息;

    9.重要地区停车状况信息;

    10当前或马上就要发生的对交通有影响的事件(如游行、足球比赛散场)信息;

    11.天气状况信息;

    12.交通管制情况的信息;

    13.交通法规、交通安全等宣传信息;

    三.交通诱导信息实时显示

    四.本地存储功能

    五.远程控制功能

    4.5.4系统性能

    1.显示屏为完全户外使用环境,设计和提供的系统及所有设备均能够在实际的使用环境中每天24小时连续运行。

    2.技术先进,主要设备(显示屏、控制机、通讯设备等)均能保证10年的正常使用寿命。

    4.6交通信号控制系统解决方案

    4.6.1系统简介

    交通信号控制系统是城市交通管理系统的一个重要子系统,其主要功能是自动调整控制区域内的配时方案,均衡路网内交通流运行,使停车次数、延误时间及环境污染等减至最小,充分发挥道路系统的交通效益,系统能够根据检测到的交通信息实时优化计算控制区域的控制方案,使其适应交通流的变化,满足车辆通行的需求,系统也可通过指挥中心人工干预,疏导交通。

    4.6.2系统优势

    1.完善的仿真和辅助决策功能;

    2.分子区的区域、线协调控制;

    3.多种绿波控制方式;

    4.交通流量数据的格式化存储和统计分析;

    5.多种特勤控制预案,确保特勤万无一失;

    6.无线遥控式信号机手动接口;

    7.系统良好的兼容性。

    4.6.3系统基本功能

    1.数据采集存储

    2.数据统计分析

    3.集中监控功能

    4.各分控制系统之间的联动控制功能

    5.设备监视和故障统计功能

    6.交通流量数据的格式化存储和统计分析功能

    7.用户管理和容量访问

    8.信号机参数管理功能

    9.交通仿真和辅助决策功能

    10.路口信号配时功能

    11.路口、路段和子区编辑功能

    12.子区划分

    4.6.4区域控制级功能

    1.远程遥控功能

    2.完全自适应

    3.交通拥挤点的提示与警告

    4.区域协调自适应控制

    5.动态方案选择控制

    6.线协调控制

    7.行人控制

    8.紧急车辆优先控制

    9.快速路出入口控制

    10.强制控制

    11.警卫路线设定功能 

     

    4.7智能停车场管理系统解决方案

    4.7.1系统简介

    伴随着城市智能化管理的提高,网络信息化的普及及人们生活方式的转变,特别是城市车辆保有量的快速增长、城市停车位资源的紧张,大型停车场的智能化管理将在许多大、中型城市中被推广使用。智慧交通管理和服务平台系统可集成停车场智能管理系统模块,通过监控中心的系统平台及跨系统合作,监控人员可远程实时监控被监控停车场的运行状态,实时了解停车场的运行情况、车位情况等,用户也可通过网站、电话、手机短信等方式查看、了解停车场的运行情况及车位情况等相关信息。

    停车场收费管理系统利用了高度自动化的机电和微机设备对停车场进行安全、有效的管理,包括收费、保安、监控、防盗等。本系统专门针对机场、车站、体育场馆、商场等公共场所停车场,或高级商住楼、高档写字楼与高级公寓与酒店的停车场进行监控及管理,对机动车辆进行识别与计费,是一种较好地将读感识别技术、大规模集成技术与计算机技术结合于一体的新型保安管理系统。它利用读感技术对持卡驾驶员进行自动遥测识别,通过挡车闸与专门软件技术的配合,给停车场的保安与计费管理提供了自动化手段与商业监督。该系统技术先进,操作简单,可靠性与保密性高,是目前最现代化的停车场智能管理控制系统。
      根据使用对象的不同,停车场可以划分为内部停车场和公用停车场两大类。内部停车场主要面向固定的车主,一般多用于各单位自用停车场、公寓及住宅小区配套停车场、写字楼及办公楼的地下车库等。这类停车场的特点是使用者固定,禁止外部车使用,使用者对设施使用的时间长,对车场管理的安全性要求严格,在上下班高峰期出入密度较大,对停车场设备的可靠性及处理速度要求较高。公用停车场主要为临时性散客提供服务,有收费和免费之分。这类停车场常见于大型公共场所,如车站、机场、体育场馆等地方。车场设施使用者通常是临时一次性使用者,数量多、时间短。要求车场管理系统运营成本低廉,使用简便,设备牢固可靠,可满足收费等商业处理要求。鉴于以上特点,停车场管理系统是为既有内部车辆又有临时收费车辆的综合停车场而设计,系统的设计具有模块化功能,这样,对于具体工程的项目而言,方案选择,可根据楼宇的档次、车辆的多少、车库出入口的数量、车库的性质、固定车辆与临时车辆的比例、费用支出的多少等因素,综合考虑各子系统的增减,灵活方便。

    4.7.2系统组成

    智能停车场管理系统由摄像机等视频监控系统、语音提示系统、对讲系统、入口读卡器及发卡机、出口读卡器、自动道闸、感应线圈、工控机、服务器、控制管理软件等系统等组成。

    4.7.3系统主要功能

    1.系统将用户分为两种,一种为固定用户,一种为临时用户。固定用户采取提前缴费方式(一个月、三个月、六个月或一年),每次出场时不再收费。临时用户出场时根据本次停车时间及当前费率缴费一次。

    2.所有车辆凭卡进入,读卡时间、地点及车辆等各项资料均自动在计算机上显示并记录。

    3.所有车辆刷卡后经收费员收费(临时用户)或确认(固定用户)后车辆出场。

    4.可任意设置通行时间及报警时间,如遇特殊情况还可定时设定编程。

    5.该系统具有分级管理功能,且人员操作该系统均有记录。

    6.卡片管理功能详尽。

    7.上述功能计算机均自动记录,出入报告、卡片报告、报警报告均可打印。

    8.本系统采用最先进的地感线圈技术控制挡车臂的落下。在电动挡车臂臂处安装地感线圈,当车辆进入读卡范围时由司机读卡,系统自行判定其为或无效,有效时电动挡车臂抬起,车辆进入地感线圈感应范围时,由地感线圈自行判定车辆是否行驶过去(有效范围内),若车辆未通过则电动挡车臂不落下,车辆通过后(有效范围内)则电动挡车臂落下,完成本次任务。如有车辆尾随进入则由地感线圈输出信号使电动挡车臂不落下。只有当车辆通过出入口,并且驶过预定的安全距离,挡车杠才会落下,从而确保了车辆的安全通过。

    4.7.4系统特点

    ——非接触式遥控识别:本系统提供非接触遥控识别。根据读感器的不同规格,提供不同的识别距离,普通读感器可提供20cm的读感距离,特殊读感器可提供50cm以上的读感距离。

    ——识别速度快:读感响应时间可达94mS。

    ——可靠性高,容易安装:读感器全封闭设计,密封率高,符合国际IP65标准,极难伪造。 非接触式智能卡由集成芯片构成,为无源卡。 系统完全电子化,设备占地小,不易损坏,后期施工。

    ——使用方便快捷:可根据变化环境自动定标,读感器发出的信号能透过非金属物体进行读感。

    ——系统灵活开放:系统可灵活地与其它设备连接,控制诸如门、闸、灯光、警报或摄像机等,系统软件可方便地按用户要求更改,更可联入楼宇网络。

    ——后台管理完善:强大的后台管理系统可以全面追踪所发行的每张卡的使用情况和各车辆的出入情况。中文界面,易懂易学,能自动计费并生成统计报表。

    ——可声光报警。

     


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  • 最短路径算法的交通管理系统源代码 c++ 最短路径算法的交通管理系统源代码 c++
  • 智慧城市系列之智能交通系统(ITS)

    万次阅读 2020-09-14 09:44:42
    ITS的基本功能模块包括:先进的出行者信息系统(ATIS),先进的交通管理系统(ATMS),先进的公共交通系统(APTS),先进的车辆控制系统(AVCS),以及商用车运营管理系统、先进的乡村运输系统、自动公路系统等。...

     

    第四章  ITS的主要内容

    ITS的基本功能表现在:减少出行时间、保障交通安全、缓解交通拥挤、减少交通污染等四个方面,其最终目标是建立一个实时、准确、高效的交通运输管理系统。ITS的基本功能模块包括:先进的出行者信息系统(ATIS),先进的交通管理系统(ATMS),先进的公共交通系统(APTS),先进的车辆控制系统(AVCS),以及商用车运营管理系统、先进的乡村运输系统、自动公路系统等。考虑到系统在国外、国内投入运营的情况,这里对前四个子系统进行重点介绍,并结合各子系统的特点,选择不同的侧重点分别予以讨论。

    第一节  先进的出行者信息系统(ATIS)

    1. 基本概念

    该系统主要是对交通出行者提供及时的信息服务。在出行前,通过办公室或家庭的计算机终端、咨询电话、咨询广播系统等,向出行者提供当前的交通和道路状况以及服务信息,帮助出行者选择出行方式、出行时间和出行路线;在出行途中,通过车载信息单元或路边动态信息显示板,向出行者提供道路条件、交通状况、车辆运行情况、交通服务等实时信息,通过路径诱导系统对车辆定位和导航,使汽车始终行驶在最佳路线上,使出行者以最佳的出行方式和路线到达目的地。

    ATIS可以通过车载设施、可变标志、交通信息广播、移动电话等,向驾驶员提供互动信息,让他们始终行驶在最短路线上。ATIS提供的信息可以分为三类:

    u出行前信息

    u途中信息

    u目的地信息

    4. ATIS共用信息平台的建设

    (1)基本概念

    ATIS实现的基础是信息化的实现,ATIS必然会由“先进的出行者信息系统”向“先进的交通信息系统”发展,其最终的服务对象不仅包括出行者,还包括运输机构、关联企业等等。其中,信息化是实现智能交通系统的各项功能的核心和关键之一。这里提出的共用信息平台是进行系统信息集成的重要手段,它将为各种相关子系统提供引导接入策略和信息共享服务。它将对整个城市交通信息各系统共用数据组织结构和传输形式进行规范,并形成一个对共用数据进行组织、存储、查询、通信等管理服务的数据仓库系统。共用信息平台不仅是ATIS,也是ITS进行整合的技术保障。其具体组成可包括交通运输信息公用基础设施、交通运输信息公用数据仓库、交通运输信息公共数据规范和标准、应用系统开发共享软件库等。利用共用信息平台资源和技术的支持,将为实现社会化交通信息增值服务创造基础条件,其目的是通过政府集中建设项目的技术及设施优势,通过技术服务和设施使用服务,形成交通运输信息的流通枢纽,并以此为依托实现系统的规范化与资源共享目标。

    对共用信息平台的规划及设计应明确逐步扩展的系统各部分之间的相互衔接关系,确定功能和接口衔接要求和相关技术标准,并研究和确定投资及运行机制等。

    共用信息平台是通过对共用数据的采集(如道路使用状况、交通状况和交通管理数据等),为智能交通系统的信息使用者提供不同的服务,满足管理者和使用者对共用信息的需求(如车辆调度计划制定时对交通状况信息的需求)。同时,通过共享信息支撑政府部门间和行业管理与市场规范化管理方面协同工作机制的建立,如通过共用安全数据为交通运输管理提供支撑。

    智能交通系统共用信息平台主要承担以下功能:

    u从各子系统中提取共享数据,并对多渠道来源、相互不一致的数据进行数据融合处理;

    u完成对于实时数据和历史数据的组织,以保证数据间关系的正确性、可理解性和避免数据冗余;

    u根据服务请求和查询权限对客户系统提供信息服务,对于自身存放的数据直接加以组织输出,对于其他子系统存放的细节数据由共用信息平台提供查询通道。

    (2)共用信息平台的组成

    智能交通系统共用信息平台是整个智能交通系统信息组织过程中的信息枢纽,承担信息中转的功能。不同的子系统将智能交通系统其他子系统需要的信息以不同的格式传递给共用信息平台。信息传输格式不以具体子系统所需的格式需求传输,可以用既定的统一格式传输给共用信息平台,并按照一定的编码规则传输。共用信息平台将接收到的数据按照不同的用户需求进行处理,可以采用分层次的方法对无权获取部分信息的一些用户进行部分信息屏蔽。使不同的用户既能获得各自所需要的数据,又确保数据传输过程的安全性及共享数据的互操作性和互用性。

     

    根据共用信息平台的不同功能,可以将城域共用信息平台分解为:智能化公共交通系统共用信息平台、物流共用信息平台、交通管理与控制共用信息平台、紧急事件管理共用信息平台,以及支持路网交通特征预测与诱导的交通仿真实验共用信息平台。公用信息平台的组成见图4.1。

     图4.1   ATIS / ITS 共用信息平台的组成

    (3) 智能交通系统共用信息平台的设计

    根据共用信息平台的功能及不同数据的组织模式,共用信息平台应由如下子系统组成:

    u数据抽取子系统:主要有两大模块,一个是对内部系统的数据进行抽取;另一个是对外部相关数据进行抽取;

    u数据融合处理子系统:将基础数据采集系统采集到的数据进行融合处理,针对不同的终端用户的需求提取有用信息;

    u共用数据库管理子系统:对共用数据进行管理,特定的信息只有具备使用权的用户方可使用;

    u共享数据统计子系统:对共享数据进行统计工作,并评价共享数据的数据质量,分析出将来各系统的数据需求;

    u综合信息发布子系统:用于发布一些共享信息,对公众提供交通信息服务,支持政府间协调工作机制的建立;

    u宏观决策支持子系统:主要是对政府宏观管理进行决策支持服务;

    u数据请求与调用子系统:主要是实现数据需求的请求与调用功能。

    具体系统结构如图4.2所示。

     图4.2 共用信息平台顶层系统结构​

    根据前述对智能交通系统共用信息平台的组成分析,对智能交通系统城域共用信息平台中的各组成部分的具体设计如下:

    ①物流共用信息平台的设计

    u数据抽取子系统:分别由对内部系统和对外部相关数据(如交通仿真数据等)进行抽取的两个模块组成;

    u车辆调度跟踪支持子系统:通过GIS参照模型进行数据组织用以支持车辆运行的跟踪与调度,主要数据为交通流背景数据;

    u货物跟踪支持子系统:该系统主要通过线性参照模型进行数据组织用以支持货物跟踪查询服务,主要数据为货物跟踪信息;

    u企业业务交易支持子系统:用于支持运输市场交易、仓储企业交易等各类具有核心功能的企业进行联盟交易时的市场规范化管理,提供信用认证功能;

    u综合信息发布子系统:用于发布一些共享信息,对公众提供物流信息服务(如各国贸易法规、国际贸易信息网站链接等),支持政府间协调工作机制的建立;

    u宏观决策支持子系统:主要是对政府宏观管理进行决策支持服务;

    u数据请求与调用子系统:主要是实现数据需求的请求与调用功能。

    具体系统结构如图4.3所示。

    ②智能化公共交通系统共用信息平台的设计

     

    u数据抽取子系统:分别由对内部系统和对外部相关数据(如城市GIS系统可用数据,交通管理系统可用数据等)进行抽取的两个模块组成;

    u公众信息服务支持子系统:承担对广大公众的公交信息发布、咨询等服务。主要数据为公共交通费用、时刻表等方面的信息;

    u线路调度管理支持子系统:承担制定调度、保障预定调度计划的实现以及根据突发情况动态调度的功能;

    u车队/公司运行管理支持子系统:监控各条线路的动态运行情况,制定年度运行计划,提供预警信息,检查和调整计划的执行;

    u公交规划决策支持子系统:根据公交实际运行情况进行公交规划的动态调整;

    u行业管理信息服务支持子系统:根据运行情况产生运行报表;制定行业管理政策;进行市场准入管理;确定行业技术改造指标;审批线路和运力配置;确定投标资格等;

    u数据请求与调用子系统:主要是实现数据需求的请求与调用功能。

    具体系统结构图类似图4.3。

    ③交通管理与控制共用信息平台

    交通管理与控制共用信息平台系统结构见图4.4所示。

    ④紧急事件管理共用信息平台

    u数据抽取子系统:分别由对内部系统和对外部相关数据(如运输管理系统采集的OD数据等)进行抽取的两个模块组成;

    u紧急事件响应支持子系统;

    u紧急车辆路线导航支持子系统;

    u紧急救援信号支持子系统;

    u事故分析、统计、决策支持子系统;

    u数据请求与调用的子系统:主要是实现数据需求的请求与调用功能。

    具体系统结构图类似图4.4。

    ⑤交通仿真实验共用信息平台

    具体系统结构类似图4.4。

    第二节  先进的交通管理系统(ATMS)

    1. 基本概念

    先进的交通管理系统——ATMS(Advanced Traffic Management System),是智能交通系统中一个基本的应用领域。ATMS最主要的特征就是系统的高度集成化。它利用先进的通讯、计算机、自动控制、视频监控技术,按照系统工程的原理进行系统集成,使得交通工程规划、交通信号控制、交通检测、交通电视监控、交通事故的救援及信息系统有机地结合起来,通过计算机网络系统,实现对交通的实时控制与指挥管理。ATMS的另一特征是信息高速集中与快速处理,ATMS由于运用了先进的网络技术,获取信息快速、实时、准确,因而提高了控制的实时性,城市ATMS的应用使交通管理系统中交通参与者与道路以及车辆之间的关系变得更加和谐,缩短了旅行时间,使城市的交通变得更加有序。

    该系统具有向交通管理部门和驾驶员提供对道路交通进行实时疏导、控制和对突发事件作出应急反应的功能。它包括:交通管理信息服务、城市交通控制系统、事故管理系统、不停车自动收费系统等。

    在道路、车辆和监控中心之间建立起通讯联系,监控中心接收到各种交通信息(如车辆检测、车辆识别、交通需求、告警和救助信号)并经过迅速处理后,通过调整交通信号,向驾驶员和管理人员提供交通实时信息和最优路径引导,从而使交通始终处于最佳状态。

    2. 上海市ATMS应用情况

    (1)上海市ATMS主要构成

    上海市交巡警总队管制下的ATMS称为交通控制与管理系统,它负责对城市道路、公路交通的信号控制,对自行车、行人、不同交通模式交叉口的信号控制,并能对交通事故、交通环境,以及所属设施进行管理,还可对不同交通需求作出响应。同时通过其所属各系统将采集和处理后的交通信息实时地传输到交通信息交互中心。上海市交通控制与管理系统的主要管理对象是上海市中心城区的道路交通,该系统包括八个子系统。

    l 交通控制

    l 交通事故管理

    l 交通需求管理

    l 交通环境监测

    l 交通设施运营与维护

    l 动态警告/交通执法

    l 自行车/行人安全控制

    l 不同交通模式交叉处理

    各子系统构成如图4.5所示。

    (2)ATMS应用情况

    上海市ATMS应用主要集中在交通信号控制系统和道路交通管理信息系统两方面,以下分别予以介绍。

    ① 交通信号控制系统

    u 自适应交通信号控制系统(SCATS)初具规模;

    u 交通信号地区控制室有8个,SCATS受控路口超过800个;

    u 敷设、架设通信电缆6500多公里。

    ② 道路交通管理信息系统

    u 上海市机动车辆档案电脑管理

    u 上海市机动车驾驶员档案电脑管理系统

    u 上海市道路交通事故统计电脑管理系统

    u 上海市机动车驾驶员交通违章处理电脑管理系统

    u 上海市道路交通路况信息处理系统

    ATMS规划项目中包括如下三个子项目:

    ①市区主干道信号绿波联控系统

    本子项目旨在对市区主干道推行信号绿波控制,使市区干道交通流达到畅通、平滑的目的。系统的建立应在已有的SCATS系统的基础上进行。

    ②高架匝道与地面交叉口区域性自适应控制系统

    本子项目旨在推行市区高架匝道与地面交叉口信号的区域性联动控制,以缓解高峰期高架匝道与地面交通的拥堵现象。

    ③市区机动车非机动车混合交叉口自行车信号控制系统

    本子项目提出对自行车进行独立信号控制的方案,是改善地面交通的一项有效措施。自行车交通是上海市交通控制中需要重点考虑的方面,目前上海市的大部分干道交叉口都有自行车、行人、机动车混合通行的状况,尚未采取有效的分流控制措施,这类路口的通行能力往往很低,因而推行自行车信号控制系统非常必要。

    3. ATMS的系统组成

    先进的交通管理系统(ATMS)是交通控制与管理系统、交通管理辅助支持系统、电子收费系统等组成的交通综合管理,目前,国内外各城市都针对各自的道路交通实际,选择性地实施了ATMS的部分子系统。尤其是国内诸多城市,ATMS均由所属市公安局、市交警支队、市公路局等负责管理,ATMS分别负责对城市道路、公路交通的监控,对自行车/行人不同交通模式交叉口的控制,交通事故管理,交通设施维护管理,交通紧急管理,以及对城市道路、公路交通的车辆收费管理等,同时通过辅助管理系统将收集处理后的信息,实时传输到交通信息交互中心。

    ATMS的结构框图如图4.6所示。

    4. 城市交通控制指挥系统设计

    (1)系统框架

    城市交通控制指挥系统框架设计如图4.7。

     

    交通信号控制系统是城市道路交通管理系统中对交叉路口、行人过街,以及环路出入口采用信号控制的子系统,它是运用了交通工程学、心理学、应用数学、自动控制与信息网络技术以及系统工程学等多门学科理论的应用系统。

    交通信号控制系统主要包括交通工程设计、车辆信息采集、数据传输与处理、控制模型算法与仿真分析、优化控制信号、调整交通流等。国内外各大、中城市已有的交通信号控制系统就是根据不同环境条件,基于各自城市道路的规划和发展水平建立起来的。

    在我国,国家重点基础研究规划(973)项目“信息技术与高性能软件”中设立的二级课题“城市交通监控系统”,结合我国城市交通发展的特点,确定了建立实时自适应的城市道路智能交通信号控制系统的智能化管理的发展方向。

    (2)交通信号控制系统的基本组成

    交通信号控制系统的基本组成是主控中心、路口交通信号控制机以及数据传输设备。其中主控中心包括操作平台、交互式数据仓、效益指标优化模型、数据(图像)分析处理等。具体结构框架见图4.8。

     

    (3)交通信号控制系统的核心

     

    交通信号控制系统的核心是控制模型算法软件,是贯穿规划设计在内的信号控制策略的管理平台,体现着交通管理者的控制思想,它包括信号控制系统将起到的作用和地位。

    目前,国内外已应用的信号控制系统大多是以优化周期方案、优化路口绿信比以及协调相关路口通行能力为基础的,是根据历史数据和自动检测到的车流量信息,通过设置的控制模型算法选取适当的信号配比控制方案,属于一种被动的控制策略。

    应用较多的核心软件即效益指标优化模型软件,是英国运输和道路研究所(TRRL)研制的SCOOT系统(Split Cycle Offset OptimizationTechnique)和澳大利亚悉尼开发的SCATS系统(Sydney Coordinated AdaptiveTraffic System),它们是动态的实时自适应控制系统的早期代表,也是未来一个时期交通信号控制系统智能化发展的开发基础。

    随着网络技术的发展,交互式控制策略使信号控制由感应控制发展到诱导控制,实现了真正的智能,交通信号控制系统不仅可以检测到车流量等交通信息参数,调控路口绿信比,变化交通限行、禁行等指路标志,还可以根据系统联接的数据仓完成与交通参与者之间的信息交换,向交通参与者显示道路交通信息、停车场信息,提供给交通参与者合理的行驶线路,以实现均衡道路交通负荷的主动的控制策略。

    尤其重要的是计算机网络技术和数字化使数据传输和信息利用得到了可靠保证。可以说,城市道路智能交通信号控制系统是城市道路交通管理随着信息产业技术迅猛发展的综合产物。

    (4)交通信号控制系统的主要术语和参数

    u周期:是指信号灯色发生变化,显示一个循环所需的时间,也称周期长,即红、黄、绿灯时间之和。

    u相位:即信号相位,是指在周期时间内按需求人为设定的、同时取得通行权的一个或几个交通流的序列组。

    u相位差:具有相同周期长的相关路口(例如干道沿线的交叉口),在同方向上的两个相关相位的启动时间差,称为相位差。

    u绿信比:是指在周期长内的各相位绿灯时间与周期长之比。

    u饱和流量:是衡量路口交通流通过能力的重要参数,通常是指一个绿灯时间内的连续通过路口的最大车流量。

    u流量比:是实际流量与饱和流量的比值。既是计算信号配时的重要参数,又是衡量路口阻塞程度的一个尺度。

    u绿灯间隔时间:是指从失去通行权的相位的绿灯结束,到下一个得到通行权的相位绿灯开始所用的时间。

    u有效绿灯时间:是指被有效利用的实际车辆通行时间。它等于绿灯时间与黄灯时间之和减去头车启动的损失时间。

    u延误:是指交通冲突或信号控制设施的限制给车辆带来的时间损失。它是计算信号配时和衡量路口通行效果的一个重要参数,也常作为确定信号控制系统性能的重要参量。

    (5)交通信号控制系统的主要控制方法

    交通信号控制系统的主要控制方法包括:单点定时多相位信号协调控制,即按时钟调用预设方案,以减少交通冲突,必要时配合早断和迟启;车辆感应实时自适应协调控制,即通过调整周期、绿信比,以及增加有效绿灯时间等,按照交通流的到达情况进行相应的控制;用户优先无电缆干线协调控制,是指在干道上采用的“绿波控制”,通过协调周期、相位差,并照顾行人、公交车、特种车等,对干道交通流实施优先控制;实时自适应区域控制,是指通过优化效益指标、交通流仿真等先进手段,最终实现均衡区域交通流的目的。

    (6)交通信号控制系统的分级设计的基本步骤

    首先,根据路口交通流现状和预测,进行交通渠化设计,分析原始交通流数据,通过仿真模型效验,确定控制模式。然后进行交通参数设定,根据交通渠化设计及控制模式的设计要求,完成其他相关设计(包括车辆检测器的检测区定位等)。其次,根据各个路口配备设备的相关性,完成协调设计。然后,确定系统和单点控制的优化目标函数,得出最优信号控制方案。最后,配置路口信号控制机的固化基础参量,并配置主控中心数据库与数据传输设置等。

    (7)交通信号控制系统的运行管理与分级控制

    信号控制系统的运行管理主要包括:对主控中心数据库包括地理信息在内的操作平台的数据更新,对交叉路口设施尤其是车辆检测设备的检修和校对,保证完好率和准确率。

    由于交通信号控制系统的建设是与城市规划及道路规划密切相关的,设施的建设及完善受到一定的制约,一步到位是不切实际的,因此,交通信号控制系统的管理模式可以采用集中管理,分级控制,充分利用现有设施,按实际交通现状先进行单个交叉路口的自适应协调,然后是主干线的协调控制,实现分布式协调的分级控制,最终达到区域控制的系统最优。

    5. 电子警察

    (1)基本概念

    “电子警察”又称为违章闯红灯车辆记录系统。违章闯红灯行为是造成交通事故、交通混乱、交通堵塞的主要原因之一,电子警察系统对交通路口闯红灯行为进行24小时监视,一旦有车辆违章闯红灯,立即抓拍作为处罚依据。目前电子警察的三种技术实现方式如下:

    u 光学相机型

    u 摄像机型

    u 数码相机型

    第一种方式光学相机型结构简单、设备投资少,照片分辩率高。可以作为法律证据,但需要人工更换胶卷,工作量大。

    后两种方式路口设备多、成本高、能在监控中心直接读取路口照片,使用方便,数码相机型用数字化方法存储照片具有分辨率高、色彩丰富、图像清晰、存储量大的特点。

    (2) 系统组成

    以数码电子警察为例,其系统组成包括:路口电子警察、照片传输、中心设备等。如图4.9所示。

    ① 路口电子警察

    由数码相机组成的电子警察,具有自动拍摄、自动计数、数据传输、图像压缩等功能。

    ② 照片传输

    本系统的照片传输采用光纤信道,用于光纤通信条件,在光纤的两端需要一对提供RS232接口的光端机。通信控制机,用来读取数码相机的照片,并对相机进行控制;对读取的图像进行必要的处理,如加载各种信息,对图像进行压缩优化等;并向控制中心发送经预处理的图片及相关信息。

    ③ 中心设备

    中心设备由计算机及软件组成。

    中心计算机用来从路口读取照片,处理并存贮照片。考虑到工作负荷等方面的原则,一台中心计算机可以连接8~16个路口通信控制机。

    软件由控制和照片管理软件组成。

    控制软件用来从路口读取照片,并存贮照片,同时还可对路口控制机及相关参数进行设置,并可通过网络将违章照片送到车管所进行违章处理,送到新闻单位进行公告,或者送到相关城市进行属地处罚。

    照片管理软件用于对违章照片、车牌号码、车主信息、违章处理结果等数据进行录入、存储、查询、统计和报表打印等管理工作。

    (3) 系统功能

    1. 图像采集:将从前端传过来的违章照片(包括车辆照片、违章时间、拍摄路口等)信息添加到数据库中。
    1. 车牌输入:对违章照片的车牌号码进行人工辩识和筛选,读取车牌号码、车型等信息,存放到数据库中去。

    违章处理:根据违章记录进行统计打印,向车主发出处罚通知,以便接受处理。

    第三节  先进的公共交通系统(APTS)

    1.基本概念

    国际上在80年代后期提出了智能交通系统(Intelligent Transport Systems)的概念,其基本出发点便是利用当代高新技术:电子、信息、通信、计算机、GPS、GIS等,提高交通系统中的人(交通参与者:乘客和管理者)、交通设施(道路等)和交通工具(车辆等)之间的有机联系,从而最佳地利用交通系统的时空资源,降低运输成本,提高运输效率。目前,日本、欧美已推出诸多的ITS实用系统。其中,先进的公共交通系统(APTS)就是极其重要的子系统。ITS技术在改善交通的同时还形成了巨大的产业。因此,目前国内外都极其重视ITS的发展,运用高新技术提高现代城市交通系统的服务水平已成必然的趋势。先进的公共交通系统(APTS)是智能交通系统中的一个重要子系统,优先发展公共交通也是缓解城市交通问题的重要思路。ITS的宗旨即是最大程度解决交通问题,实现交通的安全、效率与舒适;而先进的公共交通系统(APTS)正是实现交通安全与效率的有效手段之一。

    APTS主要是采用各种智能技术以促进公共运输业的发展,它包括:公共车辆定位系统、客运量自动检测系统、行驶信息服务系统、自动调度系统、电子车票系统、响应需求型公共交通系统等。如利用全球卫星定位系统和移动通信网络对公共车辆进行监控和调度,采用IC卡进行客运量检测和公交出行收费,通过个人计算机、闭路电视等向公众就出行时间和方式、路径及车次选择等提供咨询,并在公交车辆上和公交车站通过电子站牌向候车者提供车辆的实时运行信息、提供电话预约公共汽车的门到门服务等,最终实现提高公共交通吸引力的目标。

    2. 上海市APTS的应用

    (1) APTS规划及其用户服务

    先进的公共交通系统是上海市城市交通管理局属下的一个信息控制与管理系统,将负责对公共交通运营、公交出行信息与规划、公共交通需求、公交运营安全及出租车运营进行综合协调管理。在国家ITS体系结构框架体系的指导下,上海市的APTS构成如图4.18所示。

    上海市APTS系统用户服务见表4-2。

    表4-2 上海市APTS系统用户服务

    服务类型

    服务项目

    服务对象

    服务功能和方式

    公共交通管理

    公共交通管理

    公交公司

    提供关于车辆和设备实时状态的计算机分析,识别出公交车辆偏离时刻表的情况,并向调度人员和驾驶员提供可行的解决办法,改善公交的运营和维护。

    需求响应型公共交通

    公交公司和公交管理部门

    利用国营或私营的小型公交车辆,提供随乘客临时需求而变化的线路,搭载那些请求服务的乘客,并将其送达目的地。

    公交信息与出行规划

    公交公司和广大旅行者

    在公交出行开始前后,提供信息以帮助旅行者。

    出租车服务管理

    出租车公司和广大旅行者

    向用户提供可在家里、办公室或其他地点访问的实时乘车匹配信息和预定服务信息,帮助运输提供者和旅行者进行车辆分配与安排。

    公共出行安全保障

    广大旅行者和公交公司

    监视车站、停车场、公交停靠站及公交车车内的安全状况,并在必要时自动或手动发出警告。

     

    (2) APTS投入应用情况

    上海市先进的公共交通系统中已投入使用的部分如下:

    ① 先进的公共交通系统应用概述

    1. 公交信息查询——主要包括2000年12月上海市正式推出的“上海交通网站”(www.jt.sh.cn)、相关Internet网公共交通信息查询系统等;
    1. 公交调度系统——莘庄地铁枢纽站的计算机控制调度系统,部分GPS调度、电话调度等;
    2. 公交优先通道——上海市于1999年首先在浦西东西向机动车干道——延安路上设立了公共汽车专用道;
    3. 交通信息广播台——1991年,上海人民广播电台与上海市公安局联合推出的“上海广播电台交通台(648千赫)”,面向全市的道路交通指挥中心,提供实时路况信息。

    ② 公共交通信息应用

    继上海大众出租汽车公司建立了GPS实时调度系统后,2000年浦东公交公司率先在公交981路、81路和983路线路上,建成了GPS调度系统,并以能显示最近车辆到站位置的电子站牌替换了传统站牌,向市民提供“预计到站时间”的服务。部分线路在起终点站实现了车辆发车时间信息的实时发布。

    目前公共交通信息网已开通,可以用于查询两点间的公交线路、换乘方法,可以全面了解上海全市的公共交通信息,并提供上海全市的道路电子地图。

    ③ 公共交通一卡通应用

    上海公交系统在1997年率先开始使用非接触式IC卡,在公交车上安装POS机具设备,乘客通过非接触式IC卡,在POS机的受理距离内自动扣除卡内金额,初步实现了公交一卡通,当时只在几条公交线路上使用,范围有限。随着上海地铁1号线在1998年的投入使用,在地铁的收费系统中引入了美国Cubic公司的多种票证支付形式,包括磁卡和非接触式IC卡。在这样的情形下,上海市政府在1999年制定了“上海市城市公共交通一卡通应用系统”,并列为实施工程。

    上海市城市公共交通一卡通工程在1999年末全面启动,包括公交、地铁、轮渡、出租和轻轨等子系统。1999年,上海已顺利完成城市公共交通一卡通主体工程,实现了地铁1号线、轮渡扬复线和11条公交线路的500辆公交车的上海东方交通卡CSC卡(Contactless Smart Card)一卡通收费使用,其中包括发卡、充资、读卡消费、数据采集、通信传输、结算汇总和清算统计等相关设备和系统。

    一卡通实施期间,上海市骨干出租车企业,在出租车上安装了“TAXI龙卡”计价器;进入2000年上海全面推行公共交通卡工程,国际上最先进的无接触式付费卡,可在上海地铁、轻轨、公交巴士、轮渡、出租车等大众交通工具上通用。

    截止2000年,上海已发行8万张非接触式IC卡(CSC卡),并投入五家公交巴士运营公司,包括26条线路的900辆公交车。提供地铁1号线、2号线CSC卡和磁卡兼容收费、以及一条过江渡线CSC卡收费等服务。

    上海准备用三年的时间逐步实现以下目标:建立一个覆盖公交、地铁、轮渡、轻轨等客运行业领域的IC卡结算网络系统;发行一种使用便捷、可靠、通用的交通IC卡;建立一个具有高度集中管理职能的上海城市交通IC卡管理单位。

    3. 先进的公共汽车交通优先系统介绍

    先进的公共交通系统APTS可使交通供给动态地适应交通需求,真正意义上实现提高公共交通的吸引力:准时、快速与舒适;提供快速、便捷、经济的换乘服务;调度与运营的效率化、优先管理智能化等。先进的公共汽车优先系统(Advanced Bus Priority Systems, 以下简称ABPS)又是APTS的重要组成部分,有关于此的开发研究对于改善中国城市的交通更具特别的意义。以下介绍APTS的基本结构、主要内容,以及基本功能。

    3.1 先进的公共汽车交通优先系统基本结构

    智能化公共汽车交通系统结构体系是系统整体建立的基础。ABPS的基本结构体系包括:先进的公共交通系统的逻辑结构和物理结构。系统结构体系(System Architecture, 缩写为S/A)描述的是:为了实现系统目标,概念地表现系统各要素以怎样的形式相互作用,或作为整体共同作用,描述系统及各要素的功能以及各要素间的信息交换等。

    (1) 逻辑结构

    逻辑结构试图描述系统关于用户服务的功能。它定义了如下内容:

    1. 为了满足用户服务要求,先进的公共汽车交通优先系统应具备的功能;
    2. 规定了各功能间的关系,即需要在各功能间交换的信息流或数据流;
    3. 首先通过功能分解过程定义结构体系内外部元素,然后通过数据流图来描述系统的功能结构。

    ① 系统功能

    1. 采集信息:公共汽车行驶状态、公交乘客动态分布信息、运营管理信息(包括相关公共交通换乘系统、道路交通管理信息)等;
    2. 处理信息:乘客及管理者所需信息、形成最佳调度运营方案、管理业务报表等;
    3. 提供信息:面向乘客、驾驶员和运营管理者的信息;
    4. 智能管理:适应于路上交通情况和乘客的需求情况,实现最佳的调度运营与管理。

    ② 系统逻辑结构

    系统的主要构成要素间的基本逻辑关系详见图4.19所示。目前国际上ABS的逻辑构成尚未超出这些基本功能。

    (2) 物理结构 (Physical Architecture,P/A)


    基于功能相似性原则和实现功能的定位,把由逻辑结构定义的各种功能分类为各实体系统(图4.20),定义了:

      • 以L/A所定义的功能和构成要素作为输入;
      • 通过物理的移动(Transportation)和通信(Communication)等实体来实现L/A的功能;

    ③在实际的系统中,P/A包括以下三个层次:

    1. 移动层(Transportation Layer),由出行者子系统(出行者公共交通信息获取)、中心子系统(提供公共交通信息服务和公共交通管理)、路侧子系统和车辆子系统(公交车辆)四部分组成;
    2. 通信层(Communication Layer),由广域无线通信(Wide Area Wireless Communication)、有线通信(Wireline Communication)、车车通信(Vehicle-to-Vehicle Communication)和短程漫游无线通信(Short Range Wireless Communication)四要素组成;
    3. 制度层(Institutional Layer),对先进的公共汽车交通系统所涉及诸多部门间的政策、费用负担加以制度化。

    (3) 信息流结构体系

    先进的公共汽车交通优先系统信息流结构体系,是关于信息流及其基本关系的描述,详见下图4.21。


    3.2 先进的公共汽车交通信息及其应用

     

    由上述分析可知,先进的公共汽车交通优先系统的重要子系统是其交通信息系统,系统整体功能的实现也是以该子系统为基础的。先进的公共汽车交通信息系统以交通出行者、公共汽车运营管理者和相关交通系统为其主要的服务对象。

    (1) 面向交通出行者的信息特征

    对交通出行者而言,一次出行涉及到:出行目的→交通方式→出行路径→出行时刻的选择,而且,这种选择在出发前和出行途中还将发生动态的变化,因此,交通出行者为快捷而通畅地到达目的地,希望获得如下的信息:

    ① 出发前信息:制定出行计划的关联信息,出行目的及目的地的信息,最佳交通方式和交通路径信息,以及适当的出发时刻;②行驶中信息:所采用的交通方式和可能换乘的交通系统的行驶路径及其状态信息(行程时间、拥挤度或突发事件);③换乘信息:利于换乘公共汽车交通系统的交通线路和换乘点的信息等。

    (2) 面向公共汽车交通管理者的信息特征

    为了提高公共汽车交通的运营与运行效率,管理者往往希望获得:公共汽车自身的位置信息、上下客信息、公交线路沿途的交通信号、交通状态及关联交通系统和交通集散点的信息等。

    3.3 公共汽车交通优先运营与管理

    根据上述不同信息的需求特征,可以建立先进的公共汽车交通优先运营与管理信息系统,并实施智能化的运营与管理,包括:

    ① 公交车辆的动态调度 自动产生固定路线车辆的时刻表,安排固定路线车辆的运营,同时在路线上优化配置驾驶员,实现公共汽车的服务能力(发车频率和发车数)与乘客需求间协调的公交调度管理;

    ② 公共汽车交通收费与动态管理 实施自动收费管理和灵活的车辆调配,同时支持公交驾驶员和交通设施之间的双向通信;

    ③ 公共交通与多种交通方式间的协调 在路段和特定交叉口运用公共交通优先通行措施,与其他交通方式进行协调(运能与换乘时间的协调);

    ④ 公共汽车交通安全管理 运用视频和音频技术监控车辆,及时发现突发事故,并可对驾驶员提供危险警告,同时提供最佳救援;

    ⑤ 公共汽车交通业内管理自动化 档案及数据库管理与更新,报表的自动生成等。

    第四节  先进的车辆控制系统(AVCS)

    1.基本概念

    AVCS主要是指智能汽车的研制。先进的车辆控制系统包括事故规避系统和监测调控系统等。智能汽车具有道路障碍自动识别、自动报警、自动转向、自动制动、自动保持安全车距、车速和巡航控制功能。安装在车身各部位的传感器、盲点监测器、微波雷达、激光雷达、摄像机等设施由计算机控制,在易发生危险的情况下,随时以声、光形式向司机提供车体周围必要信息,并可自动采取措施,从而有效地防止事故的发生。车内计算机中存储大量有关驾驶员个人和车辆各部分的信息参数,当监测到这些参数发生变化、超过某种安全极限值时就会向司机发出警报,并采取相应措施,以预防事故发生。

    2. AVCS基本功能

    AVCS具有四种功能:a.行驶中的事故预防功能,b.交通事故回避功能,c.发生事故时的损害减轻功能,d.事故后的损害防扩功能。以下分别阐述。

    (1) 行驶中的事故预防功能

      1. 司机不良状态监测报警系统
      2. 车辆危险状态监测报警系统
      3. 视野改善系统
      4. 夜间障碍物检测报警系统
      5. 报警灯自动启亮系统
      6. 交通状况与路面状况信息系统

    (2) 交通事故回避功能

      1. 车间安全距离报警和自动控制系统
      2. 侧向、后方车辆距离报警系统
      3. 偏离车道报警系统
      4. 事故回避自动操作系统
      5. 转弯减速系统
      6. 交叉口自动停车系统

    (3)发生事故时的损害减轻功能

      1. 能吸收、缓冲冲击的车体构造
      2. 安全气囊技术
      3. 行人伤害减轻系统

    (4)事故后的损害防扩功能

      1. 灭火系统
      2. 车门自开系统
      3. 事故自动通报系统
      4. 驾驶操作记录系统

     

    3. AVCS中的汽车科技应用

    (1) 汽车GPS技术

    GPS,即全球导航系统,也称全球卫星定位系统。它是依靠围绕地球运行的24颗定位卫星,不断对地面发射并提供三维位置、三维速度等电子信息,地球上安装的相应接收设备接收到这些信息并用中转帧继设备对这些信息进行分析,从而判定发射提供信息的物体所处方位的一种定位系统。汽车GPS导航系统主要由两部分组成,一部分是由安装在原车上的GPS接收机和显示设备组成;另一部分是由计算机控制中心组成。两部分通过定位卫星进行联系。

    GPS的主要功能有:①实时显示汽车在预先制定的电子地图中的位置、行驶速度,以及与目的地间的距离。输入目的地后,该系统能自动生成一条到达目的地的最佳行驶路线,并在转弯时用语言提醒用户,使其去任何地方不用问路就可直接到达。②可随时查询沿途的酒店、商店、加油站、修理厂、车站、码头等,为用户提供方便。③可在汽车遭遇抢劫后,在指定范围内停止发动机的工作,并将汽车所处的位置报告给警察。④停车后还可用该系统播放音乐或VCD。

    (2) 汽车智能避撞系统

    汽车智能避撞技术首先解决的问题是汽车之间的安全距离。汽车与汽车之间的间距小于这个安全距离时,该系统能自动报警,并采取制动措施。

    目前,测定汽车之间安全距离的方法有三种:超声波测距、微波雷达测距和激光测距。超声波测距就是利用超声波的反射特性测距。超声波发生器不断地发射出40千赫兹的超声波,该超声波遇到障碍物后反射回反射波,超声波接收器接收到反射波信号后,将其转换成电信号,从而测出目标的距离。微波雷达测距是利用从目标处反射回来的电磁波发现目标并测定其位置。激光测距的工作原理与微波雷达测距相似,具体的测距方式有连续波和脉冲波两种。

    (3) 超声波汽车倒车避撞报警器

    该报警器利用超声波回声测距的原理,测量车后一定距离内的物体。这种新型避撞报警器可以及时显示车后障碍物的距离和方位,显示范围为0.5~9.9米,当距离大于2米时,显示车后障碍物的方位;当距离小于2米时,除了显示其方位外,还可按照3段距离分别给出3种报警信号,以警示驾驶员3种不同程度的紧急状态,使驾驶员据此采取相应措施,防止事故的发生。

    (4) 汽车避撞雷达

    该雷达利用电磁波发射后遇到障碍物反射的回波对其不断检测,并计算与前方或后方障碍物的相对速度和距离,经过分析判断,对构成危险的目标按程度不同进行报警,控制车辆自动减速,直到自动制动。

    汽车避撞雷达的主要功能有:测速、测距,对前方100米内危险目标提供声光报警;兼备汽车黑匣子功能;自动巡航系统;紧急情况下使汽车自动制动。装有避撞雷达的汽车上了高速公路以后,驾驶员就可以启动车上的避撞雷达。雷达选好跟随的汽车以后,被跟随的汽车就成了后面汽车的“目标车”,无论前车加速、减速,还是停车、起动,后面的汽车都能在瞬间之内予以模仿。如果前面的汽车在行驶一段时间后,不再适合做自己的“目标车”,驾驶员可以重新选择另一辆“目标车”。

    (5) 激光雷达避撞装置

    也称防追尾碰撞激光报警装置。它由发光部、受光部、计算车间距离的激光雷达、信号处理电路、显示装置、车速传感器等组成。

    激光镜头使脉冲的红外激光束向前方照射,并利用汽车后部反光镜的反射光,通过受光装置检测其距离。使用汽车反光镜,检测距离约为100米,最大检测宽度达3.5米以上。控制部分由微机进行下列运算:本车车速、前方行驶车辆车速、车间距离,根据车间距离和安全车间距离的比较,发出警报声或使报警灯闪烁。显示距离装置安装在仪表盘上。

    早期的激光雷达都发出多股激光光束,并依靠前行车反光镜的反射时间来测定与前车的距离。但是由于要对前方车辆进行辨别,因此开始采用扫描式激光雷达。这样,不但至前方车的距离可测,而且其横向位置也可以检测出来。这项技术的进一步发展,可使扫描角度成360°。这时,如果在车辆四角设置类似的扫描式激光雷达,那么车辆四周的障碍物都可以测出。

    (6) 其他汽车智能技术

    1. 汽车智能“黑匣子”

    汽车智能“黑匣子”能客观地记录机动车发生车祸前驾驶员的操作过程,有效地提供驾驶员在事故发生前作出的种种反应。据称,交通事故处理部门安装这种系统后,可随时对穿行在各条公路上的所有汽车进行实时监控,一旦发生车祸,距离事故发生地点最近的交通事故处理中心可以在几秒钟之内获取撞车时的驾驶速度、车内乘客伤亡情况等信息。由于这一技术的工作原理与飞机上的黑匣子相似,所以又称其为“黑匣子”。这种黑匣子与普通烟盒差不多大小,构件包括可以储存、收集和传输数据的蜂窝电话,其外部有保险装置。车祸发生后,该黑匣子会自动打开,利用传感器记录下汽车的行驶速度以及出车祸时汽车的撞击位置,然后将这些信息传输给中央通信系统。黑匣子内嵌有全球定位系统,该系统负责数据处理与传输功能。

    1. 汽车智能驾驶系统

    汽车智能驾驶系统相当于机器人,能代替人驾驶汽车。它主要依靠安装在前、后保险杠及车身两侧的红外线摄像机,对汽车前后左右的一定区域进行不停的扫描和监视,车内的计算机、电子地图、光化学传感器等装置,对红外线摄像机传来的信号进行分析计算,并根据道路交通信息管理系统传来的交通信息,代替人的大脑发出的控制指令,指挥控制系统执行机构操控汽车。

    1. 汽车智能轮胎

    轮胎内装有计算机芯片或将芯片与轮胎相连接。计算机芯片能自动监控并调节轮胎的行驶温度和气压,使轮胎在不同条件下都能保持最佳的运行状况,既提高了安全系数,又节省了开支。更为先进的智能轮胎还能在探测出结冰的路面后变软,使牵引力更好;在探测出路面的潮湿程度后,还能自动改变轮胎的花纹,以防打滑。

    1. 汽车智能悬架

    汽车智能悬架系统中的电子控制装置可根据路面情况,调节悬架弹性元件的刚度和减振器的阻力,使振动和冲击迅速消除。此外,智能悬架还可以自动调节车身的离地高度,使汽车即使在崎岖的路面上行驶也不会碰到路面障碍,从而使乘客倍感平稳和舒适。

    1. 汽车智能钥匙

    这种智能钥匙能发射红外线信号,既可打开车门、行李箱和燃油加注孔盖,也可以操纵汽车的车窗和天窗。更先进的智能钥匙则像一张信用卡,当驾驶员触到车门把手时,中央锁控制系统即开始工作,并发射出一种无线查询信号,智能钥匙作出正确反应后,车锁便会自动打开;而且只有当中央处理器感到智能钥匙卡在汽车内时,发动机才会起动。

    1. 汽车智能安全气囊

    汽车智能安全气囊是在普通安全气囊的基础上增设传感器和与之相匹配的计算机软件而构成。质量传感器能根据质量感知是大人还是小孩;红外线传感器能根据热量探测座椅上是人还是物体;超声波传感器能探明乘员的存在和位置等。计算机的软件则能根据乘客的身体状态、所处位置、是否系安全带以及汽车碰撞速度和碰撞程度等,及时调整安全气囊的膨胀时机、膨胀速度、膨胀程度,使安全气囊对乘客提供最合理、最有效的保护。

    1. 汽车智能空调

    智能空调系统能根据外界气候条件,按照预先设定好的指标对车内的温度、湿度、空气清洁度进行分析、判断,以便及时自动打开制冷、加热、去湿及空气净化装置,并调节出适宜的车内空气环境。在先进的安全汽车上,智能空调系统还能与其他系统配合发挥更好的作用。

    1. 汽车夜视系统

    英国牛津大学发明了汽车夜行器,该系统利用红外线技术能使驾驶员在黑夜里看得更远、更清楚。夜视系统由两部分组成:一部分是红外摄像机,另一部分是安装在挡风玻璃上的光显示系统。装上这种夜行器后,驾驶员通过光显示系统可像白天一样看清路况。当两车交会时,它可以大大降低前方汽车车前灯强光对驾驶员视觉的不良刺激,还可以提高驾驶员在雾中行车时的辨别能力。为看清车后的情况,研究人员又研制出了一种新型后视镜,当后方来车的大灯照在前车的后视镜上时,自动感应装置可随之使液晶玻璃反光镜表面反光柔和,使驾驶员不眩目。

    1. 驾驶员分神监视系统

    澳大利一家公司研制出的一种安装在汽车仪表盘上的监视系统,能利用目光跟踪技术判断驾驶员是否注意路况,在驾驶员打磕睡时及时发出提醒。这种监视系统采用两个摄像机,可持续不断地观察驾驶员的面部,包括耳朵、鼻子和下巴的方位,据此来计算眼睛所处的位置,追踪其眼白和虹膜的状态。然后这一系统将当前虹膜的形状与计算机模型对比,分析驾驶员的视线方向。此误差可达到3°以内,这一精度足以判断驾驶员是否注意路面。

     

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