智慧城市系列之智能交通系統(存儲版)

　　

【正文】 向對象的方法，首先確定對象或實體及其與其他對象之間的關系，然后確定每個對象執行的功能，圍繞數據對象或實體組織功能，形成單一的相互關聯的視圖。 結構化方法構建體系結構流程簡圖（1）界定用戶構建ITS體系結構首先要界定系統的用戶。需求模型主要任務是定義系統的信息處理行為和控制行為。需求模型在美國《國家ITS體系結構》中被叫做“邏輯結構”，其中的控制流圖被加入數據流圖。信息字典注釋信息通道中所有的數據以及數據字典中未出現的其他信息。2. ITS體系結構概貌美國國家ITS體系結構（簡稱UNIA）開發計劃共耗資2500萬美元，主要成果體現在約2500頁的文本中，分為：體系結構、評價、實施策略和相關標準等4部分內容。物理結構的確定要考慮體制方面的因素，但體制層不屬于物理結構部分，而是在實施策略中描述。 UNIA頂層構架互連圖第四節 中國國家ITS體系結構展望本節參考UNIA，對中國國家ITS體系結構（CNIA）做扼要介紹，主要集中于上層體系結構，并給出各子系統之間的關系。考慮各“處理樹”之間的數據交換。以此為基礎，可對CNIA物理結構作出初步展望。第一節 先進的出行者信息系統（ATIS）1. 基本概念該系統主要是對交通出行者提供及時的信息服務。3. ATIS在上海的應用目前，上海市已投入應用的ATIS項目包括：有線通信系統、閉路電視監視系統、道路交通信號控制實時監控系統、計算機網絡系統等。（2）綜合交通信息發布系統：將負責向以各種方式出行的公眾提供可靠和實時的出行指導信息，其中包括：道路路況信息（擁堵、事故等），路線導行信息，公交線路信息，公交不同模式換乘銜接信息，以及實時泊車信息等。這里提出的共用信息平臺是進行系統信息集成的重要手段，它將為各種相關子系統提供引導接入策略和信息共享服務。智能交通系統共用信息平臺主要承擔以下功能：u 從各子系統中提取共享數據，并對多渠道來源、相互不一致的數據進行數據融合處理；u 完成對于實時數據和歷史數據的組織，以保證數據間關系的正確性、可理解性和避免數據冗余；u 根據服務請求和查詢權限對客戶系統提供信息服務，對于自身存放的數據直接加以組織輸出，對于其他子系統存放的細節數據由共用信息平臺提供查詢通道。數據抽取子系統數據的融合處理子系統共用數據庫管理子系綜合信息發布子系統共享數據的統計子系統下層數據請求調用模塊上層數據請求調用模塊共用信息平臺宏觀決策支持子系統。在道路、車輛和監控中心之間建立起通訊聯系，監控中心接收到各種交通信息(如車輛檢測、車輛識別、交通需求、告警和救助信號)并經過迅速處理后，通過調整交通信號，向駕駛員和管理人員提供交通實時信息和最優路徑引導，從而使交通始終處于最佳狀態。系統的建立應在已有的SCATS系統的基礎上進行。 信息來源交通控制信息數據庫交通控制指揮系統信號控制系統監控系統違章記錄系統接處警系統交通誘導系統信息傳輸系統車輛定位系統大屏幕系統 城市交通控制指揮系統框架交通信號控制系統是城市道路交通管理系統中對交叉路口、行人過街，以及環路出入口采用信號控制的子系統，它是運用了交通工程學、心理學、應用數學、自動控制與信息網絡技術以及系統工程學等多門學科理論的應用系統。應用較多的核心軟件即效益指標優化模型軟件，是英國運輸和道路研究所（TRRL）研制的SCOOT系統（Split Cycle Offset Optimization Technique）和澳大利亞悉尼開發的SCATS系統(Sydney Coordinated Adaptive Traffic System)，它們是動態的實時自適應控制系統的早期代表，也是未來一個時期交通信號控制系統智能化發展的開發基礎。u 飽和流量：是衡量路口交通流通過能力的重要參數，通常是指一個綠燈時間內的連續通過路口的最大車流量。（5） 交通信號控制系統的主要控制方法交通信號控制系統的主要控制方法包括：單點定時多相位信號協調控制，即按時鐘調用預設方案，以減少交通沖突，必要時配合早斷和遲啟；車輛感應實時自適應協調控制，即通過調整周期、綠信比，以及增加有效綠燈時間等，按照交通流的到達情況進行相應的控制；用戶優先無電纜干線協調控制，是指在干道上采用的“綠波控制”，通過協調周期、相位差，并照顧行人、公交車、特種車等，對干道交通流實施優先控制；實時自適應區域控制，是指通過優化效益指標、交通流仿真等先進手段，最終實現均衡區域交通流的目的。5. 電子警察（1） 基本概念“電子警察”又稱為違章闖紅燈車輛記錄系統。通信控制機，用來讀取數碼相機的照片，并對相機進行控制；對讀取的圖像進行必要的處理，如加載各種信息，對圖像進行壓縮優化等；并向控制中心發送經預處理的圖片及相關信息。u 車牌輸入：對違章照片的車牌號碼進行人工辯識和篩選，讀取車牌號碼、車型等信息，存放到數據庫中去。其具體功能體現在下列方面。122交通事故報警指揮系統通訊調度子系統數字錄音子系統122接處警子系統信息管理子系統首長終端子系統電子地圖子系統 接處警系統功能結構系統特點可概括如下：u 采用了先進的計算機網絡技術； u 采用ODBC數據庫接口技術：全面支持桌面數據庫和大型的網絡數據庫系統，具有很好的兼容性和安全性，可以滿足不同規模報警指揮系統的要求。ITS應逐步地促進收費和支付的自動化。乘車人員通過發卡機構和售票機構及其他代理機構來購買IC卡和車票。可以采用IC卡票價最低，其次是車票，現金支付票價最高的方式。出口收費結合人工收。此外，各IC卡讀寫器應聯網，達到統一結算，杜絕舞弊，提高收費效率。 收費系統結構。7. 收費系統（1） 基本概念收費系統將逐步利用更多的電子信息技術，以現金、非現金、手工、非手工相結合的方式，完成與交通相關的費用收取與支付過程。（2） 系統組成接處警系統在許多城市被稱為122報警系統，而在上海，122與公安急救網110合并，都是110系統。6. 接處警系統（1） 概述計算機輔助122接處警系統，是現代電話通訊技術和計算機技術相結合的高科技產品。照片管理軟件用于對違章照片、車牌號碼、車主信息、違章處理結果等數據進行錄入、存儲、查詢、統計和報表打印等管理工作。① 路口電子警察由數碼相機組成的電子警察，具有自動拍攝、自動計數、數據傳輸、圖像壓縮等功能。（7） 交通信號控制系統的運行管理與分級控制信號控制系統的運行管理主要包括：對主控中心數據庫包括地理信息在內的操作平臺的數據更新，對交叉路口設施尤其是車輛檢測設備的檢修和校對，保證完好率和準確率。u 延誤：是指交通沖突或信號控制設施的限制給車輛帶來的時間損失。u 相位差：具有相同周期長的相關路口（例如干道沿線的交叉口），在同方向上的兩個相關相位的啟動時間差，稱為相位差。 城市道路交通信號控制系統框架數據傳輸出接受啟動協調配時方案單點需求模型分析優化配時緊急勤務人工請求無電纜線協調感應自適應多相位定配時交通流檢測可變穩態誘導信號控制路口設備主控中心調整配時參數數據（圖像）分析處理效益指標優化模型交互式數據倉操作平臺到達和排隊模式協調控制方案優化周期長、綠信比、相位差需求模式 城市道路交通信號控制系統框架（3） 交通信號控制系統的核心交通信號控制系統的核心是控制模型算法軟件，是貫穿規劃設計在內的信號控制策略的管理平臺，體現著交通管理者的控制思想，它包括信號控制系統將起到的作用和地位。交通信息數據庫交通控制系統交通控制和管理系統 城市交通與公路交通協調管理系統交通管理輔助 支持系統交通管理系統交通數據管理系統 交通數據 收集系統收費系統先進的交通管理系統（ATMS）交通信息交互中心公交電子收費路側停車收費交通信息和 服務收費 交通管理輔 助決策系統運行車輛收費停車場收費。① 交通信號控制系統u 自適應交通信號控制系統（SCATS）初具規模；u 交通信號地區控制室有8個，SCATS受控路口超過800個；u 敷設、架設通信電纜6500多公里。該系統具有向交通管理部門和駕駛員提供對道路交通進行實時疏導、控制和對突發事件作出應急反應的功能。③交通管理與控制共用信息平臺數據抽取子系統線路調度管理支持子系車隊運政管理子系統公眾信息服務子系統行業管理、服務子系統下層數據請求調用模塊上層數據請求調用模塊交通管理與控制共用信息平臺宏觀決策支持子系統公交規劃決策子系統。智能交通系統共用信息平臺物流共用信息平臺交通仿真實驗共用信息平臺智能公交共用信息平臺緊急事件管理共用信息平臺交通管理與控制共用信息平臺根據共用信息平臺的不同功能，可以將城域共用信息平臺分解為：智能化公共交通系統共用信息平臺、物流共用信息平臺、交通管理與控制共用信息平臺、緊急事件管理共用信息平臺，以及支持路網交通特征預測與誘導的交通仿真實驗共用信息平臺。共用信息平臺是通過對共用數據的采集（如道路使用狀況、交通狀況和交通管理數據等），為智能交通系統的信息使用者提供不同的服務，滿足管理者和使用者對共用信息的需求（如車輛調度計劃制定時對交通狀況信息的需求）。4. ATIS共用信息平臺的建設（1） 基本概念ATIS實現的基礎是信息化的實現，ATIS必然會由“先進的出行者信息系統”向“先進的交通信息系統”發展，其最終的服務對象不僅包括出行者，還包括運輸機構、關聯企業等等。出行指導信息發布方式包括：因特網、交通信息廣播電臺、視頻媒體、GPS/GIS實時導航系統、場站/商業中心的交互式詢問機等。VICS播放的實時交通信息包括：主要地點間的交通信息、交通擁擠、法規、事故、廣域的最優路徑信息和道路施工、天氣情況及停車場信息等。ITS的基本功能模塊包括：先進的出行者信息系統（ATIS），先進的交通管理系統（ATMS），先進的公共交通系統（APTS），先進的車輛控制系統（AVCS），以及商用車運營管理系統、先進的鄉村運輸系統、自動公路系統等。盡管中國與美國在體制、文化、市場等方面不盡相同，但從長遠目標來看，CNIA與UNIA在這方面的基本考慮應該是一致的，例如：要保護隱私、擴大市場等。UNIA邏輯結構將ITS分解成8棵功能性“處理樹”，即：交通管理、商用車管理、車輛監視與控制、公交管理、緊急服務管理、駕駛員和出行者服務、電子付款服務、規劃與實施。 UNIA頂層構架流圖通信層 UNIA為支持ITS子系統之間的通信定義了4種類型的通信媒體，即：有線通信（固定——固定）、廣域無線通信（固定——移動）、專用短程通信（固定——移動）和車車通信（移動——移動）。 美國ITS總圖 簡化的UNIA頂層數據流圖（3）物理結構UINA將運輸系統分成3層：運輸層、通信層和體制層。典型的體系結構開發過程實質上包括在第一階段的工作中，采用了反復修改的開發程序。信息流圖和構架模塊說明描述組成系統的物理模塊以及模塊之間的信息流動。實時性要求(Time Specification)對系統在“輸入終端”接受事件(Event)刺激后，在“輸出終端”作出反應的時間進行限定。為了反映這一點，須將每項用戶服務分解成更為詳細的功能說明——即用戶服務要求；換句話說，用戶服務要求是系統為提供用戶服務而應該具備的一些功能。我國“九五”國家科技攻關項目“中國智能交通系統體系框架研究”，也采用了結構化方法。結構化方法，以功能的抽象與分解為主要手段，按功能之間的聯結關系組織數據。如果人（貨物）、車、路構成的道路交通系統，再配上具有智能的交通信息中心、交通管理中心、交通控制中心等以及智能化的車載設施和道路交通基礎設施，如各類檢測設施、信息發布設施即信息傳輸設施，就構成了智能交通運輸系統。第六節 ITS子系統概貌總結美國、日本、歐盟研發ITS的進程，可以得出如表23所示的美、日、歐研發ITS的計劃中其分系統名稱及變遷表。PROMOTE圍環繞各種不同的交通方式研究其智能化措施。2. PROMETHEUS計劃1986年14家歐洲汽車制造商聯合提出PROMETHEUS計劃（Program for Europe Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented Safety），將其作為歐洲EUREKA聯合開發項目的一個組成部分，其目的是探清研究的必要性，確定研究方向和內容，并擬訂研究計劃。1. DRIVE計劃DRIVE(Dedicated Road Infrastructure for Vehicle Safety in Europe)計劃是歐共體由政府組織的一項研發計劃，1987年歐共體運輸部長聯席會議開始籌劃，1988年開始執行。（3）VERTIS1994年開始，效仿美國、歐洲，四省一廳聯合組織成立全國統一的研究開發ITS的組織機構——VERTIS（Vehicle, Road and Traffic Intelligence Society），即“車輛、道路和交通智能化協會”。（2） “實施方針”同年，在“推進實施高度信息通信社會的基本方針”的基礎上，由與研究ITS有關的四省一廳（建設省、通產省、運輸省、郵電省以及警察廳）聯合制定并宣布了“在道路、交通、車輛領域實施信息化的方針”，“實施方針”向國內外表明了日本政府對于推進研究開發ITS的積極姿態。（4）美國實施ITS取得的實效u ATMS在密歇根（Michigan）使高峰期間車速提高19%，在密蘇里（Mis