城市智能交通管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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摘要：

隨著城市化進(jìn)程加快，交通問(wèn)題也日益突出，例如交通堵塞，車流不暢通，都對(duì)人們的出行產(chǎn)生了極大的影響，因此，如何解決城市擁堵問(wèn)題成為我國(guó)現(xiàn)發(fā)展階段的重要課題。本文通過(guò)對(duì)我國(guó)當(dāng)前智能交通現(xiàn)狀及問(wèn)題的分析，就如何實(shí)現(xiàn)城市只能交通管理系統(tǒng)提出了相關(guān)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)思路與流程。

關(guān)鍵詞：智能交通管理系統(tǒng)；城市交通；ITMS

一、城市智能交通管理系統(tǒng)概念及組成系統(tǒng)

城市智能交通管理系統(tǒng)概念。當(dāng)前社會(huì)，城市智能交通管理系統(tǒng)是國(guó)際上管理城市交通必不可少的技術(shù)手段，它充分利用當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)即電子傳感、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)與控制技術(shù)，將三者結(jié)合起來(lái)構(gòu)建的城市管理交通的現(xiàn)代模式。

1.智能交通監(jiān)控系統(tǒng)

從各項(xiàng)報(bào)道中，我們得知，智能交通監(jiān)控系統(tǒng)普遍應(yīng)用于管理城市交通中，它的主要目的是保證交通順暢，具體過(guò)程是通過(guò)查看指揮中心從監(jiān)視區(qū)域傳回的圖像，根據(jù)實(shí)際情況派專人去實(shí)地進(jìn)行實(shí)時(shí)疏導(dǎo)，調(diào)整信號(hào)來(lái)疏散交通擁堵，引導(dǎo)人們改變行駛路線。

2.城市交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)

在城市智能公交的調(diào)動(dòng)方面，城市交通誘導(dǎo)系統(tǒng)是重中之重，它先對(duì)車輛進(jìn)行定位，采集交通信息，然后對(duì)行駛車輛路線進(jìn)行引導(dǎo)和為其規(guī)劃路線，來(lái)適時(shí)的解決重要路段及交叉通擁擠，讓各類行車人可以獲得一種既方便又快捷的交通路線，提高交通效率。

3.電子警察系統(tǒng)

電子警察系統(tǒng)不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的監(jiān)管系統(tǒng)，它利用多種技術(shù)手段對(duì)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的全部行駛車輛實(shí)行每時(shí)每刻的記錄。這些技術(shù)包括為，信息網(wǎng)絡(luò)通信、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控、檢測(cè)視頻等，人們也稱這種系統(tǒng)為“闖紅燈記錄系統(tǒng)”。

4.智能公交管理系統(tǒng)

智能交通系統(tǒng)為了可以智能調(diào)動(dòng)公交，高效準(zhǔn)確進(jìn)行排班，從而使公交車的利用率提高，提高車輛運(yùn)行速度，減輕道路擁堵現(xiàn)狀，主要是使用3G通信技術(shù)進(jìn)行通信指揮、GIS技術(shù)以及GPS進(jìn)行實(shí)時(shí)實(shí)地定位以更好保證交通正常秩序。

5.突發(fā)事件響應(yīng)系統(tǒng)

除上面幾項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)之外，還有針對(duì)于交通意外突發(fā)狀況使用的突發(fā)事件響應(yīng)系統(tǒng)，主要是為了防止交通事故、道路擁堵和混亂交通治安等事件發(fā)生，從而使相關(guān)部門可以迅速解決緊急事件，以減輕道路擁堵，保證社會(huì)秩序穩(wěn)定。

二、我國(guó)城市智能交通管理系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

(一)我國(guó)城市智能交通管理系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

伴隨著各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)水平的提高，信息系統(tǒng)越來(lái)越來(lái)越健全，我國(guó)各級(jí)政府會(huì)越來(lái)越重視現(xiàn)階段還年輕且不成熟的智能交通系統(tǒng)，同時(shí)現(xiàn)在我國(guó)許多城市已經(jīng)在交通與道路的控制和規(guī)劃上有了很大的進(jìn)步。與此同時(shí)，國(guó)家政府的相關(guān)部門，例如科技委等組織為了進(jìn)一步完善我國(guó)的交通管理系統(tǒng)也付出了大量的人力物力專門開發(fā)研究，此現(xiàn)象也表明了我國(guó)政府對(duì)于此項(xiàng)管理系統(tǒng)技術(shù)的重視程度。對(duì)于交通智能化的研究步伐自1998年ISO/TC204設(shè)立以來(lái)就從未停過(guò)，同時(shí)多次參加此類技術(shù)系統(tǒng)方面的國(guó)際交流活動(dòng)。

(二)我國(guó)城市智能交通管理系統(tǒng)發(fā)展存在的問(wèn)題

現(xiàn)如今，我們可以明顯感受到，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民生活水平提高，越來(lái)越多私家車的出現(xiàn)，交通問(wèn)題也漸漸提上議程。由于交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不合理導(dǎo)致道路使用效率低，眾多資源配置浪費(fèi)，無(wú)法滿足當(dāng)今需要。我們?cè)趯?duì)我國(guó)眾多城市進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，交通壓力隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大越來(lái)越嚴(yán)重，且道路規(guī)劃不合理的現(xiàn)象也逐漸顯現(xiàn)，管理秩序混亂，使得出行困難，公交效率低等問(wèn)題。

三、城市智能交通管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

(一)建立ITMS框架體系

設(shè)計(jì)ITMS框架的原則。智能交通管理框架的有效設(shè)計(jì)還要遵循以下原則：

1.精簡(jiǎn)性

設(shè)計(jì)框架的首要任務(wù)是保證其功能的有效性，在這個(gè)前提下就要考慮用戶的感受，方便使用和操作，盡量使設(shè)計(jì)不繁瑣冗長(zhǎng)，保證其精簡(jiǎn)性。

2.完整性

ITMS的設(shè)計(jì)是一個(gè)完整的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)子系統(tǒng)是一個(gè)任務(wù)，同時(shí)為子系統(tǒng)設(shè)置出顯示其未來(lái)變化的系統(tǒng)也是一個(gè)任務(wù)。

3.實(shí)用性和延展性：

ITMS這樣一個(gè)為了管理交通而設(shè)置出的體系，首先要具備可用性，能在現(xiàn)實(shí)生活發(fā)揮其有效性，同時(shí)還要能預(yù)測(cè)到未來(lái)的變化，始終保持與時(shí)俱進(jìn)。

4.靈活性和可發(fā)展性

靈活性體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面，設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)能適應(yīng)外在情況變化，使用上具備靈活性，另一方面設(shè)計(jì)方案也要能適應(yīng)環(huán)境變化，可供調(diào)整。延伸性更具前瞻性，可以在有效利用現(xiàn)時(shí)系統(tǒng)的同時(shí)，探索出新系統(tǒng)，完善ITMS。

(二)合理設(shè)計(jì)ITMS的方式

智能交通管理框架是一個(gè)較為復(fù)雜的框架體系，因?yàn)橐獞?yīng)用到公眾的日常生活中，還要利用信息化提高其應(yīng)用效率，顯現(xiàn)其先進(jìn)性和科學(xué)性，所以設(shè)計(jì)的過(guò)程中不可避免要進(jìn)行大量的理論和實(shí)踐研究，運(yùn)用各種學(xué)科知識(shí)，尤其是要在系統(tǒng)工程的指導(dǎo)下，將信息學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、管理學(xué)等融入實(shí)踐中。系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)在科學(xué)理論和有效實(shí)踐的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)。這兩個(gè)方法是相輔相成的，同時(shí)又各具特點(diǎn)，首先系統(tǒng)分析是在把握全局的眼光下對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解決，在整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中避免不了各種的問(wèn)題，所以工作人員就要采用系統(tǒng)分析的方法化整體為若干個(gè)子目標(biāo)，有效實(shí)現(xiàn)子目標(biāo)的任務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)任務(wù)，在分析的基礎(chǔ)上建立框架?？蚣芙⒑?，工作人員還要對(duì)其進(jìn)行完善，這就涉及到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通過(guò)設(shè)計(jì)可以對(duì)框架進(jìn)行整體規(guī)劃和具體細(xì)節(jié)完善，最終形成實(shí)體框架。隨著越來(lái)越多的人涌入城市、交通工具的多樣性以及汽車購(gòu)買力的增強(qiáng)，城市交通壓力越來(lái)越大，促使有關(guān)人士不斷探索有效管理城市交通的方法。影響交通最大的問(wèn)題就是擁堵性，要解決這一問(wèn)題，就要加快信息的傳播，把握交通的控制力，不能使其出現(xiàn)失控的局面。可見信息在交通管理中的作用非常明顯，按照信息的特點(diǎn)，可以將ITMS系統(tǒng)分成以下四個(gè)層次：

1.基礎(chǔ)層

對(duì)于發(fā)揮信息的影響力方面，基礎(chǔ)層主要負(fù)責(zé)獲取有效信息進(jìn)而形成通信網(wǎng)絡(luò)的搭建。一方面，信息的有效性和準(zhǔn)確性可以方便通信網(wǎng)絡(luò)的搭建；另一方面，通信網(wǎng)絡(luò)的有效運(yùn)用可以提高信息的傳播速度。為了便利交通管理而設(shè)置的基礎(chǔ)設(shè)施屬于信息中的靜態(tài)方面，比如說(shuō)道路、路牌等，由于道路周圍的標(biāo)志性建筑也能影響交通管理的有效性，所以也屬于靜態(tài)信息。動(dòng)態(tài)信息的獲取有兩種途徑，第一種是人工采集獲取的，工作人員利用相關(guān)通信設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)信息采集；第二種是機(jī)器采集，利用交通檢測(cè)設(shè)備如電子眼等，主要用檢測(cè)的方法獲取信息。信息獲取后要建立通信網(wǎng)絡(luò)，目前通信網(wǎng)絡(luò)主要包括以下內(nèi)容：

(1)公眾信息服務(wù)平臺(tái)，信息分析總平臺(tái)和子平臺(tái)間，整體路面狀況與單元狀況間，局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等。

(2)主要用于傳播公布消息的平臺(tái)上，如調(diào)頻播音機(jī)、移動(dòng)通訊設(shè)備、廣播等。

(3)主要為了方便更好更快的查到信息，利用有線設(shè)備如電話、電視等。

(4)完善數(shù)字通信平臺(tái)建立，如光纖、衛(wèi)星等。

2.功能層

功能層的作用主要體現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，在大量有效的交通信息獲取后，為智能交通管理提供大量的功能型設(shè)備，簡(jiǎn)化人工管理的繁瑣性。功能層的作用主要是利用智能設(shè)備進(jìn)行交通管理，為公眾設(shè)計(jì)出合理有效的出行路線等，其中包括電子監(jiān)控、自適應(yīng)信號(hào)控制系統(tǒng)、交通信息管理與系統(tǒng)等內(nèi)容。自適應(yīng)信號(hào)控制系統(tǒng)最能適應(yīng)智能化的管理，主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在其自我適應(yīng)力上，比如在交叉路口處，可以自行調(diào)控，適應(yīng)周圍實(shí)際環(huán)境，能有效管理動(dòng)態(tài)的情況。交通信息管理與系統(tǒng)的有效性主要體現(xiàn)在其對(duì)信息的利用能力上，首先通過(guò)高效的途徑獲取具有有效性、實(shí)時(shí)性的交通信息，然后通過(guò)傳送到分析機(jī)構(gòu)，通過(guò)專業(yè)人士的分析獲得最佳路線圖或者出行方案，為需要出行的各行各業(yè)提供專業(yè)化建議。因?yàn)闊o(wú)線通信的廣泛利用，人們可以隨時(shí)隨地進(jìn)行路線轉(zhuǎn)變，在遇到突發(fā)情況下，可以更有效的選擇最快的路線。

3.共享信息層

共享信息層主要體現(xiàn)在其信息的共享力上，同樣建立在上一層——功能層的基礎(chǔ)上的，這一層次主要通過(guò)獲取功能層傳輸過(guò)來(lái)的信息，進(jìn)行更為專業(yè)化的利用，設(shè)計(jì)出最佳交通方案，這個(gè)層次需要更多的利用各類信息處理平臺(tái)，將信息轉(zhuǎn)化成資源，對(duì)規(guī)劃出行路線、有效管理交通運(yùn)輸意義重大。

4.服務(wù)層

服務(wù)層是智能交通管理設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)，與使用者聯(lián)系最為緊密。首先對(duì)出行者來(lái)說(shuō)，出行者可以通過(guò)服務(wù)層收到最及時(shí)有效的信息，方便出行者自己制定出行方案，也可以給出行者具體的方案建議；其次對(duì)于交通管理者來(lái)說(shuō)，管理者可以通過(guò)信息了解到自己的首要任務(wù)是什么，能夠提高對(duì)管理重點(diǎn)的把握，使管理更加有效。當(dāng)然服務(wù)層與出行者和管理者的關(guān)系都是相互的，服務(wù)層不僅要為他們提供信息指導(dǎo)，還要從他們處獲取信息，了解出行者和管理者最想要的服務(wù)，盡量為他們提供可行的并且符合他們要求的方案，提高智能交通管理系統(tǒng)的效率。

四、智能交通管理在城市交通中的應(yīng)用方案

RFID技術(shù)因?yàn)槠洫?dú)特的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)實(shí)生活中得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)于智能交通管理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，此技術(shù)的應(yīng)用也能為其帶來(lái)更為明顯的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下方面：首先是它的物理性能高，作為信息技術(shù)的應(yīng)用不僅存儲(chǔ)空間大、可對(duì)其進(jìn)行加密處理，而且具有防水性，能有效保證信息的完整性；其次是該技術(shù)的識(shí)別能力強(qiáng)，對(duì)于一切動(dòng)態(tài)信息它都可以進(jìn)行精確的處理和消化，不管是從個(gè)體方面還是整體方面都能給出參考。由此可見，按照目前情況來(lái)看，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用有著其他技術(shù)的不可替代性，并且和智能交通管理的流程最為匹配，優(yōu)勢(shì)最為明顯。

1.電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)

RFID技術(shù)的廣泛應(yīng)用和不斷改進(jìn)，使得電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)得以建立并廣泛使用，從我們的日常生活中，我們很容易就能發(fā)現(xiàn)ETC的使用，不管是在高速公路收費(fèi)站，還是在過(guò)江隧道等收費(fèi)站，我們都能很容易的發(fā)現(xiàn)“ETC”的標(biāo)志，主要原因在于其明顯的優(yōu)勢(shì)上。首先，運(yùn)用這項(xiàng)系統(tǒng)有效解決道路擁堵問(wèn)題，司機(jī)不需要停車?yán)U費(fèi)，收費(fèi)人員也不需要進(jìn)行人工的收費(fèi)流程，大大縮短了司機(jī)過(guò)收費(fèi)站的時(shí)間，尤其是在車流量大的時(shí)候，該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用作用非常明顯；其次，使用該項(xiàng)技術(shù)可以大大降低交通管理成本，傳統(tǒng)的人工收費(fèi)被電子收費(fèi)系統(tǒng)代替，不再需要花錢購(gòu)買用于人工收費(fèi)的相關(guān)設(shè)施，同時(shí)不需要像工作人員支付更多的工資，交通管理成本得到有效降低；最后一大優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在其公平公正性上，人工收費(fèi)難以避免工作人員公平公正對(duì)待所有的過(guò)路車輛，有時(shí)候遇到熟人或者親戚，難以避免會(huì)免收相關(guān)費(fèi)用，但是電子設(shè)備是沒(méi)有感情的，只要有車經(jīng)過(guò)，它就會(huì)在程序的驅(qū)使下直接對(duì)過(guò)路車輛進(jìn)行自動(dòng)扣費(fèi)。所以，ETC這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外運(yùn)用都比價(jià)廣泛，我國(guó)也在加大此項(xiàng)技術(shù)的投入使用，在智能交通管理方面又進(jìn)了一步。

2.城市交通調(diào)度管理系統(tǒng)(TMS)

RFID技術(shù)的另一大應(yīng)用體現(xiàn)在TMS上，為了加強(qiáng)對(duì)車輛的管理，進(jìn)而提高智能交通管理效率。交通主要就是由道路和車輛等組成，所以要想管理好交通問(wèn)題，首要任務(wù)就是管理好車輛問(wèn)題。TMS同樣運(yùn)用了先進(jìn)的技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行搜集和處理，實(shí)現(xiàn)獲取信息與分析信息集于一體的作用，可以更加直觀有效得對(duì)車輛進(jìn)行管理，充分考量路線的可實(shí)用性以及車輛出行的最優(yōu)路徑，緩解了交通壓力的同時(shí)也節(jié)約了資源。

3.電子注冊(cè)管理(EVR)

EVR技術(shù)可以有效解決交通部門的管理難題，主要原因是它能有效對(duì)車輛進(jìn)行追蹤和智能化管理。由于越來(lái)越多的人開始有能力購(gòu)買汽車，所以注冊(cè)登記和再檢查的工作強(qiáng)度不斷在加大，為了有效解決這一問(wèn)題，可以通過(guò)利用EVR技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先，由于智能技術(shù)的運(yùn)用，車輛在登記的時(shí)候可以縮短時(shí)間，并且每輛車都可以有一個(gè)“身份證”，只要是對(duì)車輛植入一個(gè)ID碼，這個(gè)號(hào)碼可以在全球范圍內(nèi)被追蹤，并且每一個(gè)號(hào)碼都是不同的，甚至不能被修改，這樣就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)好處，一是偷車的人很容易被追蹤，假的車牌照因?yàn)椴缓思夹g(shù)也很容易被查出，由此方便了公安機(jī)關(guān)打擊罪犯，并且在一定程度上可以降低犯罪率；二是交通管理部門不需要開展流動(dòng)檢查就可以進(jìn)行對(duì)車輛的管理，有效提高了管理部門的效率。當(dāng)然這項(xiàng)技術(shù)目前還未被廣泛應(yīng)用，只利用到軍用設(shè)備上，但是其應(yīng)用效果顯著，帶來(lái)的的利益非常明顯。

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[3]潘華偉,王穎.智能交通管理系統(tǒng)在城市道路中的應(yīng)用[J].赤子,2014(4):298

作者：張林闖 單位：遼寧理工學(xué)院