智能交通系統(tǒng)及其在城市道路安全中的應(yīng)用

智能交通系統(tǒng)及其在城市道路安全中的應(yīng)用

1 引言
??? 根據(jù)我國(guó)目前的交通現(xiàn)狀，發(fā)展智能交通系統(tǒng)十分必要性。智能交通系統(tǒng)具有以下功效：增加交通的機(jī)動(dòng)性，提高運(yùn)營(yíng)效率，提高道路網(wǎng)的通行能力，提高設(shè)施效率，調(diào)控交通需求；提高交通的安全水平，降低事故的可能性；減輕事故的損害程度，防止事故后災(zāi)難擴(kuò)大；減輕堵塞：低公害化，降低汽車(chē)運(yùn)輸對(duì)環(huán)境的影響；智能交通系統(tǒng)的建設(shè)將形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。智能交通系統(tǒng)是一個(gè)涉及面廣、綜合各種高新技術(shù)的研究領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代交通技術(shù)與電子、通訊、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，智能交通系統(tǒng)(ITS)的實(shí)現(xiàn)成為可能。這里重點(diǎn)介紹智能交通系統(tǒng)及其在道路安全中的應(yīng)用。

2 智能交通系統(tǒng)
2．1 系統(tǒng)組成
??? ITS由中心、道路、車(chē)輛和遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)4個(gè)模塊化的子系統(tǒng)構(gòu)成，它們共享通用的通信設(shè)備，如圖1所示。

??? ITS按功能需求可具體分配給4個(gè)子系統(tǒng)下的各物理子系統(tǒng)(共19個(gè)物理子系統(tǒng))，各子系統(tǒng)與用戶(hù)、環(huán)境以數(shù)據(jù)和信息交換為基礎(chǔ)融為1個(gè)有機(jī)整體。各子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立而又相互聯(lián)系。每個(gè)子系統(tǒng)既是單一的實(shí)體，相互之間又能通過(guò)有機(jī)的重組完成一個(gè)ITS策略。圖2為ITS子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

??? ITS運(yùn)用信息、數(shù)據(jù)通信傳輸、電子控制、計(jì)算機(jī)處理、傳感器等技術(shù)。ITS信息采集模塊通過(guò)傳感器24 h獲取交通、道路、天氣等信息。硬件設(shè)備包括圖像傳感器、紅外線(xiàn)傳感器、鐳射傳感器、聲音傳感器、無(wú)線(xiàn)電傳感器等。ITS信息處理模塊快速處理從傳感器獲取的大量數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為有用信息。硬件設(shè)備包括大型計(jì)算機(jī)、主體計(jì)算機(jī)、工作站、可移動(dòng)終端、模擬技術(shù)、優(yōu)化算法、圖形處理技術(shù)、車(chē)內(nèi)MPUs(用于引擎控制、導(dǎo)航等)、車(chē)內(nèi)LANs。ITS信息傳遞模塊將大量信息傳遞給車(chē)輛、可移動(dòng)終端和固定設(shè)備。無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)采用DSRCPDA、衛(wèi)星通信，有線(xiàn)技術(shù)采用光學(xué)傳遞技術(shù)、ATM網(wǎng)絡(luò)，HMI工業(yè)技術(shù)采用大規(guī)模顯示屏、彩色PDP、液晶顯示裝置。

2．2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集
??? 數(shù)據(jù)采集是系統(tǒng)運(yùn)行的前提。智能化調(diào)度系統(tǒng)具有公交運(yùn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集能力。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：各公交站點(diǎn)的客流需求、公交車(chē)輛運(yùn)行車(chē)速及站點(diǎn)?？繒r(shí)間、車(chē)輛駕駛狀態(tài)、車(chē)輛定位等。數(shù)據(jù)的采集主要南車(chē)載設(shè)備承擔(dān)。車(chē)輛行駛記錄儀內(nèi)置大容量存儲(chǔ)器，可實(shí)時(shí)記錄車(chē)輛運(yùn)行全過(guò)程的數(shù)據(jù)，包括：車(chē)輛啟動(dòng)和停車(chē)的日期及時(shí)間、車(chē)輛運(yùn)行全過(guò)程的速度和里程檢測(cè)、車(chē)輛制動(dòng)變化的數(shù)據(jù)、車(chē)輛行駛過(guò)程中發(fā)生的事件及其時(shí)間和地點(diǎn)、事故發(fā)生前至事故發(fā)生時(shí)30 s內(nèi)的安全數(shù)據(jù)等。此外，還可實(shí)時(shí)顯示瞬時(shí)速度、當(dāng)前路碼、日期和時(shí)間；裝有開(kāi)、關(guān)門(mén)指示燈和超速指示燈，結(jié)合蜂鳴器可提示行車(chē)開(kāi)門(mén)報(bào)警和超速報(bào)警；支持IC卡進(jìn)行營(yíng)運(yùn)管理和車(chē)輛行駛數(shù)據(jù)采集；支持無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集，預(yù)留GPS衛(wèi)星定位接口，功能擴(kuò)展后可實(shí)現(xiàn)車(chē)輛跟蹤定位和車(chē)輛實(shí)時(shí)調(diào)度，預(yù)留流量檢測(cè)接口等。
??? 短距無(wú)線(xiàn)通訊儀是專(zhuān)為行車(chē)記錄儀配套設(shè)計(jì)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其通訊距離長(zhǎng)(50~80 m)、通訊可靠性高(誤碼率<0．2％)、速率高(115 KB／s)。車(chē)輛到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，智能調(diào)度系統(tǒng)可識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別車(chē)輛進(jìn)站的時(shí)間、路牌號(hào)、車(chē)號(hào)和駕駛員工號(hào)等，并利用無(wú)線(xiàn)自動(dòng)采集軟件，將行車(chē)記錄儀中采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式自動(dòng)傳輸?shù)浇K點(diǎn)站的智能調(diào)度系統(tǒng)。
2．3 智能調(diào)度系統(tǒng)
??? 智能調(diào)度系統(tǒng)具有有效的數(shù)據(jù)管理和分析能力，包括操作型數(shù)據(jù)管理和分析型數(shù)據(jù)管理，其目的是保障科學(xué)、高效地決策分析日常營(yíng)運(yùn)的管理計(jì)劃和調(diào)度。通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集方式采集行車(chē)記錄儀中的數(shù)據(jù)，并采用特定算法對(duì)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)和駕駛員的駕駛行為進(jìn)行分析加工。計(jì)算機(jī)以罔形化的方式顯示車(chē)輛位置和運(yùn)行狀態(tài)，以直觀(guān)的報(bào)表數(shù)據(jù)和簡(jiǎn)單清晰的圖形化分析方法提供安全信息。同時(shí)，還可顯示行車(chē)記錄儀附屬設(shè)備異常情況和行車(chē)違規(guī)記錄。對(duì)問(wèn)題車(chē)輛通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示屏紅燈閃爍和語(yǔ)音的方式進(jìn)行報(bào)警提示?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)度管理。調(diào)度員利用智能化調(diào)度系統(tǒng)，可方便地監(jiān)控和調(diào)度車(chē)輛的運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度管理模塊由前臺(tái)控制程序和智能化調(diào)度模塊兩部分組成。前臺(tái)控制程序用于顯示線(xiàn)路運(yùn)行狀態(tài)，完成系統(tǒng)和調(diào)度人員之間的交互。
2．4 信息傳遞
??? 智能交通系統(tǒng)將記錄的各種運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)和行車(chē)報(bào)表、路單等信息，通過(guò)設(shè)定的傳輸方式反饋至公交公司。決策群體將通過(guò)查詢(xún)各種報(bào)表、圖表及相關(guān)的分析數(shù)據(jù)和信息資料等，掌握車(chē)輛的運(yùn)營(yíng)狀況、相關(guān)公交資源的利用情況，作出相應(yīng)判斷及規(guī)劃，合理調(diào)度公交車(chē)輛，使公交資源得到充分利用。

3 ITS在城市道路安全中的應(yīng)用
??? 交通事故是產(chǎn)生交通堵塞的主要原因。減少交通堵塞和車(chē)輛延誤的主要方法是降低各種交通事故對(duì)交通流的影響，而ITS安全管理系統(tǒng)就具有此功能。ITS事件管理系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的合理應(yīng)用及各相關(guān)單位的協(xié)調(diào)組織，可有效降低交通延誤和交通阻塞。
??? 有效的事件管理能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，為使系統(tǒng)能夠達(dá)到此目標(biāo)，事件管理系統(tǒng)應(yīng)具有如下功能：改善道路的安全性(如減少二次事故)；提高各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行效率；更有效地利用現(xiàn)有的人力和物力；增大信息的發(fā)布范圍和渠道；減少延誤；提高貨車(chē)車(chē)輛的機(jī)動(dòng)性；減少事故反應(yīng)時(shí)間；降低對(duì)環(huán)境的影響；降低運(yùn)行成本；加快處理事故的時(shí)間；加快清理道路的時(shí)間。
3．1 交通異常事件檢測(cè)系統(tǒng)舊
3．1．1 系統(tǒng)組成及原理
??? 交通異常事件檢測(cè)系統(tǒng)由交通狀況檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理檢測(cè)、信號(hào)控制及信息顯示等構(gòu)成。當(dāng)采用磁性或超聲波檢測(cè)器時(shí)，系統(tǒng)由檢測(cè)器、數(shù)據(jù)處理檢測(cè)、事故判斷、事故確認(rèn)、信號(hào)控制機(jī)、信號(hào)燈、可變交通信息顯示屏等組成；當(dāng)用視頻攝像機(jī)檢測(cè)設(shè)施時(shí)，系統(tǒng)由數(shù)碼攝像機(jī)、控制臺(tái)、圖像處理裝置、信息控制機(jī)、信號(hào)燈、可變交通信息顯示屏等組成。交通異常事件檢測(cè)的基本原理：檢測(cè)器檢測(cè)車(chē)輛在正常情況下行駛的車(chē)流，所測(cè)得的車(chē)流參數(shù)應(yīng)符合一定規(guī)律。一旦檢測(cè)到的車(chē)流參數(shù)不符合該規(guī)律，即表示可能發(fā)生交通異常事件。由于車(chē)輛行駛的道路條件不同，故交通異常事件的檢測(cè)判斷在高速公路或較長(zhǎng)距離公路上與城市道路有很大區(qū)別。
3．1．2 交通異常事件檢測(cè)方法
??? 城市道路上行駛的車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)與高速公路不同，因受交叉口的影響，屬于間斷車(chē)流，在道路上會(huì)有正常停車(chē)。因此在城市道路上進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，必須先鑒別是正常停車(chē)還是非正常停車(chē)，然后再按上述原理進(jìn)行檢測(cè)，這樣才能正確判斷是否發(fā)生交通異常事件，故其檢測(cè)難度比高速公路高。在城市道路除檢測(cè)交通異常事件外，還需判別異常事件發(fā)生的地點(diǎn)。
??? 方法1：同時(shí)利用檢測(cè)器檢測(cè)數(shù)據(jù)、探測(cè)車(chē)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)、過(guò)路司機(jī)和巡邏報(bào)告數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)，對(duì)各種不同來(lái)源的數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的交通異常檢測(cè)算法，把各種檢測(cè)算法的結(jié)果利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)得到最終的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行交通異常檢測(cè)。
??? 方法2：建立歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，儲(chǔ)存正常交通狀態(tài)下每個(gè)信號(hào)周期檢測(cè)器的交通數(shù)據(jù)，將當(dāng)前檢測(cè)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與同時(shí)刻歷史數(shù)據(jù)的偏差值作為異常事件的判別依據(jù)。
??? 對(duì)于交通異常事件發(fā)生地點(diǎn)的判別。在采用檢測(cè)器檢測(cè)交通異常事件時(shí)，主要依靠檢測(cè)器設(shè)置位置的布設(shè)解決。如圖3所示，用①②檢測(cè)器檢測(cè)路段上發(fā)生的異常事件，用②③檢測(cè)器檢測(cè)發(fā)生在進(jìn)口道的異常事件，用③④⑤檢測(cè)器檢測(cè)發(fā)生存交叉口中間的異常事件。
3．1．3 系統(tǒng)性能及其改善
??? 交通異常事件檢測(cè)系統(tǒng)的性能一般用檢測(cè)率、誤測(cè)率與平均檢測(cè)時(shí)間3項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)。為提高檢測(cè)系統(tǒng)的性能，可用多重事故樹(shù)分析方法檢測(cè)高速公路交通異常事件；用判斷分析法、交通仿真技術(shù)檢測(cè)城市道路的交通異常事件等。隨著高科技成果的不斷出現(xiàn)，視頻攝像和圖像處理技術(shù)不斷完善，這種技術(shù)很快即應(yīng)用于交通異常事件的檢測(cè)中。視頻攝像監(jiān)控中心技術(shù)人員可在視頻監(jiān)視器屏幕直觀(guān)看到道路實(shí)際交通狀況。
??? 當(dāng)發(fā)現(xiàn)有交通異常事件時(shí)，可通過(guò)人工操作向道路上的各種信息顯示設(shè)施發(fā)布異常事件交通管理措施等信息。在用檢測(cè)器檢測(cè)交通異常事件的道路配有數(shù)碼攝像監(jiān)視器，可作為檢測(cè)交通異常事件類(lèi)型與性質(zhì)的確認(rèn)工具。如果不用人工操作而用計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)自動(dòng)操作，則需用圖像處理技術(shù)判斷異常事件。由數(shù)碼攝像機(jī)攝取的道路交通狀況，傳送到突發(fā)事件檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置再把檢測(cè)圖像通過(guò)信息傳輸線(xiàn)路傳送到控制中心。
??? 控制中心由圖像收錄裝置收錄圖像，經(jīng)處理裝置處理成控制指令信息后，由信息傳輸系統(tǒng)把控制指令信息傳送到設(shè)在突發(fā)事件地點(diǎn)上游龍門(mén)架上的專(zhuān)用情報(bào)板顯示控制指令信息。
3．2 現(xiàn)場(chǎng)管理
??? 交通標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)場(chǎng)管理的主要任務(wù)是準(zhǔn)確評(píng)價(jià)事件的嚴(yán)重程度，確定合適的優(yōu)先權(quán)，協(xié)調(diào)相關(guān)資源的使用。保證通訊的清晰與暢通，通過(guò)有效措施安全、快速、高效地清理事件現(xiàn)場(chǎng)，保證事件處理人員、事件的當(dāng)事者以及其他車(chē)輛駕駛員和乘客的安全，是事件現(xiàn)場(chǎng)管理的首要目的。
??? 高效的事件現(xiàn)場(chǎng)管理方案必須包括：確定一個(gè)事件現(xiàn)場(chǎng)指揮點(diǎn)：指定一個(gè)有權(quán)威的現(xiàn)場(chǎng)指揮人員；應(yīng)調(diào)動(dòng)所有與事件處理相關(guān)的人員；對(duì)緊急車(chē)輛和設(shè)備進(jìn)行分階段調(diào)用。

4 結(jié)論
??? 智能交通系統(tǒng)是一個(gè)涉及面廣、綜合各種高新技術(shù)的研究領(lǐng)域。從道路的角度論述一些提高城市道路安全的措施。而各行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展，才能共同促進(jìn)城市交通水平的提高。