智能交通系统的特点范文

时间:2023-12-05 18:06:00

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智能交通系统的特点

篇1

[关键词]:智能教学 多媒体 特点 设计方法

在当前,计算机技术发展引起的智能化普遍应用的情况下,深入探索智能教学环境下的教育理念、教学模式和教学方法,充分利用现有信息技术成果,研究更加先进的智能网络教学模型,不仅可行,而且也是智能网络教学系统研究、开发和应用中的一项重要内容。文章拟主要分析当前智能化教学系统的特点与设计方法。

一、智能化教学系统的特点

智能教学系统是以认知科学为理论基础,综合利用人工智能技术、教育心理学、计算机科学等多门学科的成果而形成的一种对学生实施有效教学的技术。系统的智能性主要表现为能够实现“一对一”的教学,这种教学模式被誉为是最有效果的教学方式。“一对一”的教学方式可以归结为以下三点:(1)指导教师可以采用测试和问题的方式来探测学生实时的知识状态。(2)在学生开始学习某个知识之前,指导教师能够为他设计一条从最基础知识到某一个具体知识的学习路径。(3)在教师和学生的交互过程中,教师能够了解潜在的探测此学生所具有的学习风格,并且提供风格匹配的教学材料给学生进行学习。

基于以上的实践经验以及人工智能技术,设计和开发一个基于计算机的智能教学系统来模拟人类教师的教学方式和行为已经成为可能,并且很有前景。使用具有智能性的智能教学系统,将可以有效地弥补其教育教学上的缺陷和不足,改善学生的学习效果,提高教学效率,对教育具有极大的推动作用。

二、智能教学系统的设计方法

1.智能教学系统的设计原理

进行科学的教学系统设计,必须从了解学习的发生机制和学习的本质问题入手。教学系统设计,是架设于学习理论与教育教学实践之间的一座桥梁。纵观教学系统设计的发展轨迹,可以清晰地看到学习理论对教学系统设计的影响最为深刻。每一次学习理论的发展,都必然为教学系统设计带来巨大的触动和冲击。学习理论的发展大致可以分为行为主义学习理论、认知广义学习理论、建构主义学习理论和人本主义学习理论等,所以相应地出现了基于行为主义的教学系统设计理论、基于认知主义的教学系统设计理论、基于建构主义的教学系统设计理论和基于人本主义的教学系统设计理论。

2.智能教学系统的的主要功能

智能教学系统关键在于能够对学习者的学习效果进行检验并能够给出相应的学习建议,从而实现学习过程的智能化。主要功能包括:

(l)建立教学内容的智能知识库。根据不同的教学内容,按知识体系结构进行知识点的划分,并建立学习要素的数据库。

(2)对学习过程进行评价。学习效果是学习质量的重要标志,学习过程包括在线学习、在线练习、在线测试、实践教学,收集学习过程信息,进而对学习效果进行合理评价。

(3)学习指导和建议。根据学习情况给出学习效果评价,然后根据学习效果给出学习指导和学习建议,从而使学习过程具有更强的针对性,以达到提高学习质量的目的。

(4)学习导航。及时收集学生的应答信息,并加以分析处理,评判学生的成绩;为不同的学生选择不同的教学内容,将学生不具备学习条件的知识过滤掉;帮助学生分析错误原因,判断并标示出学生当前最需要学习的知识点,提供针对性的个别辅导和适当的补充材料。

(5)教学方法。允许学生用自然语言与计算机导师进行交流,这样就突破了传统的学法指导和教法,并且教法还可以针对特定学生进行,即“一对一”教学模式。

3.智能教学系统的组成

(1)领域模型。存放传授给学生的课程专业知识,还能生成问题,提供对问题的正确解答以及求解问题的过程。领域模型一般包含两方面的知识:一是有关课程的内容,二是有关应用这些知识来求解问题的知识,即过程知识。知识表示方法有语义网络、规则等。

(2)诊断模型。利用诊断规则来分析学生的响应,判断学生己经懂得的知识或学生产生的错误概念,并传递到学生模型的当前状态中去。

(3)学生模型。准确反映学生的知识水平、学习能力等,为系统实现个别化教学提供依据。

(4)教师模型。结合教学策略和课程结构方面的知识,为学生选择问题供他们解答,监督和评价他们的行为,当学生需要时为他们选择适当的补习材料。教师模型中,交叉和解释模式以及学生模型是实现“面向个人以交互方式进行教学”的具体手段。教师模型中采用的教学策略主要有诊断或排错法、苏格拉底法、教练法等。

(5)人机接口。人机接口作为学生与系统之间交流信息的媒介,它所提供的表达知识和信息的手段必须是学生熟悉并便于使用的。

4.智能教学系统的使用

学生使用教学系统进行学习活动时,可以自己选择学习内容,也可以在教师模型的作用下由系统引导进入某一教学单元。教师利用测试结果,通过诊断模块和诊断规则来判断学生当前的认知能力,通过学生的总体认知能力来决定学生下一步的行为。

(1)教学诊断模块。主要负责判断学生对某一知识点的掌握情况,进而能判断学生的当前知识水平,为判断学生的认知能力提供依据。

(2)能力测定模块。主要负责评价学生的学习能力。在教学之前、教学期间和教学之后都要进行。通过评价取得反馈信息以修正、完善教学计划,为教师模型制定正确的教学策略提供条件,保证教学的顺利完成。它是本系统的重要部分。

(3)学生行为评定。对学生行为的评价,依据评价的目的不同,分绝对评价和相对评价两种方法,系统中以教学目标为基准进行绝对评价,以掌握学生达到教学目标的程度和诊断学生知识、能力结构中的缺欠,即根据专家知识库中的测试题目信息及学生的回答情况,给出分析结果及相应各认知能力不同层次的分数比重,为制定相应的教学策略提供数据依据。

(4)试题评定。主要是对试卷的要求进行综合评价,包括学生测试的内容是否是学习过的,是否符合教学大纲的要求,试题分数的比例是否符合难度比例、认知层次比例和各章节的分配比例。

(5)教学内容生成。系统根据学生的认知能力、当前的知识水平和学习历史,利用教学策略生成个性化教学内容。

三、结语

智能教学系统能监控学生的学习过程,实现教学各环节的知识共享与交互,从而实现学生的按需学习和教师的因材施教,体现“以学习者为中心”的教学思想。但是,目前的智能教学系统的研究可以说仍然处于基础理论的研究阶段,其主要的研究方法就是将远程教学技术与传统的智能教学系统相结合,运用人工智能技术来更加有效地实现教学的个性化和智能化。

参考文献:

[1]谢忠新,王林泉,葛元.智能教学系统中认知型学生模型的建立[J].算机工程与应用,2005,(3):229-232.

[2]张荣梅,李福亮.基于Agent的网络智能教学系统的研究[J].现代电子技术,2007,(6):83-85.

篇2

 

我国智能交通科技创新发展历程

 

2000年,我国成立了“全国智能运输系统协调指导小组及办公室”,并开展了智能交通系统发展战略和标准规范的相关研究,形成了《中国智能运输系统体系框架》、《中国智能交通系统标准体系》等重要成果,明确了我国智能交通系统建设发展的总体技术方向。

 

“十五”期间,针对我国智能交通系统发展的迫切需求,国家科技计划对智能交通系统共性关键技术研究进行了立项支持,在北京、上海、广州等全国十二个城市进行了ITS示范工程建设。通过ITS规戈叭车载信息装置、交通信息采集、专用短程通信、汽车安全辅助、交通共用信息平台等方面的关键技术攻关、关键产品的开发和示范应用,促进了以智能化交通管理为主的我国城市智能交通体系建设,为智能交通系统发展奠定了基础。

 

“十一五”期间,面向综合交通运输一体化发展趋势和我国智能交通发展中的重大技术问题,以“提高交通运输的效率和安全”为指导思想,国家科技计划对综合交通运输和服务的网络优化与配置、智能化交通控制、综合交通信息采集、处理及协同服务、交通安全等重点技术方向进行了持续立项研究支持,攻克了城市交通控制、交通诱导、电子收费、新一代空中交通管理等智能交通系统关键技术,形成了大批具有自主知识产权的智能交通科技创新成果。

 

面向2008北京奥运会、2010上海世博会、2010广州亚运会等重大活动的交通需求,“十一五”期间启动实施了“国家综合智能交通技术集成应用示范”科技支撑计划项目,支持建设了“北京奥运智能交通集成系统”、“上海世博智能交通技术综合集成系统”、“广州亚运智能交通综合信息平台系统”、“远洋船舶及战略物资运输在线监控系统”等,为大型国际活动提供了智能化交通管理和出行服务技术支撑,取得了显著的成果,智能交通科技在一系列重大国际活动的交通保障中发挥了重要的作用。

 

针对严峻的道路交通安全形势,2008年,科技部、公安部和交通部联合开展了国家道路交通安全行动计划,国家科技计划部署了“重特大道路交通事故综合预防、处置集成技术开发与示范应用”支撑计划项目,跨部委联合、多单位协同攻关、研究与示范紧密结合,对公路安全保障、高速公路安全控制、营运车辆运行安全、全民交通行为安全提升、路网安全态势监测、交通安全执法等交通安全重点关键技术进行了攻关研究和示范应用,为提高我国道路交通安全水平产生了深远的影响。

 

我国在推进智能化交通管理技术发展的同时,也十分重视推动智能化交通服务技术的发展,对事关民生的公共交通、公众便捷出行、交通安全等技术开展了研究和应用。过去的十年中,公共交通管理运营智能化、快速公交、公交信号优先、出租车智能化运营、交通信息智能化服务等面向民生的智能交通技术得到大力发展和广泛应用,方便了公众交通出行。国家科技计划支持的“国家高速公路联网不停车收费和服务系统”,建设了京津冀和长三角区域国家高速公路联网不停车收费示范工程,通过科技攻关和示范工程形成了比较完整的技术体系和标准规范体系,取得了良好的实施效果。成为我国第一个有统一标准、在全国范围大面积应用并实现产业化的智能交通项目。

 

进入“十二五”,我国智能交通科技创新围绕综合交通运输系统效能与服务提升、智能化交通管控、车路协同与安全三条主线,在“863”计划、科技支撑计划等国家科技项目中,相继部署了“大城市区域交通协同联动控制关键技术”、“智能车路协同关键技术研究”、“交通状态感知与交互处理关键技术”、“综合交通枢纽智能管控关键技术”、“环境友好型智能交通控制技术”、“多模式地面公交网络高效协同控制大城市交通主动防控关键技术及示范”、“城市道路交通智能联网联控技术集成及示范”等一系列项目,对我国智能交通系统建设发展中的关键技术进行研究,创新成果将对我国智能交通系统建设发展提供强有力的技术支撑。

 

我国智能交通科技创新成就

 

十几年来,我国智能交通科技创新取得了丰硕的成果,突破了大批核心关键技术,组织实施了多项具有重大影响的智能交通系统示范工程建设。科技引领和推动我国智能交通系统的建设和发展后来居上,成为世界智能交通系统发展格局中的重要构成,发展成就为世界瞩目,部分自主创新科技成果和应用跻身世界先进水平。在我国智能交通系统建设和发展的实践中,国家科技计划的实施,结合实际应用需求,在城市交通运行智能化监测、道路交通信息采集处理、重大活动交通运行组织保障、大容量快速公交、区域联网不停车收费等技术领域形成了许多具有国际先进水平的智能交通科技创新成果。

 

(1)交通信息化水平显著提升,交通状态综合检测、网络化电子收费等核心关键技术取得突破并广泛应用。建成了全国机动车和驾驶员管理信息系统、全国铁路联网售票系统;综合交通信息采集、处理及协同服务技术取得突破;交通综合监测技术与设备广泛应用,基于移动终端的状态获取和集成应用技术达到国际先进水平;网络化电子收费(ETC)技术实现了跨越式发展,已在全国26个省市推广应用。

 

(2)城市智能交通技术综合集成与应用总体达到国际先进水平。结合重大应用需求,攻克了大批关键技术,建设了示范工程,形成一批行业技术规范和国家标准,对重大国际活动交通保障作用突出,推动我国智能交通技术应用水平取得显著提升。北京奥运会、上海世博会和广州亚运会交通保障对智能交通技术进行了大范围集成应用;科技支撑全国城市“畅通工程建设”;公交智能化、BRT形成了成套技术装备;公交一卡通实现了城市间联网通用。

 

⑶新一代空中交通管理技术取得重大技术突破,建立了我国新一代空中交通管理系统核心技术框架。突破了高精度航空导航、协同式航空综合监视、空管运行控制和民航空管信息服务平台等关键技术,核心装备和关键系统实现自主研制,达到国际同期先进水平。中国民航新一代空中交通服务平台已经在空管、航空公司等部门获得了成功应用,在提升空域利用、减少延误等方面成效明显,为我国从民航大国向民航强国迈进奠定了技术基础。

 

(4)智能汽车技术取得重要突破,部分成果达到国际先进水平。无人驾驶智能汽车实现了实际道路运行测试,达到国际先进水平。汽车驾驶辅助技术领域赶上了国际研发进程,驾驶人行为监控预警技术研究跻身国际先进行列。

 

(5)智能交通支撑道路交通安全水平提升。人因安全研究显著提升了交通安全执法科技能力和监管水平,安全执法与安全保障技术及应用,提高了道路交通安全总体水平。攻克了一批交通基础设施安全相关的关键技术,形成了适合我国公路交通特点的基础设施安全技术体系。建成了以交通事故快速救援为核心的一体化交通应急保障系统,为交通应急指挥和管理能力提升提供了核心技术支撑。

 

(6)科技创新推动我国智能交通产业发展初具规模。智能交通领域项目建设主要技术和设备多数为我国企业自主创新产品。城市智能交通系统建设市场逐年提升,2013年度主要项目市场规模超过200亿元。高速公路收费、通信、监控系统以及公路交通信息化和智能化项目市场规模近百亿元。智能交通领域的上市企业近10家。

 

目前,我国智能交通科技支撑体系基本建立,智能交通标准体系不断完善,智能交通已经成为我国交通运输现代化发展的重要构成。自主创新、产学研结合、智能交通科技创新培育和推动了我国智能交通产业的形成和发展,智能交通产业已成为我国高新技术产业的重要内容和新的经济増长点。智能交通产业的发展,带动了信息、通信、传感等高技术领域新技术成果的应用,促进了信息服务、现代物流等现代服务业的提升和发展。

 

智能交通科技创新发展趋势

 

适应我国社会经济发展的要求,顺应国际高新技术发展趋势,智能交通科技创新发展面临新的挑战和要求,也呈现出新的发展趋势。

 

日益严重的城市交通拥堵、居高不下的道路交通安全事故、通待提升的综合交通服务水平,是智能交通科技创新发展始终面对的挑战。我国社会城镇化进程的加速和智慧城市建设,要求我们必须谨慎思考未来城市交通模式,构建综合交通体系,倡导绿色出行理念。

 

未来我国智能交通的科技创新发展将重点围绕以下方面:

 

综合交通运输协同与效能提升;以服务为导向,注重ITS的公众服务和综合应用服务;不断采用新技术提高交通管理和服务的智能化水平;重视道路交通安全保障和安全水平的提升;关注交通环境改善和交通的可持续发展;车路协同系统受到普遍关注。具体技术方面,新技术环境下交通信息精确感知与动态交互、交通需求辨识与交通态势分析、动态交通仿真与智能化决策支持、交通运行智能化控制与节能减排、人车路协同主动安全与智能驾驶、综合交通系统网络优化与协同服务、公路智能运输与综合服务、大型综合枢纽协同运营与高效服务、智能化综合交通信息服务等都将成为创新发展的重要方向。

篇3

Abstract: Along with urbanization of our city, especially in large urban population and the rapid growth triggers a sequence of the city's population, "the expansion, traffic jams and pollution, shortage of resources, the city of poverty, serious constraints to the city of sustainable development and hindering our economy, rapid and sound growth. One of city traffic problem is particularly outstanding, and this paper analyses the characteristics of our city development and cities,traffic situation analysis of our city development of intelligent transport systems( ITS) the need and made our development of intelligent transport system in the city of countermeasures and suggestions.

关键词: 智能交通系统;城市交通;发展

Key words: intelligent transportation system;city transportation;development

中图分类号:F270文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2011)13-0303-02

0 引言

随着我国改革开放的深入,经济的不断发展,城市化进程的加快,我国城市的规模不断扩大,城市人口迅速增长与机动车辆的急增给我国城市及社会的发展带来了一序列的问题,其中城市交通问题表现尤为突出,造成了城市交通拥挤、交通事故频发、能源浪费等严重后果,严重制约了我国城市及社会的发展。如今交通问题在世界各国得到了普遍的重视。随着交通拥堵问题的日益严重,智能交通系统(ITS)已成为未来全球道路交通的发展趋势和现代化城市的先进标志。其研究的核心,是针对日益严重的交通需求和交通资源的压力,采用信息技术、通信技术、计算机技术等,对传统道路交通网络进行深入的改造,以提高城市交通路网的使用效率,缓解城市交通问题并且减少不必要的损失。我国智能交通建设的起点低,目前越来越成为制约城市发展乃至经济发展的瓶颈,如何发展建设我国的城市智能交通系统,成为我们从事交通事业研究人员的重要课题。

1 我国城市发展的特点及城市交通现状

1.1 我国城市发展的特点 自改革开放以来,我国城市获得了前所未有的发展,其特点主要表现在以下几个方面:

1.1.1 城市的数量不断增长与城市的规模不断扩大 我国城市数量不断增长,据国家统计局统计数据显示,截至2008年底,全国共有城市655个,比1980年的223个多418个,城市化率由1978年的17.92%增长到45.68%,我国百万人口以上特大型城市也由1949年的10个上升到2008年的118个。以此同时,我国城市的规模也在不断扩大,一些城市在原来老城区、主城区的基础上撤县为区或新建新的城区。如西安市撤销周边的临潼县、长安县为临潼区、长安区,并规划新建泾渭新区和沣渭新区,其城市规模与原来规模相比大大的提高了。

1.1.2 城市尤其是大城市已经成为全国经济发展的重心 根据《中国统计年鉴》资料显示,我国30多个百万人口以上大城市以7.6%的城市人口占有1/4的国民收入,中国工业产值的1/4在大城市中,社会商品零售额的1/4通过大城市实现,而实现这些人员流动和物资交换的主要载体是城市交通。

1.1.3 城市作为区域交通的枢纽作用日益明显 城市交通运输量在全国交通中占了很大比重。城市负担着大量的客货运输、换乘、换装、中转、集散任务,突出表现为出入通和过境车辆的增加,严重地冲击着城市内部交通运输。

1.2 我国城市交通现状

1.2.1 道路容量严重不足,不能满足城市居民出行与货物流通的需要 长期以来,我国城市人均道路面积一直处于低水平状态,只是近十五年来才开始有较快发展,人均面积由2003年的6.6平方米上升到2008年的12.21平方米。尽管增长幅度较快,但仍赶不上城市交通量年均20%的增长速度。目前我国有许多城市尤其是百万以上大城市的人均道路面积低于全国平均水平,致使城市有些路段终日繁忙,交通拥挤现象严重。

1.2.2 公共交通发展滞后,缺乏大运量、快速交通系统,城市交通结构严重失衡 随着我国城市人口的急剧膨胀,城市居民的交通出行需求大增,而现有的公共交通发展滞后,至今,我国许多大城市公共交通还主要靠公共汽车一种方式,而建成地铁的城市只有北京、上海、天津、南京、广州、深圳、沈阳等城市,尚未形成以轨道交通为骨干的综合运输客运体系。。虽然城市的公交运力也在逐年增大,但是由于城市交通拥堵现象时常发生,中心城区公交车辆的平均速度降到了10公里/小时,不能满足城市居民出行的需要。低水平的公共汽车服务必然导致私人交通的进一步增长和公共汽车的进一步萎缩,使城市交通陷入困境。

1.2.3 汽车增长速度过快 近8年来,我国汽车产业步入了高速发展的轨道,我国国产汽车年产销量连创新高。根据中国汽车工业协会数据显示:2009年我国国产汽车产销1379.1万辆和1364.48万辆,同比增长48.30%和46.15%,跃居世界第一;2010年国内汽车产销量分别达1826万和1806万辆,蝉联全球第一,同比分别增长32.44%、32.37%。由此带来了我国城市机动车保有量快速增长,而我国现有城市路网密度低、干道间距大、支路短缺、功能混乱,属于低速的交通系统,难以适应现代汽车交通的需要,阻碍着汽车化在城市的实现。

1.2.4 城市中心城区停车位建设和管理落后 汽车数量的急剧增长必然要求有配套的停车位资源,而我国许多城市中心城区停车位建设和管理落后。北京机动车保有量现已突破400万辆,但仅有130万个经营性停车位。在青岛市市区目前是每8辆车争夺1个停车位,郑州市区则是每11辆车争1个车位,“停车难”加剧了城市交通拥堵和事故发生。

1.2.5 交通管理技术水平低下 由于历史、认识及资金方面的原因,我国城市中交通控制管理和交通安全管理的现代化设施较少,交通管理技术水平低下。以我国北京与日本东京比较,两市都有一个交通管制中心,但北京交通控制中心控制的交叉口数只有东京的3%,人行天桥是东京的4.8%,地下人行道只是东京的5%,每公里交通标志只有东京的15%。北京在全国城市中交通管理设施算是最好的,其它城市更可见一斑。由于设施明显不足,管理疏漏不少,常常出现行人抢灯过十字路口、私家车随意调头等现象,交通事故率居高不下。

1.2.6 城市的交通建设与管理涉及多部门的合作与协调,缺乏整体的交通发展战略 城市交通建设与管理是一项系统工程,涉及到城市的电力、通信、市政等多个部门,既要研究交通需求和供应的平衡,还要考虑土地和财力的可能,是一项决策性很强的工作。当前出现的城市交通问题中,其中一个重要原因是,缺乏科学的整体交通战略和规划,治理工作往往顾此失彼,前后失调,投入不小,而收益不大。有些城市如西安多个部门进行各类道路围挡施工导致交通拥堵,全市共有电力、自来水、热力、通信、市政道路改造,地铁一、二号线挖占,三号线围挡勘察,以及太华路、朱雀路自来水工程等因开挖占道面积大、工期长,严重影响城市路网整体效能,有些地方甚至出现“拉链路”,修了挖,挖了修,城市路网系统缺乏整体统一的规划。

2 智能交通系统(ITS)是解决我国城市交通问题的有效手段

2.1 智能交通系统(ITS)的引进 智能交通系统(Intelligence Transport System,简称ITS)最初是上个世纪60年代在美国提出的,从80年代开始,智能交通开始在美国、日本和欧洲推行。我国ITS的发展始于20世纪70年代末进行的城市交通信号控制试验研究,但真正迅速发展起来是在20世纪90年代中期以后,交通部门开始研究ITS发展战略和地理信息系统、全球定位系统、电子数据交换等在交通中的应用。ITS是以关键理论研究为前提,将先进的信息技术、通信技术、电子控制技术及计算机处理技术等多种高新技术综合有效地运用于地面交通运输体系,从而建立起一种实时、准确、高效的交通运输系统;是现代地面交通运输体系发展的方向,是交通运输进入信息时代的重要标志。

当前解决城市交通问题的途径主要有两种:一种是加强道路建设,增加道路交通容量、完善道路交通网络;另一种则是发展智能交通系统,通过先进技术提高现有道路交通网络运行效率,从而达到缓解交通拥挤、减少交通事故、节省能源、减轻环境污染的目的。在现有土地资源等条件制约下,城市道路不能无限增长。因此,ITS就成为国际公认解决道路交通问题的最佳途径。

2.2 ITS成熟技术对城市交通改善的作用 我国的智能交通系统研究虽然起步较晚,但是经过多年的不懈努力,在某些领域做了许多工作,已经取得了一定的成果,我国智能交通系统研究已具备了技术基础、国家政策支持和颇具潜力的市场需求。我国交通运输界和政府部门已经认识到开展智能交通系统研发的重要性。国家科技部、交通部等部门及相关高等院校科研院所开展了智能交通系统的研究,取得了一些成果,对我国城市交通改善的作用体现以下几个方面:

2.2.1 提高城市路网通行能力,缓解交通拥堵 在城市智能交通系统中,借助路况监控设备对路网交通状况进行实时监控,依靠人工智能,控制中心将路网信息进行整合处理,提出整个网络的优化运行方案,改善交通拥挤和阻塞,最大限度地提高路网的通行能力,使城市交通处于最佳的运行状态。公众可以通过网络、广播、城市露天实时交通液晶显示屏等信息终端获取所需信息,选取合适的交通工具和出行路线,以避开交通高峰期。机动车驾驶员则利用导航系统、广播等,接收前方交通状况信息,根据引导信息选择行车路线,避开交通繁忙的路段,从而大幅度提高路网使用效率和安全性。

2.2.2 提高行车安全性,降低事故发生率 通过智能巡航系统为驾驶员提供包括信息、警告、操作支持等在内的服务,以帮助驾驶员及时发现危险情况并做出反应,从而提高机动车驾驶员行车安全性,减少交通事故;而一旦发生交通事故,利用应急管理系统也能够迅速地处理,保证城市道路畅通。据专家估算,采用ITS,在今后20年内使交通拥挤降低20%,延误损失减少10%~25%,行车时间缩短15%~40%,交通事故发生率降低50%~80%,每年交通事故的死亡人数可减少30%~70%。

2.2.3 提高交通管理水平 通过ITS为用户提供实时、准确、高效的交通信息服务,基础建设与管理部门、货客运部门、交管部门、普通消费者和相应团体等将会做出科学的判断并采取相应措施,从而最终实现减少交通事故,提高路网通行能力和效率,降低环境负面影响。如运输管理部门借助GPS、城市道路交通监控系统等设备可随时掌握车辆的运行状况,进行高效、科学的调度管理与运力调配;具有道路障碍自动识别、自动报警、自动转向、自动保持安全车距、车速和巡航控制等功能的智能汽车将能够及时为司机提供驾驶辅助信息,并可自动采取措施防止事故发生,从而极大提高行车安全性。

3 我国城市智能交通系统发展的建议

城市智能交通系统发展不仅取决于关键技术的突破,而且与道路设施建设、政府的支持力度、市场化机制的建立以及人才培养都有直接的关系。

3.1 加强国家对发展智能交通的管理和指导 在现行的体制机制条件下,国家城市建设主管部门应制定城市智能交通系通发展政策或指导性意见,引导城市政府研究制定本城市智能交通系统发展纲要或行动计划,在统一的行动纲领指导下,实现多部门联合运作,共同促进城市智能交通系统的发展。

3.2 科学规划城市的智能交通系统 制订城市智能交通系统发展规划,统筹协调城市智能交通系统发展,在规划中确定智能交通系统的功能定位,确定各子系统结构及其相互关系,建立多元化、综合性的城市智能交通系统。科学合理地确定城市道路用地规模,城市道路网络布局,建立城市交通基础信息数据库,以及中长期交通分析模型。将电子地图、GIS、交通模拟、交通信息采集等技术和产品,逐步应用到城市交通的调查、分析、规划编制之中。

3.3 增加政府财政投入及相关优惠政策支持,加大对城市智能交通系统的研究投入 智能交通体系的研究开发、成果转化及建设投入巨大,政府部门应给予相关优惠政策,增加对其投入,使城市智能交通系统的发展有一个高的起点,促使城市智能交通系统产业化的快速发展。同时,为了保障城市智能交通系统的发展,建议国家在相应的研究计划中列专项予以长期支持。同时充分调动企业的广泛参与,积极开展相关产品和系统的开发研制,以需求促市场,以市场带产品。

3.4 加强智能交通系统所需人才和后备力量的培养 智能交通系统是多学科交叉的新兴专业,综合了计算机技术、通信技术、电子技术、交通管理等学科知识,培养高素质的交通技术研究人员和管理人员势在必行。政府部门应采取多种有效措施,鼓励高校和科研院所培养从事与城市智能交通系统研究的跨学科综合性人才,加快城市交通领域的国家科研中心的建设,为人才培养创造优异的环境。

3.5 因地制宜推动城市智能交通系统建设 我国地域广阔,同时区域经济发展不平衡现象非常显著。因此,要针对我国不同城市的情况,因地制宜,研发适合我国国情的、具有自主知识产权的相关技术和智能交通系统,避免盲目照搬国外成果,推动我国城市交通系统建设。

4 结语

随着我国城市化进程的推进与城市的不断发展,对交通的要求也越来越高,发展我国城市智能交通系统是解决城市交通问题的根本途径,是实现我国城市可持续发展的关键所在。

参考文献:

[1]杜宏川.我国智能交通系发展现状与对策分析.吉林交通科技.2009(1):60-63.

[2]胡大伟.智能运输系统(ITS)的发展与对策.西安公路交通大学学报.2000(1):66-69.

篇4

关键词:智能交通系统;交通运输体系;综合信息平台

1引言

天津滨海新区位于天津市东部临海地区,包括塘沽区、汉沽区、大港区三个行政区和天津经济技术开发区、天津港保税区、天津港,以及东丽区、津南区的部分区域。规划面积2270平方公里,海岸线153公里,常住人口145万。

滨海新区确立的对外交通的发展目标是:"依托海、空两港,充分利用欧亚大陆桥头堡的优势,积极建设北方国际航运中心和国际物流中心,努力构筑与周边及'三北'地区紧密联系的综合交通体系,成为联系南北方、沟通东西部的综合交通枢纽。"目前,滨海新区随着城市建设的快速发展,已经初步形成了以海港为龙头,以空港为依托,公路、铁路、管道为骨架的综合交通运输体系。

2滨海新区发展智能交通系统的必要性

2.1 智能交通系统的概念

智能交通系统(ITS)是指把人、车、路等所有与交通有关的一切都视为一个整体,通过采用计算机、通信、人工智能、传感器等领域的先进技术,使交通参与者可以随时通过GPS/GIS、广播、信息板等手段了解目前的交通状况,而交通管理部门则可通过道路上的车辆传感器、视频摄像机等设备随时了解各个路段的交通情况,并随时对各路口的交通信号进行调整以及对外界进行信息,使整个交通系统的通行能力达到最大的智能化的系统。

智能交通系统可以有效地利用现有交通设施,彻底改变目前被动式的交通局面, 减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率、促进社会经济发展、提高人民生活质量。目前,智能交通系统建设因其能够推动社会信息化及形成新产业而受到世界各国的重视,已成为21世纪交通运输体系的发展方向。

2.2 滨海新区智能交通系统建设的必要性

目前,公路运输仍是滨海新区交通运输体系的主体,空运、铁路、管道运输只占总运量的10%-20%,因此,解决好道路交通问题是当前面临的首要问题。

道路交通拥阻会造成巨大的时间和经济损失。在我国的部分大城市,由于交通拥阻造成平均行车速度已降至20km/h以下,有些路段甚至只有7~8km/h;滨海新区虽相对较好,但随着近十年来经济的迅猛发展,机动车拥有量以每年10%-15%以上的速度增长,而道路面积年均增长率只有3%左右。当前核心区域内部分路段出现交通拥堵现象的频率也在急剧增加,交通状况呈迅速恶化趋势。据统计2006年中,仅天津港及周边集疏港通道就发生交通阻塞1075起,造成的直接经济损失高达3000万元以上,由此引发的间接损失更是难以计数。

道路拥堵也加大了环境污染。由于车辆行驶速度慢,尾气排放增加,使得城市的空气质量进一步恶化。

当前,造成滨海新区交通拥阻的原因归结起来有以下几点:

路网结构仍不完善。由于滨海新区是"多中心、组团式"的城市布局结构,受地理条件的影响,滨海新区的核心区被京山铁路和海河,分别从东西向和南北向分割,造成道路网的东西不畅、南北不通,致使港口物流运输能力低,重要交通节点的流量过度集中。

新区交通的特点依然是混行交通。港城交通混行、客货交通混行、机非交通混行。疏港交通由中心城区穿行,一方面无法满足港口年吞吐量持续增长的需要,另一方面也造成了城市交通环境的恶化,机非交通混行极大地降低了通行效率。

公共交通分担率低。公交路网布局零乱,中心城区线路、市郊线路、外围长途线路相互重叠、分工不清,缺乏换乘枢纽的有效衔接。

道路交通设施尚不完善。近十年来,道路交通设施虽然有了较大改观,但跟不上机动车的增长速度,特别是现代化的交通管理设施缺乏,交通管理水平不高。虽然滨海新区界内的开发区、塘沽区、汉沽区、大港区以及天津港等地区已先后建立了自己的交通监控中心,但大多只是实现了监视功能,而远没有发挥控制功能的效果,更没有形成一个新区统一的系统,无法实现宏观的整体协调管控。

集疏港货运车辆的车辆状况差、技术性能低及违法超载已成为制约新区交通的重要因素。以塘沽地区的集疏港通道为例,货运车辆平均日故障次数达300次以上,给城市交通带来了巨大压力。 转贴于

由此可见,要确保滨海新区交通发展目标的实现,必须要有一个与之相适应的现代化的综合交通运输体系作为基础保障。因此,在加强道路基础设施建设的同时,大力推进智能交通系统建设是滨海新区大发展的必由之路。

3推进滨海新区智能交通系统建设的策略

3.1滨海新区智能交通系统发展的战略定位

根据新区目前所处的经济发展阶段,智能交通系统将作为重要的技术手段和信息化社会的切入点,改善滨海新区交通运输行业的服务质量,提高运营效率和管理水平,成为滨海新区综合交通运输体系建设、城乡交通一体化的支撑,促进滨海新区智能型大交通体系的形成。

3.2建立整个滨海新区的ITS协调组织机构 加强研究 统一规划

滨海新区目前仍然是条块分割的状况,各行政区、功能区及各自所属的行政部门分头发展自身的ITS,这将造成资源上的巨大浪费。为此应尽快成立一个统一领导的,有关部门、学者、企业和研究部门共同参与的智能交通协调组织机构,加强基础理论研究,统一制订整个滨海新区的ITS发展规划和规范标准,确保各分系统的兼容性,以便将来实现资源共享。加强政府的宏观调控,减少局部利益的冲突和有限资金的浪费。

在总体规划设计上应具有超前性,在综合考虑滨海新区公路、铁路、水运、航空、管道运输需求预测情况的基础上,统一规划好今后10-20年,甚至更远期的综合交通运输体系目标。同时,在城市道路、桥梁以及大型公共场所等重大建设项目中,应将智能交通建设作为项目的配套设施,同步设计、同步建设、同步竣工。

滨海新区应借鉴国内外智能交通系统建设的先进经验,以滨海新区现有的智能交通管理设施为基础,构建一个更高层次的、开放的、安全的智能交通运输体系框架结构,统一信息平台以应对各业务系统和部门对交通信息的不同需求,实现信息共享。变被动型、跟踪型的发展模式为主动型、适应型的发展模式。

3.3滨海新区智能交通系统发展的阶段目标

近期用3-5年的时间,充分利用现有条件,以天津经济技术开发区和塘沽区为示范区,主要解决中心城区交通拥堵,有目的地改进交通控制中心系统,改善交通结构,减少交通需求,为ITS创造必要的技术条件和交通环境。完成ITS标准化的制定,建立综合信息网络平台,相关部门完成本行业ITS发展规划及信息化建设目标。加强宣传,发动有关企业开展ITS开发。加强国际交流,了解国际ITS的动态,消化、吸收国内外先进技术,推广应用ITS技术。

中期用5-8年的时间,完善现有系统,并推广应用到整个滨海新区。在综合信息网络平台下,实现人、车、路交通信息双向交互。实现真正的交通监视、指挥、控制,达到减少堵塞时间、降低交通事故、出行便捷及保护环境的目的。

远期用3-5年的时间,完善交通基础设施,并达到世界发达国家水平。城市交通结构趋于合理,公交运量占较大比重;建立一个大范围、全方位发挥作用的实时、准确、高效的智能化综合交通运输体系,实现各种交通方式的综合运输规划、管理运营智能化,形成ITS新产业,以此推动信息化社会的进程,实现可持续发展的目标。

3.4解决好当前ITS建设中的关键问题

滨海新区的ITS建设首先遇到的就会是资金问题,应根据现有条件以个别见效快的ITS项目入手选择恰当的切入点,。例如:大力提高公共交通服务水平,遏制非机动车和私家车的出行需求;充分发挥现有空运、铁路、管道运输方式的作用,分担道路交通压力;坚持以自主开发为主、引进为辅的原则,形成具有自主知识产权的智能交通技术和产品。

参考文献

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[2]《中国智能运输系统体系框架》 国家九五重点工程ITS专题组 2003.1

[3]黎德扬.社会交通与社会发展,2001

[4]王成刚.交通运输市场概论,1995.

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关键词:无线网络技术;智能交通系统;设计;利用效率

引言

由于近年来我国经济持续发展,机动车数量飞速增加,造成了各城市交通流量的持续增加,以至于发生事故的频率不断上升。从上世纪八十年代以来,随着计算机与电子通信技术的不断发展,运用新技术将机动车、城市道路、驾驶员及乘坐人员、交通管理人员进行密切联系,以建立一种更加及时、快速、便捷的智能交通系统来解决上述问题。智能交通系统融合了计算机、无线通信技术以及全球卫星定位等技术,能在更大程度上发挥出智能交通的积极作用,让决策更富有时效性,使图像的传输更加稳定,为减缓拥挤的交通做出新的贡献。

1无线网络技术的运行模式

无线移动网络结构可以分成数据层、服务层、用户层。每一层都有其独特的功能,下面分别对其运行模式加以阐述:(1)数据层的运行模式。数据层主要包含了各类交通信息的获得、数据分析和发掘。数据层要确保所得到的交通信息能够准确及时,可使通信网络能够更加精准地传达各类交通信息;(2)服务层的运行模式。服务层为交通系统的中心层,同时它也是系统和用户层、数据层实施交互的重要接口。智能交通系统运用服务层为道路控制设施设备提供各类控制办法,为用户层提供各类信息,并且向数据层请求相关数据。与此同时,服务层还负责从用户层以及数据层之中接收相关信息;(3)用户层的运行模式。用户层一般需要配置一个无线终端接收类设备。以上三个层次的智能交通系统设备以服务层为核心,并通过无线网络为用户层提供各类数据,可及时快速地向广大用户提供所需信息,同时还能拓展各类与查询有关的服务,从而较好地解决了当前我国各城市中出现的各类交通问题。

2基于无线网络技术的智能交通系统设计方法

2.1设计的主要目的

近年来各国学者对智能交通系统进行了大量研究,并取得了很大的成果。但我国国内的研究成果主要集中于公交车辆管理领域中,只能及时提供关于公交信息的和控制等内容,在智能分流、控制以及干预方面略显不足。事实上,我国城市的交通网络主要以安装于路口的高清摄像头以及设于监控中心的监控设备为基础来收集各类路况信息,之后进行堵情分析。其不足之处在于人力、物力等诸多方面的开支相对较大,对系统进行分析的成本相对较高。为此,笔者试图设计一个依靠目前已经存在的公交网络,利用无线网络技术提供实时路况信息、公交预报,并采用交通信号灯进行实时控制、路线推荐以及大屏显示等功能的现代智能交通系统。

2.2整体设计方法

智能交通系统整体设计如图1所示。智能交通系统以ITS主控中心为核心,运用各线路的公交车来收集所在城市各公交车辆的具置和速度等相关信息,并结合GIS的地图数据提供最新的路况信息。依据全路网的负载状况图分别得出各具体路段的拥堵状况级别,并采用优化算法实施智能化分流。主控中心应当把分流解堵的信号发送至交警所持有的设备之中,并且指导交警及时排堵。还可依据道路优化办法直接控制本地的交通信号灯,以有效疏导交通状况。同时,还可运用短消息模块把实时路况信息发送至各驾驶员的手机上、显示在本市各主要路段的显示屏中,并把相关服务发送至网络,以指导社会公众更好地选择行车路线,提升路网的利用效率。

2.3硬件设计方法

2.3.1公交车模块的设计方法公交车的模块应当依据GPS测量出具体的位置以及速度等信息,并采用无线方式发送至ITS主控中心。公交车模块是主控中心最为重要的数据来源之一。因为公交车系统覆盖了城市中最为重要的交通网络,同时线路极为稳定,因此利用公交车来收集数据较为经济可靠,与高清摄像头的定点方式相比,该方法具备成本偏低、容易安装以及覆盖面较广等特点,其硬件结构图如图2所示。嵌入式微控制器是公交车模块中的中心设备,不仅需要对GPS接收模块所接收的GPS定位测速信息进行实时处理并打包,还应当把位置和速度等相关数据应用无线网络模块发送至主控中心。同时,对无线网络模块从主控中心所接收到的信息进行处理后再交由LED显示模块以及语音提示模块使用。无线通信网络主要负责公交车模块和主控中心之间的彼此通信。其位置、速度以及路况信息等均通过无线通信模块进行发送与接收。这样就能实现公交车辆和主控中心之间的交互。因为使用GPRS方式需要一定的带宽,而由于带宽有限,且国家在无线网络以及无线宽带上的投入持续增加,因此无线网络因其高效、经济、实用、安全的特点将成为今后网络产业发展的重中之重。笔者使用了无线网络技术进行接入通信,这样不仅能够有效降低投入,还能适应今后的发展所需。同时,LED显示以及语音提示模块被用以显示从主控中心得到的相关路况类信息,将“下一辆车进站所需时间、公交车前方的路况”等信息显示给驾驶人。图2公交车模块设计图2.3.2公交站牌模块设计方法公交站牌模块一般使用于公交车站点,主要运用LED显示本站信息及各条线路公交车的预计时间和到站时间等。公交站牌的硬件结构图如图3所示。无线通信技术能够接收到ITS主控中心所发的实时路况信息以及本线路公交车辆的运营信息等。输入模块能够对本站点的站牌信息、站点等进行初始化。因为站牌的位置一般都不会变动,所以完全可通过输入的方式获得,大大减少了GPS的开支。依据嵌入式微控制器所接收的具体路况信息、公交车的实时运行状况信息以及本站的位置信息等内容,可以分析并处理本站全部线路公交车辆的预计到站状况,并应用LED显示模块进行显示。LED显示模块不断滚动以显示出本站点中各线路最近所要到达的具体车况信息,从而显示出ITS主控中心所发来的各类路况信息以及新闻等。例如,某路公交车正行驶在A路上,线路畅通,约5分钟后可抵达本站:某路公交车正行驶在B路上,该线路拥堵十分严重,大约20分钟后才能抵达本站。2.3.3显示大屏模块显示大屏模块的设计类似于之前所述的公交站牌模块,其差别之处在于显示大屏并非安装于公交车站之中,而是设置于本市的各个主要路段以供社会公众了解当前本市的主要路况信息,并公布该大屏所处位置附近的具体路况信息,从而实现运用其指导与疏导交通的目的。2.3.4其他设备接入该部分包含交警手持设备的接入与交通信号灯的接入。(1)交警手持设备的接入。当前我国诸多地区的交警干警配备有专用的手持设备或通信设备。智能交通系统可以充分利用这些现有设备,并在此基础上实现功能的拓展设计。交警所使用的手持设备可以和ITS主控中心联结,而ITS主控中心可依据交警所处的位置把具体路况信息、疏导优化的方案等呈现在交警面前,从而帮助其更好地指挥交通。(2)交通信号灯的接入。城市中每一个交通信号灯的具体时间设置情况均会影响车流的急缓状况,进而影响到道路交通是否保持畅通。

2.4软件设计方法

ITS主控中心是智能交通系统的核心,主要负责接收来自公交车模块的各项信息,并依据GIS地图所提供的信息,经分析和处理后掌握实际路况信息,找到最佳行车路线,并确定路线优化及排堵办法等。ITS主控中心使用了经典的三层架构设计,即表示层、逻辑层以及数据层。其主要功能结构如图4所示。

3结语

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关键词:交通运输;图像处理技术;智能交通;城市化;交通管理 文献标识码:A

中图分类号:TP391 文章编号:1009-2374(2017)03-0041-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.03.018

随着经济水平的提高、人们的生活不断富裕,交通车辆也逐渐成为现代化发展的主要组成部分。但是,交通工具在带给居民便利的同时,也增加了一定的交通管理部门的负担。针对交通运行的现状,图像处理技术应运而生。图像处理技术通过计算机技术对收集到的图像进行智能处理,以其准确度高、监控全面的特性广泛应用到我国智能交通的管理之中,为交通的管理提供强大的技术保证,在很大程度上保证了我国城市化水平的进程。

1 智能交通系统和数字处理技术概述

1.1 智能交通系统概述

智能交通系统是为了解决城市化进程带来的车辆增多、交通混乱的情况发展出来的,能够改善交通运行的效率并且提升交通运行的安全程度的智能管理系统。目前已经广泛的应用于全球的很多国家,成为运输管理部门的主要管理手段。智能交通系统主要应用于交通信息服务系统、公共交通系统、电子收费系统以及应急处理系统等多个交通管理系统。智能交通系统将信息技术、电子技术、数字处理技术以及智能技术等现代化手段结合起来,全方位、多角度对于交通的运行进行监督管理,提升我国路面交通管理的安全性以及稳定性;同时,智能交通系统也能在很大程度上减少我国交通管理部门的人力、物力以及力,对于我国经济社会的发展是十分必要的。

1.2 图像处理技术概述

图像处理技术是智能交通系统中应用最广泛的技术手段。图像处理技术从发明至今已经有80多年的历史,图像处理技术随着计算机技术以及数字处理技术的进步,迅速发展,目前已经成为我国智能交通系统最主要的技术手段。网络技术的发展带给数字处理技术高速的发展契机,数字图像以其应用简单、传输飞快以及信息准确的特点,目前成为人们获取信息的主要方式方法;而图像处理技术以其数字化的工作模式、高速的处理手段以及高效的运行效率,使得相关信息更准确的反映到信息使用者手中。一般的图像处理技术分为输入处理系统、分析设备以及输出处理系统。其以标准化的工作流程,将信息的采集、处理以及转化输出,以规范化的手段进行运作,保证信息收集处理的完整以及准确。

2 图像处理技术应用在智能交通中的探讨

2.1 交通信息采集技术

信息采集的准确以及及时对于智能交通系统能否及时掌握车辆运行状况有着非常重要的影响。高效交通信息采集技术能够实时监控车辆运行的流量、速度以及类型等,保证道路的运行状况能够被全面的被管理者掌控,使得管理者对道路的运行状况进行及时、高效的监督与管理,通过发出相关指引信号,对相关车辆进行引导、对出现路况的地段进行疏通、以及对出现事故的路段进行报警等方式,保持道路车辆运行的秩序,维护交通的稳定与安全,提升交通运输的稳定性以及效率性。

目前,交通信息采集技术也在随着科学技术的发展不断发展得更加自动化、多样化。主要的交通信息采集技术方法有雷达测速装置、红外线感应设备等采集技术,对车辆在路面的运行状况进行实时的监督与管理。但是,有些技术的安装需要对路面进行一定的破坏,而且很容易根据天气的变化造成信息不准确的现象发生。图像信息处理技术在智能交通管理中的应用,相比于传统的信息采集技术,能够更加准确、高效地采集信息,并且降低客观因素对于设备的干扰,减少建设成本。图像信息处理技术通过计算机技术,明确地获取相关范围内车辆的特征以及运行状况,保证了信息采集的自动化与全面性,增强信息的可靠程度,并在很大程度上减少建设成本,提高管理效率。

2.2 车牌识别系统

车牌识别系统是指系统能够监测到路面运行车辆包括汉字、字符、数字以及车牌颜色在内的车牌信息,并对识别的车牌信息进行一系列分析的技术。该系统主要由信息采集、信息预处理以及信息识别三部分组成。通过在配备有数字设备、摄像系统以及计算机系统的基础上,对车辆的行进状况进行图像收集,对收集到的图像进行预处理,然后寻找到车牌在采集的图像中的准确位置,将车牌从区域中分离出来,并对相关信息进行分析处理,识别出车牌的准确使用者以及相关信息。

车牌识别系统在具体的应用中,很容易受到光照、气温以及降水等自然状况的影响,导致采集到的图像不准确,影响到后期的车牌信息识别。因此,在具体的车牌信息识别工作开展之前,要对采集到的信息进行预处理,对图像进行灰度化、二值化以及校正、分割等技术处理,为车牌识别工作提供基础。在车牌识别过程中,运用计算机技术以及改进算法,提高图像辨别的效率。由于车辆繁多,车牌格式不统一等状况,车牌识别系统在智能交通中的运用还要不断改进,提升其技术性能。

2.3 运动车辆视频分割与跟踪技术

图像处理技术在道路监控中的应用,解决了传统的监控技术需要对路面进行破坏、受自然环境影响较大的不足,通过对需要监控的路面安装摄像头,并通过线路将采集到的视频信息传输到交通管理部门,管理系统中的计算机便可以实时地将传输的信息进行处理与计算,大大提升信息收集与分析的准确性与全面性。对运行的车辆进行及时的监控与跟踪技术,通过背景提取、运动点团位置提取、运动物体跟踪等技术方法,对运动的物体进行实时的跟踪与分析,通过运行车辆的车速、流量等状态,对道路状况以及个别车辆的具体运行状况进行实时分析与控制,保证道路运行的通畅与安全。但是,如果道路车辆运行拥堵、车辆之间空间狭小,就会导致对于具体车辆的跟踪出现状况,就会对车辆的跟踪造成一定的偏差。因此,在特殊交通状况以及天气状况下的运动车辆视频分割与跟踪技术还要不断改善与发展。

2.4 道路识别与障碍物检测技术

在道路专家对不同的道路状况进行了不断的模拟与假设后,研制出比较适应我国道路运行状况的识别技术与障碍物检测技术。目前的道路识别技术主要有以区域为基准、以边缘为基准、以模板为基准、以图像滤波为基准四种方式。这四种识别方式为我国道路运行状况的监督提供了更加全面的技术保证。同r,图像处理技术在障碍物的检测方面也有重要的作用。障碍物是影响车辆运行的主要因素,包括路面运行或者静止的物体与人体,对其准确的监控是保证车辆运行安全、道路顺畅的重要手段。道路障碍物检测技术有基于立体视觉、基于光流、基于背景运动估计三种方法。这三种方法对于道路障碍物检测提供了必要的技术支持。

2.5 在电子警察中的应用

电子警察能在一定程度上替代警察的工作,不仅能够提高工作的合理性与可靠性,还能在很大程度上减少运输管理部门人力的投入,减轻工作人员负担。图像处理技术在电子警察中的应用,主要有图像滤波技术、信息编码、信息辨别以及信息加密技术等。

图像滤波技术通过图像处理技术将采集到的信息中不合规的、干扰严重的部分进行剔除,筛选出符合标准的信息;信息编码技术将摄像装置收集到的图像进行二次编码,使相关图像满足信息使用者的要求;信息加密技术将图像进行加密处理,保证相关信息的保密性与安全性。这种电子警察技术能在很大程度上提高智能交通的管理效率,保证交通运输的稳定与安全,促进城市现代化水平的平稳较快发展。

3 结语

智能交通是符合现代化的交通运行状况的管理手段,能够对我国交通的运行进行必要的监督与管理,是传统交通管理手段的升华。随着计算机技术与图像处理技术水平的不断提高,图像处理技术已经在我国智能交通的管理中得到了广泛的应用,而对于该技术在运行中的不足,相关管理部门要积极借鉴国内外先进的管理经验,结合我国道路运行的实际状况,不断深化图像处理技术在智能交通中的应用,提升我国交通管理的效率,保证交通运输的秩序性与安全性。

参考文献

[1] 李文举.智能交通中图像处理技术应用的研究[D].大

连海事大学,2005.

[2] 程远航.图像处理与图像识别新技术在智能交通中的

应用研究[D].贵州大学,2008.

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智能交通系统(ITS Intelligent Transportation System)是为了缓解城市交通拥挤以及车辆驾驶安全的问题而出现的。智能交通系统主要是基于车辆无线通信技术和移动通信技术形成的,本文主要介绍了它们工作原理以及两者在交通系统中的实际应用。

【关键词】智能交通系统 无线通信技术 应用

1 车辆无线通信技术及其应用

1.1 车辆无线通信技术

车辆无线通信技术在短距离(100米以内)和方向性传输方面有效,经由激光和毫米波信道双向或者单向的传输数据,它们还可以进行不停的转换,每帧周期为25ms一帧中有25个间隙。车辆无线通信传输的实时信息包括:旅游信息(交通拥堵、道路信息、交通法规等);车辆管理与监控;驾驶员的信息(驾驶员身份信息、特种车队信息、车辆运输货物信息等);车辆安全信息(车辆状况、车辆位置、车辆行驶速度等)。车辆安全信息主要用于保证车辆安全,能够避免如追尾、碰撞等交通事故,这项功能也是车辆无线通信的最主要的功能。

车辆无线通信技术主要包括两种结构即路―车通信系统和车―车通信系统。如图1图2所示。在路―车系统中主要有辅助驾驶的信息包括交叉路口的车辆信息,道路警示信息。但是车辆在制定位置、速度警示车辆间不能相互通信,他们需要借助路边的基站设施,才能完成。车―车通信系统中车联合车辆之间就可以相互传输信息,这种情况下车辆自身必须拥有移动技术设备,才能够自动检测出通信范围的车辆的各类信息。不依赖与路面基础设备的车―车通信系统有更强的适应性。

1.2 车辆无线通信技术具体应用(智能公路和智能车辆)

在美国有一项智能化公路项目,运输管理部分在在公路上安装传感器、摄像头设备采集公路信息,再将这些信息进行实时,进而解决道路交通拥挤问题、实行智能收费以及车辆监控警示。车辆自身也载有高性能的处理器以及传感器,具有信息采集和处理计算信息功能,车辆不仅能接收到公路信息还能接收附近车辆发出的信息。这就是将公路与汽车纳入了一个电信网中,每台车辆就像是移动电话,从而实现了车辆与公路的通信以及车―车信息交换。

2 移动通信技术及应应用

2.1 移动通信技术

如今广泛运用于交通智能系统中的无线通信技术分别是第三代无线通信以及第四代无线通信技术。

在第三代无线移动通信工作原理中有三种通信区域分别是微微蜂窝区、微蜂窝区以及宏蜂窝区。微微蜂窝区能够实现局域网(社区、校区、办公楼)的通信;微蜂窝区则能实现城市与郊区范围内的通信;宏蜂窝区能够实现城市之间的漫游通信。运用第三代无线移动通信技术建立的智能交通系统能够提高交通安全性和加强车辆管理。因为第三代无线移动通信采用异步转换技术,传播速率可达2―156mb/S,依靠卫星和地面网络实现全球漫游,通信信息甚至覆盖了水、陆、空运输各部门。

LET即第四代无线通信技术,第四代通信技术在数据传输方面有更良好的性能,因此运用于交通智能系统中能够进行数据较大的路况视频、图片传送,并且具有传输速度快,信息损坏可能性低等特点。第四代无线通信技术在定位车辆、收集交通路况信息方面精确度很高,因此用于导航和道路最优化选择等辅助车辆驾驶作用十分明显。

2.2 移动通信技术应用

(1)车辆调度管理。3G(GPS GSM GIS)系统是一套科学有效的24小时移动车辆管理调度系统。它是利用GPS精确的定位系统和电信行业的移动通讯网络对车辆进行实时监控。3G网络技术能为车辆调度管理提供技术。通过3G技术的使用可以更加合理安排城市公交路线,并且能够定位故障车辆,及时调整公交运行状况。公交系统特有的电子播报语音以及沿途站点提示都是基于3G技术形成的。另外电子站牌能通过无线数据接收到公交车的位置和到站时间,为乘客提供了极大的方便,大大提高了工作效率。

出租车行业的汽车调度管理显得尤为重要。基于3G系统的出租车叫车业务主要是乘客拨打出租车调度中心电话,调度中心再根据乘客信息搜寻最近的空车。叫车业务能够节约乘客等车时间,能减少出租车在街上游荡对空气造成污染还能减少空车率,提高了经济效益等。不仅如此,车辆调度系统还能保护乘客以及驾驶人的安全以及防止车辆丢失等功能。

(2)汽车导航技术。汽车导航是智能交通系统中使用最广泛技术,它的使用给汽车出行带来了极大的方便。汽车导航系统包括全球定位系统(GPS)和车辆导航系统两个部分。

全球定位系统主要由用户接收设备、地面监控装置以及空间卫星组成。通过卫星无线通信探测道路情况,地面监控装置将监测到的信息发送到卫星上,之后卫星再将这些数据信息发射回地面。车辆导航系统中有接收装置,通过接收卫星传送的数据确定车辆的位置,汽车导航系统会将获得的定位信息作为出发点,在用户通过文字或者语音输入目的地信息之后,导航系统会自动读取存储在光盘中的电子地图,然后自动计算出路线。用户还能指定行在驶途中想要经过的地点或者道路,接着车辆导航显示设备中就会出现线路指导信息。在行驶的过程中,如果车辆偏离了提示路线,导航系统还能重新根车身位置和目的地的信息重新计算出路线。在导航系统显示器上还会显示根据卫星定位出的汽车维修点、高速路服务区以及加油站站点等重要信息。

3 结语

无线通信技术和车辆无线通信技术在智能交通系统的使用在发达国家已经较为成熟,发达国家智能交通系统推广和使用不仅在交通安全和车辆管制方面起到作用,还能有效缓解交通污染以及资源消耗的问题,并且在增强国际竞争力和提升国家安全方面发挥了重要作用。

参考文献

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[2]徐琳,曲仕茹.基于数据流挖掘的交通流状态辨识方法研究[J].西北工业大学学报,2013(01).

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生活在大都市的人对道路交通的状况都深有体会,用一个字来形容就是:堵,尤其是当你有急事的时候,堵得你坐立不安,堵得你心急如焚。城市居民的生活秩序和生活质量已经在一定程度上因为堵车而受到了影响,尽管路越修越宽,像北京从三环扩到四环,从四环拓到五环,现在又开始向六环发展,但堵车的情况并未见有太多的改观。那究竟是什么原因造成堵车情况如此严重呢?

道路交通因何而堵?

不同城市的道路交通拥堵情况具有不同的特点,但总体来看以下几个方面是共同的原因。

(1)汽车交通发展失控,道路建设难以适应车辆超常增长的需求。这个问题对于很多城市来说都存在,道路扩充的速度远远赶不上汽车的增长速度,尤其是在市区,道路扩充的余地是很有限的,车路之间的矛盾日趋尖锐,道路超负荷运转。例如在天津市,由于道路、停车场等交通设施受土地和空间资源配置的制约,道路与交通管理设施建设滞后于车辆和交通流量的发展,城市车均道路面积呈明显的下降趋势,根据统计数据,天津市市内机动车行驶速度1996年平均为26.96公里/小时,比1989年下降了35%,高峰时段,市中心干道路段的机动车平均时速仅为10公里/小时。

(2)停车难的静态问题直接影响交通拥堵的动态问题。这是许多大城市普遍存在的问题,停车场的建设远远满足不了车辆发展的需要,路边乱停乱放现象严重,既影响了交通也影响市容。随着城市车辆保有量的迅速增长、外来车辆的大量增加、公共停车设施的严重滞后,以及停车设施多头分散管理、相互脱钩、缺乏联系与协调,使目前车辆停放愈加困难,尤其是城市中心商务区的停车难问题日益突出,成为亟待解决的社会问题。例如青岛市路内(包括路边和路上)停车位占公共停车泊位的比例约为73%左右,且公交车公共停车泊位万人拥有率很低。

(3)政府用于市政基建的资金有限。这一点在很多城市(例如广州市和青岛市等)都有体现,由于政府用于市政基建投资资金的限制,加上法规、管理措施不配套等各方面的原因,制约了主城路外公共设施的开发建设速度。北京的这一问题还不是很明显,但也存在城市交通投资主体单一的问题,如果一直这样下去就会难以适应当前和未来发展的需要。

(4)对公共交通的重视不够和投资不足。要解决城市的交通拥堵问题,大力发展公共交通才是出路,北京、上海、广州等特大城市尤其如此。目前国内的公交系统信息化应用还比较落后,很多公交公司的车辆调度仍然依靠人工进行,不仅效率低,而且很容易造成车站的拥堵。目前智能公交调度系统在国内基本处于空白阶段,也是方案商可以重点发展的领域。以广州为例,与广州市的经济发展程度和GDP相比,广州市在公共交通建设上的投入却很有限,公共交通投入低于广州市财政收入的增长速度,市财政逐年增长,对公共交通的补贴却逐年减少,同时广州对公交专用车道的认识也需要进一步提高,2010年亚运会的召开将使广州公共交通面临比较大的压力。

除此之外,其他原因如道路功能的战略规划失当、城市道路资源利用率低下、城市中心区土地开发强度与其交通环境最大允许容量的矛盾日益突出、出租车空驶率仍然比较高等问题,也增加了无效交通量,导致拥堵产生或严重化。

中国智能交通

既然道路的扩充有限度,而机动车又在不断地高速增长,车路的供求矛盾如此尖锐,什么办法能使道路交通的拥堵情况得到改观呢?这时候很多人想到了智能交通。

智能交通要解决的问题其实就是两个字――秩序。既然汽车数量在不断增加,道路快速扩充又不现实,那么解决车辆行驶的秩序问题就显得尤为重要。所谓智能交通系统(Intelligent Transport System,简称为ITS),是一种集信息技术(IT)、人工智能(AI)、电子控制、地理信息(GIS)、全球定位(GPS)、影像、计算机处理、有线/无线通信等多种技术在一起的交通运输管理系统,能对各种运输方式进行现代化、科学化的智能管理。

在一些发达国家,例如日本、欧美国家,一些技术在智能交通领域的应用已经比较成熟,智能交通的应用成效也日益显著,中国政府从上世纪90年代后期也开始重视职能交通领域技术的发展。2000年初,科技部会同国家计委、经贸委、公安部、铁道部、交通部等几十个部、委、局联合建立了发展ITS的政府协调领导机构――全国智能运输系统协调领导小组及办公室,并成立了ITS专家咨询委员会,交通部、建设部和公安部已先后成立了智能运输系统工程研究中心。中国在全国智能运输系统协调小组及办公室的直接指导下,通过产、学、研相结合的方式开展研发和推广应用。全国智能运输系统协调领导小组及办公室负责组织研究制定中国智能运输系统发展的总体战略、技术政策和技术标准,以及相关的扶持政策,积极支持有关部委、地方、企业及科研单位,根据行业、地区特点开展ITS关键技术研究与应用示范,促进产业化。

“十五”期间,中国政府非常重视ITS的共性和关键技术的研究,并在“十五”科技攻关重大专项中安排了“智能交通系统关键技术开发和示范工程”项目。在共性基础研究和关键技术研究中,国家安排了10个项目对全社会进行招标,项目实际投入经费总额超过15.89亿元人民币,其中,中央划拨经费5000万元人民币。同时,“十五”期间,在“智能交通系统关键技术开发和示范工程”重大专项中,北京、上海、广州、深圳、中山、重庆、天津、青岛、济南、杭州十个城市成为智能交通系统应用试点示范城市,为了配合奥运会的筹备,同时还在国家项目的基础上又在10个城市安排了11个项目开展了更加广泛的工作。

智能交通的作用领域及范围

智能交通所涉及的领域,以及这些领域对缓解交通拥堵能起到的作用,主要有以下方面。

(1)智能交通信号控制系统。这是智能交通的重要组成部分,可以对交通信号实行智能化控制,根据车流量的大小来决定红绿灯时间的长短,也可以在一定程度上缓解交通拥堵情况。目前,北京的智能交通信号控制系统在284个路口、17条道路、114处信号灯已实现。未来五年内,北京市还计划将90%的信号灯纳入智能交通控制系统,到那时十字路口的车辆等待时间会相对缩短。

(2)交通流信息采集处理/分析、系统。这一系统的作用,和行进中的车辆进行道路选择有着直接的关系,也因此直接关联到交通疏导能力。就中国各城市而言,北京在这方面做得比较好,上海、广州、宁波、大连等其他几个城市在该领域也有所尝试。北京市的实时动态交通流信息采集、处理/分析、系统示范工程已经完成,系统按照使用对象的不同可分为对内显示子系统和对外子系统,对内显示子系统的用户为交通管理者,系统信息作为管理和决策依据;对外子系统的用户为出行者,系统将有关的交通信息通过交通广播电台和电视台以及显示大屏等形式,供出行者参考。

(3)公交智能调度系统。在这一领域,青岛市走在了前列。青岛的公交智能调度平台经过多年的建设已经相对比较完善,已经开始为青岛的道路畅通做出了贡献。北京这几年在这方面也加强了投入,已经建立起来的系统包括客运枢纽站运营调度管理与乘客信息服务系统、公共电汽车区域运营组织与调度系统、南中轴路大容量快速公交智能调度系统和公交车救援调度系统等子系统。例如北京的公共电汽车区域运营组织与调度系统,通过对区域内公交车进行统一组织和调度,提高公交线路的调配和服务能力,实现区域人员集中管理、车辆集中停放、计划统一编制、调度统一指挥,人力、运力资源在更大范围内的动态优化配置,降低公交运营成本,提高调度应变能力和乘客服务水平。并且,作为示范工程的11条线路也已于2005年完成。这些系统可以使公共交通实现合理调度,合理运营,为乘客出行提供了很大的方便。

(4)停车诱导系统。这也是国内主要城市近几年大力投入的一部分。北京的停车诱导系统目前在西单商业街建成,未来在金融街、中关村等地区也将建设停车诱导系统;广州市的一些繁华商业中心地区也建起了交通诱导系统。随着车辆的增加,停车的静态问题会直接影响到交通的动态问题,停车诱导系统可以对出行者的停车事先进行提示,减少车辆在道路上无效停留的时间。

(5)出租车智能指挥调度系统。在这一领域,广州市做得比较好,交通指挥中心的总平台已经与多个大型出租汽车公司的平台整合起来,可以实现全市范围的统一调度、统一指挥,提高运行效率,减少出租车的空驶率等。

(6)综合信息平台。综合信息平台可以说是几大系统中最重要的部分,就是将上述系统统一起来,建成一个大的平台进行综合管理,然后将采集来的交通方面的信息向政府、企业、公众公布,目前,诸多城市,例如北京、广州、青岛等,都在建设这个平台。无论是交通的管理者还是出行者,如果对实时的道路交通信息都能做到心中有数,那出行的效率就会大大提高。例如北京的交通综合信息平台,已经成为北京市智能交通系统的支撑层,是连接其他应用系统的枢纽,负责全市综合交通运输系统信息的存贮、处理和,是北京市智能交通系统的核心建设内容。该平台将于2007年之前完成一期工程建设,可以实现向政府交通管理部门提供决策支持,向社会公众提供多方式、全方位的交通信息服务,为2008年奥运会的成功举办创造条件。

其他,货运调度系统、物流信息系统等也会影响城市交通。在智能交通系统的建设中,上述系统的应用对缓解交通拥堵可以起到相当的作用,相信随着应用的逐渐成熟,智能交通系统所发挥的效能将会越来越大。

市场规模可观但挖掘不够

智能交通是一个市场前景看好的市场,中国的智能交通市场已经进入了成长期,对于在智能交通中扮演最重要角色的IT 系统集成来说,这属于名副其实的朝阳产业。计世资讯的研究结果显示,2006年中国智能交通的投资额将会达到91.94亿元人民币,比2005年增长23%(见图)。

图 2005-2006年中国智能交通建设投资规模

智能交通市场增长的动力,首先来自国家和政府对ITS建设的重视程度越来越高;其次,2008年奥运会在中国的举办,也将带动北京及相关城市ITS的发展;第三,城市道路和交通问题的日益严重,企业和个人对出行效率更加关注,使ITS的发展迫在眉睫;此外,信息技术的迅速发展,也将带动智能交通的发展。

智能交通尽管市场前景光明,但是目前来看,对商机的挖掘远远不足。究其原因是多方面的,除了产业链不成熟、基础技术薄弱、产品产业化水平低、软件投入过少等原因外,最重要的原因是,在系统设计阶段没有充分考虑到城市交通的实际需求,例如作为智能交通重要服务领域之一的VMS(可变信息情报板)系统在北京、上海、宁波、大连等很多城市都已投入使用,但是实际效果却大不相同。

从技术角度而言,不同城市的VMS系统采用的信息技术都基本相同,排除各城市交通状况等客观因素影响,应用水平的巨大差异,最主要的因素在于系统设计时,是否认真考虑了城市的实际交通需求,并从这种需求出发合理设计VMS系统所需具备的功能。一些城市在功能需求定位上的误差,直接导致了系统最终的实施效果差强人意。

智能交通的核心问题是解决交通的规划、调度、监控和服务。作为一门新兴的应用科学,智能交通研究和使用的重点都应该集中于交通需求的本身,从实际出发,找到问题,分析问题,从而确定解决问题的方法和手段。智能交通系统是否能发挥应有的作用,取决于其系统规划和设计的内涵。国内有大量的智能交通项目,购买了大量的先进设备,上马了大量的先进系统,可是实施后发现对改善交通毫无用处,甚至根本就无法投入使用。究其根本,就在于没有遵循智能交通的客观规律,没有从交通需求实际出发,盲目投入,导致资源的极大浪费。

道路信息采集和系统最具发展前景

既然道路信息采集和系统是智能交通的一个重点应用领域,同时也被当做是智能交通中最具成长性的领域,那么,道路信息采集和系统的市场前景为什么如此被看好呢?以下是我们分析的几个主要原因。

(1)国家和政府的高度重视给信息采集和系统的发展带来了良好的政策环境。

交通部表示,“十一五”期间我国将建设国家公路基础设施信息采集网络等五大系统。这“五大系统”包括:

a. 建设国家公路基础设施信息采集网络;

b. 建设交通信息和共享网络;

c. 建设由我国自行或合作开发运营的位置信息服务系统;

d. 进一步开发和应用高速公路监控管理系统;

e. 在国家高速公路网、国家干线公路网上逐步建立交通监控、交通信号、交通诱导等手段先进的交通管理系统。

从“十一五”的重点规划,就可以看出交通信息采集和共享已被提到了相当的高度。

此外,公众出行交通信息服务系统作为交通部2006年的三项信息化建设示范工程之一,也在2006年初正式启动。“公众出行交通信息服务系统”是依托公路信息资源整合系统和客运站场管理信息系统的信息资源,通过互联网、呼叫中心、手机、PDA等移动终端、交通广播、路侧广播、图文电视、车载终端、可变情报板、警示标志、车载滚动显示屏,以及分布在公共场所内的大屏幕、触摸屏等显示装置,为出行者提供较为完善的出行信息服务。

(2)用户需求是信息采集和系统成长的主要驱动力。

无论是个人用户还是企业用户,对道路信息采集和的需求都越来越明显。目前主要城市的私家车数量越来越多,交通拥堵情况严重,用户对于出行效率越来越看重,对道路交通信息的依赖程度越来越高。

与个人用户需求相比,针对单位的信息应用模式会先成熟起来。目前针对单位的信息应用模式应该更快一些发展,单位的采购比较集中,同时消防局、救护车、警车等特殊行业对时间和效率要求非常高,在特殊情况下成本考虑退居次位,对道路交通信息的需求也很大。

(3)目前各种基础数据资源已经具备,这使得信息采集和的应用普及成为可能。

目前各种道路基础数据资源已经具备,有待整合利用。不少城市的基础数据都已可迅速收集,但对资源进行整合分析和综合利用的能力还相当缺乏。一些城市在信息采集和方面甚至已经走在了前列,如北京、上海、宁波等。从全国范围来看,北京的道路交通信息采集系统还是比较领先的,目前在北京的环路,如二、三、四环都已经实现了数据采集的无缝覆盖,大概每隔800~1000米就有一个数据采集点,数据采集方式主要是采用微波、超声波和视频探头;在一些主要路口,还设置了感应线圈。

从2006年3月开始,北京市民在出门前就可以在网络上查询目的地的路况信息,以及实时的交通状况;同时,还可以加装车载的引导系统,通过GPS可以接收到最新的路况信息,根据自己的需要选择最佳路线。

2006年4月6日,北京市第一个面向公众出行服务的综合交通信息服务网站――“北京公众出行网”(省略、省略)正式开通,该网站作为北京市公众出行信息服务示范工程的一部分,可以为公众提供动态交通信息、交通基础设施信息、客运信息、交通黄页、出行常识等5类信息服务。系统的建成为广大公众提供了全面、综合的交通信息服务,对提高北京市公众出行交通信息服务的水平具有很好的示范作用。

(4)未来智能交通需要重点解决的问题就是信息的采集和。

ITS中心主任王笑京表示:“未来智能交通需要重点解决的就是信息采集和的问题。”相比较而言,中国现在的信息采集系统已经较为全面,而信息系统还没有跟上,这也是现在智能交通建设最需要解决的问题。王笑京还认为,“目前存在的主要问题就是缺乏信息的有效利用,各种手段有利有弊。”

道路交通信息采集和的主要问题是信息没有有效利用、缺少提供手段、数量和实效都有限。国内的手段基本以免费的方式为主,例如网站、路边电子显示屏、电视、广播等,发达国家基本上也采取类似的方式,每种方法都各有利弊。目前,车载终端被看做是最好的信息手段,但是由于成本过高,每个车载终端要上万元钱,且车载终端是属于消费者消费行为,让消费者买单不太现实。

除了北京之外,其他城市在道路信息采集和方面也做了许多尝试。

广州出租车实现车载装置诱导功能,既是信息发出者,又是信息受益者。广州智能交通系统(ITS)公用信息平台目前已经完成一期工程,只要车辆安装了该系统车载终端,就能与智能交通系统联网,从而实现车辆行驶状态分析、道路拥堵实时状态分析、线路优选、行车诱导等功能。广州目前已有1万辆“卫星的士”安装了这种可以用于定位、通信、刷卡消费的车载终端系统,系统内的信息每隔数十秒会不断更新。

其他城市也有各自的新尝试。2006年一种新型的交通流量信息牌在杭州街头出现,智能交通信息流量牌能准确为行人导航,在红绿灯变换时可及时提醒行人是否绕道走;宁波的城市实时交通信息与动态导航系统采取最新的探测车技术;2006年初全国第一个道路交通信息车载实时系统在大连市正式开通,大连市的车辆只要安装了车载导航仪,就可在行驶中随时知道道路交通是否拥堵;上海手机发短信可查线路变动,上海市民只需用手机发送短信,便可查询到上海公交线路变动,因为18000辆公交车将在2007年之前全部安装GPS定位仪,而一个囊括上海公交、出租、轨道交通、长途客运等交通出行方式的智能交通信息平台已在建设中,其中的城市交通信息监控中心有望于今年底完成建设并试运营。

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关键词:智能交通 运输系统 发展 状况 对策 

 

智能运输系统(Intelligent Transport System)的主要思想是将传统的交通系统看成是人、车、路的统一体,运用计算机、通信、人工智能、传感器等领域的先进成果来彻底改变目前被动式的交通局面,使人在驾驶过程中可以随时通过GPS/GIS、广播、信息板等手段了解目前的交通状况,而交通管理部门则可通过道路上的车辆传感器、视频摄像机等设备随时了解各个路段的交通情况,并随时对各个交通路口的交通信号进行调整以及对外界进行信息,使整个交通系统的通行能力达到最大。 

 

一、智能交通发展的现状 

 

对智能运输系统的研究许多国家都投入了巨大的人力和物力,并成为继航空航天、军事领域之后高新技术应用最集中的领域。目前已形成以美国、日本、欧洲为代表的三大研究中心。 

在美国,对ITS的研究虽然起步最晚,但由于投入较多,目前已处于该领域的领先水平。1991年,美国开始对ITS研究进行投资,仅1994~1995年就确定了104项研究项目,并成立了专门组织,着手制定ITS的研究开发计划,到1997年投资近7亿美元;1998年6月9日美国总统克林顿签署了“面向21世纪运输权益法案(Transportation Equity Act of the 21th Century)”。该法案的确定为美国公路系统的继续发展和重建带来了创纪录的投资。法案跨度为6个财政年度(1998~2003),拨款总金额为2178.9亿美元,其中有相当一部分用于支持ITS的进一步研究与开发。欧洲在ITS的研究方面采取整个欧洲一体化的方针,由政府、企业和个人三方面共同出资进行智能运输系统的研究,著名的项目有PROMETHEUS和DRIVE等,其中DRIVE工程是目前世界上交通运输界规模最大的合作研究计划,共有12个国家的700多个单位参加,经费达5亿欧元。日本从20世纪70年代就开始了对汽车交通综合控制系统的研究,并成立了全国性的ITS推进组织,是对ITS进行研究最早、实用化程度最高的国家。目前已建立了较为完备的交通控制、信息服务等综合体系,并基本完成了覆盖全国的电子地图的绘制工作,有400万台汽车导航仪在使用,其中120万台可接收信息。 

我国在ITS领域的研究起步较晚,但随着全球范围智能交通技术研究的兴起,进入20世纪80年代,我国也加快了对智能交通技术研究的步伐。一方面,北京、上海、沈阳等大城市陆续从国外引进了一些较为先进的城市交通控制、道路监控系统;另一方面,国家加大了自主开发的步伐,如国家计委、科技委组织开发的实时自适应城市交通控制系统HT-UTCS,上海交通大学与上海市交警总队合作开发的SUATS系统等;1998年交通部正式批准成立了ISO/TC204中国委员会,秘书处设在交通智能运输系统工程研究中心,代表中国参加国际智能运输系统的标准化活动,现在正进行中国智能运输系统标准体系框架的研究。此外,我国将从今年起在全国36个城市实施以实现城市交通智能控制为主要内容的“畅通工程”,并逐步推广到全国100多个城市。 

 

二、智能交通系统建设的意义 

 

交通问题是世界各国面临的共同问题。交通拥挤造成了巨大的时间浪费,加大了环境污染。我国大多数城市的平均行车速度已降至20km/h以下,有些路段甚至只有7~8km/h;由于车辆速度过慢,尾气排放增加,使得城市的空气质量进一步恶化。交通问题也造成了巨大的经济损失。为了缓解经济发展带来的交通运输发面的压力,尽量的利用现有的资源,使其发挥最大的作用,各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。

交通运输是国民经济的基础产业,对于经济发展和社会进步具有极其重要的作用。公路交通运输以其机动性好、可以实现“门到门”直达运输以及运送速度快的特点,成为我国城市和城间中短途客货运输的主要方式。加快交通基础设施建设,综合运用检测、通信、计算机、控制、GPS和GIS等现代高新技术,提高交通基础设施和运输装备的利用效率、减少交通公害对加速发展我国公路交通运输事业具有十分重要的意义。这是公路智能交通运输工程需要解决的关键问题。 

 

三、中国发展ITS的主导思想 

 

中国是一个发展中国家,与发达国家相比,我国在发展ITS的必要基础条件上还有较大差距,加上我国特有的混合交通特点,以及城市结构、路网结构、交通结构的不完善,因此要结合中国的国情来研究制定我国发展ITS的战略及发展框架。 

中国交通运输正面临经济发展与资源制约的双重压力,因此也不能重复发达国家走过的老路,一定要立足本国实际,走中国ITS发展之路,以推动我国信息化进程及培育自己的ITS产业。

21世纪交通管理的发展趋势必将是管理体制集约化;管理设施现代化;管理手段网络化、信息化、智能化;管理效率高效化;管理方式社会化。因此,中国ITS的发展将带来一场交通管理体制与模式的变革,而这种变革将直接影响着ITS的发展。 

 

四、发展中国智能运输系统的对策 

 

1、打好ITS发展基础,特别是应加强ITS基础理论的研究工作 

目前,国际上ITS理论仍不完善,还处于发展时期,我们应积极加强与ITS开展较先进国家的交流,在国际ITS现有发展水平上结合中国特点,深入细致地进行理论研究,尽快接近或达到世界水平,以迎接21世纪ITS发展的挑战。否则将成为别国的追随者,成为他们不成熟技术的推广试验场。 

2、建立ITS协调组织机构 

中国交通运输体制目前仍是条块分割状况,铁路、公路、民航、公安、建设等部门分头管理,现已出现了各自发展自身ITS的势头,这将造成中国资源上的巨大浪费。为此应尽快成立一个由国家统一领导的,有关部门、学者、企业和研究部门参与的“ITS中国”组织,类似于美国的ITS America,日本的VERTIS及欧州的ERTICO组织,来统一制订中国ITS发展战略、目标、原则和标准,特别是制定有关ITS的技术规范和整体发展规划,实现ITS技术和产品的通用性、兼容性和互换性,加强政府的宏观调控,以减少局部利益的冲突和有限资金的浪费。 

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【关键词】交通矛盾;智能系统;优化管理 ;对策建议

引言

近年来,随着我国经济的发展和城市建设进程的加快,人口及车辆不断增加,我国面临着严峻的交通问题,交通拥堵、交通安全和交通污染日益受到人们的关注。为了实现对我国交通系统能有效、快速运转,对我国交通系统进行研究是十分必要的。交通作为当代国民经济中的一个重要组成部分,对于加快经济的发展、促进社会的进步以及合理控制生态环境污染都起着举足轻重的作用。交通系统是由人、车、路、环境以及信息组成,它具有自适应性、动态性、随机性、反馈性、多行为主体性以及非线性等基本特征[1]。由此我们可以看出,交通系统的影响因素众多,对交通系统的现状及存在的问题进行研究是一项十分复杂的任务。

1.研究背景及意义

近二十年来,我国经济快速发展,城市交通系统得到了相应的改善,城市交通系统得到了相应的改善并不断地优化和提升,但是由于人口数量的增多,交通拥堵的现象依然十分严重。我国目前交通状况依然十分紧张,道路交通建设跟不上交通需求的节奏。众所周知,我国的交通在很多时间都存在拥堵严重,并且交通事故频发,因此我国的交通不得不更进一步优化和改善。随着城市进程化的加快,我国机动车拥有数量快速增加,尤其是在大城市,不仅交通十分拥堵,并且由于交通工具引起的污染十分严重,这对我国的可持续发展有着极大限度地遏制。我国尚且属于发展中国家,经济还需要大力发展,然而,交通问题的制约使我国的经济发展到达了一个近乎瓶颈的状态,造成了我国经济的重大损失。我国是一个巨大的机动车大国,如果我国在交通方面有个更合理的规划,必定能够让我国的经济更加快速地发展。

2.我国的交通现状

随着我国经济的发展和政府对交通行业的重视,虽然每一年都在有所优化,但是我国的交通现状仍然不忍直视。例如北京的交通,基本上一直处于比较拥堵的状态,这是令乘车上班族比较麻烦的事情;重庆的交通虽然还比较乐观,但是堵车的情况依然很多。我国的交通问题具体表现如下:城市经济的快速增长加速城市交通供需矛盾、城市交通环境日益恶化、交通发展与城市空间拓展的矛盾、对传统城市交通规划与城市规划关系的反思、城市交通规划的从属地位造成自身被动发展。

3.我国的交通系统

我国的系统组成分为四个部分,交通信息采集系统、智能交通控制系统、公共交通管理系统、紧急事件快速响应系统。交通信息采集系统主要是为了检测交通量、占有率、车速排队长度等基本交流信息,为交通信号控制、紧急事件快速处理、公共管理等提供必要的相关信息,并将数据通过通信系统传输到控制中心,为城市智能交通管理系统各个子系统提供交通信息支持;智能交通监控系统就是起交通控制作用。能够根据所获取的各种路况交通信息作出及时准确地反应,帮助交通部门对交通的管理,最大限度地提高交通系统的效率和效益;公共交通管理系统主要用于提高公共交通的可靠性、安全性及其生a效率,使公共的交通对潜在的用户更具有吸引力帮助交通运输部门增加客运率、降低运行成本、提高运输效率;紧急事件快速响应系统用以提高对突发交通事件的报告和快速反应能力,以及快速展开救援、处理事故、使交通尽快恢复的能力。交通管理系统在我国主要是表现在红绿灯处,根据上述的交通管理控制的作用可以体现出交通控制系统的实用性。

4.我国交通系统的不足

对于任何的系统,有优点必有缺点。我国的交通管理系统虽然目前还比较良好,但是也有其明显的不足之处。我国的交通拥堵就是一个很明显地表现,既然有明显地拥堵,那就说明我国的交通控制无法满足当前社会发展的步伐,特别是在春运期间表现得十分明显,火车票难买到,农村客运车供求关系不协调等等。那么这些问题就要从具体的交通控制系统上来分析了。

4.1 我国的交通基础设施不够充足

我国的出行人流量巨大,特别是在节假日,人流量暴增,导致赶车困难,甚至打车也十分困难。并且在高速路上也是堵车几个小时,让回家或者旅游的人心里感到十分焦灼。还有就是在中学里周末放假,由于客车数量不足导致很多学生不得不坐那些非营运车辆,有些学生在实在没有赶上车的情况下就去坐了黑车,这是十分危险的,因此,我国的交通在基础设施上还存在明显地不足。

4.2 我国的交通法规不够完善

我国的交通法规主要是对车辆的约制,而对行人的制约是不够的,有些行人无视交通规则,随便闯红绿灯。如果车辆在没有注意的情况下发生了交通事故,车主同样会负主要的责任,这样就会导致很多人无视交通灯,强行闯灯。笔者认为,这是法律的不公正和漏洞,必须由法律来强制性管制才能更好地改变当前的状况。

4.3 城市公共交通发展缓慢

由于我国交通法规不够完善,以及前期对公共交通投入不足,公共交通优先战略落实不到位以及市场运作不规范等,因此我国城市公共交通发展缓慢。其主要表现在:服务水平低、公交线网重复系数高、基础设施不足等。

5.我国交通系统发展的建议

5.1 加强我国基础设施建设,实施智能交通系统

智能交通系统(ITS)是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系,而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合运输和管理系统,它是解决交通问题的有效途径[2]。

5.2 加快公共交通发展

城市公共交通是城市基础设施的重要组成部分,在我国经济发展、城市建设和社会生活中占有重要地位,它直接关系着城市的经济发展与居民生活,对城市经济具有全局性、先导性的影响.推动公共交通的优先发展,是解决关系人民群众切身利益的现实问题,是建设资源节约型、环境友好型社会和实现可持续发展的重要途径。

5.3 推进智能化交通管理系统

它是在交通监制、控制和信息处理技术的基础上保证列车、车辆安全行驶, 它亦是把轨道、公路、道路状况与司机、驾驶员之间建立通讯联系, 通过控制中心接收到的各种信息, 经过智能器的处理( 包括对设备系统的处理) 向司机、驾驶员和管理人员提供实时信息, 从而使列车、车辆始终能安全畅通地运行。发挥交通网的最大承载能力[3]。

6.结语

我国的智能交通系统的发展从总体上来说还未达到较高的水平,与发达国家相比,还有一定的差距。但是,在总结国外发展经验教训的基础上,进行一些针对我国的交通特点的前瞻性研究是非常有必要的。因此,我国应该发挥后发优势,积极研究和解决智能交通运输系统的各部分的关键理论和技术的科研攻关,推动我国智能交通系统的发展和应用,进而带动未来交通运输业乃至国家经济的整体增长。我国必须建立一套更加完善的交通系统,从而更好地控制及优化我国的交通系统。我们要坚信,我国未来的交通将会呈现出和现在完全不一样的宏伟状态[4]。

参考文献:

[1]陈星光,周晶,朱振涛.城市交通出行方式选择的演化博弈分析[J].管理工程学报,2009,(2):140-142.

[2]杨兆升.智能运输系统概论[M].北京:人民交通出版社,2003:1-4.

[3]张国伍.关于发展我国智能交通系统的几个问题[J].中国系统工程学会年会,1998:6-11.

[4崔月凯.浅谈我国智能交通系统的发展现状与未来发展[J].科技信息报,2010(34):384-384.