1、交通管理與控制課程論文-交通工程1203班-20123051-楊明星 智能交通系統概述及應用摘要：交通擁堵、交通事故和環境污染等一系列交通問題的出現，為解決目前交通問題并實現人、車、路有效監控，智能交通系統便應運而生，了解智能交通系統概念以及其各構件之間的相互關系和系統各部分的功能與整體功能，即ITS體系結構的基本概念、體系結構的構建方法、以及應用實例。 關鍵詞：智能交通管理系統 ITS體系結構 應用實例 Intelligent transport systems overview application Abstract: Traffic congestion, traffic accide

2、nts and environmental pollution and a series of traffic problems, to solve the traffic problems and implement effective monitoring, vehicle, road, can develop intelligent transportation system, understand the concept of intelligent transportation system as well as the relationship between ITS compon

3、ents and the functions of the parts of the system and the overall function, namely, ITS basic concept of architecture, construction method, the system structure and examples. Keywords: Intelligent transportation management system, ITS architecture application example 0.引言隨著經濟的發展，交通需求日益增加，交通問題在世界各國得到

4、了普遍的重視。隨著交通擁堵問題的日益嚴重，智能交通系統(ITS)已成為未來全球道路交通的發展趨勢和現代化城市的先進標志。其研究的核心，是針對日益嚴重的交通需求和交通資源的壓力，采用信息技術、通信技術、計算機技術等，對傳統道路交通網絡進行深入的改造，以提高城市交通路網的使用效率，緩解城市交通問題并且減少不必要的損失。如何建設中國的智能交通體系成為中國從事交通事業研究人員的重要課題。1.智能交通管理系統的概念及其特點 1）概念智能交通系統（Intelligent Transport System 簡稱ITS）是將先進的信息技術、通信技術、傳感技術、控制技術以及計算機技術等有效地集成運用于整個交通運

5、輸管理體系，而建立起的一種在大范圍內、全方位發揮作用的，實時、準確、高效的綜合的運輸和管理系統。 2）特點（1）跨行業特點。智能交通系統建設涉及眾多行業領域，是社會廣泛參與的復雜巨型系統工程，需要彼此相互協調。（2）技術領域特點。智能交通系統綜合了交通工程、信息工程，通信技術、控制工程、計算機技術等眾多科學領域的成果，需要眾多領域的技術人員共同協作。 （3）政府、企業、科研單位及高等院校共同參與，恰當的角色定位和任務分擔是系統有效展開的重要前提條件。 2.結構化方法應用于構建ITS體系結構 1）界定用戶構建ITS體系結構首先要界定系統的用戶。ITS作為信息技術（IT）系統的一個分支，可用IT系

6、統界定用戶的方法來界定其用戶。信息系統的用戶是指影響系統或受系統影響的人和機構，可以從四個方面識別信息技術系統的用戶，即：需要IT者、制造IT者、使用IT者和管理IT者。 2）用戶服務所謂用戶服務是按用戶的要求，系統應能為用戶服務的事項。ITS用戶服務就是ITS能提供的服務與產品；提出了ITS用戶服務項目，也就是提出了ITS開發的范圍。 3）用戶服務要求為了實現每項用戶服務，需要ITS能完成一系列功能。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。 4）需求模型需求模型描述系統應該做什么，是系統功能要求的

7、模型化。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。在構架模型開發階段主要考慮系統的功能要求。需求模型由“需求總圖”、一系列分層次的“數據流圖”與“控制流圖”及其相應的“過程定義”、“控制說明”與“數據字典”組成。需求總圖定義系統的邊界，即確定哪些元素屬于系統內部，哪些元素位于系統外部。數據流圖和過程定義描述系統執行的功能。控制流圖和控制說明描述系統執行這些功能的條件或環境。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。數據字典對在數據流圖、控制流圖中出現的數據流、控制流、存儲器和終端進行描述和

8、定義。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。 5）構架模型構架模型描述系統設計應如何組織，是系統設計的模型化。構架模型的主要任務是：確定組成系統的物理實體；定義物理實體之間的信息流動；說明信息流動的通道。在構架模型開發階段不僅要考慮功能要求，而且要考慮性能要求、可靠性要求、安全保密要求以及開發費用、開發周期、可用資源甚至市場條件等方面的問題。構架模型由“構架總圖”、“信息流圖”、“模塊說明”、“信息通道圖”、“信息通道定義”和“信息字典”組成。構架總圖建立系統與其運行環境之間的信息邊界，是系統的最高級視圖，構架總圖一般與系統總圖一致。信息流圖和構架

9、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。信息通道圖和信息通道定義描述模塊間信息流動的渠道。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。構架模型在美國國家ITS體系結構中被叫做“物理結構”。構架模型完成后，經確認所有的用戶服務都被體系結構構架中各子系統所包含，并經過對所構建的體系進行評價，包括來自投資者意愿的反饋信息，最后利用來自確認和評價的反饋結果進一步修改系統要求和體系結構。修改完善后，在確定的ITS體系結構的基礎上，才能擬定整個ITS的研究開發計劃、制定ITS各部分和各類產品的統一標準以及規定系統的通信協議等。3.ITS體系結構展望1. 邏輯結構邏輯結構的

10、重點是系統的功能性處理和數據流。邏輯結構獨立于體制和技術，它不確定由誰來實現系統中的功能，也不考慮實現這些功能的方式1） ITS總圖2） 頂層數據流圖頂層數據流圖涉及到ITS功能的首次分解，其實質是劃分ITS功能領域。可以在邏輯結構頂層數據流圖將中國ITS分解成9棵功能性“處理樹”：1交通管理；2商用車管理；3車輛監視與控制；4公交管理；5緊急服務管理；6駕駛2. 物理結構物理結構把邏輯結構所確定的“處理”分配到ITS物理實體上，根據各實體所含的“處理”之間的數據流，確定實體之間的構架流，進而確定物理實體的互連方式。物理結構的確定要考慮系統功能要求，也要考慮非功能性要求，包括體制、文化、市場等

11、因素的影響。系統功能要求通過邏輯結構確定的“處理”和“數據流”來體現，決定ITS物理實體必須完成的功能。非功能性要求則影響ITS功能在物理實體間的分配。1）運輸層中國ITS組件也分成4類，即：中心子系統、路側子系統、車輛子系統、出行者子系統；但在中心子系統類型中增加“災害救治中心”，同時將“規劃”子系統擴展為“歷史數據服務”子系統；在路側子系統類型中增加“自行車道”；在車輛子系統類型中增加“自行車”子系統。2） 通信層CNIA子系統之間的通信可以套用UNIA確定的4類通信媒體，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）。圖顯示了中國ITS

12、分屬4類的22個子系統（用矩形框表示）及其交換信息的4種基本通信連接方式（用橢圓形框表示），是CNIA頂層構架互連圖，同時也是CNIA物理結構之運輸層和通信層的最高級視圖。4.北京智能交通系統應用1）交通實時檢測系統在北京的環路上，安裝著157個高清攝像頭，它們可以自動記數，統計交通流量；當道路上發生事故、擁堵、路面積水、道路遺灑等9種意外事件時，系統便會自動對意外事件全程錄像、自動報警。在北京的快速路、主干路網中，有上萬個檢測線圈，它們埋在接近路口的地面下，通過電子感應傳遞到檢測器， 24小時自動采集路面交通流量、流速、占有率等運行數據。此外，超聲波、微波、視頻等科技設備也隨時檢測著交通信息

13、，它們通過系統后臺的整合、分析、處理，除了以圖形的方式在地圖上顯示出實時動態路況信息外，還可以準確發現道路上的異常情況。2）路口信號協調控制在五環路內的1535個路口，流量檢測器采集到的即時車流信息，傳到路口信號機設備上，然后通過通訊線傳到公安交通指揮中心，指揮中心的計算機得出數據后再發到路口的信號燈上，調節紅綠燈的變化，這個過程瞬間即可完成。通過交通信號控制系統，信號燈根據實時路況，自動控制路口的放行速度，實現車輛延誤最少，停車次數最少，通行效率最高。目前，北京五環路內80%的路口都已經實現了計算機的協調控制，路網綜合通行能力提高了15%。3）實時信息發布系統在北京環路、主干道上容易發生擁堵

14、的點位，設置了228塊大型室外可變情報信息板，每2分鐘刷新一次，每天顯示196萬條實時路況信息。這些信息板根據交通自動檢測系統提供的數據發布道路流量，幫助司機選擇暢通路段；當發生事故等突發情況或出現惡劣天氣時，信息板可以自動實時發布路況信息和管制信息，誘導車輛避開擁堵和意外事件點段，實現對車輛的全程誘導。為了配合道路信息發布，交管部門新建的氣象檢測系統還能提供能見度、路面溫度、地面摩擦系數、覆蓋物（如雨、雪）、平均風速等天氣信息，讓駕駛員能夠及時了解天氣對交通的影響。在公安交通指揮中心，正對大屏幕的位置有7個專門供媒體使用的直播間，可供電視、廣播媒體實時發布道路交通情況，目的就是向公眾發布及時

15、、準確的出行提示。交管部門還建立了現代化的交通信息發布中心，在官方網站上開辟了實時路況信息圖和音頻視頻路況信息發布系統。目前，北京交管部門還開辟了手機WAP網站。手機用戶可實時登錄，查詢出行信息。不久的將來，手機用戶還可以通過短信了解實時路況，幾分鐘至幾日的交通情況預報，查詢到達目的地的最佳路線。出門前看網站，途中聽廣播、看路面大屏，北京路況信息發布已經實現24小時“上天入地”的滾動。4）實時信息發布系統在地理信息系統中，北京交管部門根據18類突發情況制訂了3860個應急預案。無需再通過公安交通指揮中心布警，系統自動根據預案，通過集群通信技術，將事故情況迅速下發到民警，合理調派距離最近的交警趕

16、赴現場，將意外事故對交通流量的影響降到最小。這套系統集成GPS、GIS技術，一旦發生事故、擁堵等意外事件，事故發生的位置、周邊警力部署情況將立即被顯示在指揮中心的顯示屏上。目前，北京每名交警、每輛巡邏車上都裝配了GPS定位系統，在公安交通指揮中心的顯示屏上，每名交警、每輛巡邏車的位置均可以精確到米。每天北京交管部門122報警臺平均要接到8000至10000條擁堵、事故報警，通過與相關部門信息的高度集成和共享，交管部門在接到報警的同時就可以對報警人、事故發生地進行準確的定位。通過數字化的監測監控系統和多系統聯動的指揮調度集成系統、預案化的指揮模式，北京交警對交通意外的平均處置時間縮短了3至5分鐘

17、，城區處警時間縮短2分鐘。5）奧運智能交通系統圍繞奧運期間的社會面交通控制和賽事交通保障兩大中心任務，北京市在智能交通管理方面采用了自動報警的交通事件檢測系統、自動識別“單雙號”的交通檢測系統、公交優先的交通信號控制系統等技術手段，在奧林匹克中心區、奧運場館周邊、行車路線及五環路以內全部實現科技手段覆蓋，交通整體控制能力明顯提升。 奧運會期間，由安裝在道路上的142臺交通事件檢測器等組成的交通事件檢測系統，可在第一時間發現交通事故、路面積水等9種意外事件，自動報警并對意外過程全程錄像，在指揮中心實時顯現，大大提高對交通意外事件的快速反應和處置能力。 自動識別“單雙號”的交通檢測系統，能夠對每天

18、上路的數百萬車輛進行自動檢測，抓拍多種違法車輛，為保證道路暢通，創造良好的大氣環境提供強有力的技術支持。在數十輛交通巡邏警車上，安裝使用車載交通監測系統，可以對過往車輛進行實時檢測，自動識別交通違法行為。根據北京路網結構和行人、機動車、非機動車混合的交通特點，建成了智能控制的區域信號系統，對路口交通信號進行實施優化，可以實現單點的感應優化控制、干線綠波協調控制和區域優化協調控制，使路網綜合通行能力提高了15。根據優先級別，自動延長通過路口的綠燈信號時間，充分滿足大容量、高速度的客運需求，為奧運大家庭成員、觀賽人群提供高效、快捷的交通服務。分布在全市主干路、環路的228塊大型路側可變情報信息板，

19、以紅、黃、綠三種顏色分別表示擁堵、緩行和暢通，每兩分鐘一次將本區域個性化的適時路況信息提供給道路交通參與者，實現對奧運車輛和社會車輛的全程連續誘導。 5.結語智能交通系統不僅僅是個物理系統，更是一個有人參與的，與社會和經濟密切相關的系統。它包括先進的交通信息服務系統(ATIS) 、先進的公共交通系統(APTS)、 先進的車輛控制系統(AVCS)、 貨運管理系統、 電子收費系統(ETC)以及緊急救援系統(EMS) 。依據我國國情，遵循技術和設備的發展規律，借鑒國外的優秀技術，努力提高基礎設施的數量和水平，協調發展基礎設施建設與智能交通，以便提高道路網通行效率，減輕環境污染和財政損失。建設具有中國特色的智能交通系統，減輕中國的交通壓力，緩解交通擁堵現象。參考文獻1 李淦山日本智能交通(ITS)研究綜述J國外公路，20