1、第五章 ITS的主要設(shè)施第五章 ITS的主要設(shè)施第一節(jié) ITS設(shè)施概述構(gòu)成ITS的主要設(shè)施，一般有以下部分，見圖5.1。各子系統(tǒng)的檢測(cè)信息直接輸入中心計(jì)算機(jī)，信息顯示設(shè)施也直接按計(jì)算機(jī)輸出信息顯示。傳感檢測(cè)中心信息顯示信息傳輸圖5.1 ITS設(shè)施有些子系統(tǒng)如交通信號(hào)控制系統(tǒng)，檢測(cè)信息要通過控制機(jī)，轉(zhuǎn)到中心計(jì)算機(jī)，中心計(jì)算機(jī)輸出指令也通過控制機(jī)去操縱信息顯示設(shè)施。如圖5.2所示。傳感檢測(cè)控制機(jī)中心信息顯示信息傳輸圖5.2 控制系統(tǒng)設(shè)施不管哪種子系統(tǒng)，除控制機(jī)外，系統(tǒng)設(shè)施主要由四部分構(gòu)成：（1）傳感檢測(cè)設(shè)施，（2）信息傳輸系統(tǒng)，（3）計(jì)算機(jī)硬件，（4）信息顯示終端。這四部分設(shè)施在整個(gè)系統(tǒng)中的作用，

2、若與人體作對(duì)比，傳感檢測(cè)部分相當(dāng)于人的眼睛、耳朵等感覺器官，眼、耳分工感知外界環(huán)境變化的信息，而傳感檢測(cè)設(shè)施在系統(tǒng)中則分工感知交通狀況變化的信息；信息傳輸系統(tǒng)相當(dāng)于人體的神經(jīng)系統(tǒng)，神經(jīng)把感覺器官感知到外界的形狀、色彩、音響、溫度等信息傳遞給大腦，而信息傳輸系統(tǒng)則把檢測(cè)器測(cè)得的信息傳給中心計(jì)算機(jī)；中心計(jì)算機(jī)軟件相當(dāng)于人體的大腦，大腦判斷由神經(jīng)傳來的外界信息，并作出反應(yīng)，這些反應(yīng)指令通過神經(jīng)傳輸給眼、耳等顯示設(shè)施，顯示感知到的外界聲、光信息及傳輸?shù)绞帜_等肢體，操縱手腳行動(dòng)；信息顯示終端設(shè)施相當(dāng)于人體的眼睛、耳朵，眼、耳顯示看到、聽到的事情；終端顯示計(jì)算機(jī)輸出的圖像、語(yǔ)音和文字信息，或相當(dāng)于手腳，按

3、計(jì)算機(jī)發(fā)出的操縱指令改變信號(hào)燈的燈色、可變情報(bào)標(biāo)牌上的顯示內(nèi)容，控制車輛自動(dòng)剎車、減速或避讓等。第二節(jié) 傳感檢測(cè)設(shè)施傳感檢測(cè)設(shè)施在ITS中的重要程度相當(dāng)于人的眼睛和耳朵，但它被埋在地下或懸在空中，從不休息地默默工作，被稱為ITS技術(shù)世界的無名英雄。交通工程上早期采用的傳感檢測(cè)設(shè)施，主要是用于交通參數(shù)自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)和交通信號(hào)控制系統(tǒng)的車輛檢測(cè)器。隨著ITS的需要，研究開發(fā)了不少符合ITS各子系統(tǒng)要求的各類傳感檢測(cè)設(shè)施，同時(shí)也開發(fā)了不少車輛檢測(cè)設(shè)施。以下主要介紹車輛檢測(cè)設(shè)施。車輛檢測(cè)器是ITS中所有檢測(cè)器的大家族，世界各國(guó)已研制生產(chǎn)了各種各樣的車輛檢測(cè)器，供不同需要之用。按照安裝地點(diǎn)，可分為地上型和

4、地下型兩大類。1. 地下型檢測(cè)器（1）普通環(huán)形線圈檢測(cè)器環(huán)形線圈檢測(cè)器是最常用的車輛檢測(cè)器。目前，我國(guó)大部分城市的交通信號(hào)控制系統(tǒng)就是采用環(huán)形線圈檢測(cè)器。環(huán)形線圈檢測(cè)器由三部分組成：環(huán)形線圈、檢測(cè)單元及引線。安裝環(huán)形線圈檢測(cè)器時(shí)，用路面切槽刀按線圈需埋設(shè)的形狀切割路面，在切好的槽內(nèi)放入3圈左右電纜，再用填充物填封路槽。線圈尺寸一般用2米2米。由埋在路面下的導(dǎo)管引出引線，通過接線箱，接到檢測(cè)單元，檢測(cè)單元可獨(dú)自裝箱放置在路邊，也可做成卡式插件插在控制機(jī)內(nèi)。如下圖5.3所示。圖5.3 環(huán)形線圈檢測(cè)器組成示意圖環(huán)形線圈檢測(cè)器的工作原理是：檢測(cè)單元同環(huán)形線圈與引線線路組成一個(gè)電感電容調(diào)諧電路。此電路中

5、的電感主要決定于環(huán)形線圈，環(huán)形線圈是此電路中的電感元件；電容決定于檢測(cè)單元中的電容器。電流通過環(huán)形線圈時(shí)，在其附件形成一個(gè)電磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)可用磁力線來描述。當(dāng)車流進(jìn)入這個(gè)磁場(chǎng)時(shí)，車身金屬中感應(yīng)出渦流電流，渦流電流使磁場(chǎng)的磁力線減少，環(huán)形線圈電感量隨之降低，引起電路調(diào)諧的頻率上升。有些檢測(cè)器通過提高振蕩頻率的反饋電路對(duì)此作出反應(yīng)；有些檢測(cè)器不改變其頻率而采用其環(huán)形線圈振蕩器的相位同參考振蕩器互補(bǔ)的方法。此頻率的改變或相位的偏移都可成為檢測(cè)器檢測(cè)到車輛的一個(gè)信號(hào)。（2）改進(jìn)型車輛檢測(cè)器包括：微型線圈車輛檢測(cè)器、自電源車輛檢測(cè)器、便攜型袖珍電池供電檢測(cè)器等，這里不作詳細(xì)介紹，有興趣的同學(xué)可以查閱相關(guān)參

6、考資料。2. 地上型檢測(cè)器u 普通超聲波車輛檢測(cè)器u 波聚焦超聲波車輛檢測(cè)器u 聲響車輛檢測(cè)器u 微波雷達(dá)車輛檢測(cè)器u 紅外線檢測(cè)器u 光電車輛檢測(cè)器u 視頻圖像檢測(cè)系統(tǒng)第三節(jié) 信息傳輸設(shè)施信息傳輸設(shè)施是信息傳輸系統(tǒng)發(fā)揮功能的必備硬件。信息傳輸系統(tǒng)也叫信息通訊系統(tǒng),是通信技術(shù)的具體應(yīng)用。在ITS中，信息傳輸系統(tǒng)相當(dāng)于人體的神經(jīng)系統(tǒng)。ITS技術(shù)的提高和發(fā)展在很大程度上受信息傳輸技術(shù)發(fā)展的影響，譬如，移動(dòng)通信的發(fā)展，特別是掌上電腦（PDA）加上移動(dòng)通信的功能，大大改變了車載通信與顯示的面貌。ITS的信息傳輸方式可概括為三類：（1） 中心子系統(tǒng)和路邊子系統(tǒng)通信各類中心子系統(tǒng)與道路等路邊子系統(tǒng)及其他中

7、心之間的信息通信，此類通信可采用有線通信。ITS可選用的有線通信設(shè)施一般有三種：u 電話通信u 專用電纜通信u 光纖通信（2） 車路通信車輛系統(tǒng)與路邊系統(tǒng)的信息通信，簡(jiǎn)稱為“車路通信”，是運(yùn)行中的車輛與道路上固定的通信設(shè)施之間的通信，不能用有線通信，而須用無線通信；但車輛與路邊設(shè)施之間的距離較近，可用專用的短程無線通信（DSRC）。（3） 車車通信車輛與車輛之間的通信，簡(jiǎn)稱“車車通信”，是運(yùn)行中車輛動(dòng)體與動(dòng)體間的通信，必須用無線通信；車輛與中心子系統(tǒng)之間的通信，則可由路邊子系統(tǒng)轉(zhuǎn)送到中心子系統(tǒng)。無線通信主要包括兩種：u 衛(wèi)星通信u 公用移動(dòng)電話美國(guó)ITS框架中的通信技術(shù)應(yīng)用如圖5.4所示。中心

8、系統(tǒng)旅行者系統(tǒng)旅行者遠(yuǎn)程訪問個(gè)人信息訪問廣域無線通訊有線通訊車與車通訊DSRC車輛系統(tǒng)應(yīng)急車商用車公共車車輛路邊設(shè)備路邊收費(fèi)停車管理商用車輛檢查外場(chǎng)設(shè)備系統(tǒng)信息服務(wù)交通管理排放管理緊急事務(wù)管理公共交通管理過境管理貨運(yùn)管理計(jì)劃管理圖5.4 美國(guó)ITS通信技術(shù)第四節(jié) 計(jì)算機(jī)硬件信息中心、控制中心、管理中心等都少不了各種計(jì)算機(jī)軟硬件設(shè)施，其中，對(duì)ITS技術(shù)發(fā)展影響最大的莫過于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用軟件的研究開發(fā)。這里對(duì)這兩個(gè)方面進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。（1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其優(yōu)點(diǎn)把一個(gè)個(gè)單獨(dú)的計(jì)算機(jī)通過信息傳輸設(shè)備連接起來，使各單個(gè)計(jì)算機(jī)間可以互相傳輸信息，這些被聯(lián)在一起的計(jì)算機(jī)群和連接它們的信息傳輸設(shè)備組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)

9、絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)計(jì)算機(jī)可以通過相互間的信息傳輸共享資源和信息。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用信息通信技術(shù)的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有單個(gè)計(jì)算機(jī)不可比擬的突出優(yōu)點(diǎn)，主要是： 在聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)之間可實(shí)現(xiàn)信息的快速傳輸，在終端與各計(jì)算機(jī)間可以相互快速傳輸數(shù)據(jù)和資源； 在聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)之間可按業(yè)務(wù)需要，把信息、數(shù)據(jù)集中或分級(jí)處理； 在聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)之間可互相協(xié)作，具有分工運(yùn)算大型復(fù)雜問題的能力，大大提高單個(gè)計(jì)算機(jī)的性能。（2）各類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)是以傳輸信息為主要目的而用通信線路將各計(jì)算機(jī)連起來的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)（WAN）計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)是以共享資源為主要目的、用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來管理和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)

10、的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)（LAN）計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)是在一個(gè)部門或幾個(gè)部門共同擁有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)（Internet）計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)也叫網(wǎng)際網(wǎng)或英特網(wǎng)，是把各個(gè)體系結(jié)構(gòu)不同的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)由網(wǎng)間連接器互連的大網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在開發(fā)的各類ITS，都要利用互聯(lián)網(wǎng)傳輸來自各方面的信息，有利于ITS各子系統(tǒng)集成綜合系統(tǒng)。第五節(jié) 應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)軟件，在ITS中相當(dāng)于人的大腦。它可以根據(jù)檢測(cè)設(shè)施傳來的外界交通信息，加以分析判斷，作出分析選擇，發(fā)布指令，操縱系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)。ITS各子系統(tǒng)都必須按其目標(biāo)所需的專門應(yīng)用軟件來控制運(yùn)行系統(tǒng)。ITS的交通運(yùn)輸智能化主要體現(xiàn)在系統(tǒng)所用的智能軟件上。隨著“人工智能”（Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱AI）的發(fā)展，ITS各子系統(tǒng)的應(yīng)用軟件開發(fā)將不斷應(yīng)用人工智能的新成果。例如，路線導(dǎo)行系統(tǒng)要求解決在道路交通網(wǎng)絡(luò)中的動(dòng)態(tài)交通狀況預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)交通分配與導(dǎo)行路線優(yōu)選等難題。各國(guó)學(xué)者正致力于研究開發(fā)利用人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法、專家系統(tǒng)、模糊算法等程序，也有混合運(yùn)用多種算法