智能交通系统概述及运用

交通管理与控制课程论文-交通工程1203班-20123051-杨明星1智能交通系统概述及应用摘要：交通拥堵、交通事故和环境污染等一系列交通问题的出现，为解决目前交通问题并实现人、车、路有效监控，智能交通系统便应运而生，了解智能交通系统概念以及其各构件之间的相互关系和系统各部分的功能与整体功能，即ITS体系结构的基本概念、体系结构的构建方法、以及应用实例。关键词：智能交通管理系统ITS体系结构应用实例IntelligenttransportsystemsoverviewapplicationAbstract:Trafficcongestion,trafficaccidentsandenvironmentalpollutionandaseriesoftrafficproblems,tosolvethetrafficproblemsandimplementeffectivemonitoring,vehicle,road,candevelopintelligenttransportationsystem,understandtheconceptofintelligenttransportationsystemaswellastherelationshipbetweenITScomponentsandthefunctionsofthepartsofthesystemandtheoverallfunction,namely,ITSbasicconceptofarchitecture,constructionmethod,thesystemstructureandexamples.Keywords:Intelligenttransportationmanagementsystem,ITSarchitectureapplicationexample0.引言随着经济的发展，交通需求日益增加，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。如何建设中国的智能交通体系成为中国从事交通事业研究人员的重要课题。1.智能交通管理系统的概念及其特点1）概念智能交通系统（IntelligentTransportSystem简称ITS）是将先进的信息技术、通信技术、传感技术、控制技术以及计算机技术等有效地集成运用于整个交通交通管理与控制课程论文-交通工程1203班-20123051-杨明星2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、高效的综合的运输和管理系统。2）特点（1）跨行业特点。智能交通系统建设涉及众多行业领域，是社会广泛参与的复杂巨型系统工程，需要彼此相互协调。（2）技术领域特点。智能交通系统综合了交通工程、信息工程，通信技术、控制工程、计算机技术等众多科学领域的成果，需要众多领域的技术人员共同协作。（3）政府、企业、科研单位及高等院校共同参与，恰当的角色定位和任务分担是系统有效展开的重要前提条件。2.结构化方法应用于构建ITS体系结构1）界定用户构建ITS体系结构首先要界定系统的用户。ITS作为信息技术（IT）系统的一个分支，可用IT系统界定用户的方法来界定其用户。信息系统的用户是指影响系统或受系统影响的人和机构，可以从四个方面识别信息技术系统的用户，即：需要IT者、制造IT者、使用IT者和管理IT者。2）用户服务所谓用户服务是按用户的要求，系统应能为用户服务的事项。ITS用户服务就是ITS能提供的服务与产品；提出了ITS用户服务项目，也就是提出了ITS开发的范围。3）用户服务要求为了实现每项用户服务，需要ITS能完成一系列功能。为了反映这一点，须将每项用户服务分解成更为详细的功能说明——即用户服务要求；换句话说，用户服务要求是系统为提供用户服务而应该具备的一些功能。4）需求模型需求模型描述系统应该做什么，是系统功能要求的模型化。需求模型主要任务是定义系统的信息处理行为和控制行为。在构架模型开发阶段主要考虑系统的功能要求。需求模型由“需求总图”、一系列分层次的“数据流图”与“控制流图”及其相应的“过程定义”、“控制说明”与“数据字典”组成。需求总图定义系统的边界，即确定哪些元素属于系统内部，哪些元素位于系统交通管理与控制课程论文-交通工程1203班-20123051-杨明星3外部。数据流图和过程定义描述系统执行的功能。控制流图和控制说明描述系统执行这些功能的条件或环境。实时性要求(TimeSpecification)对系统在“输入终端”接受事件(Event)刺激后，在“输出终端”作出反应的时间进行限定。数据字典对在数据流图、控制流图中出现的数据流、控制流、存储器和终端进行描述和定义。需求模型在美国《国家ITS体系结构》中被叫做“逻辑结构”，其中的控制流图被加入数据流图。5）构架模型构架模型描述系统设计应如何组织，是系统设计的模型化。构架模型的主要任务是：①确定组成系统的物理实体；②定义物理实体之间的信息流动；③说明信息流动的通道。在构架模型开发阶段不仅要考虑功能要求，而且要考虑性能要求、可靠性要求、安全保密要求以及开发费用、开发周期、可用资源甚至市场条件等方面的问题。构架模型由“构架总图”、“信息流图”、“模块说明”、“信息通道图”、“信息通道定义”和“信息字典”组成。构架总图建立系统与其运行环境之间的信息边界，是系统的最高级视图，构架总图一般与系统总图一致。信息流图和构架模块说明描述组成系统的物理模块以及模块之间的信息流动。信息通道图和信息通道定义描述模块间信息流动的渠道。信息字典注释信息通道中所有的数据以及数据字典中未出现的其他信息。构架模型在美国《国家ITS体系结构》中被叫做“物理结构”。构架模型完成后，经确认所有的用户服务都被体系结构构架中各子系统所包含，并经过对所构建的体系进行评价，包括来自投资者意愿的反馈信息，最后利用来自确认和评价的反馈结果进一步修改系统要求和体系结构。修改完善后，在确定的ITS体系结构的基础上，才能拟定整个ITS的研究开发计划、制定ITS各部分和各类产品的统一标准以及规定系统的通信协议等。3.ITS体系结构展望1.逻辑结构交通管理与控制课程论文-交通工程1203班-20123051-杨明星4逻辑结构的重点是系统的功能性处理和数据流。逻辑结构独立于体制和技术，它不确定由谁来实现系统中的功能，也不考虑实现这些功能的方式1）ITS总图2）顶层数据流图顶层数据流图涉及到ITS功能的首次分解，其实质是划分ITS功能领域。可以在逻辑结构顶层数据流图将中国ITS分解成9棵功能性“处理树”：1交通管理；2商用车管理；3车辆监视与控制；4公交管理；5紧急服务管理；6管理ITS公交驾驶员商用车驾驶员普通车驾驶员障碍物道路路况环境其它车公交车普通车旅行者公交乘客公交维修人员公交系统运营者商用车媒体执法机构信息服务工作人员车辆特征道路收费员道路收费机构交通管理人员交通规划人员停车场工作人员停车场主财政机构活动主办者多模式货运装卸人员多模式货运仓库公共场所安全状况其它信息服务提供者商用车运营信息问讯者货运管理机构道路建设与维护收费设备地图更新者旅行者服务提供者交通行人道路与轨道交叉口天气预报者其它紧急事件管理中心其它交通管理中心定位数据源紧急通信系统多模式运输服务提供者防灾救灾办公室自行车残疾车骑车者残疾人科研人员其它公交管理中心铁路运营者路边设备紧急系统工作员车辆管理部门其它商用车管理系统商用车检查人员政府部门公交车队管理者交通管理与控制课程论文-交通工程1203班-20123051-杨明星5驾驶2.物理结构物理结构把逻辑结构所确定的“处理”分配到ITS物理实体上，根据各实体所含的“处理”之间的数据流，确定实体之间的构架流，进而确定物理实体的互连方式。物理结构的确定要考虑系统功能要求，也要考虑非功能性要求，包括体制、文化、市场等因素的影响。系统功能要求通过逻辑结构确定的“处理”和“数据流”来体现，决定ITS物理实体必须完成的功能。非功能性要求则影响ITS功能在物理实体间的分配。1）运输层1交通管理（DFD）6驾驶员与旅行者服务（DFD）2商用车管理（DFD）3车辆监视与控制（DFD）4公交管理（DFD）5紧急服务管理（DFD）7电子收付费（DFD）9提供历史数据服务（DFD）8自行车与行人支援（DFD）探测车信息与排放数据AHS控制交控信息公交优先请求事件检测信息事件管理信息及优先控制请求交通数据路线数据价格数据价格查询服务信息交通数据记录路线请求路线查询危险物品信息紧急事件数据收费结果车辆数据商车统计数据请求服务确认信息车辆数据查询AHS路线公交紧急事件公交紧急事件协调公交查询公交数据公交统计数据查询事件数据事件数据查询暴力事件信息紧急车辆运营数据紧急事件求救付费请求收费结果财务数据交通管理与控制课程论文-交通工程1203班-20123051-杨明星6中国ITS组件也分成4类，即：中心子系统、路侧子系统、车辆子系统、出行者子系统；但在中心子系统类型中增加“灾害救治中心”，同时将“规划”子系统扩展为“历史数据服务”子系统；在路侧子系统类型中增加“自行车道”；在车辆子系统类型中增加“自行车”子系统。2）通信层CNIA子系统之间的通信可以套用UNIA确定的4类通信媒体，即：有线通信（固定——固定）、广域无线通信（固定——移动）、专用短程通信（固定——移动）和车车通信（移动——移动）。图显示了中国ITS分属4类的22个子系统（用矩形框表示）及其交换信息的4种基本通信连接方式（用椭圆形框表示），是CNIA顶层构架互连图，同时也是CNIA物理结构之运输层和通信层的最高级视图。4.北京智能交通系统应用1）交通实时检测系统在北京的环路上，安装着157个高清摄像头，它们可以自动记数，统计交通流量；当道路上发生事故、拥堵、路面积水、道路遗洒等9种意外事件时，系统便会自动对意外事件全程录像、自动报警。车-车通信远程出行支持个人信息入口广域无线通信出行者子系统普通车辆公交车辆商用车辆紧急车辆车辆子系统路边收费停车管理商用车检查交通管理尾气排放管理公交管理收费管理车队与货运管理商用车管理历史数据服务中心子系统专用短程通信路边子系统有线通信信息服务提供者紧急事件管理自行车自行车道灾害救治中心交通管理与控制课程论文-交通工程1203班-20123051-杨明星7在北京的快速路、主干路网中，有上万个检测线圈，它们埋在接近路口的地面下，通过电子感应传递到检测器，24小时自动采集路面交通流量、流速、占有率等运行数据。此外，超声波、微波、视频等科技设备也随时检测着交通信息，它们通过系统后台的整合、分析、处理，除了以图形的方式在地图上显示出实时动态路况信息外，还可以准确发现道路上的异常情况。2）路口信号协调控制在五环路内的1535个路口，流量检测器采集到的即时车流信息，传到路口信号机设备上，然后通过通讯线传到公安交通指挥中心，指挥中心的计算机得出数据后再发到路口的信号灯上，调节红绿灯的变化，这个过程瞬间即可完成。通过交通信号控制系统，信号灯根据实时路况，自动控制路口的放行速度，实现车辆延误最少，停车次数最少，通行效率最高。目前，北京五环路内80%的路口都已经实现了计算机的协调控制，路网综合通行能力提高了15%。3）实时信息发布系统在北京环路、主干道上容易发生拥堵的点位，设置了228块大型室外可变情报信息板，每2分钟刷新一次，每天显示196万条实时路况信息。这些信息板根据交通自动检测系统提供的数据发布道路流量，帮助司机选择畅通路段；当发生事故等突发情况或出现恶劣天气时，信息板可以自动实时发布路况信息和管制信息，诱导车辆避开拥堵和意外事件点段，实现对车辆的全程诱导。为了配合道路信息发布，交管部门新建的气象检测系统还能提供能见度、路面温度、地面摩擦系数、覆