（交通运输工程专业论文）智能停车场及其停车诱导系统设计方法的研究.pdf

摘要 摘要 随着现代科学技术在交通系统中的应用，交通问题的日益突出，智能交通系 统( i t s i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ) 应运而生，成为解决交通拥挤、 提高交通运输系统资源使用效率和提高交通运输系统的安全性、减少资源的消耗 和减轻环境污染必然选择。智能停车场及其停车诱导系统是智能交通系统的重要 组成部分。 本文首先分析了一些关于智能停车场设计的思想和实例，对现有停车场的现 状进行了详细的研究，并指出其功能、管理中存在的不足，结合智能停车场研究 的成果，对停车场管理提出设计思想和智能停车场模型。对停车场中重要的组成 部分进行了详细分析，从系统结构、功能需求、相互关系等方面作了认真地研究。 对于停车诱导系统，本文从图论的角度讨论了静态最优路径的算法及其复杂度， 在此基础上对停车诱导功能需求进行研究，得出了停车诱导策略模型。 停车诱导系统包括信息采集、信息处理、信息发布和信息传输四个部分。本 文从系统功能和结构出发，对系统进行了规划设计，进而提出了各组成部分的实 施方法。信息采集分为停车场车位采集和路边车位采集，本文就信息采集对象和 功能对各种采集方式的特点作了论述，并进行了适应性分析；信息处理是停车诱 导系统的核心部分，本文就车位误差处理提出了自己的见解；信息发布主要就发 布内容、发布屏的分级形式、区域划分、发布屏的设计和选址等作了研究；根据 数据传输特点，以三种通信方式实例阐述了信息传输方案。 对于本文系统模型的计算机模拟表明，该系统中停车场数据管理、存储、分 配，诱导信息发布满足要求。 关键词智能停车场；停车诱导系统；信息采集；信息处理；信息传输； 信息发布 北京tq k 人学t 里顺i j 。学化论文 a b s tr a c t a sm o d e ms c i e n c ea n dt e c h n o l o g yh a sb e e na p p l i e dt ot h et r a f f i cs y s t e ma n dt h et r a f f i c p r o b l e mh a s b e c o m e dm o r es e v e r e ，i t s ( i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o n s y s t e m ) e m e r g e d i t si s b e c o m i n gam a i nc h o i c et ol e s s e nt r a f f i cc o n g e s t i o n ，i n c r e a s et h eu s i n ge f f i c i e n c yo ft r a f f i c t r a n s p o r t a t i o ns y s t e mr e s o u r c e s ，e n h a n c et h es a f e t yo ft r a f f i ct r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，d e c r e a s e r e s o u r c ec o n s u m p t i o na n da l l e v i a t ee n v i r o n m e n tp o l l u t i o n i n t e l l i g e n c ep a r k i n gl o t sa n di t s i n d u c e m e n ts y s t e ma r ea ni m p o r t a n tp a r to fi t s m a n yp e o p l es t u d i e di ta n dg o tal o to fi d e a s a tf i r s t , i nt h i st h e s i s ，s o m ei d e a sa n dc a s e sa b o u ti n t e l l i g e n c ep a r k i n ga r ec a r e f u l l ya n a l y z e d t h r o u g hs t u d y i n gt h es i t u a t i o no fp a r k i n gl o t s ，t h ed i s a d v a n t a g e si ni t sf u n c t i o na n dt h es h o r t a g e o fm a n a g e m e n ta r ei n d i c a t e d a f t e rt h es y s t e m s t r u c t u r e ，t h ef u n c t i o nd e m a n da n dt h er e l a t i o n so f t h ec o m p o n e n t sa r ea n a l y z e d ，s o m ed e s i g n i n gt h o u g h t sa n dam o d e lo fi n t e l l i g e n c ep a r k i n ga r e p r o p o s e d t h e nf o rp a r k i n gi n d u c e m e n ts y s t e m ，t h i sp a p e rd i s c u s s e st h em o d e l so ft h es t a t i ca n d s h o r t e s tr o u t ef r o mt h ev i e wo fg r a p ht h e o r y ，t h ei m p l e m e n t so ft y p i c a la l g o r i t h mo ft h es t a t i ca n d s h o r t e s tr o u t ea n dt h e i rc o m p l e x i t ya n a l y s i s as t r a t e g i cm o d e lo fp a r k i n gi n d u c e m e n ti sp r e s e n t e d t h e n p g i sc o m p r i s e si n f o r m a t i o nc o l l e c t i o n ，i n f o r m a t i o np r o c e s s i n g ，i n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o n a n di n f o r m a t i o np u b l i c a t i o n t h r o u g ht h ea n a l y s i sw i t ht h es y s t e ms t r u c t u r ea n df u n c t i o no f p g i s ，t h i sp a p e rm a k e sas y s t e md e s i g na n da d v a n c e ss o m ee n f o r c e a b l em e t h o d sa b o u tf o u r s u b s y s t e m s i n f o r m a t i o nc o l l e c t i o ni n c l u d e st h ep a r k i n gl o ta n dt h er o a d s i d ep a r k t h i sp a p e r d i s c u s s e st w om o d e s c h a r a c t e r i s t i c ，f u n c t i o na n d a d a p t a b i l i t ya b o u tw a y so fi n f o r m a t i o n c o l l e c t i o n i n f o r m a t i o np r o c e s s i n g ，a sac o r eo fp g i s ，f o u n das o l v em e t h o do nd i s p a r i t yo f p a r k i n gq u a n t i t yb e t w e e nt h ep u b l i c a t i o nb o a r d a n dt h ep a r k i n gp l a c e i n f o r m a t i o np u b l i c a t i o n s t u d i e si n f o r m a t i o nc o n t e n t ，a n dp a r t i t i o no fr e g i o n ，g r a d ef o r m ，d e s i g na n dp o s i t i o na b o u tt h e p u b l i c a t i o nb o a r d i n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o nd i s s e r t a t e sc o m m u n i c a t i o n ss c h e m ew i t ht h r e e e x a m p l e s 。 t h ec o m p u t e rs i m u l a t i o no ft h es y s t e mi st h i st h e s i si n d i c a t e st h a tt h ed a t am a n a g e m e n t ， s t o r a g e ，d i s t r i b u t i o na n di n d u c e m e n ti n f o r m a t i o nr e l e a s ec a nm e e tt h ee x p e r i m e n td e m a n d k e y w o r d si n t e l l i g e n tp a r k i n gl o t s ；p a r k i n gg u i d a n c ea n di n f o r m a t i o ns y s t e m ； i n f o r m a t i o nc o l l e c t i o n ； i n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o n ； i l n f o r m a t i o np r o c e s s i n g ； i n f o r m a t i o np u b l i c a t i o n l f 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：趔!日期： 关于论文使用授权的说明 型至三! 三叼 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签岛堡歹! 新签名：谧! 叠也日期：型主三翌箩 第l 章绪论 第1 章绪论 1 1 课题的提出背景 交通运输业的发展，促进物资的流通和人员的往来，大大提高了社会的发展 进程。然而，随着交通运输业的发展，也带来了许多弊端，尤其是公路交通运 输，不论是发达国家还是发展中国家都存在着不同程度的疑难问题。近半个世纪 来，交通拥挤、道路阻塞、交通事故频繁、空气污染严重等正威胁着人们的生活 和社会的进步，如何有效地解决交通运输问题已成为当前亟待研究的紧迫课题。 修建道路是解决交通问题最直接的途径。美国、英国、日本等发达国家曾大 力开发建设交通基础设施，但在大量土地、燃油等资源被占用和消耗的同时，不 但交通需求没有完全得到满足，而且由于交通拥挤而造成汽车尾气排放量剧增， 不仅在经济上造成了巨大损失，而且给环境带来了恶劣影响。8 0 年代后，由于世 界范围的冷战结束，大量军事高科技转向民用，加快了信息时代的到来，信息技 术得到了飞速发展，信息产业应运而生。这为解决交通问题带来了一种新的思路。 一个旨在将先进的信息技术、数据通信技术、电子控制技术及计算机技术等有效 地综合应用于地面交通管理，从而建立起一种大范围、全方位发挥作用的，实时、 准确、高效的智能运输系统的概念便产生了。 智能运输系统i t s ( i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ) 是将先进的信息 技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、 运筹学、人工智能等有效地综合运用于交通运输、服务控制和车辆制造，加强了 车辆、道路、使用者之间的联系，从而形成一种定时、准确、高效的综合运输系 统。由于智能运输系统是以信息技术为先导，并融入了很多相关的产业，具有很 大的市场潜力，工业化国家和民营企业纷纷投入这一新兴产业。美国政府于1 9 9 1 年开始投资对i t s 的开发研究，仅1 9 9 4 1 9 9 5 年度，就确定了1 0 4 项i t s 研究开发项 目。欧盟投资5 0 亿美元开展了名为e u r e k a 的项目研究。日本从1 9 7 3 年就开展了名 为汽车交通综合控制系统( c a c s ) 的智能运输系统研究，8 0 年代后期，日本运输 省、建设省、通产省等上百个汽车和电子业公司，会同大学和研究所进行了近1 0 个项目的联合开发研究。到此，大规模的智能运输系统研究开发已在世界发达国 家中兴起。 1 9 9 5 年3 月美国交通部正式出版了“国家智能交通系统项目规划 ，明确规 定了智能交通系统的7 大领域$ 1 2 9 个用户服务功能，并确定了到2 0 0 5 年的年度开 发计划。 i t s 主要包括几个典型的系统：交通管理系统、交通信息系统、车辆控制系统、 公共交通系统。 北京t 业人学- f 程硕i j 学化论文 ( 1 ) 交通管理系统作为智能交通系统的先进的交通管理系统是一种主动 控制的综合交通管理系统，包括实时地自动检测突发性事件( 如由事故产生的阻 塞等) 和交通状况、道路自动收费系系统、停车场诱导系统及交通信息与显示系 统等。这种先进的交通管理系统又可分为城市道路的与高速公路的交通管理系 统。 ( 2 ) 交通信息系统具有智能的先进的交通信息系统是由交通信息中心直 接向车辆发出有关各种交通信息，还可以提供最佳路径咨询。而驾驶员可根据所 提供的信息和咨询意见合理安排自己的行驶路径。 ( 3 ) 车辆控制系统该系统是对车辆本身而言的，主要包括行车安全警报系 统与行车自控和自动驾驶系统两大部分。行车自控和自动驾驶系统是智能化交通 系统中最重要的部分，它可以避免驾驶员因判断和操作失误引起交通事故。 ( 4 ) 公共交通系统该系统包括公共交通车辆定位系统、客运量自动检测系 统、行驶信息诱导系统、自动调度系统、电子车票及视野支持系统等。 i t s 是现代科学技术支持下的运输系统，是基于技术开发项目的集中体现， 这些技术开发项目加强了道路、车辆和驾驶员三者之间的联系，因此提高了公路 的安全性、系统效率和环境质量等。可以预料“智能运输系统”将成为2 1 世纪现 代化地面交通运输体系的模式和发展方向，是交通运输业进入信息时代的重要标 志。 在当今社会，城市交通在整个交通系统中占有十分重要的地位、然而城市交 通也是交通领域中问题最严重的部分，城市交通车辆堵塞严重、车行速度低、停 车问题突出以及由于车辆过多对城市环境造成的严重污染更是引起人们关注的 问题。 1 9 7 8 年，我国民用汽车总量仅有1 3 5 8 4 万辆，至1 j 2 0 0 4 年汽车产销量均突破了 5 0 0 万辆，销量居世界第三，销售收入1 0 8 5 0 亿元，全社会汽车保有量达至1 j 2 7 0 9 5 万辆，其中私人汽车保有量占总保有量近6 0 ，这些民用汽车尤其是私人汽车， 大多集中在我国的城市地区。截止至s j 2 0 0 5 年1 0 月，北京市汽车保有量已经突破2 4 0 万辆h 1 。各大城市交通承受着同益沉重的压力，城市道路交通的供需严重不平衡 已经成为各大、中城市所共同面临的严重问题。城市化进程的加快，机动车保有 量的迅速增长，使得交通运输系统相应扩张总体能力成为必然要求，成为我国城 市交通所面临解决的重大问题。 我国交通运输界和政府部门己认识到开展智能运输系统研究的重要性。交通 部提出在“九五 期间“建立智能公路运输的工程研究中心”，同时指出：“结合 我国实际情况，分阶段地开展交通控制系统、驾驶员信息系统等5 个领域的研究 开发、工程化和系统集成。在此基础上，使成熟的科技成果转化为可供实用的技 第l 章绪论 术和产品，该工程研究中心也将逐步发展成为我国智能公路运输系统的产业化基 地嘲。 停车场是城市交通系统的一个组成部分，停车场完善的程度和使用效率在一 定程度上影响整个城市的交通状况。智能交通系统是对整个交通运输系统进行智 能化改造，因此，停车场智能化的研究及停车诱导系统的研究是智能交通运输系 统研究中的一个有意义的课题。 城市车辆的迅速增加也引起了城市停车的问题，我国百万人口以上的城市 中，有2 7 个城市的人均道路面积低于全国平均水平，停车又成为了一个影响城市 交通状况的重要因素，大量的车辆没有进入停车场而滞留在道路上，这样给本来 就十分紧张的道路通行能力增加了压力。 传统的人工管理停车场已经不能满足城市交通的大需求量要求和快速、高效 调节交通运输状况的要求，必须对停车场在管理上进行智能化改造，通过对其进 行智能化管理来满足城市交通系统对停车场的需求，也是建设城市智能交通系统 的一个要求。 停车场的智能化管理，是利用现代高新科学技术对停车场进行智能化管理、 对停车场进行安全、有效的管理。由于尽量减少人工的参与，从而最大限度的减 少人员费用和人为失误造成的损失，大大提高整个停车场的经济可行性、安全性 与使用效率。 我国城市静态交通问题严重的原因，一方面由于停车设施陈旧和供给严重不 足、建筑物停车位配备不合理，另一方面由于缺乏对城市静态交通的系统规划和 管理。要充分发挥静态交通对城市交通发展的调节作用，挖掘我国城市现有静态 交通设施潜力，并对其发展进行科学、合理的规划和管理，需要对我国静态交通 管理进行系统深入地研究。 停车场在城市交通运输系统中的作用是十分重要的，但是，现在停车场的智 能化研究并不像智能交通系统中的其他组成部分得到足够的重视，主要有两方面 的原因： ( 1 ) 经济投入与收益并不完全一致，经济因素是影响这一问题的一个主要因 素，很多地区停车场传统人工管理模式仍在运行，而且特殊情况下显得更为灵活， 又造成了对停车场智能化管理的认识不足。 ( 2 ) 智能化停车场需求的相关技术并没有成熟运用于智能停车场及其诱导 系统中。 停车诱导系统( p a r k i n gg u i d a n c es y s t e m ，简称p g s ) 是提高城市停车管理 水平、解决城市停车难问题的有效方法与途径哺3 。停车诱导系统是智能交通系统 的重要子系统之一。它是诸多高新技术( 如计算机网络技术、信息系统、定位技 北京t 业人学t 程硕卜学f t 论文 术、现代无线通信技术等) 的集成，具有多种功能。利用它可帮助驾驶员迅速找 到目的地的最佳停车位置，如果有实时交通信息的支撑，停车诱导系统就能够更 有效地引导寻泊车辆在路网中运行，减少寻泊车辆在道路上的行驶时间，并最终 实现交通量在整个路网中的合理分配。 1 2 停车场及其诱导系统在城市交通中的作用 近年来，智能交通系统一直成为交通运输领域内研究的重要课题，也取得了 相当大的发展，这些研究和发展引发了无数的革新设计思想和评价方法。在智能 交通系统中，停车场与停车诱导系统的研究是其中的一个子系统，停车管理提供 存在的停车泊位、泊位费用信息；实现电子收费；实现对车型自动辨识；自动引 导车辆到达应泊车位等方面的内容。 从发达国家和地区停车场建设的情况来看，路上、路边的停车是最重要的停 车方式之一。特别是在城市中心区，停车需求更为集中，如果单靠限制机动车的 进入来缓解交通压力，必将弱化城市中心商业区的职能作用，对城市发展造成影 响。因而利用部分道路开辟一些路上、路边停车场来缓解突出的停车拥挤问题， 在某些情况下可以更好的缓解停车问题。 与国外相比，国内停车拥挤问题显得更为严重，近年来，随着城市化进程加 速，大、中城市人口增加以及居住郊区化等带来的交通需求量的剧增，使得与道 路交通设施供应、管理、技术、空间不足之间的矛盾突出，城市交通，特别是大 城市交通成为城市发展中最为深刻的问题。 交通诱导是交通运输中一个非常关键的部分，对于减小交通拥挤、提高车辆 通行速度和减少废气排放量、保护环境都是十分重要的。据统计，交通拥塞，增 加了能耗和污染物排放量，当汽车的时速从4 4 公里降到1 0 公罩，燃料消耗量增加 一倍，环境负荷增加2 4 倍。另外对于特殊车辆或者特殊情况交通诱导更显得特 别重要，如支持各救险部门问的跨地域合作，产生、保存、使用救险方案。利用 救险车辆自动定位和实时双向通讯技术，对救险车辆进行有效管理，同其他子系 统合作，使出行车辆，从较短的线路，以较快的速度到达现场。 同样在城市交通中停车诱导系统是交通诱导系统的一个重要组成部分，在城 市交通中停车难是一个比较突出的问题，方便、快捷、安全地找到停车场进行停 车是智能交通系统的一个目标。停车诱导系统与交通诱导系统进行通信与信息的 交换，在信息管理中心进行数据处理然后通过交通诱导系统中停车诱导系统进行 停车诱导，这样可以使需求停车的车辆快捷停车。 城市中心区、商业区功能增强，交通中停车问题也日益严重，因为停车问题 造成的交通拥挤与交通堵塞也越来越明显，因而将影响城市中心区和商业区的功 第l 常镕论 能，从而影响城市发展。停车问题处理恰当有利于增强各个功能社区的作用提 高停车场使用效率和停车诱导快捷停车是解决这一问题的有效方法。 1 3 停车诱导系统在智能交通系统的位置 智能交通系统是当代科学技术充分发展进步的背景下产生的，旨在将先进的 信息技术、数据通信技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效地综合运用于 地面交通管理体系，从而建立起种人范围、全方位发挥作用的，实时、准确、 高教的交通运输管理系统。在美国，停车诱导系统是先进的出行者信息系统的组 成部分。中国的智能交通系统起步较晚，基本上处于对外国研究成果的介绍、学 习阶段，图卜1 为中国在2 0 0 1 年提出的智能交通系统框架，其中停牛诱导系统为 交通诱导系统的一部分”。目前，相对其它子系统，我国部分大城市对停年诱导 系统的需求己变得尤为迫切，如北京为迎接奥运和保持城市可持续发展，已把停 车诱导系统作为智能交通管理系统五个溧题之一。( 北京智能交通系统技术丌发 与应用项目包括奥运智能交通系统规划、北京市交通综合信息平台、智能交通管 理系统、停车诱导系统应用试点和先进公变系统) 吲1i 中国的智能交通系统框架( 2 0 0 1 年) 1 4 本文的主要研究内容与意义 停车场及其停车诱导是交通系统中的重要组成部分，它们在整个智能交通系 统巾有重要的地位，冈此钾能停车场及其停车诱导系统的研究对城市智能变通 的研究显得更为重要。髓着城m 牛辆增多、变通压力增加和停车难等问韪，城市 智能交通系统中停车场及其诱导系统建设与研究发展成了智能交通系统的一个 分支。 北京t 业人学t 稃硕f j 学位论文 首先研究分析智能交通系统对智能停车场在整个系统中应具有的功能和要 求，现有智能停车场设计方案和组成部分，各部分的相互关系。对于停车非常重 要的是停车诱导，停车诱导系统是一个联系停车场和智能交通信息管理中心的一 个桥梁和纽带，停车场信息在交通信息管理中心通过诱导系统发布，车辆通过诱 导信息进入停车场停车。 停车场管理可以分为：入口管理、出口管理、内部管理和中心管理系统等组 成。入口进行身份验证和车牌数据分析，内部引导车辆泊位；出口收费与车辆安 全验证，这在现代社会中是十分必要的。 智能停车场数据管理本身就是一件比较复杂的事情，在整个智能交通系统信 息管理中是一个组成部分、需要及时提供停车场信息，并且接受交通管理中心的 信息对停车进行调节。内部需要进行数据的及时更新，停车信息在停车场内部传 输引导车辆停车。数据管理是其中的关键。 从从图论的角度讨论了静态最优路径的算法及其复杂度，在此基础上对停车 诱导功能需求进行研究，得出了停车场内部停车诱导策略模型。 国内一般将停车诱导系统分为信息采集、信息发布、信息处理及信息传输四 个子系统。 信息采集是通过远程监视装置、传感装置等采集对象区域内各停车场、路边 车位以及道路的相关信息，主要包括停车场和路边车位的使用状况、停车场关闭 以及停车场集散道路的交通信息( 如是否拥堵) 。 信息处理系统将采集到的停车场使用状况以及周边道路信息加工处理成向 驾驶员提供的适当形式的信息，如停车场的空满( 剩余车位情况) 、集散道路是 否拥堵等。 信息传输的基本任务是保证从信息采集系统到信息处理系统再到信息发布 系统的畅通，以实现数据在采集端、管理中心和发布端之间的交换。 信息发布的任务是将信息处理过程的信息，以适当的方式向外界分若干个层 次发布出来。 本课题主要研究智能化停车场管理系统和停车诱导系统的设计方法，提出了 停车场内部诱导系统的设计策略。希望通过对智能停车场管理系统和停车诱导系 统设计方法的研究，能对我国城市智能停车场及其停车诱导系统的建设有所帮 助。 1 5 本文的组织结构 本文主要由八个部分组成： 第章绪论，介绍课题提出的背景、研究本课题的意义、国内外城市交通状 第1 章绪论 况以及本课题的主要研究内容。 第二章简单介绍停车场的相关概念，对停车场现状进行分析，根据国内、外 停车场发展的经验，预测停车场的发展方向。论述了停车诱导系统在国内外的发 展情况及其特点，指明了停车诱导系统在停车场管理中的作用。 第三章从系统功能需求分析开始，对停车场应具有的各个功能进行分析，进 行系统总体结构设计分析，深入探讨停车场计算机管理中心系统与各子系统的功 能、逻辑关系以及通信的实现。数据管理与分析是其中的一个重点。停车场数据 库管理的内容与关键技术，对停车场中数据进行深入研究，对于停车场数据库类 型和系统工作环境进行探讨。 第四章从图论的角度讨论了静态最优路径的算法及其复杂度，在此基础上对 停车场内部的停车诱导功能需求进行研究，得出了停车诱导策略模型。 第五章介绍了停车诱导系统的组成及总体结构，指出了停车诱导系统的主要 功能需求，阐述了停车诱导系统的逻辑和物理结构，说明了诱导系统设计的主要 内容。 第六章对诱导系统中信息服务系统的信息采集、信息处理、信息发布和信息 传输的实施方案和技术进行了探讨。 结论指出了本文的主要创新点和不足及今后研究的方向。 北京t 业人学t 稃硕i j 学位论文 第2 章停车场及其诱导系统的研究与发展 2 1 停车场研究现状与发展方向 2 1 1 停车场研究现状 随着车辆的增加和交通需求量的增大，城市中停车需求量也急剧增加，在现 有停车场的基础上来提高停车场的使用效率被越来越多的有识之士所认同，停车 场中采用先进设备来提高利用效率也就比较普遍了。 首先对现在一些先进停车场中采用的技术进行介绍，在交通检测中，有电感 线圈检测、超声波检测、雷达微波检测和视频检测几种主要的交通检测方式，在 停车场中利用检测信号通知摄像机的工作方式，所以选择电感线圈检测方式比较 合理。车辆通过电感器上方，造成其电感值降低。加入一定频率的交流信号，通 过检测电感环两端的电压，即可检测出电感值的变化。变化的电压产生脉冲，滤 波后，测量脉冲的个数既为车辆的个数。电感线圈检测方式完全满足停车场检测 车辆状态的要求。 电感线圈埋入路面下，抗干扰能力强，受道路车辆冲击小，而且，传感器简 单，输出信号易分析，不需复杂的计算；直接测试的量多，且测量精度高；真正 全天候工作。 识别技术主要运用于车牌照自动识别，满足停车场不停车收费、车辆安全的 需要，图像识别过程如下： 图2 - 1 图像处理流程图 通过图像识别技术可以直接记录车辆的车牌号码，自动识别车牌照减少人员 参与、减少进出停车场的时间，提高管理效率。 停车场记录大量车辆的信息，这些数据的管理是其中的一个关键的问题，管 理停车场数据需要运用数据库技术来处理数据信息。 通信技术是一个关键的问题，解决停车场管理中心与检测、诱导系统的通信 方式，检测信息如何传输到管理中心、管理中心通过何种通信方式与诱导系统通 信都是通信技术需要解决的问题鹏1 。 停车场的智能化管理，是利用高新科学技术对停车场进行智能化管理、对停 车场进行安全、有效的管理，提高整个停车场的安全性与使用效率。 第2 章停下场及j c 诱导系统的研究j 发展 2 1 1 1 国外在这方面的研究现状 自1 9 6 0 年以来，随着科学技术的新发展，美、日、德、英、澳等国即开始研 究高新技术在道路交通上的应用。他们希望运用计算机、通信及控制技术来解决 交通阻塞、事故频繁、能源浪费及交通污染严重等问题，开发了不少先进的交通 信号控制系统以及与之配套的智能化交通电子设施，形成了一种新型的交通治理 措施与一个新生的交通管理器材产业旧1 。 1 ) 美国在2 0 世纪6 0 年代末就己研究开发停车场中应用的出、入口电视监视 系统、场内导行的电子显示牌等，在研究中重点放在停车场系统管理方面，把停 车场作为一个整体来研究，强调停车场管理系统和通信系统的研究，在电子收费 方面开发了一系列的产品。同时把停车场内外停车诱导系统作为停车场的一部分 来研究。 而后，随着数字图像处理技术的发展和计算机技术的发展，图像识别应用到 停车场中，在出、入口中增加了车牌照自动识别系统。减少车辆进出停车场的时 间。 1 9 9 6 年2 月，圣保罗市商业区建立了一个先进停车信息系统( a p i s ) ，进行了 为期1 2 个月的运行测试，该系统管理7 个停车库和3 个停车场，使用5 6 个标志牌来 显示停车设施的位置和车位占用情况n 0 j 。 现在美国的停车场研究的两个方向： ( 1 ) 控制方法先进，工作效率高由于采用先进的r f 遥控技术，车辆进出无 需刷卡，车型、车牌号自动识别技术，提高出入口的工作效率。 ( 2 ) 管理方法先进计算机中心对停车场实行全方位管理，设备监控、出入 口检测、停车场内部监控，整个停车场的信息都存入计算机中心，可以进行车流 量统计、系统故障、收费状况、进出车辆的信息的查询和报表。 2 ) 日本于1 9 7 1 年就开始研究开发停车场自动化管理相关的产品和器材，而且 日本国土面积狭小、人口密度大、车辆比重大，提高停车场使用效率对日本城市 交通具有更为重要的意义。 日本非常重视停车诱导系统的研究与开发，利用停车场诱导系统调节停车需 求时空分布的不均匀，在城市中心部由于寻找停车场而产生的迂回交通，不仅为 停车者带来不便，而且加剧了道路的交通拥堵。原来，诱导系统仅仅包括了公共 停车场，现在，它也扩大到了经营性停车场和百货店的停车场。后来，停车诱导 系统在日本的许多城市普及。 自动控制技术、数字图像识别技术与通信技术、计算机技术的迅速运用于 停车场管理中，智能停车场在日本的研究又进入了新的阶段，主要侧重于两个方 面： 北京t 业人学丁程硕i j 学位论义 ( 1 ) 停车场的全自动化：从原来停车场收费自动化到全面管理的自动化，迸 出口控制、车辆监控与车型、车牌照的自动识别、收费等自动化。 ( 2 ) 管理的先进性：在停车场的研究中更加注重停车场对城市交通状况的调 节功能的研究，通过管理的先进性来提高停车场对交通的调节能力，更加关心停 车场在交通中的意义。 到1 9 9 5 年日本己有4 0 个城市引进了停车引导和信息系统( p g i s ) 。 3 ) 欧盟中的德、英、法等国在8 0 年代初期就纷纷先后各自研究自己的路线导 行系统：德国的l i s b 、英国的a u t o g u i d b 、法国的m a r a t h o n d 等。初期，停车场在 入口、出口处增加电视监控系统，减少人员的工作量和提高停车场的安全性。收 费系统采用电子技术增加了不停车收费服务。 在停车场研究中也是非常重视停车诱导系统的研究，对停车场增加场外和场 内停车诱导系统。例如，德国的亚深市于1 9 7 1 年，对市内的1 2 处停车场，在主要 的交叉路口设置了光电表示的停车场诱导标志。1 9 8 0 年增加到了4 0 处。诱导标 志由远距离控制。诱导系统促进了现有停车场的有效利用。 停车场则采用先进的自动控制技术、计算机技术和通信技术，在停车场中采 用电子收费，场内导行系统，提高停车场的使用效率。 停车场的研究发展方向与美国、日本的相似。 2 1 1 2 国内研究现状 我国在交通运输和管理中应用电子信息技术的工作早在二十世纪7 0 年代末 就己经开始了，当时称为交通工程，根据国际上对i t s 发展的研究，可以认为， 交通工程的研究与应用是i t s 初级阶段的工作。 因此，我国的i t s 前身或基础工作早在7 0 年代末就己经开始，当时交通部公 路科学研究所与北京市公安局合作，首次在中国进行计算机控制交通信号的工程 试验；8 0 年代初，国家科技攻关项目“津塘疏港公路交通工程研究”首次在高等 级公路上把计算机技术、通信技术和电子技术用于监视和管理系统；1 9 9 6 年以来， 国家在交通管理系统方面开展了一系列科学研究和工程实施，在城市交通管理、 高速公路监控系统、收费系统、安全保障系统等方面取得了多项科研成果，并丌 发生产了车辆检测器、可变情报板、可变限速标志、紧急电话、分车型检测仪、 通信控制器、监控地图板等多种专用设备，制定了一系列的标准和规范。这些工 作无疑是我们今天进行i t s 研究和开发的基础。 交通部于1 9 9 8 年1 月在交通部公路所成立了交通智能运输系统工程研究中 心，在交通部的组织下，该中心承担了部重点科研项目“智能运输系统发展战略 研究规划 。 笫2 章停车场及j e 诱导系统的研究j 发展 随着我国城市交通的发展和交通界对i t s 的进一步认识以及我国城市交通问 题的日益严重，城市智能化交通系统成为了智能交通的研究重点，停车场的研究 也得到了前所未有重视，对停车场的研究取得较大的进展。虽然，停车场问题引 起了人们的关注，但是停车场问题在城市交通规划和市政建设中并没有得到充分 的重视和较好地解决，停车场依然是制约我国城市交通发展的瓶颈。 在城市交通规划与建设中，把停车场分配纳入其中，通过了相关的法规来引 导和强制小区、办公区、商业娱乐区中停车位的配备比例。大型停车场已经普遍 采用了较为先进的自动化管理设备来提高停车场的使用效率和对城市停车需求 的调控能力。电子收费系统、摄像机、检测系统和电子显示诱导停车器材已经得 到了大面积的应用。 2 1 2 停车场的发展趋势 随着电子技术、计算机技术和现代通信技术的发展，智能交通系统研究的不 断深入，理论体系的完善和工程实际中的应用。停车场管理经过了人工管理、自 动化管理到智能停车场这样一个过程，在整个交通运输系统进行智能化建设的大 背景下，作为其中的一个重要部分，停车场的建设必将是智能化管理模式。 在停车场中运用较早的是电视监控系统和电子收费系统，国外一些停车场在 进行自动化管理中运用在高速公路收费系统中应用的电子收费系统和电视监控 系统，在资金管理、停车效率、车辆安全取得比较满意的效果h2 1 。此后、计算机 管理中心也应用于停车场的管理中，成为智能停车场管理的雏形。 计算机技术的同益成熟与完善，电子产品价格的大幅度下降和性能的大幅度 提高，通信技术与产品的成熟为建设智能停车场提供了技术与物质条件；车辆的 急剧增加与城市道路扩建有限的矛盾r 益突出，迫使交通管理部门与用户需找一 种新的管理模式来提高管理效率和缓解剧增的交通压力；这两点的结合促使停车 场向智能化管理方向发展，也就是智能停车场。 2 2 国内外停车诱导系统综述 2 2 1 国内停车场诱导系统综述 2 2 1 1 国内停车场诱导系统建设与发展 目前国内已建成的停车诱导系统主要有上海的黄浦区示范工程，北京的西单 和王府井示范工程；此外广州、太原、青岛、沈阳、杭州、深圳等市己计划建设 停车诱导系统。广州已筹资5 0 0 0 万元建设停车诱导系统，该系统将在繁忙路段 率先推出，在主要路段设立多个电子显示牌，滚动发布周边停车场的空车位信息。 北京t 业人学t 程硕f ：学位论文 上海也正计划逐步在全市各商业中心区域推广停车诱导系统，2 0 1 0 年实现无缝 隙覆盖。下面为国内已建成的停车诱导系统的具体情况。 1 ) 上海的停车诱导系统 上海黄浦区“停车诱导系统示范工程分两期进行，一期于2 0 0 2 年1 月2 4 日j 下式开通，工程选择以黄浦区停车问题最为突出的中央商务区地区为主范围， 东至黄浦江、西至西藏中路、北至苏州河、南至延安东路区域，涉及1 8 个停车 场、3 8 0 0 多个车位。2 0 0 3 年底完成的二期工程集中在人民广场、豫园周边地区 和西藏路附近。整个工程共有3 6 处、6 4 块停车诱导发布牌，覆盖了整个黄浦区 中心区域，包括3 9 个对外丌放停车库的5 9 0 0 余个车位。 2 ) 北京停车诱导系统 北京第一套停车诱导系统于2 0 0 1 年1 2 月2 0 日在王府井全面开通运行，该 套系统首先连通1 0 个停车场的2 9 9 5 个停车位，占该地区停车位总数的8 0 以上。 系统除3 块大型电子发布牌以外，所有停车场入口全都安装有小型电子发布牌， 一共4 8 块。 北京西单地区停车场诱导系统于2 0 0 2 年7 月9 日正式开通，该系统涉及到 1 0 个地下停车场，1 4 0 0 多个车位，采用3 块大型电子发布屏和3 8 块小型电子发 布屏对车位具体利用情况进行实时发布。 2 2 1 2 国内停车诱导系统特点 从国内停车诱导系统的建设与运行来看，主要有以下特点： 1 ) 系统不仅有效发送了占路泊车状况，对缓解交通拥堵也起到了积极作用。 上海的停车诱导系统调试运转一个月的数据统计显示：加入系统的停车场泊位利 用率平均上升1 5 以上，其中，中福停车场泊位利用率从1 0 增至4 0 。北京西 单停车诱导系统减少了西单地区1 5 的无效车流，有效缓解了各停车场停车分配 不均造成的影响，部分商家的停车场使用周转率由原来的2 0 提高到5 5 。 2 ) 系统主要由停车场信息采集、信息发布屏、控制中心和通信系统组成， 黄浦区停车诱导系统的通信系统采用无线方式，西单停车诱导系统的通信系统采 用全光纤方式，王府井停车诱导系统则采用无线和光纤的结合方式。 3 ) 系统建设以区域为主，面积较小，如西单停车诱导系统和王府井停车诱 导系统均不超过0 5 平方公里。 4 ) 信息发布仅采用l e d 这种单一形式，其中上海的l e d 发布屏采用一级方 式，北京的l e d 发布屏采用二级方式，信息内容均为实时的车位数量或“空满。 5 ) 车位采集仅考虑了停车场，且涉及停车场的数量和泊位数在诱导区域所 占的比例偏少。 第2 章停乍场及j c 诱甘系统的研究j 发展 2 2 2 国外停车场诱导系统建设与发展 2 2 2 1 国外停车诱导系统建设与发展 世界上第一个停车诱导系统于1 9 7 1 年出现在德国亚琛( a a c h e n ) 市n3 】，7 0 年代末英国也开始采用，其后逐渐在欧洲其它国家( 如法国) 和日本得到应用。 八十年代末全世界已有5 0 多个停车诱导系统在使用n 4 | 。 同本在1 9 5 7 年颁布了停车场法，大力推广鼓励路外停车场的建设。在 1 9 9 7 年又对该法进行了修改，更名为车库法，新法中加大了管理力度，如 对不具备合法停车场地的车辆所有者给予重罚，直至追究刑事责任；日本的停车 诱导系统集成在日本警察厅开展的u t m s ( u n i v e r s a lt r a f f i cm a n a g e m e n ts y s t e m ) 项目中，它通过u t m s 的交通管理综合集成系统( i t c s ) 发布停车信息。到1 9 9 5 年，日本已有4 0 个城市引进了停车诱导系统，如大阪卫星城i b a r a k i 的p g i s 管 理着6 个公共停车场和3 个私人停车场，使用的可变信息板有两类：一类称为“图 形类信息板”，是在一可变形地图上显示各停车场的可变性信息。它们安装在通 往c b d 的主要路线上，提供的信息有“满”、“空闲”或“关闭”；另一类称为 “文字类信息板”，是通过停车场的名称来引导驾车者，若某个停车场已饱和， 它就在该停车场的名称后显示“满”，若某个停车场空闲，它就显示一指向该停 车场名称的绿色箭头。可变信息板上的信息根据各停车场的使用情况每5 分钟更 新一次m 1 。 美国在1 9 5 6 年就对城市停车特性与城市规模的关系进行了研究，根据近7 0 个城市的调查结果总结出城市停车指南。美国的停车诱导系统是美国 a t m s ( a d v a n c e dt r a n s p o r tm a n a g e m e n ts y s t e m ) 的组成部分之一，它通过中心处 理计算机处理公路交通情况与其它相关的数据，形成并更新交通管理信息数据 库，交通指挥控制中心通过如可变信息信号标志、无线电广播等各种设备传递和 发布相关的交通管理信息内容。停车诱导系统在美国也被称为先进停车信息系统 ( a p i s - - a d v a n c e dp a r k i n gi n f o r m a t i o ns y s t e m ) ，圣保罗商业区于1 9 9 6 年2 月建立了美国的第一个a p i s ，该系统管理7 个停车库和3 个停车场，使用了5 6 个标志牌来显示停车设施的位置和车位占用情况。其中4 6 个是静