城市交通管理与控制论文《智能交通管理系统》.doc

智能交通管理系统摘要：随着当今世界经济的快速发展、人口膨胀和车辆的爆发性增加，引发了交通拥堵、交通事故和环境污染等一系列交通问题，主干道路建设和智能交通管理系统研究实施已成为在现有的路况下，实现人、车、路有效监控和解决目前交通问题的当务之急。一种高度信息化、可合理利用道路资源、实现车辆与行人最佳流动的交通解决方案-智能交通系统应运而生。关键字：智能交通管理系统 信息技术 智能交通发展Abstract: with the rapid development of economy, population expansion and vehicle explosive increase, causing traffic congestion, traffic accidents and pollution of the environment and a series of traffic problems, trunk road construction and traffic management system implementation has become in the existing conditions, implementation person, car, road monitoring and solve the traffic the problem of a pressing matter of the moment. A high degree of information, can be rational use of road resources, realize the optimum flow of vehicular and pedestrian traffic solutions - intelligent transportation system emerge as the times require.Keywords: intelligent traffic management system1.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。中国的智能交通建设起点低，目前越来越成为制约经济发展的瓶颈，如何借鉴发达国家的智能交通发展经验，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。2智能交通管理系统的概念智能交通系统（Intelligent Transport System 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。3.智能交通管理系统的特点智能交通管理系统具有以下两个特点： 一是着眼于交通信息的广泛应用与服务，二是着眼于提高既有交通设施的运行效率。 与一般技术系统相比。智能交通系统建设过程中的整体性要求更加严格这种整体性体现在： （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，从而造成复杂的行业间协调问题。（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。 4.发展智能交通系统的目的（1）治理解决日益严重的交通问题，有效地节省能源和减少环境污染。（2）是汽车和道路的功能智能化，提高运输效率，保障交通安全，缓解交通拥挤，（3）培育发展新兴产业，提供基业机会（4）发展先进的公路汽车交通事业，提高国际间的竞争力5.智能交通系统的应用范围包括机场、大型物流园、港口码头以及车站客流疏导系统，轨道交通系统、城市交通智能调度系统，高速公路智能调度系统，运营车辆调度管理系统，机动车自动控制系统等6. 智能交通系统的组成1)先进的交通信息服务系统(ATIS) ATIS是建立在完善的信息网络基础上的。交通参与者通过装备在道路上、车上、换乘站上、停车场上以及气象中心的传感器和传输设备，向交通信息中心提供各地的实时交通信息；ATIS得到这些信息并通过处理后，实时向交通参与者提供道路交通信息、公共交通信息、换乘信息、交通气象信息、停车场信息以及与出行相关的其他信息；出行者根据这些信息确定自己的出行方式、选择路线。更进一步，当车上装备了自动定位和导航系统时，该系统可以帮助驾驶员自动选择行驶路线。 2)先进的交通管理系统(ATMS) ATMS有一部分与ATIS共用信息采集、处理和传输系统，但是ATMS主要是给交通管理者使用的，用于检测控制和管理公路交通，在道路、车辆和驾驶员之间提供通讯联系。它将对道路系统中的交通状况、交通事故、气象状况和交通环境进行实时的监视，依靠先进的车辆检测技术和计算机信息处理技术，获得有关交通状况的信息，并根据收集到的信息对交通进行控制，如信号灯、发布诱导信息、道路管制、事故处理与救援等。 3)先进的公共交通系统(APTS) APTS的主要目的是采用各种智能技术促进公共运输业的发展，使公交系统实现安全便捷、经济、运量大的目标。如通过个人计算机、闭路电视等向公众就出行方式和事件、路线及车次选择等提供咨询，在公交车站通过显示器向候车者提供车辆的实时运行信息。在公交车辆管理中心，可以根据车辆的实时状态合理安排发车、收车等计划，提高工作效率和服务质量。 4)先进的车辆控制系统(AVCS) AVCS的目的是开发帮助驾驶员实行本车辆控制的各种技术，从而使汽车行驶安全、高效。AVCS包括对驾驶员的警告和帮助，障碍物避免等自动驾驶技术。5)货运管理系统 这里指以高速道路网和信息管理系统为基础，利用物流理论进行管理的智能化的物流管理系统。综合利用卫星定位、地理信息系统、物流信息及网络技术有效组织货物运输，提高货运效率。 6)电子收费系统(ETC) ETC是目前世界上最先进的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载器与在收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的，且所交纳的费用经过后台处理后清分给相关的收益业主。在现有的车道上安装电子不停车收费系统，可以使车道的通行能力提高35倍。 7)紧急救援系统(EMS) EMS是一个特殊的系统，它的基础是ATIS、ATMS和有关的救援机构和设施，通过ATIS和ATMS将交通监控中心与职业的救援机构联成有机的整体，为道路使用者提供车辆故障现场紧急处置、拖车、现场救护、排除事故车辆等服务。7.智能交通系统的模型：1） ITS的学科体系模型系统工程电子技术通信技术信息技术IC卡 传感器 计算机 GSM FM广播 电子电路 图像采集 ISDN 数据库 信息处理 GPS 微波 电子地图 模式识别 2）ITS的网络层次模型 服 务 层 智 能 层处 理 层传 输 层物 理 层8. 我国智能交通管理系统发展我国的智能交通管理系统研究开始于20世纪70年代中期至80年代初，首先是在北京、天津、上海和广州等大城市交通信号控制的研究与开发，理论研究重点围绕交通流理论、交通工程学、城市路口自动控制数学模型等工作展开。80年代中后期，我国开始了ITS基础性的研究和开发工作，包括优化道路交通管理、交通信号采集、驾驶员考试系统、车辆动态识别等，北京、上海、天津引进了国外先进的交通控制系统；90年代开始建设交通控制中心或交通指挥中心，并开展了驾驶员信号系统、城市交通管理的诱导技术等方面研究。目前我国己经建立并且开始应用的智能交通管理系统包括以下10方面:(1)交通管理系统具有对信号周期绿信比和相位差实时优化的功能不仅能够适应不断变化的交通量，以取得尽可能小的交通延迟，而且具有智能化的自学习功能。(2)交通监视系统监视突发交通事故使管理人员能够及时处理交通事故、交通堵塞和记录交通违章。(3)交通管理系统利用网络技术实现车辆档案、驾驶员档案、交通事故及交通违章的综合管理，建立盗抢机动车信息库、车辆与驾驶员信息库，并实现信息共享。(4)交通信息动态显示系统利用交通控制系统和交通信息系统，以及122报警台采集突发交通事件信息，通过道路交通显示屏发放信息，引导道路使用者合理地参与交通。(5)交通诱导系统利用交通广播电台或交通寻呼台实时发送交通信息。(6)交通运输安全报警系统利用GPSGIS等的功能，监管长途客车安全运行，及时制止意外(犯罪、恐怖分子等)的发生。(7)驾驶员考试系统利用激光技术、摄影检测以及计算机信息技术自动记录驾驶员的驾驶过程，实施场地考试自动监测；利用检测、信息技术自动记录驾驶学员的道路行驶过程，实施道路考试自动监测。(8)交通事故快速勘查系统利用立体摄影、计算机信息和数据传输等技术，对事故现场进行快速勘查、制图和事故现场图象的及时传送，使指挥控制中心对交通事故进行实时处理和指挥。(9)电子收费系统利用电子技术、计算机技术以及信息通讯技术，通过安装在汽车上的电子标识卡与安装在收费车道旁的读写收发器，通过微波或红外线进行快速的数据交换，实现车辆的不停车收费。(10)交通运输时采用智能化运输系统来管理，提高运输效率及运输的安全性。9.国外智能交通管理系统的发展澳大利亚 1. 最优自动适应交通控制系统（SCATS） 澳大利亚是世界上较早从事智能交通控制技术研究的国家之一，著名的SCATS系统在澳大利亚几乎所有的城市都有使用，SCATS系统的优点是其自动适应交通条件变化的能力，通过大量设在路上的传感器以及视频摄像机随时获取道路车流信息。ANTTS是其重要子系统，该系统通过几千辆出租车装有的ANTTS电子标签与设在约200个交叉路口处的询问器通话，通过对出租车的识别，SCATS系统能够计算旅行时间并对交通网的运行情况进行判断。 2. 远程信号控制系统（Vic Roads） 交通控制与通信中心（TCCC），不仅使用SCATS系统进行交通信号灯控制，而且还采用其它系统进行事故检测和信息的收集发布工作。其中较重要的是交通拨号系统，该系统通过普通的电话线，TCCC能够连接到50个偏远的受控交通灯，可以监测这些信号灯的状态改变它们的参数，为偏远路口的信号控制提供了便利。 3. 微机交通控制系统（BLISS） 该系统最主要的优点是运行于普通微机上，并可控制63个交通灯，目前在布里斯班已超过500个信号灯采用BLISS系统进行控制。日本日本的智能交通研究开始于1973年，以通产省为主开发的“汽车综合(交通)控制系统”(CACS：Comprehensive Automobile(traffie)Control System)被认为是日本最早的ITS项目。日本ITS 研究的一个显著特点就是政府有关各部门共同参与，密切合作，以保证在技术发展过程中没有遗漏。日本将ITS的发展分为以下四个阶段:第一阶段(2oo0年前后)：ITS 的初始发展阶段，在这一阶段，交通信息主要提供给己经运行的VICS相关系统，交通堵塞信息和最佳路线信息将提供给车载导航系统，使驾驶员能够减少出行时间并提高旅行的舒适性。第二阶段(2005年前后)：通过逐步引入用户服务的思想开始交通系统的革命，ITS 将有关目的地的服务信息和公共交通信息直接提供给用户。第三阶段(2010年前后)：ITS将被推进到一个更高的水平，基础设施，车载装置，法律和社会系统将促使ITS 成为一个稳固的社会系统。第四阶段(2010年之后)：ITS 的所有系统都已经投入使用，ITS己经进人到了一个成熟的时期。据介绍，日本智能公路的目标是到2015年将道路交通事故减少50 ，同时有效地缓解交通拥堵，并减少对环境的污染。如果能得到持续的资金支持，智能公路系统完全能为21世纪可能出现的各种交通问题提供一个新的和有力的解决措施。美国美国交通系统的智能化研究始于20世纪60年代末，当时称为电子线路导航系统(ERGS：Electronic Route Guidance System)，80年代中期加利福尼亚交通部研究的PATHFINDER系统获得成功，随后美国在全国开展了智能化车辆一道路系统(IVHS：Intelligent Vehicle-Highway System)方面的研究；1990美国运输部成立了智能化车辆道路系统(IVHS)组织； 1992年，由美国运输部和联邦顾委员会和全国智能运输协会联合制定了“智能运输系统”发展战略计划；1993年美国DOT(运输部)正式启动了ITS体系结构开发计划，目的是要发展一个经过详细规划的国家ITS 体系结构，这一体系结构将指导ITS产品和服务的配置，它将在保持地区特色和灵活性的同时为全国范围内的兼容与协调提供保证，并允许在产品和服务上展开自由、公平的竞争。1998年9月美国DOT又公布了修订后的国家ITS 体系结构(第二版)。根据ITS America发布的消息，美国国家ITS发展战略计划已经完成。其主题为“运用智能运输系统挽救生命、节省时间和金钱”。英国英国在ITS 中花费数百万英镑为提高交通管理：其一，为减少拥挤路段上游排队车辆的事故率，在30 的高速公路上安装“自动滞留警告系统”。其二，为减少交通干扰和交通事故，在高速公路上安装监控摄像机，使其对交通事故和车辆故障等事件有更快的反应。其三，为减少重要交叉口的延误，安装可变信号交通标志，用于提供路径诱导。德国德国趋向智能化与现代化的公共交通系统德国的公共交通极为发达，市内交通主要是轻轨车和公共汽车，一些大城市还建有地铁，出行十分快捷方便。柏林有世界上第一座红绿灯，经过上百年的发展，红绿灯已成为一种准确、高效的交通综合管理系统10.智能交通管理系统的发展前景未来智能交通系统智能交通应具备的3大特征:（一）动态感知未来的智能交通系统，将依靠物联网技术、云计算、3G移动通信技术等先进技术手段，让市民出行、企业经营、政府管理能够及时、准确地感知到实时的交通信息，最终实现各种交通需求信息和供给信息在人、车、路之间快速、准确地相互传递。改变以往交通信息推送式服务模式，实现交通信息“无处不在、无时不有、所想即得”的目标。（二）主动管理未来的智能交通系统将会通过动态感知交通信息，使市民、企业、政府，实时把握最新交通信息，预测未来交通变化趋势，判断交通发展态势，从而对自身的交通需求进行主动性