讲稿4 1与4 3智能运输系统之atis atms

智能运输系统2021/7/51第四章ATIS与ATMS先进的交通信息系统ATIS(Advanced

Travelers

Information

Systems)先进的交通管理系统ATMS(Advanced

Traffic

Management

systems)先进的车辆控制系统AVCS(与智能车辆合并讲解) (Advanced

Vehicle

Control

Systems)先进的公共交通系统APTS(Advanced

Public

Transportation

Systems)商用车辆运营系统CVOS(Commercial

VehicleOperation

Systems)•EMS

（Emergency

Management

ystem

）•ETC（Electronic

Toll

Collection

）ITS系统基本构成2021/7/52ATMS是智能交通系统的核心与基础系统是利用监测、通信及控制等技术，将交通监控系统监测的交通状况，经由通信网络传输到交通信息中心，中心再结合其他方面所获得的信息，制定及评估交通控制策略，执行整体性的交通管理，并将相关信息传送给出行者，以达到交通效率的最大化以及交通安全等目的。系统主要特色:强调分系统间的协调与实时控制的功能，提供匝道控制、信号配时计划、事件管理以及替代路线导引的参考等。2021/7/531）先进的交通管理系统（ATMS)

ATIS系统由先进的信息、通信及其他相关技

术组成，提供出行者必要的信息，使其能在车内、家里、办公室或车站等地点方便地取得所需的出

行信息，作为出行方式与路线选择的决策参考，

以便能顺利到达目的地。2021/7/542）先进的交通信息系统（ATIS)AVCSS把传感器、电脑、通信、电机及控制技术应用于车辆及道路设施上，协助驾驶员提高行车安全性，增加道路容量，减少交通拥挤。本系统的主要特色是利用传感器来弥补人类感官功能的不足，减少危险的发生；提高自动控制的程度，实施更安全、准确、可靠地控制，减少驾驶员因判断错误或技术不足所造成的过失。2021/7/553）先进车辆控制与安全系统（AVCSS)4）先进公共交通系统（APTS)2021/7/56APTS将ATMS、ATIS与AVCSS技术应用于公共交通，以改善公共交通的服务水平，提高运营效率，增强公共交通的吸引力。CVO是利用前述ATMS、ATIS与AVCSS技术于商业运营车辆，以提升交通效率及安全，并减少运营成本，提高生产力。所谓“商用车”，不仅包括大型与重型车辆（如卡车、货车），也包括紧急救援用车辆（如救护车、拖吊车），以及每日运作的商用小型车（如出租车）等。2021/7/575）商用车运营系统（CVO)6）紧急救援管理系统（EMS)2021/7/58EMS即为当紧急危难发生时，救援车辆如何救援、救援车辆如何在最短时间内到达现场，以及如何警示其他驾驶员的系统。本系统包括车辆故障与事故救援、事故救援派遣以及救援车辆优先通行等部分，本系统的实施能使意外在最短时间获得解除，降低伤害的程度。电子收费系统是利用车上单元的电子卡与路侧单元作双向的通信，经由电子卡登录的方式进行收费，以取代线性人工收费的方式。2021/7/597）电子收费系统（ETC)Advanced

Traveler

Information

Systems4.1

先进的交通信息系统ATIS2021/7/510主要内容2021/7/511ATIS的概念ATIS的分类ATIS的构成ATIS的关键技术ATIS开发和应用现状出行者<出发地>移动体 出发前信息<目的地>出行者驾驶员 乘客汽车 火车/客车停车信息 换乘信息（为乘客提供信息）地面信息提供系统（地面单独型、信息通信型）先进的出行者信息系统概念图2021/7/512道路交通信息4.1.1

ATIS的概念先进的交通信息系统ATIS（Advanced

TravelerInformationSystem）是ITS的重要组成部分。交通信息系统通过可变信息板、调频广播台、车载装置、路侧通讯设备、电子图文、Internet等媒体实时向出行者提供出行相关信息，使出行者从出发前、途中直至到达目的地的整个出行过程随时获得有关道路状况、交通状况、所需时间、最佳换乘方式、所需费用等信息，指导选择合适的交通方式和路径，以最高的效率和最佳的方式完成出行过程。2021/7/5134.1.1

ATIS的概念出行者获取交通信息的途径道路信息显示标志车载信息装置路边公众信息亭Internet（家中、办公室、手提电脑、手持机）2021/7/514按照获取信息的时间，交通信息服务系统可以分为：2021/7/515••出行前信息服务系统出行中信息服务系统按照获取信息的种类，交通信息服务系统可以分为：••••个性化信息服务系统车载路径诱导及导航系统交通流信息诱导系统停车场信息系统4.1.2

ATIS的分类（1）出行前信息系统出行前信息服务使出行者在出行前能通过多种媒体在任意出行的起点访问出行前信息服务系统，获取到出行路径、出行方式、出行时间、当前道路交通系统及公共交通系统等相关信息，为最佳出行计划提供辅助决策服务。2021/7/5161）按照获取信息的时间，交通信息系统分类：（2）行驶中驾驶员信息系统通过视频或音频向驾驶员提供关于出行选择及车辆运行状态的准确信息以及道路情况信息和警告信息，以及向不熟悉地形的驾驶员提供路径向导的功能，从而保证驾驶的安全性，提高出行效率和出行的舒适性。2021/7/517182）按照获取信息的种类，交通信息系统分四类：（1）个性化信息服务系统通过多种媒体以及个人便携装置接收和访问个性化信息服务系统，可以获取与出行有关的社会综合服务及设施的信息，俗称“黄页信息”。此类信息包括餐饮服务、停车场、汽车修理厂、医院、警察局等的地址、营业或办公时间。出行者在获知这些信息后，就能够制定合适的出行计划，选择合适的路径，从而减少多余的出行和因此造成的延误以及对交通系统的影响202。1/7/52021/7/519路径诱导及导航服务系统是利用先进的信息

采集、处理和发布技术，以及通信、控制和电子技术，为驾驶员提供丰富的行驶信息，引导其行驶在系统优化后的最佳路径上，以此减少车辆在路网中的滞留时间，从而缓解交通压力、减少交通阻塞和延误。这种服务主要针对城市路网的个体车辆，诱导的方式一般采用车载装置的显示屏提供信息。（2）车载路径诱导及导航系统2021/7/5

20交通流诱导系统是通过实时地采集和发送交通信息，适时地引导交通流量合理分布，从而达到高效率利用道路网络的一种主动交通控制方式。交通流诱导系统的正常工作依赖于其交通信息的准确性和及时性，其诱导的信息包括道路状况信息、气象信息、交通状况信息等。交通状况信息包括交通事件和交通流量、车道占

有率、车速、行程时间等交通特性、交通事件和拥挤程度信息。在没有诱导的情况下，车辆在路网中的行驶路线只能是驾驶员凭经验选择，无法预先知道前方各路段和交叉口的交通状况。（3）交通流信息诱导系统下一页交通流诱导以交通流预测和实时动态交通分配为基础，应用现代通信技术、电子技术、计算机技术等为路网上的出行者提供必要的交通信息，为其当前出行决策和路线选择提供信息参考，从而避免盲目出行造成的交通阻塞，达到路网畅通、高效运行的目的。这种情况下，交通流诱导的方式主要借助路边装置，例如路边的可变限速标志、可变情报板以及调频广播等，它面向的是路网上行驶的所有车辆。2021/7/521大城市的停车问题日益突出，在没有停车场诱导系统的一些大城市中心区，为寻找停车场所行驶的里程有时竟高达在城市内总行车里程的1/4。停车场信息诱导系统就是要实时掌握所有停车

场的停车信息，给停车者提供城市内停车场的位置与可利用车位情况，从而有利于驾驶员做出停车选择，减少迂回驾驶和由此产生的交通量和环境污染。2021/7/522（4）停车场信息诱导系统2021/7/5234.1.3

ATIS的构成先进的交通信息系统(ATIS)实现信息流三要素：信息采集、信息处理与信息传送的集成。道路交通情报社会公众服务信息信息采集信息加工处理信息发送无线通信调频广播信号传送网络传输车载信息终端公众信息显示终端个人信息终端公用信息亭交通信息中心TIC通信网络用户信息终端2021/7/524ATIS的构成用户终端先进的交通信息服务系统主要由交通信息中心、通信网络和用户信息终端三大功能单元组成：用户终端用户终端信息中心用户终端用户终端交通信息中心是指为整个系统功能的实现提供数据处理、显示和接口功能，包括对道路交通运输数据和社会公众信息的采集、分类、加工和提供，以及当中涉及到的最优路线搜索等算法的实现。交通信息中心的交通运输信息数据库可能包括：①地理坐标数据库(数字地图)；②交通运作信息数据库；③公共运输信息数据库；④道路（交通）信息数据库等.2021/7/5251)交通信息中心道路交通信息服务系统是当前交通信息服务系统应用的最主要部分。它借助道路上的各种标志、情报板以及调频广播等向道路使用者提供关于道路交通的各类信息，如道路几何信息、路面路况信息和路面交通信息等，从而方便地使驾驶员改变各种驾驶行为，并且保证其安全性。主要包括以下四个方面：2021/7/526道路交通信息数据库或服务系统的主要内容在道路几何构造较为特殊的地段预先向驾驶员提供，诸如道路线形、交叉口、隧道、路面宽度突变以及前方收费站和服务区等各类有关道路几何构造的情报信息，从而大大提高行车的安全性。这类信息一般借助于路旁的各类静态标志提供，但标志的设置要注意醒目，易于接受和理解。2021/7/527（1）道路几何线型信息服务（2）路面状况信息服务交通管理中心通过道路沿线设置的各类路况检测器，如气象检测器、能见度检测器、冰冻检测器以及电视摄像系统，采集并检测到各种路况信息，如道路灾害、路面破损、潮湿、积雪、冰冻等，然后通过各类情报提供装置，如可变信息板、限速标志、调频广播等及时传递给驾驶员，同时对驾驶行为作出某种建议，提醒驾驶员注意行车安全。2021/7/528（3）路面交通信息服务信息中心收集所辖路网内的实时交通信息，如某路段因交通量过大而发生交通拥挤、因路段交通事故引发的交通中断、因道路施工和维护而发生的车道关闭及其他交通管制信息等，通过可变信息板、车道控制标志和调频广播提供给出行者，使他们据此来选择最佳行车路线，以使驾驶顺畅，并注意行车的安全。2021/7/529收集各停车场的地理分布以及实时的停车位供给信息，通过专用的停车信息诱导标志提供给驾驶员，从而帮助需要停车的驾驶员制定停车策略和前往停车的行车路线，减少寻找停车的时耗以及因此带来的迂回行驶。2021/7/530（4）停车信息服务通讯网络是指在用户信息终端和交通信息中心之间提供的无线和有线双向数据传输。用户信息终端主要指的是车载信息和导航终端、各种道路交通信息的公众显示终端、包括个人电脑终端和手机等在内的个人信息终端以及公用信息亭等。2021/7/531（1）交通信息预测根据已经掌握的交通信息，预测未来路网中有关信息，包括交通流量和行程时间的预测2021/7/532交通流量的预测主要根据交通流量的一般规律和现阶段交通流量的观测路段行程时间则根据未来路网的流量分配和路网通行能力，预计路段的通行时间，为行驶路线的优化设计提供基础。4.1.4

ATIS的关键技术2021/7/533有利于出行的交通信息形成后，通过有效、直观的方式提供给出行者，使出行者能够很容易接收这些信息，又不带来更多的驾驶负荷，是交通信息显示要解决的问题。一方面根据人机工程学实现好的人机界面设计，人机交互功能易于实施；另一方面，信息本身要以一种清晰和直观的形式显示，使出行者不必花太多的精力来接收这些信息，以致影响驾驶。（2）交通信息显示2021/7/534动态交通分配是当前学术研究的热点。交通需求具有随时间变化的性质，这使得交通网络上的交通流具有动态特性。通常交通规划中采用的静态交通分配假定模型在一定的时间段内交通需求是常值，即交通流分布的形态是固定的，求出某一时间段内的最大交通流，从而作出满足该需求的规划以达到规划的目的。（3）动态交通分配下一页但是，在描述城市交通网络的拥挤特性，制定城市交通管理的措施或向出行者发布交通信息时，需要研究城市交通流的动态分布形态，因为它决定了交通拥挤发生的地点和拥挤程度。动态交通分配考虑交通需求随时间变化的特性，给出瞬时的交通流分布状态，因此可以用来分析交通的拥挤特性，对交通流实行最优控制，以及进行交通信息预测和路径诱导，从这个意义上来说，动态交通分配也是ITS的重要技术基础。2021/7/5

352021/7/536动态路径诱导就是要为行驶在道路网中的车辆提供从当前位置到达目的地之间的最方便和快捷的路径，即所谓的“最短路”。这里“最短路”有两种理解上的含义：一种是基于已有道路基础上的行驶路程距离最短路，这种“最短路”根据已有路网结构和图论的知识便可以找到，而且是静态不变的；另一种是考虑了实时道路交通流状况的行驶时间最短路或路阻的最短路径。（4）路径选择和优化下一页计算这种“最短路”有以下两个前提:2021/7/537一是由前面提到的动态交通分配得到交通流的实时分布情况，另外则是要建立一定的行驶时间函数或路阻函

数，将交通流的分布状况或其他因素加入到行驶时间或路阻的计算当中，从而根据计算结果来选择“最短路”，并作为诱导路径提供给驾驶员。4.1.5

ATIS开发和应用现状(见绪论)2021/7/538在ITS研究领域，以实现道路的“信息化”、

“智能化”为目标的交通信息系统的开发与应用正

以欧洲、美国、日本为中心迅速展开。同时众多其

他国家和地区也纷纷参与投入力量开展研究活动，

目前交通信息系统已成为世界规模的热点研究课题。2021/7/539VICS系统具有四个功能，即信息的收集、

处理、提供与利用功能。其运行机制是交通管理者（警察厅）和道路管理者（道路公团等）双方提供的交通信息，经日本道路交通信息中心集中到VICS中心，这些信息由VICS中心通过三种方法传送给驾驶员和车载装置。目前由VICS中心提供的信息有以下五种：拥堵信息、所需时间、交通障碍信息、交通管制信息、停车场信息。这些信息分别被处理成适应车载装置功能型，即数码地图表示型，简易图形表示型，文字表示型等不同类型之后提供给用户。NEED日本的VICS：ATIS实施效果（美国运输部）指标效果碰撞危险预计减轻驾驶员压力4％～10％伤亡程度与具有GPS定位和路线引导功能的紧急事件管理系统结合，可以降低伤亡程度出行时间减少4％～20％，严重拥挤时会更明显通行能力模拟显示当有30％车辆接收实时交通信息时，可以增加10％的通行能力延误高峰小时可节省1900辆.h，每年可节省3000000辆.h排放估计量HC排放物减少16％～25％；CO排放物减少7％～35％消费者满意程度可以减轻有意识压力；与救援中心的无线通信可将安全性提高70％～95％2021/7/540Advanced

Traffic

Management

Systems4.2

先进的交通管理系统ATMS2021/7/5412021/7/542主要内容2021/7/543ATMS的概念ATMS的功能框架ATMS的功能ATMS的组成定义：ATMS是应用计算机和通信技术,将交通管理系统和车辆作为一个整体的系统。实施：首先要建立现代化的交通工程设施,交通控制设备，交通检测器与监视系统，通信网络；增强路—车系统运行的可视性2021/7/5444.2.1

ATMS的概念发展特点：分析软件的发展、快速探测公路交通事故的设备的发展，感知并预测未来交通拥塞并且给出交通管理最佳策略的专家系统的发展。目标：是增强出行者的出行便利，改善现有路网运行状况，提高管理效率，提高道路的有效利用率和交通流量，减少交通拥挤、交通事故及出行时间延误，降低油耗、减少废气排放。2021/7/5454.2.2

ATMS功能框架——陆化普，《智能运输系统》，人民交通出版社，2002年1月2021/7/546先进的交通管理系统把高新技术手段与最新的交通流优化控制理论研究成果相结合，对整个城市的交通系统进行全面实时监控，优化交通组织和控制，从而实现整个交通系统交通流的分布与交通网络通行能力的协调匹配，最大限度地发挥交通网络的通行能力，达到缓解交通拥挤、缩短旅行时间、降低能耗、减少交通事故的目的。信息提供交通控制交通事故管理排放测试和污染防治应急管理自动收费提高养护操作效率特种车辆通行管理2021/7/5474.2.3ATMS的功能2021/7/5

484.2.4

ATMS的组成1.信息采集系统采集各种交通、道路、气象信息(1)车辆检测器：环线圈、磁性、雷达、超声、红外

(2)紧急电话；(3)交通探测车；(4)气象检测器；

(5)视频监测系统；(6)轴重计及超重录像系统；

(7)电子收费系统2021/7/549信息流程涉及四系统：(1)综合业务交换；(2)通信传输；

(3)移动通信；2021/7/5502.信息传输系统(通信系统)可变情报板系统；可变限速标志；交通广播及路侧通信广播；

(4)道路模拟屏；信号灯系统；公共信息电话查询；

(7)信息中心终端；2021/7/5513.信息提供系统交通控制中心的功能；交通控制中心系统逻辑结构组成；2021/7/5524.交通控制中心(信息处理系统)先进的交通管理系统(ATMS)-交通控制中心的运行2021/7/5532021/7/554ATMS工作原理2021/7/555第一步：首先利用交通检测设备如环形线圈检测器、微波检测器、视频检测器等对路面的交通流进行检测，以环形线圈为例，所检测到的是车辆通过线圈时所产生的脉冲信号，经过处理就直接得到线圈的占有率、交通流量和车辆通过环形线圈的速度，这些是最基本的原始数据。交通控制中心通过数据传输设备获得这些基本数据后，结合车辆在路段的行驶速度、路段的长度、车辆到达交叉路口的时间规律、交叉路口的通行能力等信息，利用交通控制优化模型进行交叉路口信号配时方案的优化，优化的配时方案通过数据传输网络又传到路口信号机进行实施，从而实现对交通流的实时优化控制。2021/7/556第二步：检测器所获得的基本数据与车辆的行驶速度、路段长度、交叉路口信号配时方案、交叉路口的通行能力等结合起来，就可以推导出车辆在路段上的旅行时间、旅行速度、车辆的延误、拥挤指标等交通信息，利用交通控制优化模型对这些交通信息进行分析、处理、优化所分析、处理。优化的结果主要有两个方面的用途：一是制定交通优化控制策略；二是为交通管理者和交通参与者提供交通信息服务。2021/7/557第三步：交通信息服务的内容通过数据传输设备传到可变交通信息板，或者通过交通电台、计算机网络、车载导航设备等媒体进行交通信息发布，从而实现对交通流的诱导，为交通参与者提供全面的交通信息服务。2021/7/558第四步：ATMS中主要子系统2021/7/559先进的交通管理系统是一个复杂的系统，由多个子系统构成，这些子系统相互配合共同来完成ATMS的各项功能。这里仅对比较重要的交通信号控制子系统、紧急事件快速处理子系统、动态交通诱导子系统以及交通信息综合管理子系统进行介绍。1.交通信号控制子系统2021/7/560交通信号控制子系统是对高新技术和先进的交通流控制理论的集成，是城市交通管理水平的体现。交通信号控制系统的建设可以实现对城市交通的优化控制，提高城市道路的利用效率，缓解交通拥挤，降低交通污染，缩短旅行时间，减少交通事故，改善整个城市交通环境。因此，可以说交通信号控制系统的建设是城市交通管理现代化建设的核心。普通的交通信号控制系统是根据交通流历史及现状统计数据进行脱机优化处理后，得到多时段的信号配时方案，存入控制器或控制计算机内，对整个区域交通实施多时段定时控制。它简单、可靠，但是不能适应交通流的随机变化，特别是当交通量发生变化时，如交通事故造成拥塞后交通量的急剧变化，将使控制的效果明显下降。2021/7/561ATMS中的信号控制系统是一种能够适应交通量变化的“自适应系统”。它通过实时获得的交通流数据经过计算机分析，决定控制区域内路口的信号配时方案。这种自适应系统能够较好地适应交通流的变化情况。2021/7/5622.紧急事件快速反应子系统2021/7/563紧急事件快速反应子系统是一个能对道路交通事件开展快速、行之有效管理的系统。它可以对突发事件作出快速反应，减少诸如交通事故等突发事件对生命和财产所造成的损失，把突发事件对交通系统的影响降低到最低限度。它利用高速快捷的信息传递方式，使公安交通管理人员和救援人员能够迅速赶到现场，对突发事件进行及时有效地处理。有效的紧急事件快速反应子系统包括以下六个过程：事件检测与确认事件快速反应现场管理交通管理事件清理事件信息发布2021/7/564（1）事件的检测与确认事件检测是提醒有关负责维护交通安全与通畅机构和部门给予注意的过程。下面几种方法常用来进行事件检测：交通监视系统的车辆检测器、视频仪器和闭路电视移动电话路边紧急电话服务巡逻车和执法部门报告2021/7/565交通事件的基本概念各种交通事件检测方法（算法）比较交通事件自动检测（AID）流程2021/7/566（1）事件的检测与确认（1）事件的检测与确认——交通事件基本概念2021/7/567交通事件：指在某一时期导致或将要导致道路通行能力下降或交通需求不正常升高的非周期性发生的事件。交通事件一般是随机事件或偶发事件，导致的交通拥挤称为偶发性交通拥挤，除此外则称为常发性交通拥挤。偶发性交通拥挤：由于道路上某些突发交通事件（交通事故、货物散落、车辆故障等）的发生引

起道路通行能力暂时下降而导致的交通拥挤现象。常发性交通拥挤：由于在某些固定位置和特定时期（时间）内经常出现过大的交通流量超过道路通行能力形成交通瓶颈而导致的交通拥挤现象。2021/7/568（1）事件的检测与确认——检测法比较2021/7/569人工检测方法算法原理：通过居民报告、专职人员报告、民用无线电、闭路电视监视、航空监视等方式检测交通事件的发生。特点：优点是方便、直接、经济、效率高；缺点是要求当时当地有目击者，事件地点难以准确确定，需要专门的人员对报告进行筛选确认，人员工作量和强度都比较大。一般适用范围：主要应用于城市道路；移动电话、路边紧急呼救电话、无线电广播、闭路电视和航空监视也用于高速公路。2021/7/570（1）事件的检测与确认——检测法比较基于固定型交通检测器的AID算法（间接检测法）算法原理：根据地点交通参数的突变特征来判断路段上交通流的运行状态，从而检测交通事件的发生，因此该类算法的检测性能在很大程度上依赖于固定型交通检测器采集的交通数据的质量，而交通数据的质量直接取决于固定型交通检测器的布设间距。2021/7/571（1）事件的检测与确认——检测法比较基于固定型交通检测器的AID算法（间接检测法）特点：①当检测器的布设间距较小或者交通流量较大时具有较理想的检测效果，当检测器布设间距较大或者交通流量较小时，得到的检测效果不够理想；②只有当交通事件引起的影响范围波及固定型交通检测器所在位置时，才能够判断出交通事件的发生，不能够检测到其他类型的交通事件。适用范围：主要用于高速公路和城市快速路2021/7/572（1）事件的检测与确认——检测法比较基于移动型交通检测器的AID算法（间接检测法）算法原理：根据路段交通数据或者车辆的瞬时速度、行程时间的变化特征来判断交通流的运行状态，从而检测交通事件的发生；其检测效果与移动型交通检测器样本量有直接关系。2021/7/573（1）事件的检测与确认——检测法比较基于移动型交通检测器的AID算法（间接检测法）特点：①只有当路段上移动型交通检测器的样本量达到交通事件检测算法所需最小样本量的要求时，才能获得较理想的检测效果；②其不受地点的限制，可以检测到拥挤不太严重或者是未发生拥挤的交通事件。一般适用范围：有浮动车的所有路段；无论大流量还是小流量均可检测。2021/7/574（1）事件的检测与确认——检测法比较基于视频图像识别的AID算法（直接检测法）算法原理：运用计算机图像处理技术对道路上监控摄像机获取的道路交通运行状况的视频图像进行处理和分析，得到一系列交通状况参数，据此分析检测出车辆行驶异常现象，判断是否有交通异常事件发生。特点：在检测速度和可靠性方面远胜于间接检测法，是交通事件自动检测系统的发展方向。一般适用范围：常用在城市道路和高速公路的事故多发路段和事故多发点处。2021/7/575（1）事件的检测与确认——检测法比较AID基本原理：交通异常事件导致道路上交通流的变化，可以通过实时监测道路上不同位置的交通流参数变化值加以识别。所以，交通异常事件自动检测并不是直接检测异常事件本身，而是发现异常事件所引起的交通流特征变化（如事发路段上游会发生交通拥挤）。当发生交通异常事件后，交通流参数会发生突变（表现在车道占有率、流量、速度、密度等参数上），若变化程度超过了预先设置的阈值，则判别为发生了异常事件。2021/7/576（1）事件的检测与确认——AID流程（1）事件的检测与确认——AID流程2021/7/577AID系统应用效果：根据加拿大多伦多的高速公路管理中心监视401公路路段的交通情况，证明了交通事件和拥堵检测可以将事件从发生到清除的持续时间从86min减少到30min。每个事件的平均减少延误为537h。事件信息显示，每年可预防近200起碰撞事故，节省费用1000万美元。2021/7/578一旦在确定交通事件发生后，事件快速反应子系统提出事件快速反应方案，协调各相关机构、管理相应的人员和设备、进行通迅联络和信息发布等一系列活动。恰当合适的事件快速反应过程取决于对所发生事件的了解以及现有条件下所能提供的装备与资源。2021/7/579（2）事件快速反应（3）现场管理现场管理的主要任务是准确评价事件严重程度、确定合适的优先权、协调相关资源的使用、保证通讯的清晰与畅通、通过有效的方法安全、快速、高效地清理事件现场。保证事件处理人员、事件的

当事者以及其它车辆驾驶员和乘客的安全是事件现

场管理的首要目的。2021/7/580（4）交通管理交通管理就是将各种交通控制方法应用在事件处理现场，它主要包括：车道关闭与开放匝道控制使用可替代道路2021/7/581事件清理是移开失事残骸、清理道路上杂物免影响道路交通正常运行，使道路通行能力恢复到事件发生前的正常水平。2021/7/582（5）事件清理（6）事件信息发布和记录事件信息发布是通过各种渠道和方式将事件信息传播给驾驶员的过程。常用的传播信息的仪器设备有：道路交通广播电台可变信息板车内路线导航器有线电视交通报道互联网电话信息交换2021/7/5833.动态交通诱导子系统2021/7/584动态交通诱导子系统利用GPS、电子地图、计算机、通信等技术，使车载装置能够自动显示车辆位置、交通网络图和道路交通状况，帮助驾驶员找到从当前位置到目的地的最优行驶路线，并协助出行者方便地到达目的地。这种系统能够有效地缓解交通阻塞，减少车辆在道路上的逗留时间，并最终实现交通流量在网络中各路段上的最优分配。动态交通诱导子系统一般由3部分构成：车辆定位

模块、通信模块和驾驶员决策支持模块。如图所示为动态交通诱导系统的原理图。2021/7/585功能：跟踪车辆在路网中的位置。其输出既包括车辆当前的绝对位置（经度、纬度和高度），也包括车辆在电于地图上的相对位置。定位过程主要依靠航位测定、地图匹配和全球定位系统（GPS）完成。2021/7/586车辆定位模块功能：负责完成车辆和交通管理中心的数据交换。车辆利用接收器可以获得从交通信息中心发射

来的实时交通信息（当前路段的行程时间、阻

塞或事故发生地点等）。同时，车辆作为流动

的交通信息探测设备，把当前的交通信息通过

发射装置反馈给交通信息中心。2021/7/587通信模块功能:是进行最优路径的计算和路径引导信息及其它信息的显示。最佳路径的计算是动态交通诱导子系统的关键部分。在进行计算之前，首先由用户输入目的地，然后该模块根据定位模块提供的定位信息和交通控制中心所获得的路网上实时交通状态信息，计算出从当前位置到达目的地的最优路径。2021/7/588驾驶员决策支持模块所得到的最优路径随驾驶员的需求不同而不同，可以是路程最短的路径，也可以是行程时间最短路径。路径优化采用较多的是图论中的最短路算法和人工智能中的启发式搜索算法。最优路径的显示可以有3种方式：文本方式、声音

方式和图形方式。2021/7/5894.交通信息综合管理系统2021/7/590该系统用以提高交通信息管理效率，改善交通信息管理的质量，减轻交通信息管理人员的劳动强度。系统包括四个子系统：—车辆信息管理系统—交通事故信息管理系统—交通违章信息管理系统—办公自动化系统（包括驾驶员管理系统、财务管理系统等）第一节概述交通流诱导：通过提供道路交通信息、路线引导、辅助驾驶等手段，来限定、引导、组织交通流。目的：方便出行，缓解拥堵。交通诱导技术是正确引导道路使用者顺利到达目的地、实现交通流优化、避免交通阻塞、更有效的管理现代交通的一种技术。2021/7/591重点讲解：交通流诱导系统第一节概述2021/7/592交通流诱导系统的起源交通诱导系统产生的背景：日益严重的交通拥堵。交通流诱导系统的历程：从静态系统到动态系统。静态诱导系统：用记录的交通状况的历史数据作为诱导依据。动态诱导系统：用实时的交通流数据作为诱导依据。第一节概述静态诱导系统研究始于20世纪70年代。特征：使用静态的标志牌指引道路；使用记录交通

状况的历史数据库或者地理信息系统(数字地图)进行路线引导。2021/7/593第一节概述静态诱导系统虽然可以指路，但是，并不能反映情况变化。为此，开发了动态交通诱导系统。也就是说，根据当前交通状况进行诱导。作为出行者，需要哪些方面的交通诱导呢？路堵不堵路怎么走车怎么停2021/7/594要解决的问题：车在哪里？——车辆定位目的地在哪里？——电子地图怎么走更合理？——交通量检测，路径计算停车场有没有停车位？——车辆检测诱导后交通不能堵塞——动态交通分配下一页2021/7/595诱导问题关键：实时动态或随机交通（路段和交叉口）分配（Real

Time—Dynam1cTraffic

Assignment)RTDTA主要功能：提供道路引导系统、引导车辆在最佳线路上行驶、为出行者提供出发时间和选择方式、提供诱导系统与交通控制系统的相互联系等。2021/7/596第一节概述动态交通诱导硬件系统主要由3部分组成：交通信息中心：动态诱导系统的核心主要功能：从各种信息源获得实时交通信息，并处理成用户需要的数据形式通信系统：完成车辆和交通信息中心的数据交换主要功能：信息中心通过通信系统向所有车辆不断发送实时交通状况数据，包括路段行程时间、交通事件以及其他相关数据2021/7/5973）车载诱导单元：车载诱导设备主要由计算机、通信设备和车辆定位设备组成主要功能：接收、储存和处理交通信息，为驾驶人员提供良好的人机界面，方便驾驶人员输入信息和获得诱导指令2021/7/598第一节概述2021/7/599——国外动态交通诱导系统的发展情况1.日本开始于20世纪70年代中期进行了基于FR射频通信的车载动态诱导系统的开发试验结论：可以减少13％行程时间的由于受当时技术、经济等因素的限制该研究项目没有继续下去。在20世纪80年代又相继进行了道路车辆通信系统

(nACS)和高级车辆交通信息与通信系统(AMTlC)的研究20世纪1990年开始的VICS(Vehicle

lnformationandCommunicationSystem)项目则是世界上第一个全国统一的车辆信息与通信系统2021/7/5100日本的交通诱导系统(DRGS)是其通用交通管理系统的一个重要子系统。它的发展计划包括三个阶段：a)第一阶段(1995-l997年)1996年3月在东京和神奈川县建立了4平方公里的实验区，约有200条线路可供选用。在实验区内建造带有双向红外线通信功能的交互式

DRGS，对DRGS的功能进行全面试验，其重点在于线路引导信息的实时提供问题。2021/7/5101b)第二阶段(1998-2000年)2021/7/5102DRGS向每一辆车提供优化线路信息，但还无法保证所有车辆运行效果的总体最优。DRGS在大城市开始发展，车载单元逐渐普及。c)第三阶段(2001年以后)2021/7/5103DRGS向所有车辆提供优化线路信息，使车辆处于总体最佳运营状态。优化线路引导是交通流优化的前提，按优化线路提供的方式，DRGS可分为LDRG(现场确定的线路引导)和CDRG（控制中心确定的线路引导)。

LDRG使车载单元能够选择车辆自身的优化线路

(它只使用车载数据)，但是只使用此项技术就有可能使许多车辆都选择同一条线路，造成新的交通阻塞。

相反，当车载单元广泛使用时，CDRG就能合理分配交通流，对未来的交通条件进行预测。因此

DRGS的发展方向是建立由控制中心分配交通流的系统即交互式DRGS。2021/7/5104第一节概述2021/7/51052.美国Pathfinder是美国第一个IVHS研究项目，它提供的信息为道路拥挤程度信息，以文字形式显示于电子地图上或以语音方式提示驾驶员。1991年7月到1996年12月间，美国在Illinois的Chicago进行了ADVANCE

(Advanced

Driver

andVehicle

Advisory

Navigation Concept)项目的研究，这也是一种分布式的路径诱导系统。目前美国投入使用的MAYDAY系统可以向自动用户报告车辆位置，用户在必要时可以获得紧急帮助。该系统的扩充功能包括：出行者信息、路径帮助和诱导等服务。2021/7/5106得克萨斯州的圣安东尼奥市是美国第9大城市，其市内高速公路路段的交通流量已经超过2O万辆／日，而交通事故频繁使该市高速公路系统的运行效率大大降低。为了解决这个问题，在得州运输厅的领导下圣安东尼奥市开发了一项强调各种运输方式和部门间协调合作、并采用新技术与新工艺的城市道路引导系统TRANSGUID。2021/7/5107圣安东尼奥市的道路引导系统是在39.4km道路的每条车道上，按照0.8km的间隔设置对感应线圈型的车辆检测器，每隔1.6

km设置摄像装置，并使用专用的光纤通讯网络。管理人员通过一种带实时数字地图显示的计算机系统来传递对交通事故的反馈处理意见。2021/7/5108(1)TRANSGUID的基本构架在交通控制中心，由摄像机拍摄到的影像资料与计算机图形分别显示在控制台的监测仪和一幅

3m*18m的墙式屏幕上。由光纤传送的可变信号信息以及沿高速公路、匝道线安装的高架式车道控制信号，都能实时传送给监控人员。2021/7/5109(1)TRANSGUID的基本构架(1)TRANSGUID的基本构架该系统在设计时还采用了多项最新技术，使用的数字通信技术能将人的声音、各项数据以及压缩后的数字图形以155Mb／s的速度传送出去。该系统是美国最先使用同步光导网络(Sonet)标准的系统，能够充分保证设备的兼容性。该系统使用的计算机主机具有很强的纠错能力，其“通用性”高达99％以上。2021/7/5110TRANSGUID使用专家系统来提供解决事故的方案。当事故发生时，由事故检测器检测到事故的存在，通过专家系统对事故进行分析确定事故的类型和严重程度，并提供一种或几种事故解决方案，操作人员对这些方案做出“接受”、“修改”或“拒绝”等选择。所选方案一旦执行，系统又将继续报告当前交通状况，提供必要的新的计算。为了保证互相矛盾的方案不被执行，这个系统还设有防范程序。2021/7/5111(2)TRANSGUID的工作原理据统计，使用该系统以后不仅减轻了事故对交通的影响，而且使高速公路上的拥堵减少了27％，同时该地区每年减少C0排放量可达到128t，HC13.5t，CO217.2t，年燃油消耗可减少1200万升左右。2021/7/5112第一节概述2021/7/5113欧洲德国和英国分别在20世纪80年代末期开发出了用于示范的基于红外信标进行通信的动态路径诱导系统，即IJSB系统和AUTOGUIDE系统。二者都是利用历史数据进行诱导的。进入20世纪90年代，德国西门子公司基于LISB开发的ALLSCOUT系统(在欧洲称为EU—RO-SCOUT)具有一定的国际影响，它是基于红外信标通信方式的中心决定式的路径诱导系统。基于ALERT-C协议的交通数据频道广播已经或即将在英国、德国、意大利等il个欧洲国家开通，它能够向用户提供交通事故、拥挤、道路施工等信息，其商用路径诱导系统CARMINAT、DY-NAGUIDE等不但可以显示(提示)交通信息，也可以实现分布式的动态路径诱导。2021/7/5114第一节概述2021/7/5115欧洲的代表性系统有：SOCRATES、EURO

SCOUT、TrafficmasterSOCRATES：有效发挥传统的蜂窝无线电话的地面站的作用，使交通指挥中心与行驶中车辆进行双向通信，它的下行线路可通过“广播方式”向行驶在各种地面站的网络内的装有SOCRATES车载装置的车辆提供道路交通状况的详细数字信息。上行线路利用多频存取协议经过基地台向交通指挥中心发送信息。EUROSCOUT是以红外线信标为媒体的动态路线引导系统。车辆和信标间的红外线通信是双向进行的，汽车就变为一个探头，将旅行时间、排队等候时间及OD信息等交通信息数据传输给中央引导计算机。Trafficmaster是以伦敦为中心的广范围高速公路使用的系统，采用传呼机网络提供交通信息。收集高速公路交通状况数据的传感器向前后方向发出2条红外线光束，并根据各光速在车上的反射波时间差检测车辆的速度。2021/7/5116第一节概述2021/7/5117在世界范围内，路径诱导系统已经获得了用户的极大欢迎。在日本，1995年销售的车辆诱导系统达到53万个，比1994年增加了73．2％。到1998年5月，

VICS设备在日本已经销售了44万台，比预计增加了1倍。从1996年开始至2002年1月末，上市的车载导航系统装置约为890万台。在美国，调查发现人们对所说的MAYDAY系统具有极大的兴趣，并被视为将来添加车辆附属设备的第一选择。经过多家大公司的合作研究，车载Pc机已经面世，为车载诱导设备成为小汽车的附件创造了条件，并将具有极大的市场潜力。2021/7/5118第一节概述2021/7/5119我国动态交通诱导系统的发展情况北京、上海、南京、沈阳、长春等大城市都建

立了交通诱导广播系统。道路上的交通信息自动采

集并持续不断地送到交通指挥中心，经计算机处理

后的结果自动传送到交通广播电台的监视终端和打

印机上，再由播音员每隔一定时间或随时予以播出。这是动态交通诱导的初级形式，其诱导效果是很有限的，而车载分布式诱导系统或单车自主式诱导系统还未见报导。第一节概述2021/7/5120研究动态交通诱导系统的意义发达国家的交通诱导系统起到了方便陌生出行者出行、缓解交通拥挤的目的，受到了用户的欢迎。但也应该看到：一方面受经济水平、技术水平和交通特点的限制，其研究开发的成果不可能直接应用于我国的道路交通系统；另一方面，发达国家目前也仅实现了以历史数

据为依据的诱导，而基于实时动态交通信息的、更为实用的诱导功能尚在研究开发之中；此外，由于我国的道路基础设施较差，而社会对交通的需求发展迅猛，因此为了缓解交通供应与交通需求的矛盾，研究开发符合国情的动态交通诱导系统，最大限度地提高运输网络的使用效率具有重大意义。2021/7/5121第一节概述2021/7/5122出行更加快捷北京交通信息服务启动来源：新浪科技时间：2008-04-21自2006年12月19日第一届论坛召开以来，北京动态交通信息服务由试验示范进入了全面推广阶段，逐步应用于公众出行和政府管理。目前北京的出行者在出行前可以通过互联网和手机查询路况，选择出行路线；在出行中可以通过热线和导航仪掌握实时路况情况，享受个性化服务，避开拥堵路段。在各界的努力下，北京先后完成了发布平台建设、标准规范制定、动态导航地图制作、终端产品研制等关键性工作，初步形成了我国动态交通信息服务产业链，实现了动态交通信息服务的破冰之旅。第二节城市交通诱导系统结构框架2021/7/5123城市交通诱导系统结构框架城市交通诱导系统包括：交通流信息采集与处理子系统；车辆定位子系统；交通信息服务子系统；行车路线优化子系统。2021/7/5

124第二节城市交通诱导系统结构框架交通流采集子系统城市安装自适应交通信号控制系统(如SC00T等系统)。这个子系统包括两个关键词：一个是实时自适应交通信号控制另一个是接口技术的研究，即把获得的网络中的

交通流传送到交通流诱导主机，进行实时交通分配，滚动预测网络中各路段和交叉口的交通流量，为诱

导提供依据。2021/7/5125第二节城市交通诱导系统结构框架(2)车辆定位子系统车辆定位子系统的功能是确定车辆在路网中的准确位置。2021/7/5126第二节城市交通诱导系统结构框架第二节城市交通诱导系统结构框架(3)交通信息服务子系统作用：把主机运算出来的交通信息(包括预测的交通信息)通过各种传播媒体传送给公众。这些媒体包括有线电视、联网的计算机、收音机、路边的可变信息标志和车载的信息系统等。2021/7/5127(4)行车路线优化子系统2021/7/5128作用：依据车辆定位子系统所确定的车辆在网络中的位置和出行者输入的目的地，为出行者提供能够避免交通拥挤、减少延误及高效率到达目的地的行车路线。129北京市快速路交通流信息实时检测系统2009-1-5北京市快速路交通流信息实时检测系统始建于1999年，经过九年的建设发展，目前系统已覆盖二、三、四、五环路及15条快速路（京昌、机场、机场北线、京通、京承、京沈、京津塘、京开、京石、莲石、西外、万泉河路、学院路、通惠河北路、丰北路），检测断面520个，安装各类检测器764台。多年来，北京市快速路交通流信息实时检测系统为管理部门的信息统计、查询和领导决策、管理规划和快速路控制提供了大量的基础数据，为指挥调度提供了可靠依据，同时面向公众发布动态交通诱导信息，对

缓解拥堵发挥了积极的作用，取得了优良的社会效果。北京市快速路交通流信息实时检测系统已成为目前国内规模最大、2应02用1/7效/5

果最好的交通信息检测系统。第二节城市交通诱导系统结构框架130安装在京昌高速公路的202交1/7通/5

流信息检测设