智能交通平臺的組成與應用

文/袁旭昌

交通是人類永恒的話題，陶淵明在《桃花源記》中提到“阡陌交通，雞犬相聞”，這里的“交通”指的就是田間小路交錯縱橫。一個與時隔絕的小村子也要用“交通”來解決人員及物品的流動問題，那么今天動輒幾百上千萬人口的大城市，交通就是一個很大的問題。

交通要解決的問題就是人員或貨物的流動。400萬年前，人類的始祖以非洲大草原為原點，遷徙跋涉，經過幾百萬年后才占據(jù)了地球的每一個角落。400年前，他們分散在各地的子孫又一次發(fā)現(xiàn)了彼此，自此開始，人貨往來，綿延不絕。交往的密切與頻繁，以及文明的快速傳播，促進了交通的大發(fā)展。第一次科技革命我們進入蒸汽時代，輪船、火車、水運、鐵路出現(xiàn)在我們的視野。第二次科技革命我們進入了電氣時代，電氣化鐵路、飛機、地鐵突飛猛進。第三方信息科技革命將我們生活的方方面面帶入了信息化、智能化的時代。

智能交通的由來

近幾年隨著科技的進步，經濟的發(fā)展，我們在感受到國際、城際交通越來越便利快捷的同時，也感受到了市內交通越來越給我們“添堵”。在這種背景下，“智能交通”開始走到舞臺的中央。

智能交通系統(tǒng)（Intellingent Transport System 或 ITS）是以傳統(tǒng)的交通工具理論與實踐為基礎，以提高交通系統(tǒng)的可靠性、安全性、經濟性、舒適性及運行效率為目的，運用電子技術、信息技術、傳感技術、系統(tǒng)工程技術等科學技術成果，對傳統(tǒng)的交通工具、交通設施及其規(guī)劃、運行及管理方法進行改進和提高的一個新興領域。

智能交通系統(tǒng)的組成

圖1 智能交通系統(tǒng)拓撲圖

信息采集系統(tǒng)

智能交通要想發(fā)揮效能，采集系統(tǒng)的密集化、精確化、智能化必不可少，采集系統(tǒng)實際上相當于整個系統(tǒng)的感官。

采集系統(tǒng)主要包括卡口、電警等車輛抓拍系統(tǒng)，對過往車輛進行記錄、分析，目前主要功能是公安對車輛的控制、排查、刑偵以及交警用于治安處罰使用，其實這些信息對于交通的規(guī)劃、改造、建設也有重要的意義。

GPS定位系統(tǒng)

在交通運輸管理中, GPS 導航系統(tǒng)與GIS 電子地圖、無線電通信網(wǎng)絡及計算機車輛管理信息系統(tǒng)相結合,可以實現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能。

目前ITS 發(fā)展較好的國家主要有日本、美國等,這些國家的ITS 應用中, GPS 技術都得到了廣泛的應用。在日本,由于政府的高度重視,較為突出的是利用GPS 技術的自主導航產品非常普及。在日本國內，2012 年底，裝有GPS 自主導航設備的車輛已超過900 萬臺。它們?yōu)轳{乘人員提供出行的最佳路徑規(guī)劃,沿途的道路指引，途中的加油站、便利點、維修點、商旅服務信息等提供一系列的幫助。

停車場管理系統(tǒng)

停車場管理系統(tǒng)是通過計算機、網(wǎng)絡設備、車道管理設備搭建的一套對停車場車輛出入、場內車流引導、收取停車費等進行管理的網(wǎng)絡系統(tǒng)，是專業(yè)車場管理公司必備的工具。它通過采集記錄車輛出入記錄、場內位置，實現(xiàn)車輛出入和場內車輛的動態(tài)和靜態(tài)的綜合管理。系統(tǒng)一般以射頻感應卡為載體，通過感應卡記錄車輛進出信息，通過管理軟件完成收費策略實現(xiàn)，收費賬務管理，車道設備控制等功能。

停車場系統(tǒng)能空余車位信息、在場車輛信息，空余車輛信息在交通誘導時會起到非常重要的作用，駕駛員提前知道空位信息可以提前做出機動調整，而在場車輛信息在公安的車輛追蹤和排查中會有重要的意義。

實時/歷史路況系統(tǒng)

實時/歷史路況信息在整個智能交通系統(tǒng)中的作用舉足輕重，是實現(xiàn)智能交通根本目的的關鍵點。出行人根據(jù)歷史及實時的路況，可以提前預測交通狀態(tài)，規(guī)劃出行時間，選擇合適路線。從根本上提高路面利用率，而該系統(tǒng)的關鍵在于信息的準確性、智能性、機動性；舉個例子，當一個城市出現(xiàn)暴雨時，某些路段無法通行，此時整個系統(tǒng)是否能給出智能的路線建議，甚至在暴雨出現(xiàn)前，就能結合天氣預報的信息給出實時的路線建議。這是對整個系統(tǒng)是否智能的重要考量。

指揮調度系統(tǒng)

最常見的指揮調度系統(tǒng)就是紅綠燈，它發(fā)揮著最基礎、最直接的作用。但這種比較機械的設置也會影響交通的效率，比如在十字路口，有時會出現(xiàn)空車道一直顯示綠燈，而繁忙車道卻一直紅燈的情況。能否智能判斷車道的空閑與繁忙，從而機動調節(jié)紅綠燈信號，這個也是可以研究的課題。

當我們將特定車輛的GPS信息與GIS信息結合的時候，就可以建立一套可視化的指揮調度系統(tǒng)，比如要人保衛(wèi)時對于警衛(wèi)車輛及跟隨車輛的調度，或者嫌疑車輛抓捕時相關車輛的調度。

大數(shù)據(jù)系統(tǒng)

智能交通每天收集的信息必然是海量的，以一個中型城市（70萬輛車），設置500個卡口為例，每年單過車數(shù)據(jù)就達10億級。在這種海量的數(shù)據(jù)中如果使用原有的關系型數(shù)據(jù)庫查詢技術，進行實時的車輛信息比對與查詢會嚴重的消耗系統(tǒng)資源，所需時間也較長，容易貽誤戰(zhàn)機。大數(shù)據(jù)技術高數(shù)據(jù)吞吐量和高度容錯性的先天優(yōu)勢可以使查詢達到秒級的速度。例如浙江宇視科技基于hadoop搭建的大數(shù)據(jù)架構，可以做到對于30億的數(shù)據(jù)量查詢達到秒級響應的效果。

智能交通系統(tǒng)的應用

違章處罰

智能交通最直接的聯(lián)想就是對違章駕駛行為的處罰，1997年4月，當全國第一個“電子警察”（俗稱“電子眼”）在深圳福田區(qū)新洲／紅荔路口“上崗”時，這一交警執(zhí)法手段革命性的改變在國內引起了轟動。時至今日，電子眼部署在全國的各個大小城市，為交通安全與交通效率的提高立下了汗馬功勞。

交通誘導

交通誘導系統(tǒng)（TGS, Traffic Guidance System），是基于電子、計算機、網(wǎng)絡和通信等現(xiàn)代技術，根據(jù)出行者的起點向道路使用者提供最優(yōu)路徑引導指令或是通過獲得實時交通信息幫助道路使用者找到一條從出發(fā)點到目的地的最優(yōu)路徑。這種系統(tǒng)的特點是把人、車、路綜合起來考慮，通過誘導道路使用者的出行行為來改善路面交通系統(tǒng)，防止交通阻塞的發(fā)生，減少車輛在道路上的逗留時間，并且最終實現(xiàn)交通流在路網(wǎng)中各個路段上的合理分配。

交通規(guī)劃

智能交通所產生的大量過車數(shù)據(jù)對于交通的改造與規(guī)劃也有重要的意義，可以將過去一年道路的繁忙/空閑進行量化，并標注在地圖上；也可以將過去一年道路的平均通行速度標注在地圖上；也可以根據(jù)月份、天氣、節(jié)假日進行統(tǒng)計標注；這些信息對于未來要做的交通改造與規(guī)劃有重要意義。

結束語

隨著物聯(lián)網(wǎng)的推進，智慧城市在我們眼中的愿景已經越來越清晰，智能交通作為智慧城市中重要的有機組成部分，必將在我們的日常出行、交通安全、治安管理領域發(fā)揮越來越重要的作用。