基于交通法規的智能交通模型研究

杜丹蕾

（湖南科技學院 計算機與通信工程系，湖南 永州 425199）

引 言

智能交通系統（Intelligent Transportation System，簡稱ITS）的概念于1990年由美國智能交通協會提出，智能化交通信息系統可以極大的提高交通信息系統的安全性、可靠性及運行效率。[1]作為當前國際道路交通和運輸科技發證的前沿，具有巨大的發證空間和市場潛力。世界個發達國際紛紛對陣那個花交通系統的研究和開發投入大量人財力。我國也不甘落后，已經在部分地區建立了示范工程，在綜合利用交通資源，提高交通頻率、改善交通環境等諸多方面取得了重大成果。但其針對性太強，多為面向大型城市而對運營、運輸技術以及交通法規的支持不夠。而交通法規、運營、運輸技術是交通網絡高效運作的重要制約因素。因此，對交通法規和運營、運輸技術進行分析，建立一個基于交通法規智能交通系統模型十分必要。

1 《交通中華人民共和國道路交通安全法》法規分析

為維護路交通秩序，預防和減少交通事故，保護財產安全及其他合法權益，提高道路通行質量，我國2011年頒布《交通中華人民共和國道路交通安全法》一共八章，一百二十四條。提出了有關道路交通包括車輛、駕駛人、道路等方方面面的各種規定。中華人民共和國境內的車輛駕駛人、乘車人以及與道路交通活動有關的單位和個人，都應當遵守本法[2]。在本智能交通模型中，對法規中涉及到的其對通行造成影響的對象進行研究與統計，最終提煉出模型中的實體對象，主要有以下幾個：

（1）道路

道路根據其不同等級以及可行駛方向、路況（天氣、特殊事件）對車輛行駛速度和通行有不同限制。

（2）車輛

車輛根據其類型不同，可以在不同道路上行駛，有不同限制（限高、限速、限款、限載等）。

（3）人

包括行人和駕駛人，在法規中，主要對駕駛人行車準則進行了較為詳細的規定。

（4）交通標志

當道路出現不同交通標志，必須依照標志進行行駛，系統中主要用于表示動態指定的規則集合。

2 根據法規運營需要確定實體屬性

根據以上對交規的提煉和對交通運營及其運輸需要的分析,進一步明確了道路、車輛、人、交通標志的其實體屬性。主要如下：

道路（起點，終點，路段集） LOAD(SP,FP,{s1,s2,…, sn})

路段（起點，終點，方向，限速）SECT( SP,FP ,DIRE, vmax,vmin)

人（身份證，駕駛證，…）PERSON(P_ID ,DRIV_ID,….)

交通標志（標志名稱，標志圖像，標志說明，處理代碼）MARK(NAME, SIGN, DESC，CODE)

車輛（車牌號，車輛類型，行駛證，車主，限高，限寬，限載人數，限載噸位）CAR（C_ID,C_TYPE,DC, owner，limited_high，limited_width, limited_num, limited_weight）

3 交通違規的設置研究

建立了以上實體模型，本系統重點研究了在我國交通體系下交通違規的鑒定處理，交通違規通常包括：證件類的違規及交通行駛中的違規，重點研究后者。

交通行駛類違規：逆向行駛, 超(低)速行駛, 違規轉彎,限高(寬), 限載, 違反交通指示。

由于路面限制都可以用交通指示進行標志，所以將違規統一轉化為違反交通指示。這樣根據每條路的不同情況添加不同指示，如某路段限速，直接在路段上加交通限速標志，轉化為系統處理即可每個路段設有違規條例變量，限速則設置條件為速度判斷，對比車速與限速的標準從而判斷得出是否違規。這樣處理還有一個好處，就是可以實現對突發事件增加的路面限制，可以動態添加減少交通限制，使系統靈活性更高。

4 公共交通路徑查找算法

路徑查找算法在智能公交中有著極其重要的地位，在本系統中城市公共交通路徑的查找，采用了三級公交二維表存放兩地的轉乘路徑。通過二維表生成算法，先對所有直接連通的地點標注直連車次，并標注為直達標志1，然后未有直連通的兩點間根據二維表查找中間連通站點。標注連通中間點的車次，及連通點，二次轉車標志2，如此循環將兩站點路徑存儲于二維表。由此查閱二維表就可以得到任意兩站間的換乘路線。

具體算法如下：

已知：公交線路 L={L1,L2,…,Ln}，公交站點P={P1,P2,…,Pm}

若有公交線路 Li(i∈{1,2,…,n})為從 Pi1出發途歷經 Pi2,Pi3,…,直到終點 Pin，則 Li={Pi1, Pi2,…, Pin} （有向路線）。

實際生活中一般公共線路可分為環路和往返路線，若為環路則Pi1= Pin，若為往返線路則Pix= Pi(n-x+1)(x<=n/2)。

(1)生成直達公交線路二維表G

建立二維表 G，其中第 i行，第 j列單元格 Gij(i,j∈{1,2,…,m})存儲 Pi至 Pj的直達公交線路，當存在 LA 途經Pi，Pj則將LA存入Gij

(2)生成一次冪轉乘公交線路二維表C

建立二維表 C，其中第 i行，第 j列單元格 Cij(i,j∈{1,2,…,m})存儲Pi至Pj的轉乘公交線路。

如存在Gij則存在Pi至Pj的直達公交線路，無需轉乘Cij賦值0

查找二維表G第i行，遍歷找出所有非空單元格Gia((a∈{1,2,…,m})∧Gia≠null)若存在 Pa到 Pj直達路徑（即 Gaj≠null）則將Gia連接Pa連接Gaj存入Cij

(3)生成二次冪轉乘公交線路二維表（包括轉三次和四次車情況）

建立二維表 C2, 其中第 i行，第 j列單元格 C2ij(i,j∈{1,2,…,m})存儲Pi至Pj的二次轉乘公交線路。

如存在Cij則存在Pi至Pj的直達或一次轉乘公交線路，無需二次轉乘當Cij=0時C2ij賦值0；Cij為某站點則C2ij=1。

Cij為null時，查找二維表C第i行,遍歷找出所有非空單元格 Cia((a∈{1,2,…,m})∧Cia≠null)若存在 Pa到 Pj路徑（即Gaj≠null）則將Cia連接Pa連接Caj存入C2ij

生成完以上換乘信息，公交換乘查詢變得極為簡單，查詢兩地A、B之間的公交路徑只需查閱C2中對應A所在行和B所在列的單元格，如果非空則存在AB間換乘路徑，取出該單元格存儲4次轉乘內的的路徑信息。如果為 null則AB間不存在4次換乘內的公交路徑。

[1]陳旭梅,于雷,郭繼孚,全永燊.美.歐.日智能交通系統(ITS)發展分析及啟示[J].城市規劃,2004,(7)75-79.

[2]全國人民代表大會常務委員會.交通中華人民共和國道路交通安全法,2011-4-22.