智能交通系统及其在城市道路安全中的应用

1 引言
根据我国目前的交通现状，发展智能交通系统十分必要性。智能交通系统具有以下功效：增加交通的机动性，提高运营效率，提高道路网的通行能力，提高设施效率，调控交通需求；提高交通的安全水平，降低事故的可能性；减轻事故的损害程度，防止事故后灾难扩大；减轻堵塞：低公害化，降低汽车运输对环境的影响；智能交通系统的建设将形成新的经济增长点。智能交通系统是一个涉及面广、综合各种高新技术的研究领域。随着现代交通技术与电子、通讯、计算机等技术的发展，智能交通系统(ITS)的实现成为可能。这里重点介绍智能交通系统及其在道路安全中的应用。

2 智能交通系统
2．1 系统组成
ITS由中心、道路、车辆和远程访问4个模块化的子系统构成，它们共享通用的通信设备，如图1所示。

ITS按功能需求可具体分配给4个子系统下的各物理子系统(共19个物理子系统)，各子系统与用户、环境以数据和信息交换为基础融为1个有机整体。各子系统相对独立而又相互联系。每个子系统既是单一的实体，相互之间又能通过有机的重组完成一个ITS策略。图2为ITS子系统结构图。

ITS运用信息、数据通信传输、电子控制、计算机处理、传感器等技术。ITS信息采集模块通过传感器24 h获取交通、道路、天气等信息。硬件设备包括图像传感器、红外线传感器、镭射传感器、声音传感器、无线电传感器等。ITS信息处理模块快速处理从传感器获取的大量数据并转换为有用信息。硬件设备包括大型计算机、主体计算机、工作站、可移动终端、模拟技术、优化算法、图形处理技术、车内MPUs(用于引擎控制、导航等)、车内LANs。ITS信息传递模块将大量信息传递给车辆、可移动终端和固定设备。无线系统采用DSRCPDA、卫星通信，有线技术采用光学传递技术、ATM网络，HMI工业技术采用大规模显示屏、彩色PDP、液晶显示装置。

2．2 基础数据采集
数据采集是系统运行的前提。智能化调度系统具有公交运行基础数据的采集能力。这些基础数据包括：各公交站点的客流需求、公交车辆运行车速及站点停靠时间、车辆驾驶状态、车辆定位等。数据的采集主要南车载设备承担。车辆行驶记录仪内置大容量存储器，可实时记录车辆运行全过程的数据，包括：车辆启动和停车的日期及时间、车辆运行全过程的速度和里程检测、车辆制动变化的数据、车辆行驶过程中发生的事件及其时间和地点、事故发生前至事故发生时30 s内的安全数据等。此外，还可实时显示瞬时速度、当前路码、日期和时间；装有开、关门指示灯和超速指示灯，结合蜂鸣器可提示行车开门报警和超速报警；支持IC卡进行营运管理和车辆行驶数据采集；支持无线数据采集，预留GPS卫星定位接口，功能扩展后可实现车辆跟踪定位和车辆实时调度，预留流量检测接口等。
短距无线通讯仪是专为行车记录仪配套设计的无线数据采集设备，其通讯距离长(50~80 m)、通讯可靠性高(误码率0．2％)、速率高(115 KB／s)。车辆到达终点时，智能调度系统可识别系统自动识别车辆进站的时间、路牌号、车号和驾驶员工号等，并利用无线自动采集软件，将行车记录仪中采集的数据通过无线方式自动传输到终点站的智能调度系统。
2．3 智能调度系统
智能调度系统具有有效的数据管理和分析能力，包括操作型数据管理和分析型数据管理，其目的是保障科学、高效地决策分析日常营运的管理计划和调度。通过无线数据采集方式采集行车记录仪中的数据，并采用特定算法对车辆运行状态和驾驶员的驾驶行为进行分析加工。计算机以罔形化的方式显示车辆位置和运行状态，以直观的报表数据和简单清晰的图形化分析方法提供安全信息。同时，还可显示行车记录仪附属设备异常情况和行车违规记录。对问题车辆通过计算机显示屏红灯闪烁和语音的方式进行报警提示。现场调度管理。调度员利用智能化调度系统，可方便地监控和调度车辆的运行。现场调度管理模块由前台控制程序和智能化调度模块两部分组成。前台控制程序用于显示线路运行状态，完成系统和调度人员之间的交互。
2．4 信息传递
智能交通系统将记录的各种运营数据和行车报表、路单等信息，通过设定的传输方式反馈至公交公司。决策群体将通过查询各种报表、图表及相关的分析数据和信息资料等，掌握车辆的运营状况、相关公交资源的利用情况，作出相应判断及规划，合理调度公交车辆，使公交资源得到充分利用。

3 ITS在城市道路安全中的应用
交通事故是产生交通堵塞的主要原因。减少交通堵塞和车辆延误的主要方法是降低各种交通事故对交通流的影响，而ITS安全管理系统就具有此功能。ITS事件管理系统通过现有技术的合理应用及各相关单位的协调组织，可有效降低交通延误和交通阻塞。
有效的事件管理能够产生巨大的经济效益，为使系统能够达到此目标，事件管理系统应具有如下功能：改善道路的安全性(如减少二次事故)；提高各个执行机构的运行效率；更有效地利用现有的人力和物力；增大信息的发布范围和渠道；减少延误；提高货车车辆的机动性；减少事故反应时间；降低对环境的影响；降低运行成本；加快处理事故的时间；加快清理道路的时间。
3．1 交通异常事件检测系统旧
3．1．1 系统组成及原理
交通异常事件检测系统由交通状况检测、数据处理检测、信号控制及信息显示等构成。当采用磁性或超声波检测器时，系统由检测器、数据处理检测、事故判断、事故确认、信号控制机、信号灯、可变交通信息显示屏等组成；当用视频摄像机检测设施时，系统由数码摄像机、控制台、图像处理装置、信息控制机、信号灯、可变交通信息显示屏等组成。交通异常事件检测的基本原理：检测器检测车辆在正常情况下行驶的车流，所测得的车流参数应符合一定规律。一旦检测到的车流参数不符合该规律，即表示可能发生交通异常事件。由于车辆行驶的道路条件不同，故交通异常事件的检测判断在高速公路或较长距离公路上与城市道路有很大区别。
3．1．2 交通异常事件检测方法
城市道路上行驶的车辆运行状态与高速公路不同，因受交叉口的影响，属于间断车流，在道路上会有正常停车。因此在城市道路上进行检测时，必须先鉴别是正常停车还是非正常停车，然后再按上述原理进行检测，这样才能正确判断是否发生交通异常事件，故其检测难度比高速公路高。在城市道路除检测交通异常事件外，还需判别异常事件发生的地点。
方法1：同时利用检测器检测数据、探测车观测数据、过路司机和巡逻报告数据等各种数据，对各种不同来源的数据建立相应的交通异常检测算法，把各种检测算法的结果利用数据融合技术得到最终的检测结果，进行交通异常检测。
方法2：建立历史数据的数据库，储存正常交通状态下每个信号周期检测器的交通数据，将当前检测器的实时数据与同时刻历史数据的偏差值作为异常事件的判别依据。
对于交通异常事件发生地点的判别。在采用检测器检测交通异常事件时，主要依靠检测器设置位置的布设解决。如图3所示，用①②检测器检测路段上发生的异常事件，用②③检测器检测发生在进口道的异常事件，用③④⑤检测器检测发生存交叉口中间的异常事件。
3．1．3 系统性能及其改善
交通异常事件检测系统的性能一般用检测率、误测率与平均检测时间3项指标评价。为提高检测系统的性能，可用多重事故树分析方法检测高速公路交通异常事件；用判断分析法、交通仿真技术检测城市道路的交通异常事件等。随着高科技成果的不断出现，视频摄像和图像处理技术不断完善，这种技术很快即应用于交通异常事件的检测中。视频摄像监控中心技术人员可在视频监视器屏幕直观看到道路实际交通状况。
当发现有交通异常事件时，可通过人工操作向道路上的各种信息显示设施发布异常事件交通管理措施等信息。在用检测器检测交通异常事件的道路配有数码摄像监视器，可作为检测交通异常事件类型与性质的确认工具。如果不用人工操作而用计算机联机自动操作，则需用图像处理技术判断异常事件。由数码摄像机摄取的道路交通状况，传送到突发事件检测装置，检测装置再把检测图像通过信息传输线路传送到控制中心。
控制中心由图像收录装置收录图像，经处理装置处理成控制指令信息后，由信息传输系统把控制指令信息传送到设在突发事件地点上游龙门架上的专用情报板显示控制指令信息。
3．2 现场管理
交通标准化现场管理的主要任务是准确评价事件的严重程度，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，通过有效措施安全、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他车辆驾驶员和乘客的安全，是事件现场管理的首要目的。
高效的事件现场管理方案必须包括：确定一个事件现场指挥点：指定一个有权威的现场指挥人员；应调动所有与事件处理相关的人员；对紧急车辆和设备进行分阶段调用。