1、城市交通流诱导系统框架的构成与实施摘要：本文提出了一种适合中国国情的城市交通流诱导系统的结构框架和实施框架；对框架中各个子系统之间的协调方式以及信息交换模式进行了规划；并对各个子系统的功能进行了讨论。由各个子系统相互协调构成的有机整体可以有效地控制城市交通状况,减少交通堵塞的发生。关键词：智能运输系统；结构框架；交通流诱导；地理信息系统 中图分类号：F550 文献标识码： A 文章编号： 1 前言 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。可以预料交通诱导系统将成为 21 世纪现代化地面运输管理体系的模式和发展方向，它是交通运
2、输进入信息时代的重要标志。 动态交通诱导系统的研究最早开始于 20 世纪 70 年代中期的日本，首先进行了基于 FR 射频通信的车载动态诱导系统的开发试验，并得到了可以减少 13%行程时间的结论，但是由于手当时技术、经济等因素的限制该研究项目继续研究下去。在 20 世纪 80 年代又相继进行了道路车辆通信系统（RACS）和高级车辆交通信息与通信系统（AMTIC）的研究，1990年开始研究的 VICS 项目可以播发实时交通信息，VICS 车载接收机结合了DGPS 和调频副载波接收功能，可以进行车辆导航和路径诱导。 欧洲的德国、英国在 80 年代末开发 LISB 系统和 Autoguide 系统。
3、我国对交通诱导系统的研究起步较晚，90 年代初，一些高校和交通研究机构开始了城市交通诱导系统技术的研究和尝试。在“九五”期间，交通部提出“加强智能公路运输系统的研究与发展 。结合我国国情，分阶段地开展交通控制系统、驾驶员信息系统、车辆调度与导航系统、车辆安全系统及道路收费管理系统等 5 个领域的研究开发、工程化和系统集成的研究工作。目前处于对定位系统、电子地图、通信系统等问题的研究阶段，而对比较全面的动态路径诱导系统的研究还处于起步阶段。 我国的一些大城市都建立了交通诱导广播系统，道路上的交通信息由车辆检测设备和摄像机镜头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
4、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还未实施。 综上所述，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。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是实时有效的。 2 城市交通诱导系统的结构 城市交通诱导系统通过在部分关键交叉口布设的检测器和摄像机来采集原始数
5、据（一般指交通流量和车道占有率） ，并利用交通面控系统检测到的实时交通信息，结合交通信息中心（TIC）动态预测的路网中各交叉口的交通流量和各路段的运行时间，并根据驾驶员输入的起讫点，在车载机内动态地计算出最优路径，并动态地显示于电子地图上，从而引导车辆避开交通拥挤，沿着时间最短路径行驶，达到动态路径诱导的目的。交通诱导系统的结构原理图如图 1 所示。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： 图 1 交通流诱导系统的结构 2.1 交通流信息采集与处理子系统 交通流信息的采集主要是通过交通控制系统实现的。所以，城市安装交通流量检测系
6、统是实现交通流诱导系统的前提条件。这个子系统涉及 4 个方面内容：交通信息检测：可以利用交通信号控制系统的交通流量检测信息；交通流信息的转换与传送：把从交通控制系统获得的网络交通信息进行处理并传送到交通流诱导主机；滚动式预测网络中各路段的交通流量和运行时间；建立能够综合反映多种因素的路阻函数，确定各路段的出行费用，为诱导提供依据。 2.2 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确切位置，其主要研究内容有：建立差分的理论模型和应用技术，即讨论如何根据基准台所测出的测差来修正车载机的误差，从而达到提高定位精度的目的；设计系统通信网络，其中包括信号的编码、发射和接收以及信号的调制和
7、调解等问题；研究系统的电子地图制作方法以及实现技术；建立一套故障自诊断系统，以保证在系统发生故障或信号在传输中出现较大误差时，也能准确地确定车辆的位置。 2.3 交通信息服务子系统 交通信息服务子系统是交通流诱导系统的重要组成部分，它可以把主机运算出来的动态交通信息通过各种传播媒介及时地传送给公众。这些媒介包括有线电视、联网的计算机、收音机、电话亭、路边的可变标牌和车载的接收装置等，使出行者在家中、在路上都可以得到交通诱导信息。 2.4 行车路线优化子系统 行车路线优化子系统是交通流诱导系统的重要组成部分，它的作用是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，结合交通信息
8、采集与处理子系统传输的路网交通信息，为出行者提供能够避免拥挤、减少延误、快速到达终点的行车路线，在车载计算机的屏幕上显示出车辆行驶前方的交通状况，并以箭头线标示所建议的最佳行驶路线。 3 城市交通流诱导系统的实施 根据我国的具体情况，以可持续发展和性能价格比为原则，下面设计了城市交通流诱导系统的实施框架，该系统由四个功能块组成，如图2 所示。 3.1 交通信息中心（Traffic Information Center，简称 TIC） 交通信息中心的主要功能是交通是交通数据的采集、处理、显示和系统的总体控制。采集到准确、及时、高质量的路网实时交通数据是交通流诱导系统实施的前提条件和关键。TIC
9、通过交通管理中心（Traffic Management Center,简称 TMC）的环形检测器、路口摄像机、 浮动车数据 FCD、路段行程时间的历史数据库等途径来获得实时交通信息。通过 TMC 获得的实时交通状况信息为数据形式的交通流量和车道占有率，需经过数据转换成路段行程时间数据。对于那些没有检测器的路段，UTFGS 采用统计聚类的方法来推导估计出该路段的交通状 况。为了从有限的信息源或者不足的信息源中计算或抽取出准确的当前路段行程时间数据，必须运用数据融合（Data Fusion）技术，进行合理估值的提取。TIC 通过数据融合获得了所有路段上实时的路段行程时间，再附加来自于政府部门的交通
10、法规和来自 TMC 的交通事故、阻塞及交叉口通行状况的报告与气象信息、GPS 基准台的差分修正数据，形成进行交通信息发布的信息。在 TIC 产生的待发布的信息将传送给数据通信模块 DCS 和信息服务模块 ISS。 3.2 数据通信系统（Data Communication System，简称 DCS） 数据通信模块的任务是将交通信息安全准确地发布出去，因此要对传输的信息进行数据压缩和有效的误差纠错编码。另外，为适应所使用的通信方式的要求，还需对经过编码的 数据进行标准化或格式化。UTFGS 使用 RF 射频数据通信系统或 FM 调频副载波的 RDS-TMC 方式传输数据。前者是目前进行实验时使
11、用的通信方式，而选择后者的原因是由于它技术成熟，易于接收，通信费用低廉，适于交通数据电台的早期发展。 3.3 车栽导航系统（On-board Navigation System，简称 ONS） ONS 的主要功能是实时接收、显示动态交通信息，根据差分全球定位系统（DGPS）的定位数据、导航软件和其他动态信息进行路径诱导。车载模块由 GPS 接收机、动态信息接收机、车载 PC 机组成。车载 PC 机是车载模块的核心，车载导航软件的功能如下：译码通过对来自于动态信息接收机的数据进行拆包和信道、信源译码，形成实时信息数据； 定位通过车载 GPS 与差分 GPS 修正数据的配合，计算出车辆的精确位置坐
12、标，并依据地图匹配算法将车辆位置显示与电子地图上；显示交通信息用不同颜色在电子地图上表示各不同路段的交通拥挤情况；路径选择依据车辆定位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，结合动态路网交通信息，进行动态交通分配，为出行者计算能够避免拥挤、减少延误、快速到达终点的最优行车路径；路径导航在车载 PC 的电子地图上以箭线标示所建议的最佳行使路线。 3.4 信息服务系统(Information Service System，简称 ISS) ISS 的主要功能是修正、更新已建立的历史数据库、地理信息系统（GIS） 、数据融合模型、交通流预测模型，并提供其他形式的交通信息服务。ISS 的目标
13、是把动态交通信息通过各种传播媒介及时地传送给公众，使出行者在出行前或者在出行途中都可以得到交通诱导信息。ISS 模块的功能有：分析处理不断获得的交通数据，调整、修正已经建立的数据融合、交通流预测的理论模型；更新、补充行程时间的历史数据库；通过新的信息媒体 Internet 进行信息发布，包括动态和静态的交通信息、地理信息和路径动态寻优服务；向其他交通信息需求部门，例如发布交通信息的广播电台、有线电视台、政府部门、研究部门、研究院所等提供实时交通信息。 4、结束 城市智能交通流诱导系统( ITFGS) 的实施框架的建立可以使整个交通系统的信息以及设施实时地进行信息交换,使各个子系统形成一个有机的
14、整体。这个整体所发挥出来的作用远大于各个子系统单独工作的合力。它可以使用户在第一时间避免交通阻塞的出现,保证了每一个用户的利益；同时,交通堵塞的减少也使整个交通系统的顺利运行有了可靠的保证。同时,车载信息设备也为各行业部门车辆的集群控制,以及对特种车辆的监控提供了条件。 参考文献： 1 Chuan-Ming Liu, Li-Chun Wang, Lei Chen; Chung-Ju Chang. On-demand data disseminating with considering channel interference for efficient shortest-route serv
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