未来智能交通解决方案

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1、一、前言交通，是连接人、货物、和服务的重要手段，是一个城市或社区在日常运营 中不可或缺的重要元素，我们每天都在乘坐私有的或公共的交通工具如小汽车、 公交车、船、轨道交通等穿梭于城市中的不同地点。交通系统的平顺运行直接影 响着城市的经济活动和生产效率，也影响着人们的生活质量和居住品质。在过去， 人类在交通方面已经取得了不少显著的进步，开发了新的交通方式和基础设施， 如高速公路、轨道交通、公交专用快速路等等，每一次进步都带来了一个阶段经 济活动的提升。交通系统的提高创造了新的经济机会，减少了人员、货物、服务 的流动成本，促进了城市的持续发展。近几十年来，城市化的趋势给全球各地的交通系统带来了不小的

2、压力，很多 城市的交通系统和相关的基础设施日趋紧张，拥堵的交通系统阻碍了经济活动的 正常开展，也消耗了大量的能源并对环境造成了污染。可以预见在不久的将来， 由于不断增长的人口数量和越来越旺盛的移动需求，这些系统将更加不堪重负。 解决这些交通问题的传统方式不外乎：-建设更多的路桥来增加这些底层基础设施的运能-增加车辆的数量（例如公交车或轨道列车）来满足日益增长的交通服务的需求很明显，现在很多城市中有限的土地资源使得这些方法已经到达了它们的极 限，城市需要一种新的方法来解决这些挑战，我们需要优化现有的基础设施投入， 提高现有资源的利用率，提供更安全、洁净和高效的交通。智能的交通解决方案需要帮助当代

3、城市交通实现四个明确的目标（如图1 所示）。图1.城市交通的四个目标|x预测需求， 优优现有资源提高运言敷寧，降 低对环境的戢响提高施客端到端 的用户体验提供安全可辜 的保障预测需求，优化资源配置智能交通的一个目标就是提高资源的利用率，更好的运用现有的资产和基础设施。这个目标可以通过几种方法来实现：收集交通网络状况的实时数据识别移动性和资源使用的模式预测需求实现现有基础设施和资源的合理使用对从道路上的传感器和设备上收集而来的数据或从其他代理机构得到的数据（包括实时数据和历史数据）进行分析，我们就可以达到预测需求，优化资源 配置的目标。这种分析可以帮助交通管理中心或者交通服务提供商作出合理的预

4、测，优化交通资源的配置和使用。这些收集的数据也可以用于提供增值服务，或 者为道路使用和维护的收费提供一些新的方法，例如拥堵费，这些方法可以用于 引导旅客的行为从而对整个交通环境起到积极的作用。提高旅客的端到端体验智能交通把致力于提高旅客的用户体验作为目标之一。例如，一个智能的解 决方案可以提供实时导航，告知驾驶者由于突发事件或者交通拥堵导致的路线变 化，或提供多种公共交通的方案以供选择。这种解决方案同时也可以通过鼓励旅 客来实现平衡公共交通工具和私有交通工具的使用的目的。辅助决策交通流量的数据可以直接来自于不同的交通服务提供商或者交通 管理中心，也可以基于交通服务商提供的增值服务，向旅客开放这

5、些相关数据是 提升他们对城市交通系统满意度的重要因素之一。提高运营效率，降低对环境的影响智能交通的另一个目标是提高个体交通机构，交通运营者以及商业车队经营 者的运营效率。通过追踪资产、优化配置以及确保运维效率，智能交通的技术可 以减少浪费、提高可靠性、和降低交通经营者的运营成本。智能交通试图向价值链的其他参与者提供机构运营的可见性，例如部件供应 商和运维承包商等，以增加彼此间有效的合作。同时，智能交通也可以对计划和 抉择提供帮助，提高整个系统的运营效率。提供安全可靠的保障为了确保市民的安全，来自于车载传感器设备的信息可以和来自其他车辆上 的传感器信息或者基础设施上的传感器信息相结合，从而提高特

6、定车辆驾驶员所 能接受的安全警告的范围，例如错误的行车道、湿滑路面、临近的警报等等。而 且，在基础设施如道路、轨道上进行状态监控的传感器可以帮助侦测危险情况， 使得维护人员可以快速响应，通过智能的监管系统，道路、铁路、机场等都可以 持续监控和检测潜在的危险。前面提到，由于有限的交通资源无法满足日益增长的移动的需求，城市的交 通基础设施面临着史无前例的压力，这种压力还会持续存在于全球各地。物理基 础设施的增长是有限的，而以技术和信息为基础的解决方案有潜力成为更快速更 有效的解决方案。智能交通是将技术及智能与城市交通基础设施紧密结合在一起。通过它，城 市交通机构可以提高运能、加强旅客的用户体验，使

7、得交通系统和基础设施更为 高效、安全和可靠。智能的交通依赖于信息技术理念：收集数据并可视化、资产 的管理、传感器监控、最优化分析、分布式控制，等等。有了智能的交通解决方 案，通过采集相关数据、分析数据、以及提供各种视图，城市管理者可以随时了 解当前的基础设施和交通问题。通过使用合适的工具和技术（例如自动化、最优 化分析等），城市管理者还可以进一步提高交通流量和运能，使智能的交通成为 一种可能。本文力求给正在寻求方案以解决城市交通各种挑战的读者提供一个选择，本 文将介绍智能交通的主要部件和功能，使读者了解它是怎样通过预测需求、优化 资产和运能来提高城市交通的运营效率的。二、智能交通概述智能交通提

8、供了对整个交通网络的智能和洞察力、以及更高的透明度和可见 性。它有助于分析跨不同交通网络的交通行为和事件，帮助优化流量、效率、响 应时间、和旅行体验等等。智能交通是一个全面的、可扩展的交通管理平台，它提供系统范围的信息整 合、洞察力和智能。它通过从跨区域的不同系统收集而来的数据，对道路交通和 公交运营活动提供了一种集中式的管理。智能交通提高了事件觉察力，提供了一 个全面的视图从而人们在任何时候都能知道路上在发生什么。这种解决方案帮助 城市管理者主动地管理整个交通网络，提高旅客的旅行体验。具体得说，智能交 通能够帮助道路交通和公交运营机构：减少道路交通拥堵提高跨不同道路交通系统的事件可见性提高道

9、路交通流量及事件响应速度分析历史数据从而获得并理解道路交通流量及事件的固定模式预测未来一小时之内的道路交通流量状况增加公共交通车辆、服务及相关异常的可见度预测公共交通车辆的到达时间分析整个公交系统的性能状况和瓶颈智能交通是一个运行于智能运营中心之上基于Portal的一个解决方案，它 利用智能运营中心的底层架构和功能来实现城市不同机构之间的实时的信息传 递和合作，从而有效的管理、协调、和解决出现的问题。智能交通有两种部署方 式：传统的企业本地部署，或者基于SmartCloud的云部署。智能交通也可以和 其他的智慧城市解决方案互为整合。智能交通分为两个部分，分别为道路交通运营和公共交通运营提供不同

10、的功 能。交通感知：这是智能道路交通运营的基础功能部件，它为交通流量运营数据的可 视化和分析提供了交通信息模型和基础平台。道路交通感知功能部件把从分布的 道路和流量数据获取系统得到的数据通过业界流行的协议规范整合起来，集中地 展现给用户。交通预测：这个功能部件为交通机构提供了流量预测的能力，它利用在道路交通 流量感知系统中获取的历史的和实时的数据来预测未来一个小时内特定地理区 域内的道路交通流量情况。车辆感知和预测：这个功能部件为公交运输系统提供了车辆感知和到达时间预测 的能力，它可以同时为公交运输运营部门以及乘客提供整个公交网络上车辆服务 状况的一个清晰的视图。智能交通运营是智能交通的基础，

11、其中交通感知系统为其必需的功能部件，而交 通预测为可选的功能部件。智能运输分析则是构架在智能交通运营之上，也就是 说，为了部署和使用智能运输分析，必须先安装智能交通运营中的交通感知功能 部件。三、智能交通功能介绍智能交通分为智能交通运营和智能运输分析两个，共包含三个功能部件：交 通感知、交通预测、以及车辆感知和预测。本章将对这三个功能部件的具体功能 作详细的介绍。1. 交通感知交通感知是智能交通运营的基础功能部件。它为交通运营数据的可视化和分 析提供了交通信息模型和基础平台。它通过使用全球范围内交通行业公认的集成 协议，将来自不同交通和道路数据捕获系统中的数据集成在一起。交通感知功能部件提供了

12、随需应变的地理可视性以及以下功能：将多个来源的交通数据变换到一个集中交通信息系统中包含一个近实时的直观界面，用于聚集交通信息帮助提供平衡各路线间交通所需的洞察力在道路网络上以及表格视图和报告视图中，以图形方式将交通状况实时显示为服 务水平提供有关道路链路拥堵时所需的其他出行时间的信息能够在表格视图中以图形方式针对网络上的交通事件实时收到提醒能够查询与交通相关的设备，以获取状态和订阅源提供对网络中最关键链路的交通状况历史模式的洞察力并能够进行分析能够研究不同类型的交通事故和交通服务水平之间的历史相关性改进城市范围的交通规划和管理（即使在基础结构受到限制并且无法选择进行扩 展的情况下）交通感知功能

13、部件划分为两个子系统：当前交通管理子系统和历史交通管理子系 统。当前交通管理子系统在智能交通网站界面中，“操作员：交通”视图显示当前交通状况和运行状况 水平（如图2所示）。当前交通管理子系统提供用于监视和管理其所服务区域 中的交通流量的设施，它可以帮助交通运输政府机构和部门确保最高效地利用地 面街道和高速公路网络。交通感知功能部件也可以处理交通数据并提供基本交通 和事故管理服务。图2.当前交通管理子系统M iamiCitywidiE!AdmirhistfaliriOfurattv! rraflk:-i)Ijiifhj-i- Trameop*ridimtTiAnui Sfiea Cflnt-en

14、iMap Ajc&orsne mih stme Slh Si(StPO 3rd Siim字片GibimFTri储他r LJj ihNE I；1.l i. JItlh T-ei*pME lth 抽i -=,-,f1;bi.tbuEnlriiune PlIIH亘nt TrafYic Conditionitiffie Ccndition - DtaikIra Levels DevicesEvenliPrecNOed TraJItG-LovBlsL 曲* 配rvi阴IY刿 al nrrimL珅I mTfnv 凶 TimgTjiho Loss(1) 交通管理当前交通管理子系统提供了收集和存储传感器在现场

15、所收集的当前交通流 量数据的过程，以用于交通管理。这些过程包括：存储和管理已处理的交通流数据显示交通流数据(如图2)分析、关联和汇总交通流量数据(2) 交通事件管理当前交通管理子系统提供了一些过程和一个图形用户界面(如图3所示), 用于管理交通事件的分类，例如：存储、管理事件数据以及将事件数据分类分析、关联和汇总交通事件审阅和管理交通事件数据图3.交通事件的管理IWHGflSCurrent TFamc GQn4hi-?ni-t $ele-3 QMterHUH 畫1 EH1 ntiuiHdiran- 25钿卉06 弑C讪目SLaius Cc-nnnifiidAUPredtcled Traffic

16、 Cnc冬啊耳就G。厲少mmc conditioni dumTr-anic Lee s:日vkEitIhFreasctsd nafll: LeElisF:CtTDUflName.亠亠丄一亠一一SeriEwLasil Updated0iccieemCcnimiEdMinor灼门 3i 13:52 PW（3）管理和运营界面当前交通管理子系统提供了一个基于浏览器的图形用户界面，提供用于辅助 交通管理的运营视图。此界面还包括基于角色的管理功能部件，能够将系统配置 为可在特定客户环境中正确运营。（4）用户编程接口当前交通管理子系统提供了名为LinkStatus的REST （Representationa

17、l State Transfer）服务，提供请求和响应服务，用于从解决方案中获取交通数据。 历史交通管理子系统在智能交通网站界面中，“策划员：交通”视图显示历史交通数据，通过这些 数据可以分析交通网络的过去运行状况（如图4所示）。历史管理子系统负责 提供用于管理和分析其所服务区域中的历史交通运行状况信息的设施。它通过收 集、存储、管理和分发从智能交通系统（ITS）源生成的历史数据来实现前述操作。此子系统为负责管理交通运输的政府机构和部门提供有关下列交通运输管理领域的有用信息： 管理 运行监控运行状况规划政策评价程序评估研发应用程序安全图4.历史交通管理子系统MLIhSL炬 NthW.EJ LT

18、? lltfiME1门鷲rr丨博*間l Pal HrSiCCirlcal1 TT*ie Condiclon-s - Eeul也営时环才CignlgrilTKaHic Levels.-lunBL0U般巴1歸i1u：NWlii Tnr* m 扎一TMTfic CtindliiQna- : HCitnamecibewLi si uwari脚 RHtTMYHF 用 VTiKI1*yi7 A-SFII（1）历史交通数据分析历史交通管理子系统提供了多个过程用于存储从现场子系统收集的历史交通数据，并提供了一个图形用户界面用于分析交通网络中的历史交通流运行状况水平。这些过程包括:存储和管理历史数据显示历史交通

19、流数据分析、关联和汇总历史交通流数据（2）管理和交通规划界面历史交通管理子系统提供了一个基于浏览器的图形用户界面，提供用于促进 交通规划的规划者视图。此界面还包括基于角色的管理功能部件，能够将系统配 置为可在特定客户环境中正确运营。2. 交通预测交通预测功能部件是智能交通运营中的可选部件，它为交通运输管理机构提 供了交通预测功能。交通预测功能部件使用交通感知系统收集的历史和实时交通 数据，可最多提前1小时预测某地理区域的未来交通水平。如果选择安装了交 通预测功能部件，则在智能交通网站界面中，当前交通状况和预测的交通状况会 同时显示在“操作员：交通”视图中。（如图5所示）图5.当前交通与交通预测

20、ISSnriiilivrjmUiri 4JTnt4iidiAiM -W i-| 卜卄 !1 r.pirwvr: EH：1rm k-Currtnc 血山 CanddD!；- Rwd omo mmo ConalilHic-flit KB術f Astatsf tri讯 *：! 乂n- Cwkih- h 4U*lKLIi!Md-Ti-rt i f_i rHrFhtlnnriiwUuIHlElM-me 1Hjti!nJTfBJWr-knHHLAASIkuJi! 3Jan 5tt= CcnditiansNotincaffilcin-fi车辆感知和预测功能部件可捕获并交付所监视运输车辆的数据，例如车辆位 置

21、、速度以及是否准点。外来车辆数据是从现场的外部系统中捕获的。此外，车 辆感知和预测功能部件还会生成车辆到达临近的已计划车站的估计时间。具体地 说，车辆感知和预测功能部件具有以下功能：(1)车辆感知车辆感知和预测功能部件提供收集和存储传感器在现场所收集的当前车辆 感知数据的过程，以用于运输运营管理。此外，还为运输操作员提供了执行以下 操作的能力(如图6和图7所示)：实时监视车辆运行状况实时在GIS地图上直观显示车辆的当前位置查询有关车辆、车站位置或服务的信息分析运输运营中的当前问题，例如误点、偏离路线或发生故障的车辆 了解哪些车辆和服务一直无法准点直观显示服务的车站位置 了解车站运行状况问题，例

22、如停有误点车辆的车站 了解哪些服务和个别车辆一直无法按计划的时间表准点图7.车辆状态与预测信息Iansit*Ajn-ITHTl_4lLaiq- 1JP1causeMr1B13 3JImm 47卿硝11A牢1JP1L yn 匚 Thnaflfir谭估和mm.51LHie-3FostCce1&J2D：OD1&：2D：IKI勺 n 全Efl ftilRmrn_53Hug 3-1Ltnei*利 tliu-ncri匕唧1血52JP2凸屈曲 WarfcatpfflCfl値1卓1&2i：30LSlBuaireLM “JP2Gusman .irts Genlar1&.1B.09IB. 19：2O讥iiiizi

23、肝SlapsHejI 皓Sutus-VfrrmClfrlDRei SEf-aEKHi MufhDfrrA.ome-MenE SlcqSheoui&dLBUinEiE&dLM(2) 车辆到达预测车辆感知和预测功能部件提供用于生成预测车辆到达路线上指定位置的时 间的复杂算法和过程，例如，公共汽车到达路线上特定车站的时间。您还可以： 了解哪些车辆未按时到达其目的地。允许对每天时间表进行更改调整(3) 运输分析车辆感知和预测功能部件还提供了汇总和分析运输运营状况的报告。运输分 析报告以时间为维度，突出显示运输系统中运行状况较差的对象和瓶颈。1.5版 本中，有两个分析报告：车辆延误报告，和车辆偏离路线报

24、告。(4) 管理和运行的界面和工具车辆感知和预测功能部件提供了配置界面和工具，辅助用户进行系统管理： 一个基于浏览器的图形用户界面，提供用于辅助运输管理的运营视图。此界面还 包括基于角色的管理功能部件，能够将系统配置为可在特定客户环境中正确运营。 一个基础结构数据载入工具，它是用于装入基础数据的命令行界面，这些基础数 据包括：o路线形状信息o车辆信息o 生产时间表 一个预测用元数据生成工具，是一个命令行界面，用于定期从历史数据中生成车 辆预测功能所需的元数据，提高预测准确性。 一个数据库维护工具，是一个命令行界面，用于定期删除数据库中过时数据，从而防止数据库增长过大占用磁盘资源。一个订阅管理器

25、，用于管理何时向外部数据源订阅或退订实时车辆信息，并且监 控接收数据的状况以确保在订阅期内能不间断地收到信息。(5) 用户编程接口车辆感知和预测功能部件提供了 REST服务，响应用户获取车辆或车站信息(包括现有状态和预测结果)的请求。4. 交通状态汇总和智能运营中心一样，除了提供各子系统的具体功能，智能交通还提供了一 个整个交通系统状态汇总的视图(如图8所示)，以供城市交通高层管理者了 解实时的交通运营总体状态，及时掌握异常事件的具体情况。图8.交通状态汇总fiK肘1 | ElKII It四、智能交通技术特点智能交通是运行于智能运营中心(In tellige nt Operatio ns Ce

26、n ter )之上基于Portal的一个解决方案，它利用了多个重量级的来实现它的功能，例如使用了DB2来存储大容量数据，使用 WebSphere Portal来构建其门户网站，利用Cognos来进行数据分析和展现，利用来处理实时的车辆相关数据。智能交通的 总体架构如图9所示。图9.智能交通架构门尸冋站iiSAUl FVIleliL站:込输代卫峯扣;GIS-串1光 t| F-WllstI ntelhgEiTtQpsratiionfi for afis-pertstiflnSilIBM inllligri! Trj5p&l3mnOIM lnbelQ enl Ope-r&htM； s for Tra

27、naportsli a n Slt 曲_IQMIntlig&nllisnblAnalylics J：itIBM 狂孕棘舞的接口那务尿总戮trrv.f时卵sv)廿辛糊天強番服势屈性科左逋栅应羽程才联括In 怛 11 i 护itTransit Anlytieft/-rnn逆机代理卄 j *柏蛙屁智能交通基于全球公认的交通工程标准和协议的格式来存储和处理数据，并 且作为和外部系统的接口。它支持以下标准和协议：智能交通系统(Intelligent Transportation System, ITS)ITS是由美国政府支持的研究性项目，专门研究怎样利用信息通讯技术来提 高交通安全和移动性，以及通过将先

28、进的通讯技术整合到交通基础设施和和车辆 中来提高生产力进而促进经济发展。ITS项目推荐了很多受到广泛认可的交通相关的标准，涵盖了所有不同种类 的交通，例如车辆安全标准，道路和车道标准，铁路标准等等。这些标准定义了 ITS的框架，不同的ITS系统、和组件是怎样互联和交换信息从而在交通网络 中提供服务的。ITS标准都是开放的非强制性标准，他们并不规定使用什么或设 计。相反，使用这些标准可以给交通机构以信心，来自不同厂商的不同组件可以 协同合作，同时，不同厂商或设计者又不会丧失动力去追求更高效或更多功能的。智能交通可以被看成实现了部分ITS的框架，尤其是和交通流量及车辆运 输相关的领域、以及保存的数据和事故信息。交通管理数据字典(Traffic Management Data Dictionary, TMDD)V30标准用于支持ITS在区域部署中的中心到中心的通讯，从而使得各中心能 够很好的协作以管理通路、干线、事故应对、事件等等。提供了对话、消息集、 数据框架、以及数据元素的定义，以管理设备的共享使用、数据的区域性共享、 以及事故管理应对等等。标准经常会引用 NTCIP ( National Transportation Communications for ITS Protocol)标准中的元素，但是会在一个更高的抽象层 来对待设备。