智能交通行车诱导系统综述摘要: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，它是交通运输进入信息时代的重要标志。

关键词: 交通诱导; 运输管理; 发展; 标志0 引言交通诱导系统是应对大量交通参与者导致局部交通堵塞的很好的解决措施，交通诱导系统的作用和效果正在越来越被人们重视，尽管交通诱导系统的投入产出一直颇存争议。

因为交通参与的随意性和无规律性，使交通管理者无法提前规划，也因此加剧了城市交通管理的压力。

交通诱导技术是更有效地管理现代交通、实现交通流优化的一种技术。

它集成了多种高新技术，如地理信息系统、定位技术、导航技术、现代无线通信技术等，用于对交通参与者进行诱导，使交通出行变得方便快捷。

交通诱导系统主要由交通状况信息探测采集、信息的汇总处理、诱导信息的发布等几方面组成，形成一个完整的系统。

近几年，各大城市的机动车拥有量急剧增加。

尽管城市交通建设和交通管理部门在交通路网建设和交通管理科技设施建设方面投入了大量的人力、财力和物力，但仍然避免不了城市交通拥堵现象、行车安全事故的发生，行车难、停车难成为各大城市普遍存在的问题。

因此，智能交通诱导系统的研究对城市交通的发展建设具有重要的意义，下面将重点以目前国内外智能交通诱导系统的运用入手，来分析研究智能交通诱导系统的主要技术应用。

1 国外交通诱导系统介绍高速公路作为经济运输的大动脉，其承担的运输量与经济和社会需求同步增长。

为了提高高速公路的使用效率和行车安全，高速公路需要有先进的监控系统和交通信息发布系统对其进行管理，现以新加坡高速公路监控及信息诱导系统为例对国外交通诱导系统进行介绍。

新加坡高速公路监控和信息诱导系统，即E M A S（Expressway Monitoring & Advisory System）是一个现代化的交通监控系统，是新加坡陆路交通管理局远景规划的重要组成部分。

（1）EMAS实现目标：1.提高道路安全，减少交通事故，缩短由于交通事故（包括车辆故障）所引起的延误；2.提高高速公路的通行能力，优化交通流量，提供一个更有效的的交通道路系统；3.提高车辆通行的速度，降低机动车车辆排气污染，改进行驶环境对汽车驾驶员产生的感受，提高交通运输效率。

（2）EMAS 的主要功能新加坡高速公路监控和信息诱导系统是一个现代化的交通监控系统，是新加坡陆路交通管理局远景规划的重要组成部分。

由新加坡科技电子建设的高速公路监控和信息诱导系统主要有以下功能：●提供实时的交通信息●对交通事故的快速响应●将交通拥挤减少到最低限度●提高道路安全性（3）EMAS 系统组成：●先进的交通管理系统（ATMS）它是E M A S 的心脏，采用先进的通讯、计算机、自动控制、视频检测/ 监控技术，按照系统工程的原理进行系统集成，将交通工程规划、交通信号控制、交通检测、交通电视监控、交通事故救援以及信息系统有机结合在一起，通过计算机网络系统，实现对交通的实时控制和指挥管理。

A T M S 根据高速公路上检测到的交通流量、速度、道路占有率等实时交通信息，采用先进的算法，处理检测到的交通数据，判断是否有交通事故以及道路拥挤情况和程度。

同时，通过可变电子情报板发布各种动态交通信息，也可发布市政施工等交通静态信息。

先进交通管理系统主要任务是接收交通数据/ 信息，运用复杂算法进行事故检测分析并产生报警信号，对高速公路做各种路段行驶时间计算，为分析决策系统提供历史数据，发布交通信息等。

●车辆检测系统（VDS）V D S 包括若干个图像处理系统和视频检测点，安置在高速公路和隧道的关键位置。

主要完成交通数据采集（如车辆总数、车辆分类、速度、车辆出现排队的长度等）、切换视频检测电视图像到中央控制中心，便于证实交通情况以及交通事故检测（回放事故前十二个画面）等功能。

●自动事故检测系统（AIDS）AIDS 采用两层检测方法来检测交通事故。

第一层运用设在现场的视频检测设备，根据检测到的区域交通情况进行判断；第二层设在中央控制室，通过交通数据分析，运用人工智能算法，对视频检测区域外的道路情况进行判断，分析是否有交通事故发生。

来自视频检测和电视监控的数据和图像通过传输网络送到中央控制中心，系统对交通事故报警信号自动检测。

交通控制中心管理人员只需关心受到交通突发事件影响的路段，在派遣处警人员到达事故现场之前，控制中心可事先利用闭路电视监控系统确认事故性质，从而在规定时间内拖走事故车辆或救护伤员。

●交通信息诱导系统（VMS）V M S 的可变情报板设置在位于高速公路进口周围，可以显示文字和图形。

情报板每分钟做修改，通知驾驶员前方的交通情况和行驶时间。

交通信息从中央设备通过无线网络传输到可变电子情报板，实时通知驾驶员前面的交通拥挤状况。

同时，公众可以通过Internet观察到实时监控系统视频图象。

除此，应急电话系统（ETS ）、闭路电视监控系统（CCTV）、隧道机电管理系统（PMCS）等也是高速公路监控及信息诱导系统的重要组成部分。

2 目前国内交通诱导系统的运用2.1上海快速道路网智能诱导系统的设计与实现上海城市快速道路网从交通管理的需求分析入手，构建了“区域控制、广域诱导”的网络交通二阶协调管理策略，建立了应用系统的分层结构模型。

通过研究快速道路网交通特性确定管理子区划分、检测断面布设、多级诱导设置等系统设计原则和关键参数。

成果集成应用于上海快速道路智能交通诱导系统的设计和实施中。

该系统运行后在保持流量不变的情况下，路网服务水平提高了15％。

其道路智能诱导系统的规划设计中采用的“区域控制、广域诱导”的二阶协调策略：上层为总体协调层，下层为区域控制层。

总体协调层的主要功能如下：(1)诊断影响范围较大的交通问题；(2)设置全局控制参数；(3)解决各控制单元之间的冲突； (4)向各控制单元发布控制指令，并设置优先级顺序； (5)进行完全分散控制。

区域控制层的主要功能为：(1)上送管理区域的主要交通事件和实时采集的交通信息；(2)根据总体协调层的指令和问题区域的交通状况产生单元控制方案；(3)执行控制方案；(4)在通信故障情况下，可执行降级分散控制。

2.1.1 系统总体架构与功能设计（1）为了确保上海快速道路智能交通诱导系统安全、可靠和高效地运行，系统设计除一般性要求外，系统设计原则还包括：子区划分的鲁棒性、系统规模的适度冗余等。

（2）总体架构：上海快速道路智能交通诱导系统由中心控制系统、外场系统、连接中心控制系统与外场系统的通信系统3 个部分组成。

（3）系统主要技术指标：数据采集周期在10 s~30 s 内可调，一般为20 s；交通异常情况处理时间应小于1 min；交通异常情况响应时间时间应小于3 min；控制指令发布传输时延应小于5 s；系统传输误码率（电缆传输小于10-6；无线传输小于10-5；光缆传输小于10-9）；系统可靠性。

平均无故障工作时间大于10 000 h。

2.1.2系统实现（1）基于地理信息系统的控制软件系统上海快速道路智能交通诱导系统的控制中心应用软件系统是基于Windows 2000 平台和地理信息系统(GIS)的专业交通应用系统。

它的前台采用ESRI MO 管理空间数据，实现空间对象和交通信息的综合集成，后台采用Oracle 9i 管理每天超过1 GB 的实时交通数据、外场设备数据、交通诱导信息等。

（2）实时交通参数采集子系统上海快速路网全线按 400 m 左右的平均间距布设交通数据检测设备，在每个出入匝道和立交的位置加密布设交通参数检测设备，用以完整地采集整个快速路网的主线交通参数和出入匝道、立交的交通参数。

这一采集设备布设标准保障了实时数据采集的可靠度。

在同一封闭路段内多组检测断面可做替代，在不同封闭路段的相邻检测断面可作推算。

采集设备布设标准也保证了系统的快速反应性。

（3）实时视频图像采集子系统上海快速道路智能交通诱导系统对整个快速路网实时采集交通视频图像，实现快速路网视频监视全线覆盖。

在路线线型较好处设置高楼上视频摄像机，覆盖3 km～5 km 的监视范围；在路线线型较差、遮挡较多的地方设置路侧视频摄像机，覆盖1 km 左右的监视范围。

目前上海中心城的快速道路系统设置了210 台交通摄像监控设备。

（4）交通诱导控制子系统：根据交通流特征，在路网节点处和入口匝道前布设交通诱导控制设备——可变信息板，实现网络交通流诱导和匝道控制等功能。

目前上海中心城的快速道路系统设置了 147 块各类交通诱导可变信息板。

2.2杭州城市交通诱导体系建设杭州作为科技部智能交通示范工程10个城市之一，近年来其智能交通有了长足的发展并获得了良好的社会效益。

自2003年以来，杭州市已经过城市交通诱导一期、二期工程等的建设，已经在市区建立了若干个智能交通管控子系统，如SCATS智能交通信号自动控制子系统、电子交通诱导屏子系统、Citilog视频检测子系统、行程时间检测子系统、高架桥快速路网的匝道交通诱导和控制子系统等，编织了一张杭州智能交通管理网，不仅实现了对交通流的合理组织诱导，改善了行车秩序，还提高了对突发交通事件的快速反应能力。

2.2.1诱导系统数据处理策略系统构建应遵循以下数据处理原则：a）数据优先利用策略在多种设备重复检测的路口，检测数据的可信度优先等级由高到低依次为Sats感应线圈检测的流量数据、OD行程时间检测系统数据、视频检测交通参数；b）路口通行效率评价两原则Scats系统中的vo/vk比值，总流量/总车道；c）梯度递推法数据预测中运用3个梯度的递推法，以避免过长时间预测数据不准确，同时避免预测时间太短而缺乏实际意义；d）流量阈值法则的设定在判断道路拥堵时，为应对流量的两异性，设置一个可以修改的流量阈值法则，以加强系统的灵活性。

2.2.2 杭州城市交通状态的描述方法采用路网状态图路网状态图是在GIS地图上通过用不同的颜色显示道路来表示道路实时的交通情况。

可利用的判断依据有： Scats信号机的5min流量、饱和度两个数据，Citilog视频检测的平均车速、排队长度、占有率三个数据，以及OD系统的平均车速。

路网设计是将道路分为三类：第一类是高架、绕城，主要交通数据来源为Citilog流量、排队长度和OD平均车速；第二类是快速路，主要交通数据来源为Citilog流量、排队长度和OD平均车速；第三类是城市主干道，主要交通数据来源为SCATS流量和Citilog排队长度。

2.2.3 交通流预测算法国内对短时交通流预测算法的研究中，一般将预测算法分为参数模型预测法和非参数模型预测法。

参数模型主要有历史平均模型（HA）、ARMA系列模型、Kalman滤波模型、指数平滑模型及与神经网络相关的模型等；非参数模型中包括非参数回归、KARIMA算法、谱分析法、状态空间重构模型、小波网络、基于多维分形的方法和多种复合预测模型等。