基于智能运输系统的城市交通流诱导研究摘要：从中国城市交通的具体情况出发，结合中国城市交通控制特点及其他基础设施的特点，描述并优化适合我国国情的城市交通交通流诱导系统基本构成框架，并对基本构成各个子系统之间的协调方式以及信息交换模式进行规划，结合各个子系统的功能更进行讨论。

使各个子系统相互协调，构成有机的整体，有效地控制城市交通状况，减少交通堵塞的发生。

关键词：智能交通运输系统；基本构成；交通流诱导Based On The Intelligent Transportation System Of Urban Traffic Flow Guidance ResearchAbstract:Starting from the specific situation of Chinese urban transportation, combining with the characteristics of Chinese urban traffic control and other based infrastructure and the characteristics, describing and optimizing suitable for China's national conditions of city traffic basic structure framework of traffic flow guidance system, and the coordination between each subsystem is the basic composition way and information exchange model to plan, more discussion combined with the function of each subsystem. Make each subsystem coordinated, form an organic whole, effectively control the urban traffic condition, reduce the occurrence of traffic jams.Key words:Intelligent Transportation System; Basic Construction;Traffic Flow Guidance一、引言随着科技的发展，人工智能在交通领域的应用越来越广泛，尤其是在实时交通方面，人工智能系统能够提供更为及时、准确、有效的道路信息。

城市交通流诱导系统的构成是最基本的研究内容，也是该系统结构的基本内容，被各个ITS(智能运输)研究组织列为研究重点之一。

把智能运输与城市交通流诱导系统有效的组合起来，准确有效的指导城市交通的运行。

二、城市交通流诱导系统的功能设计城市智能交通流诱导系统 (Intelligent traffic flow guidance system ——ITFGS)主要通过对车辆进行诱导以及为山行者提供山行参考信息，来实现在控制范围内的最优交通流分布以及车辆的最优行驶路线规划为目的的动态路径诱导系统。

它通过城市的交通管理系统(Advanced traffic management systems ——ATMS)全面掌握城市道路网的实时交通状况，利用实时动态交通分配及交通流预测理论，为山行者提供到达目的地的最优路线，通过诱导的手段达到使城市的交通流趋向最优分布的目的[1]。

为了实现城市交通流的诱导，需要建立一个基于城市交通控制系统UTCS(Urban traffic control systems)的交通管理中心一TMC(Traffic management center)。

TMC通过UTCS以及其它城市交通子系统将城市道路交通的各种信息搜集上来，并在各个了系统之间进行共享及协调，保证用户在使用此信息时可以使出行者山行及整个道路交通网得到最优化。

TMC的交通信息通过数据通信设备传至对城市交通流诱导信息进行专门处理的交通信息中心TIC(Traffic information center)的主计算机中。

为了满足交通流诱导的需要，TIC需要针对诱导信息的发送对象、发送方式对这些信息进行相应的处理，最终将信息通过有线/无线通信提供给城市交通流诱导的其他子系统，并通过与各个子系统之间的信息共享，为山行车辆以及行人提供有效的交通信息。

城市交通流主要由私家车、公务车以及公共交通车辆构成。

TMC是城市交通流诱导系统的核心。

它通过UTCS对城市交叉口信号灯配时进行控制，并通过TIC 与其他子系统的信息共享，将信号灯配时信息发送给子系统；同时子系统为TMC 提各条道路上详细的交通信息。

2.1在线驾驶员信息服务驾驶员的引导系统：主要为驾驶员提供实时的交通流状况、交通事故、建筑施工情况、公共交通时刻表、气候条件等信息。

以便驾驶员据此选择最佳的行驶路线、出行者中途改变其出行方式。

车内标志系统：主要提供与路面实际标志相同的车内标志，也包括道路条件的警告标志和一些特殊车辆的安全限速。

这一服务内容特别适于老年驾驶员或旅游区和危险道路条件下的驾驶。

2.2路径诱导服务由动态车载诱导系统根据TIC提供的实时道路交通信息及GPS设备得到的车辆定位信息，借助于电了地图为出行者提供一条最优的行驶路径。

早期的路线引导是一个静止的信息系统，主要为出行者提供起、终点之间的距离最短的路线；目前这项服务趋向于通过无线通信技术，使车载设备可以从TMC获取实时道路交通信息，使最优的概念包括在实时道路交通信息基础上的时间最优、距离最优或山行者喜爱最优等。

根据GPS定位功能以及电子地图，再辅以地图，就可以实现车辆的实时转向导航(Turn by turn guidance）。

实时导航服务可以提高城市道路的时间利用率和空间利用率，大缓解城市道路的交通量分布，是城市交通流诱导系统的核心功能[2]。

2.3山行前信息服务可为出行者提供在出行前需要知道的信息（如天气及道路情况等），并据此为出行者制订出行路线及出行时刻表以避开交通高峰时段，同时也提高了道路的时间利用率。

出行前信息服务一般可以在家庭或办公室通过电脑、GPRS手机或PDA等方法获得。

3、城市交通交通流诱导系统结构由于各国特大、大城市的交通特点不一，城市的交通流的特点也有很大的差别。

根据我国城市交通特有的特点，我国城市交通交通流诱导系统的结构主要由8个子系统组成[3](如图1所示)，并通过子系统之间相互的实时的信息交换有效的控制着城市的交通。

3.1、交通数据采集系统TDCS（Traffic data collection systems）TDCS通过道路交通流检测设备（如环形检测器、红外检测器、视频检测设备）、浮动车、数据(FCD-Floating car data)、由交通警察及相关人员提供的关于当前交通事件、事故、阻塞等定性交通信息以及其他城市交通流诱导子系统的反馈信息来获得实时交通信息[4](如图2)。

图2 交通数据采集系统工作原理3.2、交通信息中心TIC为了将来自与TDCS的实时交通数据与历史数据库中的路段行程时间数据进行融合，形成当前某时刻某路段行程时间的最佳估计，需要将道路流量检测器测得的流量和车道占用率数据转换为路段行程时间数据。

此项工作可以采用多元线性回归、并行计算、神经网络、模糊逻辑、模糊神经网络等方法完成[4]。

对于那些没有检测器的路段，ITGS采用统计聚类的方法来推导估计出该路段的交通状况，包括流量、路段行程时间等参数。

这些是交通流诱导系统的基础信息。

同时在城市中，如果有一定比例的车辆安装了GPS系统，并且可以将其定位数据提供给ITFGS（在征得车主同意，不涉及个人隐私权被侵犯的情况下），则可以大大提高ITFGS的工作效率及计算精度。

通过统计理论可以推算出：如果一个城市中的7%的车辆的运行轨迹数据可以得到，就可以得出该城市交通流的总体趋势及实时情况。

TIC通过数据融合获得了所有路段上实时的路段行程时间，再加上来自于政府部门的交通法规，因施工而关闭的道路情况，TMC报告的交通事故、阻塞及交叉口通行状况，气象台报告的天气情况、GPS基准台的差分修正数据，便形成了要发布的交通信息。

TIC将这些交通信息传送给交通信息传送系统TITS，并通过它提供给ITFGS中的其它了系统。

3.3 交通信息传送系统TIIS(Traffic information systems)服务于ITFFS的交通信息具有多个层次。

其中第1层次是基本的无线数据通信需要，即基于UHF/VHF FM或GSM／CDPD、FM副载波以及RF等无线通信网络进行交通信息中心与移动用户之间的数字码流通信；第2层次是广泛的信息服务需要，即基于Internet或其它有线数据通信提供实时交道流的全面信息，包括城市电了地图、实时交通信息、最优路径计算等。

TITS的任务是将TIC传送来的交通信息安全、准确地发布出去。

由于要传送的信息量很大，而通信信道的带宽和速率又有限，所以需要针对不同用户以及了系统采取不同的通信方式以及通信策略进行数据传输。

对于传统的交通流诱导基本模型（如图3），可以看出模型对突发事件并未做出应对策略，对此做了如图4所示模型改进。

在改进的交通流诱导系统中，预测的结果不再直接输入到诱导系统，而是经过常态判定来决定是否进入诱导系统，否则经过事故路段的局部仿真与路网交通量的平衡，得出一个新的稳态，再进入诱导系统。

在事故（扰动因素）排除以后，流程恢复到事故前的诱导系统状态，即事故前的常态结构。

对比图3与图4可以看出改进的系统得到了加强。

首先，通过历史数据仿真预测系统得到的数据与即时获取的数据对比判定是否常态，这避免了在突发事件的过程中在较长的周期内进行一个错误的诱导。

其次，通过判断后对非常态下路段交通流进行仿真得出未来交通流的运行趋势，甚至是这条道路事故后能够通过的交通量，同时对交通网络上负载的流量进行重新的分配，然后数据输入诱导系统进行交通流的即时诱导。

这些过程避免了人工干预情况下大量时间的浪费，同时对交通诱导系统的诱导数据进行了修正。

图3 传统交通诱导基本模型图4 改进后的交通诱导基本模型3.4、车载导航系统ONS（On-board navigation systems）ONS可以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月的，结合TITS传输的动态路网交通信息，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山车辆行驶前方的交通状况，并以箭线标示所建议的最佳行驶路线[5]。