摘 要：作為智能城市建設的基本內容，智慧交通系統(tǒng)的應用對于改善現代城市交通運行質量及安全性具有重要作用。本文首先介紹了智能交通系統(tǒng)框架及設計流程，然后具體探討了智慧交通系統(tǒng)關鍵技術應用，以期為相關技術與設計人員提供參考。

關鍵詞：智慧交通系統(tǒng)；設計；實現

中圖分類號：T311.52

智慧交通系統(tǒng)是在綜合分析機動車交通誘導水平不高、城市交通擁堵、交通設施管理水平較低、停車設施供需不平衡、路面及橋梁檢測力度不足等問題基礎上，通過安置路面固定傳感網節(jié)點及車載移動傳感網節(jié)點，利用智能交通業(yè)務應用系統(tǒng)對智能交通運輸物聯網信息進行有效分析和處理，以形成全面互聯的交通要素感知網絡，提供更優(yōu)化、更準確、更人性的公眾信息服務模式，從而構建和諧智慧的交通出行環(huán)境。

1 中國城市智慧交通現狀分析

自90年代國內首次提出構建智能交通系統(tǒng)，我國各城市相繼建設了公交調度系統(tǒng)、交通流采集系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、信號控制系統(tǒng)、接處警系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)等智能交通系統(tǒng)。此類系統(tǒng)均能單獨開展工作，較大程度的改善了我國城市狀況。然而因頂層設計及整體性規(guī)劃缺陷，不同交通部門分管的多個交通系統(tǒng)間常常存在著自成體系、業(yè)務協調性差，信息共享困難等問題，所以如何構架更加完善、信息化及智能化程度高的智能交通系統(tǒng)成為各大城市交通部門日益面臨的重要問題。隨著云計算、物聯網及現代通訊技術的發(fā)展，在數字化空間數據庫系統(tǒng)上，構件城市智慧交通系統(tǒng)以快捷服務于居民出行，控制突發(fā)事件發(fā)展，已逐漸納入到城市發(fā)展規(guī)劃過程中。[1]

2 智慧交通系統(tǒng)框架及設計流程

2.1 智慧交通系統(tǒng)框架

從技術角度來說，智慧交通系統(tǒng)主要包括通訊系統(tǒng)、信息基礎設施與應用系統(tǒng)三部分；從物理層面上分析，智慧交通系統(tǒng)是云計算、互聯網、物聯網相互配合的信息系統(tǒng)。（1）通訊基礎設施，其主要包括云計算服務器及網絡基礎設施兩部分。云計算服務器是系統(tǒng)進行信息計算與處理的設備，其利用在交通設施上安置的傳感器實時獲取交通信息，并對數據信息整合處理以更新基礎信息數據庫；服務器還用于接收用戶指令，對知識庫與人工智能數學模型、專家系統(tǒng)及交通模型庫進行調用及開展數據挖掘，然后通過網絡基礎設施將運算結果嵌入到交通設施控制器上；網絡基礎設施是智慧交通系統(tǒng)工作的網絡基礎及安全物理通道，其利用無線通信網絡及有線通信網絡完成信息共享及交流過程。（2）信息基礎設施是專家系統(tǒng)、基礎信息數據庫、人工智能和知識庫、交通模型庫的總稱，其是一個多時態(tài)、多數據源、多尺度的數據集合，能完整描述城市自然社會形態(tài)地物地貌信息。（3）應用系統(tǒng)是智慧交通系統(tǒng)運行的關鍵所在，其利用人與城市交通設施的信息交流，以改善城市交通管理水平與運行質量，充分滿足居民的出行需要，主要包括交通設施控制與交通現狀發(fā)布系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、停車管理系統(tǒng)、行車管理系統(tǒng)四個部分。

2.2 智慧交通系統(tǒng)設計流程

（1）需求分析：根據智慧交通系統(tǒng)設計目標，結合當前交通設施，按需設定相應的軟硬件平臺，并同數字空間數據庫相結合，按照系統(tǒng)所需數據結構及數據類型制定城市智慧交通系統(tǒng)數據庫；（2）采用智能化技術開展城市區(qū)域分時段交通現狀分析，形成城市交通現狀流量分時數據庫，并實施停車場數據庫調查，形成城市停車場數據庫；（3）綜合選用系統(tǒng)最優(yōu)計算手段進行系統(tǒng)開發(fā)、運行測試及投入運行；（4）做好網絡基礎設施建設，以實現交通現狀流量數據庫的實時更新、傳感器信息采集的實時傳輸、交通設施的有效控制；加強網絡發(fā)布平臺構建，以實現第三方應用軟件訪問共享及系統(tǒng)數據信息實時發(fā)布。[2]

3 智慧交通系統(tǒng)關鍵技術應用

3.1 最短路徑計算法

最短路徑算法是智能交通系統(tǒng)進行網絡分析及路徑規(guī)劃的關鍵，其有效算法的應用可改善系統(tǒng)分析效率。當前因待處理道路網絡數據規(guī)模不斷擴大，使得大量加速技術應用到大規(guī)模道路網絡數據的最短路徑查詢中，如由谷歌基金支持的KIT大學研究出的壓縮分層算法，其依據道網路的拓撲性質在道路網絡基礎上壓縮形成多層網絡拓撲，由此改善查詢效率。

3.2 交通網絡決策

交通網絡智慧決策過程分析是智慧交通系統(tǒng)智慧化的重要體現，其能依據動態(tài)交通狀況數據為出行信息提供指導。利用交通流量分布優(yōu)化、監(jiān)測及監(jiān)控技術對交通監(jiān)控系統(tǒng)、信息網絡系統(tǒng)及公安系統(tǒng)進一步完善，以完成交通信號燈的智慧控制過程。在動態(tài)監(jiān)控交通擁堵并提供疏堵方案時，交通網絡決策分析需綜合歷史道路數據、道路數據庫及社會數據等以提升系統(tǒng)決策水平；在信號燈控制時，通過設置智能信號燈，在相應路面位置安置感應線圈，其會依據車道上車輛多少狀況將信息反饋到信號燈中，由此信號燈會自行選擇紅綠燈狀態(tài)。

3.3 大數據分析

隨著城市進程加劇、交通設施規(guī)模的不斷擴大，機動車數量與日俱增的同時交通污染、交通擁堵、交通事故等矛盾問題越來越多。智慧交通系統(tǒng)解決此類問題的基礎便是能準確、及時獲取交通數據，而數據信息的獲取則必須依靠大數據技術作為支撐。

因物聯網技術的快速發(fā)展，感應線圈、攝像頭、傳感器、等在交通行業(yè)的大范圍應用，使得大量數據信息需要進行處理。智慧交通系統(tǒng)的大數據分析技術可對天氣數據、道路傳感器數據、擁堵數據、GPS數據等多源數據進行分析，以評估點到點的耗時、對交通條件智慧識別、提供替代路徑方案等，從而大幅度改善交通擁堵與交通流狀況，提高車輛運行的安全性。

物聯網技術的應用，使得新型數據庫系統(tǒng)不斷發(fā)展，當前采用的NoSQL數據庫管理系統(tǒng)主要包括文檔存儲型數據庫、鍵-值存儲、圖形數據庫、BigTable等部分。

3.4 二三維一體化

采用二三維一體化技術體系，可有效保護用戶正在使用的信息資源，二維數據能夠在三維場景中顯示，三維數據同時也可以在二維地圖中進行加載。采用二三維一體化快速建模技術，可迅速提高二維數據向二維模型轉化的效率。隨著導航技術與對地觀測技術的應用，室外平面導航逐漸向室內立體導航轉化，利用二三維一體化技術，可大幅度提高導航定位及位置服務的水平。[3]

4 智慧交通系統(tǒng)未來展望

在云計算技術、物聯網技術及現代通訊技術應用水平不斷成熟的發(fā)展狀態(tài)下，智慧交通的未來發(fā)展重點將主要集中在以下幾個方面：（1）將云計算與信息存儲及處理平臺不斷融合，利用云計算技術處理優(yōu)勢，使數據分析更加“智慧化”；（2）車輛身份識別系統(tǒng)的應用及研究，主要表現在給現有車輛設置“身份證”，通過身份證將車輛位置信息及車況條件等實時傳輸到智慧交通系統(tǒng)中；（3）交通信息發(fā)布與服務平臺分析及應用，以增強交通服務的時效性和服務領域的開拓性；（4）交通信息采集技術的分析及應用，主要表現在將物聯網技術廣泛應用到信息采集設備中。

5 結束語

智慧交通系統(tǒng)的應用水平將直接關系著現代城市交通系統(tǒng)的運行質量及居民出行安全性，因此，相關技術與設計人員應加強有關智慧交通系統(tǒng)設計與實現研究，總結智慧交通系統(tǒng)頂層與整體設計方式及關鍵技術措施應用，以逐步改善智慧交通系統(tǒng)的應用質量。

參考文獻：

[1]張開廣，孟紅玲，巴明廷.洛陽智慧交通系統(tǒng)的數據庫應用研究[J].河南科學，2012（14）：74-75.

[2]孫懷義，王東強，劉斌.智慧交通的體系架構與發(fā)展思考[J].自動化博覽，2011（10）：61-62.

[3]夏英.智能交通系統(tǒng)中的時空數據分析關鍵技術研究[D].西南交通大學，2012（35）：57-58.

作者單位：上海寶康電子控制工程有限公司，上海 201901