杭箴良

（青島市運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展中心，山東 青島 266061）

0 引言

隨著我國機(jī)動車行業(yè)的蓬勃發(fā)展、城市機(jī)動化程度的增加以及人們對公共交通出行要求的提高，城市擁擠、阻塞、污染等問題漸漸被人們所關(guān)注。城市交通的現(xiàn)代化不但要求道路交通設(shè)施的現(xiàn)代化，更要求交通理念與技能的現(xiàn)代化[1]。西方國家的發(fā)展經(jīng)歷也早已證實，單就汽車方面或道路交通方面的考察，已很難有效地處理日益嚴(yán)重的道路交通問題，綜合研究并利用最先進(jìn)的智慧交通系統(tǒng)（ITS）技術(shù)，才是處理此類問題的最可行舉措。

交通出行應(yīng)用系統(tǒng)（ATIS）是ITS 的關(guān)鍵部分，是發(fā)展ITS 系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)與核心技術(shù)。ATIS 系統(tǒng)是創(chuàng)建在詳細(xì)的信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，通過專用信息收集與智能管理系統(tǒng)得到的。經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息中心管理后，利用公共信息發(fā)布系統(tǒng)及時向交通參與者發(fā)布提醒。出行者通過所收集的個人信息決定出行時間、出行方式、出行路徑，使整體出行流程更加快捷、安全、舒適、有效。目前，我國一些城市還未能形成交通數(shù)據(jù)收集和發(fā)布體系，這成為ITS 研發(fā)的重要阻力。怎樣根據(jù)當(dāng)前情況，以很少的資金投入，迅速形成城市道路基本的數(shù)據(jù)收集和報告體系以解決城市道路難題，這是我國當(dāng)前必須探索的重大問題。本文從這方面做一些嘗試性探討。

1 ATIS 的技術(shù)優(yōu)勢

ATIS 系統(tǒng)在技術(shù)上的前瞻性，主要表現(xiàn)在以下幾個主要方面。

1.1 信息發(fā)布手段的視覺化

ATIS 除應(yīng)用無線電、廣播等手段傳播道路交通信息之外，還利用網(wǎng)絡(luò)、智能手機(jī)、移動終端、車載終端、廣播電視系統(tǒng)和LED 誘導(dǎo)屏等各種信息手段來傳播信息，從而向出行者展示道路、停車、公共交通、氣象等交通資訊信息[2]。

1.2 先進(jìn)通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用

傳統(tǒng)式的交通出行信息系統(tǒng)是信息實現(xiàn)子系統(tǒng)對出行者的單邊通信，如無線廣播、電視等。而ATIS大量地選用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸方法，使子系統(tǒng)不但能向出行者公布實時交通信息，還可以獲得出行者本人的信息并實現(xiàn)儲存?，F(xiàn)代的無線電通信技術(shù)，除了使用傳統(tǒng)式的聲頻廣播節(jié)目外，還可以根據(jù)MPEG-4、H.264及H.265 和MPEG-2、ACC 等多種方式，把交通出行信息和資訊新聞等多種媒體信息傳送到手機(jī)，因此能夠更好地向在途駕駛?cè)藛T通告實時交通信息，進(jìn)而完成高效率的道路交通引導(dǎo)。

1.3 內(nèi)容的豐富性

隨著GIS、GPS 和現(xiàn)代通信技術(shù)等的運(yùn)用，ATIS能夠提供的信息也愈來愈充實。地圖數(shù)據(jù)庫使ATIS提供的信息更豐富、清楚和確切，具備了普遍的可利用性；云智能停車系統(tǒng)將各個地下停車場數(shù)據(jù)信息聚集至云計算中心進(jìn)行統(tǒng)一管理，可以為政府部門、主管機(jī)構(gòu)、經(jīng)營單位提供遠(yuǎn)程控制的泊車管控、數(shù)據(jù)分析；途徑誘導(dǎo)系統(tǒng)根據(jù)路網(wǎng)最新的交通流可視化數(shù)據(jù)進(jìn)行路徑選擇，使路網(wǎng)交通流的總體提升變成可能。

2 城市交通信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架

城市交通信息系統(tǒng)包括地貌和公路網(wǎng)信息、公交車信息、地鐵和輕軌等軌道交通信息（若有）、服務(wù)項目信息（轉(zhuǎn)乘、交通出行輔助、地下停車場、緊急救助）、道路交通信息、車輛安全輔助駕駛信息等。城市道路交通應(yīng)用系統(tǒng)由每個信息技術(shù)子系統(tǒng)所組成；每一個信息技術(shù)子系統(tǒng)又分成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信息核心互聯(lián)網(wǎng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等，并且為上一互聯(lián)網(wǎng)給予信息網(wǎng)絡(luò)資源，其關(guān)聯(lián)組成架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 城市交通信息系統(tǒng)

系統(tǒng)的物理架構(gòu)一般是分布式和集中式相結(jié)合，各子體系布局比較均衡，城市交通資訊中心具有大數(shù)據(jù)集成的共享信息服務(wù)能力。各子體系完成了信息收集、局部統(tǒng)一控制、共享大數(shù)據(jù)集成服務(wù)等工作，因此城市交通信息管理系統(tǒng)的工程建設(shè)應(yīng)分期進(jìn)行。條件比較完善的系統(tǒng)建設(shè)可優(yōu)先建立示范性項目，以促進(jìn)其各子體系與有關(guān)的各個單位的通力協(xié)作，完成信息系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化構(gòu)建和運(yùn)營。系統(tǒng)建設(shè)中不但要看重系統(tǒng)核心的總體發(fā)展，還需注意與各個子管理體系間的交叉式合作與聯(lián)絡(luò)，共享是城市交通智能管理系統(tǒng)的生命。

3 基于城市公共交通建立交通信息系統(tǒng)的可行性分析

因為我國發(fā)展經(jīng)濟(jì)資源有限，城市道路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)又處在快速發(fā)展時期，開發(fā)建立完善的智能交通系統(tǒng)的條件還有很多的不足。要實現(xiàn)我國在未來的智慧交通系統(tǒng)概念與關(guān)鍵技術(shù)方面擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，需要進(jìn)行基礎(chǔ)理論研究和實踐研發(fā)，結(jié)合我國道路的特征，尋找智慧交通應(yīng)用發(fā)展的突破口，重點(diǎn)是要建設(shè)道路交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

按照國家道路與交通電子商務(wù)信息系統(tǒng)的構(gòu)成框架，國家道路交通信息系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)以發(fā)展現(xiàn)代化的地理資訊系統(tǒng)（GIS）信息技術(shù)、衛(wèi)星定位信息技術(shù)、計算機(jī)系統(tǒng)、通信信息技術(shù)為基礎(chǔ)，建設(shè)大規(guī)模的信息收集和發(fā)布電子商務(wù)信息系統(tǒng)硬件、發(fā)布數(shù)據(jù)處理應(yīng)用、安裝數(shù)據(jù)傳輸光纜。為發(fā)揮出系統(tǒng)的真實效用，需要對智慧交通各部分進(jìn)行搭建，如出行與交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)、先進(jìn)道路與交通監(jiān)測系統(tǒng)、先進(jìn)機(jī)動車安全管理系統(tǒng)、商業(yè)汽車經(jīng)營系統(tǒng)、城市公共運(yùn)輸系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)電子收費(fèi)管理系統(tǒng)、應(yīng)急系統(tǒng)等。

目前，國內(nèi)信息收集硬件技術(shù)一般是以傳感器式的電子探測器科技（如機(jī)械式、電光式、電氣式、地磁式、超聲式等）、視頻型的圖像捕獲科技和數(shù)據(jù)通信科技（有線電視數(shù)據(jù)通信、無線數(shù)據(jù)通信、衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信、衛(wèi)星定位等）。這些技術(shù)含量高、投入大、見效慢，需要進(jìn)行長時間的工程建設(shè)，無法滿足我國的城市化社會高速發(fā)展提出的需求，不能在短期內(nèi)解決日益嚴(yán)重的城市交通難題，所以應(yīng)積極探索投入小、見效快的城市道路交通數(shù)據(jù)收集、管理和更新制度。

根據(jù)我國道路特點(diǎn)，應(yīng)依托公共交通建設(shè)道路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行可行性研究。在我國很多城市，居民日常生活大多依賴公共交通，公共交通總量大，運(yùn)行時間穩(wěn)定；公共交通汽車遍布在道路網(wǎng)中的主次干道上，并且分配相對均衡；公共交通營運(yùn)線路與城市道路網(wǎng)絡(luò)緊密聯(lián)系；公共交通運(yùn)行時間相對穩(wěn)定；獲得的數(shù)據(jù)信息用途廣泛。另外，優(yōu)先發(fā)展公共交通也是當(dāng)前我國城市既定的發(fā)展策略，目前不少城市都已根據(jù)國家有關(guān)政府部門的政策規(guī)定進(jìn)行了城市公交建設(shè)計劃，不少城市的公交車配備了衛(wèi)星定位系統(tǒng)，建設(shè)了公共交通調(diào)度網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)置了公共交通調(diào)度信息中心，這就為在道路上行駛的公共交通車輛的位置提供了必要的保證，也就為公共交通數(shù)據(jù)收集、管理和報告工作提供了依據(jù)。綜合利用國家道路信息監(jiān)控中心的技術(shù)基礎(chǔ)和交通與城市道路交通的運(yùn)行特點(diǎn)建設(shè)國家道路信息系統(tǒng)也是可行的，是我國ATIS 建設(shè)的突破口。

4 基于公交的城市交通信息系統(tǒng)

針對目前我國城市公交的發(fā)展現(xiàn)狀，將采用在公交車上裝備的衛(wèi)星定位設(shè)備、公共交通IC 卡管理系統(tǒng)和移動支付系統(tǒng)及車載感應(yīng)探測器等信息采集系統(tǒng)，智能收集公共交通車輛的數(shù)據(jù)運(yùn)行狀況資料，并采用現(xiàn)代的通信技術(shù)傳送這些數(shù)據(jù)給公共交通信息中心，并將公共交通調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)經(jīng)過公交車的電子站牌、公共視頻顯示屏、城市交通監(jiān)測設(shè)備等的數(shù)據(jù)采集、管理、傳播等管理系統(tǒng)（如可變信息標(biāo)志、廣播誘導(dǎo)系統(tǒng)等）向全體公共交通參與者智能公布路面的公共交通數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)公共交通出行高效、快捷、安全、舒心的服務(wù)目標(biāo)?；诠坏某鞘薪煌ㄐ畔⑾到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖2 所示。

圖2 基于公交的道路交通信息系統(tǒng)

4.1 公交信息智能采集

利用公交自身技術(shù)，可以搜集的基本信息包括：公共交通運(yùn)營線網(wǎng)、衛(wèi)星定位、公交車運(yùn)輸信息等。一些大中城市已基本建設(shè)了GIS 電子地形圖，即完成互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能化公共交通運(yùn)營線網(wǎng)；未基本建設(shè)GIS 的城市，則根據(jù)數(shù)字化方法將公共交通運(yùn)營線網(wǎng)數(shù)字化。通過模仿和道路網(wǎng)的特征在智能化公共交通路線網(wǎng)里進(jìn)行體現(xiàn)，與交通出行衛(wèi)星定位智能管理系統(tǒng)結(jié)合后能及時智能化地進(jìn)行反饋，如公共汽車行駛速度和遇阻狀況。應(yīng)用差分信號GPS 技術(shù)性，完成真實的交通出行定位系統(tǒng)。將汽車專用型終端設(shè)備（包括衛(wèi)星定位接納機(jī)、單片機(jī)設(shè)計、無線網(wǎng)絡(luò)Modem、數(shù)據(jù)信息/語音通信廣播電臺等設(shè)備）置放在公交車上，可以在無影響的情況下自行完成對公交車的位置信息與精準(zhǔn)定位信號傳回，向調(diào)度系統(tǒng)遞交信號。與此同時還可以預(yù)埋端口號，作為外置車載式信息顯示。應(yīng)用公共交通IC 卡、移動支付系統(tǒng)或其他搭車要求信號收集系統(tǒng)收集每輛公共交通汽車的真實客流量狀況，為運(yùn)輸分析與預(yù)警給予數(shù)據(jù)信息。

城市內(nèi)的公共交通汽車公司可以建立基本信息檔案，其數(shù)據(jù)項有汽車類型、運(yùn)載功能（座位數(shù)與站位數(shù)）、車輛運(yùn)齡、發(fā)動機(jī)狀態(tài)、售票時間、開收班日期、行駛路徑、起終點(diǎn)站和途經(jīng)地點(diǎn)等。

4.2 道路交通信息智能處理與評價

交通智能采集平臺收集的交通數(shù)據(jù)傳送給公共交通信息中心，通過預(yù)先研究形成的道路數(shù)據(jù)實時處理模式和實時評價模型，能夠?qū)Φ缆非闆r做出智能評估。這些模型包括：

公交客流分析的模型。通過對公交旅客需求分析的旅客數(shù)量流向情況，既可為動態(tài)公共交通調(diào)度體系提供數(shù)據(jù)，也可為公共交通出行者提供選擇的信息數(shù)據(jù)。

道路交通狀況評價模型。通過公共汽車的出發(fā)時刻、公共汽車的行駛情況、公共汽車營運(yùn)線網(wǎng)信息，即可測算公共交通汽車的運(yùn)營速度。通過對運(yùn)營速度的測算結(jié)果，實現(xiàn)對道路系統(tǒng)交通狀況的衡量，道路的交通狀況可根據(jù)公共交通運(yùn)營效率劃分順暢、穩(wěn)定、擁堵、阻塞等狀況。道路交通狀況與公共交通運(yùn)營效率有如下對應(yīng)關(guān)系。

若某條高速公路i 的最高運(yùn)行速度為車速Vi，則規(guī)定該公共管線的一段按照通行情況為擁堵、擁擠、安全、通暢的臨界行駛速度分別為V0、V1、V2，即：

Vi≤V0則：路 段 交 通 狀 況 為 擁 塞。V0＜Vi＜V1則：路段交通狀況為擁擠。V1＜Vi＜V2則：路段交通狀況為平穩(wěn)。V2＜Vi則：路段交通狀況為暢通。

確定整個城市道路網(wǎng)的交通狀況/事故和應(yīng)急事故的評估模式。通過路面上多輛公交車受阻時段的延長，通過預(yù)先設(shè)置的分析程序，能夠判別道路上的異常情況，如出現(xiàn)車禍等。通過公共汽車運(yùn)行狀況、交通流模型以及機(jī)動車燃料耗費(fèi)環(huán)境影響模擬，衡量整個城市的公共交通環(huán)境效率。

4.3 城市道路交通信息智能發(fā)布與應(yīng)用

4.3.1 將公共交通信息中心管理的信息通過公共信息管理系統(tǒng)發(fā)布，并與城市監(jiān)控管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)，應(yīng)用城市監(jiān)測管理系統(tǒng)的公共信息發(fā)布手段，實時智能地向城市交通參與者公布道路交通信息。

4.3.2 通過專用頻段的交通廣播實現(xiàn)道路情況即時發(fā)布，實現(xiàn)車流和人流的引導(dǎo)。

4.3.3 在公共交通的首末站以及換乘中心，設(shè)置電子顯示屏或電子觸摸屏實現(xiàn)公共交通的相關(guān)資訊發(fā)布，使公共交通出行者能做出最優(yōu)化的出行選擇。

4.3.4 建立公交電子站牌進(jìn)行公交客流信息智能發(fā)布，進(jìn)行公交乘客誘導(dǎo)。

4.3.5 公交車輛采集的數(shù)據(jù)在城市監(jiān)測中，可以用于道路交通的管理。城市交通監(jiān)控中心利用可變的信號發(fā)出信息給廣大交通出行者。

5 ATIS 系統(tǒng)應(yīng)用的保障措施

為增強(qiáng)ATIS 的公共信息服務(wù)功能，將在主要干道增設(shè)交通信號收集裝置和信號發(fā)送裝置。交通信號的收集裝置主要有環(huán)形輸入線圈、超聲波觀察儀、紅外線監(jiān)測儀、微波道路監(jiān)視儀、影像汽車觀察儀、智能卡口、衛(wèi)星定位設(shè)備、電子產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、便攜式手機(jī)及電子產(chǎn)品警務(wù)設(shè)備等。對已設(shè)置交通數(shù)據(jù)收集裝置的線路，沒有開通的可正常開通；沒有配置設(shè)施的道路，應(yīng)安裝相關(guān)設(shè)施以便于有效收集道路交通數(shù)據(jù)。公共信息傳播系統(tǒng)可以利用道路交通誘導(dǎo)電子信息屏對出行人員實施群體性道路交通誘導(dǎo)，讓出行人員按照誘導(dǎo)信號自發(fā)確定出游路線。在道路的上空，可安裝可變的信號顯示器，以綠、黃、紅色分別顯示道路通行、擁堵、封閉；還可采用圖文+可變信息標(biāo)志屏表示是否處在交通事故、施工、交通管制等情況下；也可采用動態(tài)圖文LED 屏幕，提供前方道路的通行路況等內(nèi)容。設(shè)置交通引導(dǎo)電子信息屏，須提前規(guī)定距離，多次設(shè)定，以起到引導(dǎo)的效果。針對愛用手機(jī)的出行者，還可以利用公共互聯(lián)網(wǎng)平臺以GIS+即時路況+即時交通事件的方式，公布道路的即時路況。

6 結(jié)語

智慧交通（ITS）是當(dāng)今世界上交通運(yùn)輸?shù)淖罡呒舛思夹g(shù)，新型的交通運(yùn)輸信息系統(tǒng)也是ITS 的重要基石，政府和相關(guān)行業(yè)都必須全面重視并加以深入研究、發(fā)展和應(yīng)用。本文根據(jù)當(dāng)前城市道路的特征探討了基于公交的道路信息智能體系的建設(shè)，力求借助已有的技術(shù)，用更低的成本推動ITS 的開發(fā)和應(yīng)用。