智能交通系統(tǒng)概論 課件 第1、2章 緒論、先進交通管理系統(tǒng)

智能交通系統(tǒng)概論主講人：XXX第1章緒論課程主要內容智能交通系統(tǒng)包括傳統(tǒng)意義下的七個子系統(tǒng)、無人駕駛車輛跟馳控制系統(tǒng)和城交通子區(qū)控制系統(tǒng)。七個子系統(tǒng)分別是先進交通管理系統(tǒng)、先進交通信息系統(tǒng)、先進車輛控制系統(tǒng)、商用車輛管理系統(tǒng)、先進公共交通系統(tǒng)、電子收費系統(tǒng)和交通安全緊急管理系統(tǒng)。車輛跟馳控制系統(tǒng)是新提出的全新智能交通系統(tǒng)子系統(tǒng)新概念，城市交通子區(qū)控制系統(tǒng)是一個新興的交通控制研究領域。1.2智能交通系統(tǒng)定義：智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportationSystem，簡稱ITS）是將先進的信息技術、通訊技術、傳感技術、控制技術以及計算機技術等有效地集成運用于整個交通運輸管理體系，而建立起的一種在大范圍內、全方位發(fā)揮作用的，實時、準確、高效、綜合的運輸和管理系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)將人、車、路三者綜合起來考慮。1、先進的交通信息服務系統(tǒng)(ATIS)采集（收集）信息：交通參與者通過裝備在道路上、車上、換乘站上、停車場上以及氣象中心的傳感器和傳輸設備，向交通信息中心提供各地的實時交通信息；應用（使用）信息：ATIS得到這些信息并通過處理后，實時向交通參與者提供道路交通信息、公共交通信息、換乘信息、交通氣象信息、停車場信息以及與出行相關的其他信息；出行者根據(jù)這些信息確定自己的出行方式、選擇路線。更進一步，當車上裝備了自動定位和導航系統(tǒng)時，該系統(tǒng)可以幫助駕駛員自動選擇行駛路線。2、先進的交通管理系統(tǒng)(ATMS)ATMS有一部分與ATIS共用信息采集、處理和傳輸系統(tǒng)，但是ATMS主要是給交通管理者使用的，用于檢測控制和管理公路交通，在道路、車輛和駕駛員之間提供通訊聯(lián)系。它將對道路系統(tǒng)中的交通狀況、交通事故、氣象狀況和交通環(huán)境進行實時的監(jiān)視，依靠先進的車輛檢測技術和計算機信息處理技術，獲得有關交通狀況的信息，并根據(jù)收集到的信息對交通進行控制，如信號燈、發(fā)布誘導信息、道路管制、事故處理與救援等。3、先進的公共交通系統(tǒng)(APTS)APTS的主要目的是采用各種智能技術促進公共運輸業(yè)的發(fā)展，使公交系統(tǒng)實現(xiàn)安全便捷、經(jīng)濟、運量大的目標。誘導出行：通過個人計算機、閉路電視等向公眾就出行方式和事件、路線及車次選擇等提供咨詢，在公交車站通過顯示器向候車者提供車輛的實時運行信息。公交調度：在公交車輛管理中心，可以根據(jù)車輛的實時狀態(tài)合理安排發(fā)車、收車等計劃，提高工作效率和服務質量。4、先進的車輛控制系統(tǒng)(AVCS)AVCS(AdvancedVehicleControl)的目的是開發(fā)幫助駕駛員實行本車輛控制的各種技術，從而使汽車行駛安全、高效。自動駕駛：AVCS包括對駕駛員的警告和幫助，障礙物避免等自動駕駛技術。5、貨運管理系統(tǒng)（LMS）LMS:LogisticsManagementSystem指以高速道路網(wǎng)和信息管理系統(tǒng)為基礎，利用物流理論進行管理的智能化的物流管理系統(tǒng)。綜合利用衛(wèi)星定位、地理信息系統(tǒng)、物流信息及網(wǎng)絡技術有效組織貨物運輸，提高貨運效率。6、電子收費系統(tǒng)(ETC)ETC（ElectronicTollCollection）是世界上最先進的路橋收費方式。通過安裝在車輛擋風玻璃上的車載器與在收費站ETC車道上的微波天線之間的微波專用短程通訊，利用計算機聯(lián)網(wǎng)技術與銀行進行后臺結算處理，從而達到車輛通過路橋收費站不需停車而能交納路橋費的目的，且所交納的費用經(jīng)過后臺處理后清分給相關的收益業(yè)主。在現(xiàn)有的車道上安裝電子不停車收費系統(tǒng)，可以使車道的通行能力提高3~5倍。7、緊急救援系統(tǒng)(EMS)EMS（Emergency

Medical

System）是一個特殊的系統(tǒng)，通過ATIS和ATMS將交通監(jiān)控中心與職業(yè)的救援機構聯(lián)成有機的整體，為道路使用者提供車輛故障現(xiàn)場緊急處置、拖車、現(xiàn)場救護、排除事故車輛等服務。具體包括:1）車輛軌跡查詢：電話、短信、翼卡車聯(lián)網(wǎng)，車輛位置和行駛軌跡；2）車輛失盜處理：遠程斷油鎖電操作、追蹤車輛位置；3）車輛故障處理：接通救援專線，協(xié)助救援機構展開援助工作；4）交通意外處理：10秒鐘自動發(fā)出求救信號，通知救援機構。1.3國內外發(fā)展現(xiàn)狀國外智能交通系統(tǒng)的發(fā)展我國智能交通系統(tǒng)的發(fā)展

一、起步階段：1960年-1980年20世紀60年代后期，美國運輸部和通用汽車公司研發(fā)電子路線誘導系統(tǒng)，但，5年的研發(fā)和小規(guī)模試驗后，便處于了停止狀態(tài)。1973年至1979年，日本通產(chǎn)省進行路、車雙向通訊汽車綜合控制系統(tǒng)研發(fā)。歐洲原西德1976年進行高速公路網(wǎng)誘導系統(tǒng)研發(fā)計劃，但在此期間因實用化技術難于實現(xiàn)及通訊基礎設施費用過于龐大等原因，均未能實現(xiàn)實用化和市場化。智能交通系統(tǒng)發(fā)展（國外）

智能交通系統(tǒng)發(fā)展（國外）二、關鍵技術研發(fā)和試點推廣階段：1980年-1990年20世紀80年代，信息技術革命不僅帶來了技術進步，還對交通發(fā)展傳統(tǒng)理念產(chǎn)生了沖擊。ITS(起初為“IVHS”-智能車輛道路系統(tǒng))概念正式提出。美、歐、日等發(fā)達國家都先后加大了ITS研發(fā)力度，并根據(jù)自己的實際情況確定了研發(fā)重點和計劃，形成較為完整的技術研發(fā)體系。各國通過立法或其他形式，逐漸明確了發(fā)展ITS戰(zhàn)略規(guī)劃、發(fā)展目標、具體推進模式及投融資渠道等。三、產(chǎn)業(yè)形成和大規(guī)模應用階段：1990年后上世紀90年代，美、歐、日等發(fā)達國家在推動ITS研發(fā)和試點應用的同時，從拓展產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟視角，不斷促進ITS產(chǎn)業(yè)形成，注重國際層面競爭，大規(guī)模應用研發(fā)成果。美國，參與ITS研發(fā)公司達600多家，其中半數(shù)以上為美國大型公司，包括航空和國防工業(yè)公司。日本，在四省一廳聯(lián)合推動ITS研發(fā)活動后，一直在加速ITS實際應用進程，積極推動如車輛信息通信系統(tǒng)(VICS)、電子收費系統(tǒng)(ETC)等應用。VICS系統(tǒng)已進入國家范圍內實施階段并迅速擴展。智能交通系統(tǒng)發(fā)展（國外）

智能交通系統(tǒng)發(fā)展（國內）初期階段（1970年-1985年）上世紀70年代中至80年代初，主要試驗研究城市交通信號控制。1984年6月7日，沈大高速公路開工，全長375公里。這條公路在建設初期是按一級汽車專用公路標準實施的。同年12月21日，滬嘉高速公路（上海至嘉定）開工。

智能交通系統(tǒng)發(fā)展（國內）引進消化和逐步發(fā)展階段（1985年-2000年）80年代中期至90年代初，一些大城市如北京、天津、上海引進消化了城市信號控制系統(tǒng)，北京引進了英國SCOOT系統(tǒng)，天津、上海引進了澳大利亞SCATS系統(tǒng)等。90年代，一些大城市逐漸建設交通監(jiān)控系統(tǒng)，一些高速或高等級公路建設監(jiān)控及電子收費系統(tǒng)。GIS、GPS等技術也在管理、運營等領域應用。1994年我國部分學者參加了在法國巴黎召開的第一屆ITS世界大會，為中國ITS的開展揭開了序幕。

智能交通系統(tǒng)發(fā)展（國內）快速發(fā)展階段（2000年以后）“十五”期間，ITS投入逐漸加大。據(jù)科技部統(tǒng)計，示范工程專項調動項目參與單位投入資金達15億元以上，但投資主體主要是中央政府和地方政府。至目前，我國智能交通系統(tǒng)進入了全面發(fā)展階段，城市交通智能化，高速公路智能化，公共交通智能化、軌道交通智能化等方面。主要從事該方面研究的大企業(yè)：易華錄、海信、銀江股份、?？低暤鹊仁澜缰闹悄芙煌ㄐ盘栂到y(tǒng)北京：SCOOT（英國）上海：SCATS（澳大利亞）深圳：KYOSAN（日本）廣州：SCATS（澳大利亞）濟南：UTCS-3GC（美國）鄭州：SANCO（西班牙）SCOOT系統(tǒng)SCOOT(SplitCycleOffsetOptimizingTechnique)，即綠信比、周期、相位差優(yōu)化技術，作為UTC軟件的附加模塊，在UTC系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)真正的實時自適應交通控制系統(tǒng)。SCOOT產(chǎn)生于70年代的英國，研究始于1973年，由英國運輸與道路研究所（TRRL）研制成功。SCOOT在1977年的哥拉斯格市進行現(xiàn)場試驗，1979年在該市大規(guī)模試驗獲得圓滿成功，從此在英國進行全面的推廣。二十世紀80年代初引入中國，成都、大連、北京等用SCOOT。SCOOT系統(tǒng)的基本功能SCOOT系統(tǒng)是一種實時自適應控制系統(tǒng)，其硬件組成包括3個主要部分：中心計算機及外圍設備，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡和外設裝置。（包括交通信號控制機、地感線圈檢測器或視頻檢測器、信號燈）軟件大體由5個部分組成：1）車輛檢測數(shù)據(jù)的采集和分析；2）交通模型（用于計算延誤時間和排隊長度等等）；3）配時方案參數(shù)優(yōu)化調整；4）信號控制方案的執(zhí)行；5）系統(tǒng)運行狀態(tài)實時監(jiān)測。SCOOT系統(tǒng)的特點1)實用性強，幾乎不受城市交通出行方式、出行起訖點分布、土地使用情況、季節(jié)性和臨時性交通變化以及天氣和氣候變化的影響。2)對配時參數(shù)的優(yōu)化是采用連續(xù)微量調整的方式，即每個信號周期內，只對綠信比和綠燈起步時時距做±（1~4）s的調整，穩(wěn)定性強。3)個別交通車輛檢測器錯誤的反饋信息幾乎不影響SCOOT系統(tǒng)對配時方案參數(shù)的優(yōu)化，而且該系統(tǒng)對這類錯誤的信息有自動鑒別和淘汰功能。4)對實時交通狀況變化趨勢反應靈敏。5)SCOOT系統(tǒng)能提供各種反映路網(wǎng)交通狀況的信息，為制定綜合管理決策創(chuàng)造了有利的條件。SCATS系統(tǒng)悉尼自適應交通控制系統(tǒng)（SydneyCoordinatedAdaptiveTrafficSystem，簡稱SCATS，或SCATS系統(tǒng)），由澳大利亞新南威爾士州道路交通局（RTA）研究開發(fā)，是目前世界上少有的幾個先進的城市信號交通控制系統(tǒng)之一。SCATS系統(tǒng)的特點是控制容量大、很靈活。一臺區(qū)域控制計算機可以控制128個路口，而一個SCATS系統(tǒng)中央控制室能夠聯(lián)接64臺區(qū)域交通控制計算機。SCATS系統(tǒng)能夠控制幾個路口到8000多個路口的不同城市規(guī)模。美國、新加坡、馬來西亞、菲律賓、新西蘭、印度尼西亞和香港等國家和地區(qū)的20多個城市、7000多個路口使用了SCATS系統(tǒng)。我國的上海（160個路口）、沈陽（50個路口）和廣州市越秀區(qū)（40個路口）也使用了SCATS系統(tǒng)。SCATS系統(tǒng)的基本功能1)交通信息（數(shù)據(jù)）的實時采集和統(tǒng)計分析。2)實現(xiàn)對交通流的自適應最佳控制。根據(jù)變化的交通狀況實時提出最佳的控制方案，保證交通的暢通、快速和安全。3)提供“綠波帶”及緊急車輛優(yōu)先通行權。4)提供公交車輛優(yōu)先通行權。5)提供交通信號燈人工操作功能。6)提供戶外工作終端?？梢詫⒈銛y式個人計算機連接到任何一個路口交通信號機，從而進入整個SCATS系統(tǒng)。7)進行系統(tǒng)技術監(jiān)察、故障診斷和記錄。8)遠程維護?？梢噪娫挀芴柗绞綄⒂嬎銠C連入SCATS系統(tǒng)，進行操作維護。SCATS系統(tǒng)的優(yōu)缺點1)檢測器安裝在停車線上，不需要建立交通模型，因此其控制方案不是基于交通模型的；2)周期、綠信比和相位差的優(yōu)化是預先確定的多個方案中，根據(jù)實測的類飽和度值進行選擇；3)系統(tǒng)可根據(jù)交通需求改變相序或跳過下一個相位，因而能及時響應每一個周期的交通需求；4)可以自動劃分控制子區(qū)，具有局部車輛感應控制功能；1)未使用交通模型，本質上是一種實時方案選擇系統(tǒng)，因而限制了配時方案的優(yōu)化過程，靈活度不夠。2)檢測器安裝在停車線附近，難以監(jiān)測車隊的行進，因而綠時差的優(yōu)選可靠性較差。缺點優(yōu)點1.4未來發(fā)展趨勢智能交通向智慧交通轉變智能交通的概念是20世紀90年代初由美國提出。2009年，IBM提出了智慧交通的理念.智慧交通是在智能交通的基礎上，融入物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等高新IT技術，通過高新技術匯集交通信息，提供實時交通數(shù)據(jù)下的交通信息服務。智慧交通大量使用了數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)挖掘等數(shù)據(jù)處理技術，實現(xiàn)了智慧交通的系統(tǒng)性、實時性、信息交流的交互性以及服務的廣泛性。智慧交通是以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡組合為基礎，以智慧路網(wǎng)、智慧裝備、智慧出行、智慧管理為重要內容的交通發(fā)展新模式，具有信息聯(lián)通、實時監(jiān)控、管理協(xié)同、人物合一的基本特征。本章總結智能交通系統(tǒng)的定義智能交通系統(tǒng)七個子系統(tǒng)國內外發(fā)展現(xiàn)狀未來發(fā)展趨勢謝謝！智能交通系統(tǒng)概論第2章先進交通管理系統(tǒng)1.基本概念2.發(fā)展現(xiàn)狀3.系統(tǒng)組成4.技術介紹5.案例介紹6.展望與挑戰(zhàn)第1節(jié)基本概念先進交通管理系統(tǒng)（AdvancedTrafficManagementSystem,ATMS）是智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportationSystem,

ITS）的關鍵組成部分，同時也是最基礎的部分，具有系統(tǒng)化、標準化、規(guī)范化、人性化等特征。它以現(xiàn)代信息技術為支撐，將孤立的交通子系統(tǒng)集成起來，形成功能強大的管理平臺系統(tǒng)。ATMS實現(xiàn)了交通信息的采集、傳輸、存儲、處理及應用，進而實現(xiàn)道路網(wǎng)絡交通流的實時監(jiān)控、主動控制與協(xié)調管理，最大限度地發(fā)揮交通網(wǎng)絡的通行能力，達到緩解交通擁擠、縮短出行時間、降低能耗、減少尾氣排放、減少交通事故等目的。ATMS的功能包括：實時交通監(jiān)控、交通信號智能控制、交通數(shù)據(jù)分析、路況導航系統(tǒng)、電子收費系統(tǒng)、自動駕駛技術、智能停車管理和環(huán)保低碳管理。第2節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀目前國際上最常見的ATMS形式是以交通指揮中心為依托的交通管理系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的交通指揮中心管理系統(tǒng)的封閉性不同，ATMS使交通信號控制、視頻監(jiān)控、信息發(fā)布、違章管理、事故處置、車輛駕駛員管理業(yè)務、122/110接處警管理、通信指揮調度等原本孤立的各個子系統(tǒng)通過計算機網(wǎng)絡平臺有機連接起來，形成功能強大的大型管理平臺系統(tǒng)。第2節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀20世紀80年代末期，德國和英國都開發(fā)了基于紅外信標通信的動態(tài)路徑誘導系統(tǒng)，其中LISB系統(tǒng)和AUTOGUIDE系統(tǒng)利用歷史數(shù)據(jù)進行誘導，取得了很好的效果。90年代，德國西門子公司基于LISB開發(fā)的ALL-SCOUT系統(tǒng)（在歐洲稱為EURO-SCOUT）具有一定的國際影響，它是基于紅外信標通信方式的中心決定式路徑誘導系統(tǒng)?；贏LERT-C協(xié)議的交通數(shù)據(jù)頻道廣播已經(jīng)在英國、德國和意大利等歐洲國家開通，它能夠向用戶提供交通事故、擁擠和道路施工等信息，其商用路徑誘導系統(tǒng)（如CARMINAT、DYNAGUIDE等）不但可以顯示或提示交通信息，亦可以實現(xiàn)分布式的動態(tài)路徑誘導。第2節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀1973年，英國道路運輸研究所開始研發(fā)SCOOT（SplitCycleOffsetOptimizationTechnique,SCOOT）系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種對交通信號網(wǎng)進行實時協(xié)調控制的自適應控制系統(tǒng)，最早于1977年在哥拉斯格市進行現(xiàn)場測試。1979年，在該市開展大規(guī)模試驗并取得圓滿成功，從此，在英國進行全面推廣。二十世紀80年代初引入我國的成都、大連、北京等大中城市。其最新版本已包括：支持公交優(yōu)先、自動的SCOOT交通信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、路網(wǎng)事故檢測系統(tǒng)，以及車輛排放物的估算等功能。2000年為迎接悉尼奧運會，澳大利亞開發(fā)了SCATS（SydneyCo-ordinatedAdaptiveTrafficSystem）系統(tǒng)。SCATS系統(tǒng)在某些方面優(yōu)于英國SCOOT系統(tǒng)，系統(tǒng)所提供的功能可以實現(xiàn)對交通的復雜控制，滿足人們對交通的各種控制方案的要求。第3節(jié)系統(tǒng)組成1.交通事件管理系統(tǒng)交通事件是指導致道路通行能力下降或交通需求異常增多的非周期性情況，可分為突發(fā)性交通事件和計劃性交通事件。

交通事件通常具有三個特點：非常發(fā)性，需求超常性，波及廣泛性。

交通事件對交通系統(tǒng)的影響主要有兩個方面：影響道路通行能力、影響交通需求。ATMS交通事件管理系統(tǒng)交通監(jiān)控系統(tǒng)交通信號控制系統(tǒng)ATMS的子系統(tǒng)第3節(jié)系統(tǒng)組成交通事件管理系統(tǒng)功能有事件檢測與確認、時間快速反應、事件現(xiàn)場管理、交通管理、事件清理和事件信息發(fā)布等。交通事件管理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、預警應急管理子系統(tǒng)和應急救援子系統(tǒng)組成。具體結構關系如右圖所示。第3節(jié)系統(tǒng)組成

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)通過各種信息采集方式如車輛檢測器、視頻檢測器、氣象檢測器等采集相關數(shù)據(jù)，并用通信網(wǎng)絡傳送到應急管理中心的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)負責對數(shù)據(jù)進行處理，及時獲得交通事件信息，并向管理人員進行提示。管理人員對異常事件進行辨別和確認后，將事件信息輸入到應急管理方案決策支持子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)在進行事件影響分析、交通狀態(tài)仿真等基礎上，提出應急管理方案的建議，并通過人機交互的方式確定最佳的應急管理方案。第3節(jié)系統(tǒng)組成

預警應急管理子系統(tǒng)主要是對道路交通的檢測和評價，重點在于預警指標的建立和評價。而預警管理的重點在于獲得各種交通現(xiàn)象信息的基礎上，研究如何采取預警預控的管理手段防范異常交通事件的發(fā)生以及發(fā)生后的緊急救援措施等問題，包括預警應急管理的組織、預警應急管理的運行方式以及預控對策等方面。

緊急救援子系統(tǒng)負責高速公路交通事故緊急救援管理任務，其涉及到諸多業(yè)務部門，包括高速公路交通管理中心、交通警察部門、醫(yī)療部門、事故排除部門、消防部門等。第3節(jié)系統(tǒng)組成2.交通監(jiān)控系統(tǒng)交通監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測道路車輛，及時發(fā)現(xiàn)交通擁堵或交通事故，并傳遞信息讓控制中心做出決策。既節(jié)省警力，實現(xiàn)全天候的監(jiān)控，又能塑造良好的城市形象。交通監(jiān)控系統(tǒng)目前運用在城市道路和高速公路兩個方面。城市交通監(jiān)控系統(tǒng)實施探測各主要交通要道和交叉路口的車流量、車輛通行狀況，根據(jù)各監(jiān)控點反饋的信息，預測某些交通要道和交叉路口可能會出現(xiàn)的堵塞。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)對高速公路全線的交通流量、交通狀況、環(huán)境氣象以及運行狀況進行檢測與監(jiān)視，產(chǎn)生適合的控制方案。交通監(jiān)控系統(tǒng)可以分為交通監(jiān)視子系統(tǒng)、122接處警系統(tǒng)、電子警察等。第3節(jié)系統(tǒng)組成

交通監(jiān)視子系統(tǒng)由前端圖像采集單元、信號傳輸單元、中心控制單元等組成。主要是將各路口現(xiàn)場的情況實時、快速地傳輸?shù)街行目刂茊卧?，從而使交通控制管理人員隨時觀察城市各路口所發(fā)生的情況實景，以便管理者做出正確的判斷，真正起到道路交通誘導的作用。

122接處警系統(tǒng)融合了現(xiàn)代通訊、計算機網(wǎng)絡、地理信息系統(tǒng)等技術，實現(xiàn)了122交通事故報警電話的接警、處警和指揮調度的過程自動化。其在公安智能交通綜合指揮系統(tǒng)中扮演了重要角色，是集中監(jiān)視、統(tǒng)一調動、協(xié)調接處警目標建設的主要組成部分。第3節(jié)系統(tǒng)組成

電子警察又稱為違章闖紅燈車輛記錄系統(tǒng)。其主要由路口電子警察、信息傳輸模塊和中心處理設備組成。違章闖紅燈行為是造成交通事故、交通混亂、交通堵塞的主要原因之一，電子警察系統(tǒng)對交通路口闖紅燈行為進行24小時監(jiān)視，一旦有車輛違章闖紅燈，立即抓拍作為處罰依據(jù)。除此之外，電子警察也會檢測車輛速度，記錄超速車輛、減少因超速而導致的交通事故。目前電子警察主要有三種技術實現(xiàn)方式：電子攝像頭、雷達微波測速、地感線圈測速。第3節(jié)系統(tǒng)組成電子警察又稱為違章闖紅燈車輛記錄系統(tǒng)。其主要由路口電子警察、信息傳輸模塊和中心處理設備組成。違章闖紅燈行為是造成交通事故、交通混亂、交通堵塞的主要原因之一，電子警察系統(tǒng)對交通路口闖紅燈行為進行24小時監(jiān)視，一旦有車輛違章闖紅燈，立即抓拍作為處罰依據(jù)。除此之外，電子警察也會檢測車輛速度，記錄超速車輛、減少因超速而導致的交通事故。目前電子警察主要有三種技術實現(xiàn)方式：電子攝像頭、雷達微波測速、地感線圈測速。第3節(jié)系統(tǒng)組成3.交通信號控制系統(tǒng)城市交通信號控制是通過相關技術對交叉口的信號燈燈色變化的控制，使車輛能夠高效地駛離交叉路口。信號控制的目的在于實現(xiàn)合理指揮交叉口交通流的通行或停止，達到疏導、改善交叉口的交通流。信號控制的基本概念包括信號相位、飽和度、平均車頭時距、信號周期、綠信比和相位差等?？刂频姆绞絼t包括定時控制、感應控制以及優(yōu)化控制。信號控制的性能指標主要包括延誤時間、排隊長度、通行能力和停車次數(shù)。第3節(jié)系統(tǒng)組成交通信號控制系統(tǒng)由主控中心、路口交通信號控制機以及數(shù)據(jù)傳輸設備三部分組成。其核心功能包括：交通信號燈控制、交通流量檢測、交通數(shù)據(jù)分析、信號協(xié)調與同步、緊急情況響應。第4節(jié)技術介紹1.電子攝像頭檢測車輛速度通過攝像頭檢測車輛速度主要有三種方法：背景差法、光流法和幀間差分法。

(1)背景差法：背景差法的基本思想是先形成交通場景的背景圖像，然后將待檢測圖像與背景圖像逐像素相減（差值圖像中非零像素點就表示了運動物體），進而就可運用闕值方法將運動物體從背景中分離出來。運用背景差法能否成功提取目標區(qū)域的關鍵是精確可靠的背景圖像。第4節(jié)技術介紹

(2)光流法：光流是空間運動物體在觀測成像面上的像素運動的瞬時速度。光流的研究是利用圖像序列中的像素強度數(shù)據(jù)的時域變化和相關性來確定各自像素位置的“運動”，即研究圖像灰度在時間上的變化與景象中物體結構及其運動的關系。光流法檢測運動物體的基本原理是：給圖像中的每一個像素點賦予一個速度矢量，由速度矢量的像素構成一個圖像運動場，在一個特定時刻，圖像上的像素與三維物體上的點相對應，通過投影關系得到這種對應關系，然后根據(jù)像素點的速度矢量特征，來對圖像進行動態(tài)分析。如果光流矢量在整個圖像區(qū)域是連續(xù)變化的，則圖像中沒有運動物體。當有運動物體在圖像中通過時，目標和圖像背景是相對運動，運動物體所形成的速度矢量不同于鄰域背景速度矢量，檢測出運動物體的位置。第4節(jié)技術介紹

(3)幀間差分法：幀間差分法又稱圖像序列差分法。當運動物體出現(xiàn)在監(jiān)控場景中時，前一幀與后一幀會出現(xiàn)很大的差別，通過兩幀相減，得到像素點亮度值差的絕對值，然后判斷這個絕對值是否大于閾值來分析視頻的運動特性，最后確定有無物體運動在圖像序列中。幀間差分法的主要優(yōu)點有：程序設計復雜度低，算法實現(xiàn)較為簡單;能夠適應多種動態(tài)環(huán)境，對光線等場景變化要求不高，有較高的穩(wěn)定性。幀間差分法缺點主要有：只能提取出對象邊界，不能提取出對象的完整區(qū)域;時間的間隔選擇不易實現(xiàn)，對于運動速度較快的物體，如果選擇時間間隔較大，則物體在前后兩幀中可能沒有重疊，這是會被檢測成兩個分開的物體;而對于運動速度較慢的物體，如果選擇的時間間隔較小，則物體在前后兩幀中可能會是幾乎完全重疊效果，這時存在檢測不到物體的情況發(fā)生。第4節(jié)技術介紹2.信號燈基本控制方法交通信號燈通常有三種基本控制方法：感應控制、定時控制和自適應控制。

(1)感應控制：感應控制是在交叉口進口道上設置車輛檢測器，交通信號燈配時方案由計算機或智能化信號控制機計算，可隨檢測器檢測到的車流信息而隨時改變的一種控制方式。感應控制的基本方式是單個交叉口得感應控制，簡稱單點控制感應控制。單點感應控制隨檢測器設置方式的不同可分為半感應控制和全感應控制。第4節(jié)技術介紹

(2)定時控制：交叉口交通信號控制機均按事先設定的配時方案運行。一天只用一個配時方案，稱為單段式定時控制；一天按不同時段的交通量采用多個配時方案，稱為多段式定時控制。

(3)自適應控制：把交通系統(tǒng)作為一個不確定系統(tǒng)，能夠連續(xù)測量其狀態(tài)，如車流量、停車次數(shù)、延誤時間、排隊長度等，逐漸了解和掌握對象，把它們與希望的動態(tài)特性進行比較，并利用差值以改變系統(tǒng)的可調參數(shù)或產(chǎn)生一個控制，從而保證不論環(huán)境如何變化，均可使控制效果達到更好的一種控制方式。第5節(jié)案例介紹1.SCOOT系統(tǒng)SCOOT是英國道路運輸研究所在TRANSYT（TrafficNetworkStudyTool）的基礎上研制的自適應控制系統(tǒng)，作為城市交通控制軟件附加模組，它在系統(tǒng)基礎上實現(xiàn)真正的實時自適應交通控制。該系統(tǒng)在試驗后便得到了廣泛推廣，如今全世界共有超過170個城市正運行著該系統(tǒng)。SCOOT是一種交通信號優(yōu)化系統(tǒng)。它是一種基于實時交通數(shù)據(jù)的智能交通管理系統(tǒng)，旨在通過動態(tài)調整交通信號的配時，以提高交通流動性和減少交通擁堵。第5節(jié)案例介紹SCOOT系統(tǒng)利用交通探測設備和實時交通數(shù)據(jù)監(jiān)測道路上的車輛流量和交通狀況，并根據(jù)預定的調控策略，自動調整交通信號的時長和相位。它使用復雜的算法和模型來優(yōu)化信號配時，以最小化交通延誤和提高交通效率為目標。SCOOT系統(tǒng)具備自適應優(yōu)化能力，可以根據(jù)實時交通情況進行實時調整。它能夠處理交通高峰期的擁堵情況，應對交通流量的變化以及特定事件（如事故或道路工程）對交通狀況的影響。這使得系統(tǒng)能夠快速響應并適應不同的交通需求和條件。第5節(jié)案例介紹此外，SCOOT系統(tǒng)還具有協(xié)調配時的功能，可以協(xié)調多個交叉口的信號配時，以減少車輛等待時間和交通延誤，提高整體交通效率。SCOOT系統(tǒng)還提供實時監(jiān)控和反饋功能，可收集交通流量數(shù)據(jù)、延誤時間、平均車速等信息，并生成報告和圖表，供管理人員參考和分析。這些監(jiān)控和反饋數(shù)據(jù)有助于評估系統(tǒng)效果并做出調整。第5節(jié)案例介紹該系統(tǒng)根據(jù)檢測器得到的實時數(shù)據(jù)計算交通量、占用時間、占有率及擁擠程度。同時，它結合檢測數(shù)據(jù)和預先存儲的交通參數(shù)對各路口進行車隊預測，由此利用交通環(huán)境對子區(qū)和路網(wǎng)的信號配時進行優(yōu)化。SCOOT系統(tǒng)是一種兩級結構，上一級為中央計算機，下一級為路口信號機。配時方案在中央計算機上完成；信號控制、數(shù)據(jù)采集、處理及通信在信號機上完成。第5節(jié)案例介紹

SCOOT系統(tǒng)工作流程如下圖所示。深色部分為SCOOT系統(tǒng)主要功能。第5節(jié)案例介紹SCOOT主要有四個特點：

通過車輛檢測器獲得交通量數(shù)據(jù)，建立交通模型；

為了避免參數(shù)突變對交通流產(chǎn)生的不利影響，對配時參數(shù)的優(yōu)化時采用連續(xù)微量調整的方式，但有可能不足以及時響應每個周期的交通需求；

具有公交車輛和緊急車輛優(yōu)先功能。通過帶有車型識別能力的檢測器或自動車輛定位系統(tǒng)檢測公交車輛和緊急車輛，給出優(yōu)選通行權；

新增交通信息數(shù)據(jù)庫模塊和綜合事故檢測模塊，能夠對交通數(shù)據(jù)進行濾波、分析，并將處理好的數(shù)據(jù)用于參數(shù)的優(yōu)化。還能夠實時檢測事故，為交通管理部門提供服務。第5節(jié)案例介紹2.SCATS系統(tǒng)SCATS系統(tǒng)是由澳大利亞新南威爾士州道路交通局研究開發(fā)。SCATS系統(tǒng)在某些方面優(yōu)于英國SCOOT系統(tǒng)，系統(tǒng)所提供的功能可以實現(xiàn)對交通的復雜控制，滿足人們對交通的各種控制方案的要求。第5節(jié)案例介紹該系統(tǒng)基于計算機網(wǎng)絡、路口感應裝置，分析統(tǒng)計汽車流量、速度，并根據(jù)最佳同行效果，設置路口紅綠燈時間配比。其最大的特點是“自適應”，根據(jù)道路車流即時情況，進行數(shù)據(jù)處理，然后適時調整做出合理的配飾，以適應路口的不同情況。它采用地區(qū)級聯(lián)機控制、中央級聯(lián)機與脫機同時進行的控制模式，以類飽和度綜合流量最大為系統(tǒng)目標，無實時交通模型，控制參數(shù)為綠信比、相位差和周期。SCATS系統(tǒng)的控制結構是三級協(xié)調分布式控制結構：即指揮中心為中央控制級、確定協(xié)調控制級（多個區(qū)域）和路口控制機級。第5節(jié)案例介紹系統(tǒng)采用了分層遞階的控制結構，其控制中心備有一臺監(jiān)控計算機和一臺管理計算機，二者通過串行數(shù)據(jù)通訊線路相連。地區(qū)級的計算機自動把各種數(shù)據(jù)送到管理計算機。監(jiān)控計算機連續(xù)地監(jiān)視所有路口的信號運行和檢測器的工作狀況。地區(qū)主控制器用于分析路口控制器送來的車流數(shù)據(jù)，確定控制策略，并對本區(qū)域各路口進行實時控制，同時把收集到的所有數(shù)據(jù)送到控制中心作為運行記錄并用于脫機分析。路口控制器主要是采集分析檢測器提供的交通數(shù)據(jù)，并傳送到地區(qū)主控制器，同時接受地區(qū)主控制器的指令，控制路口信號。第5節(jié)案例介紹SCATS系統(tǒng)主要有4個特點：

配時參數(shù)優(yōu)化方法是一種實時方案選擇控制系統(tǒng)，信號周期和綠信比的實時選擇是以子系統(tǒng)的整體需要為出發(fā)點，即根據(jù)子系統(tǒng)內的關鍵交叉口的需要確定共用周期時長。交叉口的相應綠燈時間，按照各相位飽和度相等或接近的原則，確定每一相位綠燈占信號周期的百分比，隨著信號周期的調整，各相位綠燈時間也隨之變化。

檢測器安裝在停車線上，不需要建立交通模型，因此其控制方案不是基于交通模型的，因此系統(tǒng)根據(jù)類飽和度和綜合流量從既定方案中選擇信號控制參數(shù)，本質上是一種實時方案選擇系統(tǒng)。第5節(jié)案例介紹

周期、綠信比和相位差的優(yōu)化是預先確定的多個方案中，根據(jù)實測的類飽和度值進行選擇。

系統(tǒng)可根據(jù)交通需求改變相序或跳過下一個相位，因而能及時響應每一個周期的交通需求。第5節(jié)案例介紹3.旗揚雷視融合感知系統(tǒng)旗揚雷視融合感知系統(tǒng)利用多種傳感器技術，包括視頻監(jiān)控、雷達、激光雷達等，實時獲取道路上的交通信息和場景數(shù)據(jù)。通過將傳感器數(shù)據(jù)進行融合處理和分析，在交通識別、行為分析、事件檢測等方面提供更加全面、更加準確的信息。該系統(tǒng)采用人工智能和深度學習算法，能夠高效地識別和跟蹤交通流量、車輛、行人等目標，并實時分析交通狀態(tài)和行為，提供實時的交通狀況監(jiān)控與預警功能。同時，它還可以幫助交通管理部門優(yōu)化交通信號配時、改善交通流動性，以及提供違法行為監(jiān)測等功能。第5節(jié)案例介紹

深圳旗揚在日漸成熟的高新技術優(yōu)勢以及國家宏觀政策的支持下，通過將視頻監(jiān)控和雷達融合應用，打造出雷視融合全息道路系統(tǒng)，最大程度實現(xiàn)兩大技術方案的優(yōu)勢互補。其可廣泛應用于高速公路和城市道路的交通信息檢測，為交通管理提供準確、可靠、實時的交通情報，為智慧城市、智能交通充當“千里眼”和“順風耳”。旗揚雷視融合感知系統(tǒng)在中國的多個城市進行了應用，比如，北京、上海、廣州、成都、深圳、武漢、重慶等地應用，有效提高了這些城市的交通運行效率和安全性，緩解了交通擁堵。第5節(jié)案例介紹4.西門子“智慧城市群”在實現(xiàn)軌道交通智慧化道路上，西門子公司一直走在行業(yè)前列。該公司提供包括地鐵信號系統(tǒng)、全自動無人駕駛，以及數(shù)字化服務等交通解決方案，為乘客準時、高效出行提供保障。作為中國鐵路信號產(chǎn)品的主要供應商之一，西門子信號有限公司的產(chǎn)品已經(jīng)廣泛服務于中國客運專線鐵路、高速鐵路以及城市地鐵。截止目前，中國有15座城市共33條地鐵線路使用西門子的信號系統(tǒng)和產(chǎn)品。在2017年6月的北京國際城市軌道交通展覽會上，西門子通過VR虛擬技術、觸屏演示以及產(chǎn)品模型和實物展示，呈現(xiàn)了西門子在城市軌道交通和城際鐵路領域的最新產(chǎn)品和解決方案。第5節(jié)案例介紹此外，西門子研制的軌道空閑檢測產(chǎn)品ACM200計軸系統(tǒng)、道岔轉換系統(tǒng)產(chǎn)品TIMS道岔綜合監(jiān)控系統(tǒng)、S700K-C轉撤機、CKA型道岔分動外鎖閉裝置和LED信號