第2章 智能交通指揮系統
2.1 智能交通指揮系統概述
交通是經濟和社會發展的重要基礎產業，是經濟社會發展過程中的人流、資金流、信息流和物流的最主要的載體。在當今社會中，若交通運輸體系不能高速運轉，經濟就很難保持高速的發展。隨著社會的發展，機動車給人們帶來便利的生活。然而，隨著機動車數量的激增，交通事故頻發、環境污染加劇、交通擁擠等也給居民的生活帶來不少問題。智能交通指揮系統是對采集到的城市道路交通信息進行分析處理、由決策支持子系統給出合理的解決方案、交通管理人員下達合理的指令的過程。建立智能的交通指揮系統能為解決當前社會存在的道路擁堵、交通事故頻繁發生和嚴重的環境污染等問題給予強有力的支持。
2.1.1 系統總體架構
城市交通指揮系統包括城市交通指揮調度系統、交通管理綜合信息平臺、交通管理基礎設施體系及各子系統（包括交通信號控制系統、交通流量監測系統、交通視頻監測系統、電子警察系統、交通管理系統等）。
整個系統可分為底層、中間層、應用層3層結構以及一些基礎架構，系統結構框圖如圖2-1所示。
圖2-1 城市交通指揮系統主要系統框架圖
城市交通指揮調度系統是整個系統的應用層，處于系統的最高層。它通過交通管理綜合信息平臺交換數據，利用信息交換平臺從各個子系統獲得實時交通信息，利用大數據技術對這些道路交通數據進行綜合分析，對當前的道路交通狀態作出判斷，提供決策支持，以供交通指揮管理者決策。
2.1.2 系統硬件架構
系統的關鍵功能之一是處理非常態下的交通，對交通的監測和處理需要各方面的協調配合，以便在發生非常態交通及其相關的路段盡快恢復常態的道路秩序。交通指揮系統中的應急管理系統可以為交通指揮部門提供突發事件最初的信息，例如機動車突發機械故障、交通事故、突發的道路塌方等，由此交通指揮部門可以迅速作出決策應對突發事件。
在處理交通突發事件的過程中，指揮中心對道路情況、事故處理以及現場救援情況進行監控至關重要，將攝像頭采集的現場的各類數據傳回指揮系統并顯示出來，可提高交通事故處理的速度以確保指揮命令的準確性。中央指揮室一般選擇SDLP，無縫隙智能顯示的圖形文字具有無縫隙分離、精細柔和、能耗低，第三方系統接入容易等特點。
無縫隙智能數字高清大屏系統（super digital light procession，SDLP）采用全數字解決方案，具有如下特點。
① 屏幕圖像無色差、無物理縫隙，整個屏幕可精細地顯示完整超大的高分辨率圖像。
② 系統通過控制每個像素點的顯示內容，實現色彩統一，整幅畫面色彩失真低于2%，且顯示精細柔和。
③ 系統采用多個光機實現高分辨率，并且可完美支持顯示各類信號源，實現真正意義上的高清智能顯示。
④ 耗能只有同面積液晶大屏幕的50%左右，節能環保效果好。
大屏顯示系統可按客戶需求任意劃分，實現視頻、數據綜合顯示，實時監控道路交通情況、機動車行駛違章狀況，顯示車流量、天氣狀況；當發生交通事故時能實時監視交通現場狀況、救援人員車輛狀況、車流量，有利于對事故現場的指揮及交通進行疏導。
系統的硬件架構如圖2-2所示。
圖2-2 系統的硬件架構
2.1.3 系統軟件架構
系統的軟件架構如圖2-3所示。
圖2-3 系統的軟件架構
（1）應用層
應用層有城市交通指揮調度系統、緊急事故指揮模塊、公安信息系統、交通信息綜合平臺。應用層基于支撐層提供的分析管理引擎為城市交通指揮調度系統提供對道路交通的監控、處理緊急事故的功能。在該系統中，道路傳感器將測得的數據傳到系統中，經數據融合和處理，實時更新交通信息數據庫，一旦發生非常態交通，系統會根據現場采集的數據提出相應的應急處理預案，輔助相關交通管理人員作出指揮交通的合理決策。城市交通指揮調度系統的一個關鍵功能是處理突發事件。為了盡快恢復正常的公路運營，使對事故的監測以及控制之間的協調配合成為關鍵。
（2）支撐層
支撐層利用數據層提供的歷史數據、道路交通實時的交通數據、GIS數據為應用層提供計算支持和管理支持，包括交通數據引擎、控制策略分析引擎、緊急事故分析引擎、緊急事故處理方案、處理權限與安全。
（3）數據層
數據層包括歷史交通數據、實時現場交通數據、GIS數據、道路交通監測數據。
（4）傳輸層
傳輸層包括以太網、互聯網和指揮部門內網，用以傳輸本地的歷史交通數據以及實時現場交通數據等。
（5）控制層
控制層包括道路信息采集系統、交通流量監測系統、交通事故監測系統、GIS系統。交通流量監測系統通過埋在道路中的傳感器以及攝像頭對交通流量實時監測；交通事故監測系統和道路信息采集系統通過攝像頭等手段對道路信息以及事故現場進行實時的監測，通過傳輸系統傳回到指揮系統中分析處理；GIS系統充分利用地理信息為道路情況及指揮緊急事故提供必要的地理支持。
2.1.4 系統的功能
（1）建立統一的數據輸入輸出接口
建立統一的數據輸入輸出接口，包括交通管理指揮系統內部之間的接口以及與外部其他智能交通管理系統之間的接口。在城市交通指揮調度系統中，指揮中心所應用的系統來自于不同的廠商，數據格式不盡相同。該系統建立了統一的數據接口，只需通過1個轉換模塊就能將各應用系統的數據轉化為統一的格式，這樣，對于不同的應用系統而言，只需修改轉換模塊就可正常使用，保證了軟件的通用性、拓展性和易維護性。
（2）有效地檢測與管理各種交通信息
有效地檢測與管理各種交通信息包括常態下的以及非常態下的交通狀況。系統通過攝像頭以及道路檢測傳感器將交通信息傳至指揮中心的大屏系統中，這樣可有效地組織管理各種交通信息。
（3）對交通數據進行深層次的挖掘與分析
對交通數據進行深層次的挖掘與分析，包括對存檔的歷史數據的分析，對傳感器傳回的實時路面信息的分析，對突發事件的自動檢測等。通過對實測的路面交通數據進行統計分析，建立同一時間段內某一路段的車輛行程時間與該路段的平均車流量以及路面車道占有率之間的統計相關關系。通過對同一時間段內交通數據的分析，建立不同情況下的路由方案。最終可建立在不同時間、不同交通狀況下的道路性能路由知識庫。
（4）交通管理的決策支持
交通管理的決策支持，包括對實時交通指揮調度以及發生交通事故應急處理的決策支持。當發生交通事故時，事故地點的監測源將測得的信息傳到交通事故監測模塊，交通事故監測模塊將這些信息進行歸納、分析、總結，從而得出事故的整體概況信息，并將信息發送到事故處理中心。事故處理中心根據事故監測模塊傳回的信息，再結合當時地面的交通信息、地理信息及警力分配情況，從方法庫中生成一套初步決策支持方案，并且對該方案進行反復的運行、修正，最終得出一套最佳的解決方案。
（5）綜合指揮調度
系統利用各子系統及時地預測非常態交通，提示交通管理者及時遏制非常態交通。當發生非常態交通時，指揮交通的相關人員和部門能對發生的交通事故作出迅速的反應，及時地處理，使道路盡快恢復常態，降低損失。
以上的功能都是以大數據為基礎的數據采集與分析，使分散的數據系統化、結構化、標準化，以大屏系統為媒介，實現交通信息的空間分析和可視化的城市交通指揮調度。