第2章　智能交通指揮系統(tǒng)

2.1　智能交通指揮系統(tǒng)概述

交通是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中的人流、資金流、信息流和物流的最主要的載體。在當(dāng)今社會(huì)中，若交通運(yùn)輸體系不能高速運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)濟(jì)就很難保持高速的發(fā)展。隨著社會(huì)的發(fā)展，機(jī)動(dòng)車給人們帶來(lái)便利的生活。然而，隨著機(jī)動(dòng)車數(shù)量的激增，交通事故頻發(fā)、環(huán)境污染加劇、交通擁擠等也給居民的生活帶來(lái)不少問(wèn)題。智能交通指揮系統(tǒng)是對(duì)采集到的城市道路交通信息進(jìn)行分析處理、由決策支持子系統(tǒng)給出合理的解決方案、交通管理人員下達(dá)合理的指令的過(guò)程。建立智能的交通指揮系統(tǒng)能為解決當(dāng)前社會(huì)存在的道路擁堵、交通事故頻繁發(fā)生和嚴(yán)重的環(huán)境污染等問(wèn)題給予強(qiáng)有力的支持。

2.1.1　系統(tǒng)總體架構(gòu)

城市交通指揮系統(tǒng)包括城市交通指揮調(diào)度系統(tǒng)、交通管理綜合信息平臺(tái)、交通管理基礎(chǔ)設(shè)施體系及各子系統(tǒng)（包括交通信號(hào)控制系統(tǒng)、交通流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、交通視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電子警察系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)等）。

整個(gè)系統(tǒng)可分為底層、中間層、應(yīng)用層3層結(jié)構(gòu)以及一些基礎(chǔ)架構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。

城市交通指揮調(diào)度系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用層，處于系統(tǒng)的最高層。它通過(guò)交通管理綜合信息平臺(tái)交換數(shù)據(jù)，利用信息交換平臺(tái)從各個(gè)子系統(tǒng)獲得實(shí)時(shí)交通信息，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)這些道路交通數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，對(duì)當(dāng)前的道路交通狀態(tài)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(tǒng)硬件架構(gòu)

系統(tǒng)的關(guān)鍵功能之一是處理非常態(tài)下的交通，對(duì)交通的監(jiān)測(cè)和處理需要各方面的協(xié)調(diào)配合，以便在發(fā)生非常態(tài)交通及其相關(guān)的路段盡快恢復(fù)常態(tài)的道路秩序。交通指揮系統(tǒng)中的應(yīng)急管理系統(tǒng)可以為交通指揮部門提供突發(fā)事件最初的信息，例如機(jī)動(dòng)車突發(fā)機(jī)械故障、交通事故、突發(fā)的道路塌方等，由此交通指揮部門可以迅速作出決策應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。

在處理交通突發(fā)事件的過(guò)程中，指揮中心對(duì)道路情況、事故處理以及現(xiàn)場(chǎng)救援情況進(jìn)行監(jiān)控至關(guān)重要，將攝像頭采集的現(xiàn)場(chǎng)的各類數(shù)據(jù)傳回指揮系統(tǒng)并顯示出來(lái)，可提高交通事故處理的速度以確保指揮命令的準(zhǔn)確性。中央指揮室一般選擇SDLP，無(wú)縫隙智能顯示的圖形文字具有無(wú)縫隙分離、精細(xì)柔和、能耗低，第三方系統(tǒng)接入容易等特點(diǎn)。

無(wú)縫隙智能數(shù)字高清大屏系統(tǒng)（super digital light procession，SDLP）采用全數(shù)字解決方案，具有如下特點(diǎn)。

① 屏幕圖像無(wú)色差、無(wú)物理縫隙，整個(gè)屏幕可精細(xì)地顯示完整超大的高分辨率圖像。

② 系統(tǒng)通過(guò)控制每個(gè)像素點(diǎn)的顯示內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)色彩統(tǒng)一，整幅畫面色彩失真低于2%，且顯示精細(xì)柔和。

③ 系統(tǒng)采用多個(gè)光機(jī)實(shí)現(xiàn)高分辨率，并且可完美支持顯示各類信號(hào)源，實(shí)現(xiàn)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(jié)能環(huán)保效果好。

大屏顯示系統(tǒng)可按客戶需求任意劃分，實(shí)現(xiàn)視頻、數(shù)據(jù)綜合顯示，實(shí)時(shí)監(jiān)控道路交通情況、機(jī)動(dòng)車行駛違章狀況，顯示車流量、天氣狀況；當(dāng)發(fā)生交通事故時(shí)能實(shí)時(shí)監(jiān)視交通現(xiàn)場(chǎng)狀況、救援人員車輛狀況、車流量，有利于對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)的指揮及交通進(jìn)行疏導(dǎo)。

系統(tǒng)的硬件架構(gòu)如圖2-2所示。

2.1.3　系統(tǒng)軟件架構(gòu)

系統(tǒng)的軟件架構(gòu)如圖2-3所示。

（1）應(yīng)用層

應(yīng)用層有城市交通指揮調(diào)度系統(tǒng)、緊急事故指揮模塊、公安信息系統(tǒng)、交通信息綜合平臺(tái)。應(yīng)用層基于支撐層提供的分析管理引擎為城市交通指揮調(diào)度系統(tǒng)提供對(duì)道路交通的監(jiān)控、處理緊急事故的功能。在該系統(tǒng)中，道路傳感器將測(cè)得的數(shù)據(jù)傳到系統(tǒng)中，經(jīng)數(shù)據(jù)融合和處理，實(shí)時(shí)更新交通信息數(shù)據(jù)庫(kù)，一旦發(fā)生非常態(tài)交通，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)提出相應(yīng)的應(yīng)急處理預(yù)案，輔助相關(guān)交通管理人員作出指揮交通的合理決策。城市交通指揮調(diào)度系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵功能是處理突發(fā)事件。為了盡快恢復(fù)正常的公路運(yùn)營(yíng)，使對(duì)事故的監(jiān)測(cè)以及控制之間的協(xié)調(diào)配合成為關(guān)鍵。

（2）支撐層

支撐層利用數(shù)據(jù)層提供的歷史數(shù)據(jù)、道路交通實(shí)時(shí)的交通數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)為應(yīng)用層提供計(jì)算支持和管理支持，包括交通數(shù)據(jù)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(quán)限與安全。

（3）數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層包括歷史交通數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)交通數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)、道路交通監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

（4）傳輸層

傳輸層包括以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和指揮部門內(nèi)網(wǎng)，用以傳輸本地的歷史交通數(shù)據(jù)以及實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)交通數(shù)據(jù)等。

（5）控制層

控制層包括道路信息采集系統(tǒng)、交通流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、交通事故監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)。交通流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)埋在道路中的傳感器以及攝像頭對(duì)交通流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；交通事故監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和道路信息采集系統(tǒng)通過(guò)攝像頭等手段對(duì)道路信息以及事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，通過(guò)傳輸系統(tǒng)傳回到指揮系統(tǒng)中分析處理；GIS系統(tǒng)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(tǒng)的功能

（1）建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)輸入輸出接口

建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)輸入輸出接口，包括交通管理指揮系統(tǒng)內(nèi)部之間的接口以及與外部其他智能交通管理系統(tǒng)之間的接口。在城市交通指揮調(diào)度系統(tǒng)中，指揮中心所應(yīng)用的系統(tǒng)來(lái)自于不同的廠商，數(shù)據(jù)格式不盡相同。該系統(tǒng)建立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，只需通過(guò)1個(gè)轉(zhuǎn)換模塊就能將各應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的格式，這樣，對(duì)于不同的應(yīng)用系統(tǒng)而言，只需修改轉(zhuǎn)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(hù)性。

（2）有效地檢測(cè)與管理各種交通信息

有效地檢測(cè)與管理各種交通信息包括常態(tài)下的以及非常態(tài)下的交通狀況。系統(tǒng)通過(guò)攝像頭以及道路檢測(cè)傳感器將交通信息傳至指揮中心的大屏系統(tǒng)中，這樣可有效地組織管理各種交通信息。

（3）對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的挖掘與分析

對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的挖掘與分析，包括對(duì)存檔的歷史數(shù)據(jù)的分析，對(duì)傳感器傳回的實(shí)時(shí)路面信息的分析，對(duì)突發(fā)事件的自動(dòng)檢測(cè)等。通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)的路面交通數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立同一時(shí)間段內(nèi)某一路段的車輛行程時(shí)間與該路段的平均車流量以及路面車道占有率之間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)關(guān)系。通過(guò)對(duì)同一時(shí)間段內(nèi)交通數(shù)據(jù)的分析，建立不同情況下的路由方案。最終可建立在不同時(shí)間、不同交通狀況下的道路性能路由知識(shí)庫(kù)。

（4）交通管理的決策支持

交通管理的決策支持，包括對(duì)實(shí)時(shí)交通指揮調(diào)度以及發(fā)生交通事故應(yīng)急處理的決策支持。當(dāng)發(fā)生交通事故時(shí)，事故地點(diǎn)的監(jiān)測(cè)源將測(cè)得的信息傳到交通事故監(jiān)測(cè)模塊，交通事故監(jiān)測(cè)模塊將這些信息進(jìn)行歸納、分析、總結(jié)，從而得出事故的整體概況信息，并將信息發(fā)送到事故處理中心。事故處理中心根據(jù)事故監(jiān)測(cè)模塊傳回的信息，再結(jié)合當(dāng)時(shí)地面的交通信息、地理信息及警力分配情況，從方法庫(kù)中生成一套初步?jīng)Q策支持方案，并且對(duì)該方案進(jìn)行反復(fù)的運(yùn)行、修正，最終得出一套最佳的解決方案。

（5）綜合指揮調(diào)度

系統(tǒng)利用各子系統(tǒng)及時(shí)地預(yù)測(cè)非常態(tài)交通，提示交通管理者及時(shí)遏制非常態(tài)交通。當(dāng)發(fā)生非常態(tài)交通時(shí)，指揮交通的相關(guān)人員和部門能對(duì)發(fā)生的交通事故作出迅速的反應(yīng)，及時(shí)地處理，使道路盡快恢復(fù)常態(tài)，降低損失。

以上的功能都是以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集與分析，使分散的數(shù)據(jù)系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化，以大屏系統(tǒng)為媒介，實(shí)現(xiàn)交通信息的空間分析和可視化的城市交通指揮調(diào)度。