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關(guān)鍵詞:平整度直接式檢測類響應(yīng)式檢測類
一、引言
平整度檢測貫穿于路面施工質(zhì)量檢測、評定、驗收及運營期路面質(zhì)量檢測等環(huán)節(jié),其檢測設(shè)備、原理和方法多種多樣,檢測結(jié)果因檢測設(shè)備不同而有較大差異。美國、澳大利亞等國的平整度檢測技術(shù)處于領(lǐng)先水平。美國有多家公司研發(fā)和生產(chǎn)路面平整度檢測儀,其中包括ICC公司生產(chǎn)的慣性激光斷面儀和手推式斷面儀;FACE公司生產(chǎn)的DIPSTICK(步進式斷面儀)和手推式斷面儀,及South Dakota DOT生產(chǎn)的慣性激光斷面儀等(澳大利亞ARRB生產(chǎn)的手推式斷面儀和慣性激光斷面儀在國際上也有一定的市場)。
我國平整度檢測技術(shù)的研究相對落后,由于公路建設(shè)的需要,在“七五”期間,由交通部公路研究所和西安公路研究所等單位先后分別研制了顛簸累積儀和八輪儀等平整度檢測裝置,目前已在中國市場上有了一定的應(yīng)用。在過去的十年中,有過一些應(yīng)用和理論的研究,如我國規(guī)范規(guī)定了幾種用于不同工程階段、不同結(jié)構(gòu)層次的平整度檢測設(shè)備和相應(yīng)的檢測、評定方法,但總的來說在技術(shù)方面突破不大。近年來國內(nèi)在儀器的評價和相關(guān)性的研究方面也開展了一些工作,2001年交通部組織開展了平整度檢定規(guī)程研究,并已初步完成。
二、路面平整度檢測儀的基本分類
,q4U5e7lJ公路,交通,交通知識,交通技術(shù),高速公路,國道,設(shè)計,工程軟件,論文,規(guī)范與標準,交通量預(yù)測,路基路面,交通工程,監(jiān)理,職稱考試,注冊工程師,國家高速公路網(wǎng),7918,交通產(chǎn)業(yè),智能交通)p%fzS$ZnP公路,交通,交通知識,交通技術(shù),高速公路,國道,設(shè)計,工程軟件,論文,規(guī)范與標準,交通量預(yù)測,路基路面,交通工程,監(jiān)理,職稱考試,注冊工程師,國家高速公路網(wǎng),7918,交通產(chǎn)業(yè),智能交通路面平整度的儀器主要有兩大分類:第一類為縱斷面測定(直接式檢測類),即測出路面縱斷面剖面曲線,然后對測出的縱斷面曲線進行數(shù)學分析得出平整度指標。第二類為車輛對路面的反應(yīng)測定(響應(yīng)式檢測類),即測出車輛對路面縱斷面變化的力學響應(yīng),然后對測出的力學響應(yīng)進行數(shù)學分析得出平整度指標。對響應(yīng)式檢測類而言,其平整度指標的換算主要是通過對標準儀器測得的結(jié)果進行標定而得到。通常,第一類檢測方法可用于路面施工質(zhì)量驗收與評價,而第二類檢測方法主要用于路面周期性評價。但第二類檢測儀器常要借助于第一類檢測儀器進行指標標定。
1、直接式檢測類
對直接式檢測類平整度檢測儀而言,主要的平整度指標為國際平整度指標IRI(InternationalRoughnessIndex)。國際平整度指標IRI是被廣泛采用的路面平整度指標。國際平整度指標IRI的優(yōu)點是具有很強的時間穩(wěn)定性和空間穩(wěn)定性,這使得不同時間和地點檢測的國際平整度指標IRI值可進行直接比較。T c5Xv%g7^XZe公路,交通,交通知識,交通技術(shù),高速公路,國道,設(shè)計,工程軟件,論文,規(guī)范與標準,交通量預(yù)測,路基路面,交通工程,監(jiān)理,職稱考試,注冊工程師,國家高速公路網(wǎng),7918,交通產(chǎn)業(yè),智能交通國際平整度指標IRI的計算是基于四分之一車輛仿真模型。四分之一車輛仿真模型是用于模擬車輛在實際路面行駛時車體對路面縱斷面起伏波動的動態(tài)響應(yīng)。J,y,[6\Lf省略
"H+`&U;pM3Fj$uc
四分之一車輛仿真模型用于模擬車輛機械系統(tǒng)在路面縱斷面曲線輸入的激勵下的動態(tài)響應(yīng)。通過四分之一車輛仿真模型計算模型車車輛懸掛系統(tǒng)的單向位移量,將各次計算的單向位移值累加(單位為m)并與路段長度相除(單位為km),既可以得到國際平整度指標IRI,其單位為m/km。國際平整度指標IRI計算的數(shù)學過程極其繁瑣,具體計算公式可查閱有關(guān)資料。應(yīng)該強調(diào)的是國際平整度指標IRI必須先獲得路面縱斷面剖面曲線,然后將路面縱斷面剖面曲線輸入到四分之一車輛仿真模型,由四分之一車輛仿真模型計算國際平整度指標IRI。事實上,幾乎所有的自動化路面斷面曲線檢測系統(tǒng)(直接式檢測類)都包含國際平整度指標IRI的計算軟件包。因此只要獲得路面縱斷面剖面曲線,就能較易獲得國際平整度指標IRI。 B$~4ZdI[mjCk公路,交通,交通知識,交通技術(shù),高速公路,國道,設(shè)計,工程軟件,論文,規(guī)范與標準,交通量預(yù)測,路基路面,交通工程,監(jiān)理,職稱考試,注冊工程師,國家高速公路網(wǎng),7918,交通產(chǎn)業(yè),智能交通2、響應(yīng)式檢測類 e V4k[ \8?;V響應(yīng)式檢測類的檢測對象主要包括檢測車輛的動態(tài)垂直加速度和垂直位移。當平整度檢測儀檢測的對象是車輛的動態(tài)垂直加速度時,此類平整度檢測儀可歸為電子響應(yīng)式檢測類;當平整度檢測儀檢測的對象是車輛的動態(tài)垂直向累積位移量時,此類平整度檢測儀可歸為機械響應(yīng)式檢測類。
三、主要特點
1、直接式檢測類主要特點是:
(1)能得到路面縱斷面曲線,根據(jù)縱斷面曲線,平整度特性可直觀地反映出來。
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GGphu/uo8C省略)o ^A8P?S省略(2)測得的路面縱斷面曲線可輸入到仿真數(shù)學模型而得到車輛對路面縱斷面變化的仿真力學響應(yīng)。過去的實驗和研究已證明這種仿真響應(yīng)與真實的車輛響應(yīng)有很好的相關(guān)性。
AU8VB9oZ公路,交通,交通知識,交通技術(shù),高速公路,國道,設(shè)計,工程軟件,論文,規(guī)范與標準,交通量預(yù)測,路基路面,交通工程,監(jiān)理,職稱考試,注冊工程師,國家高速公路網(wǎng),7918,交通產(chǎn)業(yè),智能交通3n(^xO#FJo9i T省略(3)檢測路面縱斷面曲線是較難的,尤其是長波長縱斷面曲線,其原因是難以從檢測儀本身直接取得路面縱斷面垂直高度參照點。比較可取的方法是從檢測儀本身的垂直加速度或與水平線的夾角之中間接地取得垂直高度的參照點。
(4)由于此類檢測儀能得到路面縱斷面曲線,因此可直接用于新路面施工質(zhì)量的驗收與評價,使驗收部門有客觀依據(jù)決定施工質(zhì)量的優(yōu)劣。
1sS|7c}`省略(5)若此類檢測儀能測出長波長和短波長路面縱斷面曲線,則可作為標準參照儀
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t8wv!P1m"Z2w用于對其它平整度儀進行標定和作相關(guān)分析。 ^+} ~U5U3l省略O(shè)t*dFUa9qd$s)GO公路,交通,交通知識,交通技術(shù),高速公路,國道,設(shè)計,工程軟件,論文,規(guī)范與標準,交通量預(yù)測,路基路面,交通工程,監(jiān)理,職稱考試,注冊工程師,國家高速公路網(wǎng),7918,交通產(chǎn)業(yè),智能交通2、響應(yīng)式檢測類主要特點是:
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J9k$v2e5e(`&n公路,交通,交通知識,交通技術(shù),高速公路,國道,設(shè)計,工程軟件,論文,規(guī)范與標準,交通量預(yù)測,路基路面,交通工程,監(jiān)理,職稱考試,注冊工程師,國家高速公路網(wǎng),7918,交通產(chǎn)業(yè),智能交通 (1)此類方法的依據(jù)是車輛對路面縱斷面垂直高度變化的力學響應(yīng),如振動等,然后對這種響應(yīng)進行數(shù)學分析,從而得到平整度指標,如垂直加速度均方差和顛簸累計值等。
(2)由于此類檢測方法相對于第一類方法要簡單,檢測速度要快,因而適用于高速檢測和長距離檢測。 (3)此類方法無法得到路面縱斷面曲線,因而主要應(yīng)用于現(xiàn)存路面平整度評價。
(Ap3Z9_ q公路,交通,交通知識,交通技術(shù),高速公路,國道,設(shè)計,工程軟件,論文,規(guī)范與標準,交通量預(yù)測,路基路面,交通工程,監(jiān)理,職稱考試,注冊工程師,國家高速公路網(wǎng),7918,交通產(chǎn)業(yè),智能交通(4)由于無法得到路面縱斷面曲線,此類檢測儀需依賴于能測出長波長和短波長路面縱斷面曲線的平整度檢測儀對其進行標定和作相關(guān)分析。
四、平整度檢測儀的標定方法
1、基本原理
響應(yīng)式平整度檢測儀主要依據(jù)檢測車對路面不平整的動態(tài)響應(yīng)來獲得平整度的指標的。因此,檢測本身的機械性能將直接影響到平整度檢測的結(jié)果。從概念上講,不同的檢測車針對同一條路面將會有不同的動態(tài)響應(yīng),即便是同一臺檢測車,當使用一段時間后,其機械性能和電氣性能也會發(fā)生一定的變化。針對這兩種性能前后時間的不一致性,在路面平整度檢測的實踐中,往往采用技術(shù)標定(也稱系統(tǒng)標定)的方法來使各種響應(yīng)式路面平整度儀的檢測達到一致性,或歸結(jié)到標準的檢測。
O-NK6?8U |A,WQ|省略在國際上,路面平整度的標準檢測主要采用兩種方法,第一種方法是采用精密水準儀檢測路面平整度,即采用精密水準儀檢測出路面的縱斷面剖面曲線(標高),然后采用計算機軟件將測得的路面縱斷面曲線轉(zhuǎn)換成國際平整度指標(IRI),從而獲得該路面的平整度指標的標準檢測。第二種方法是采用手推式斷面儀(也稱路面縱斷面剖面儀)檢測路面縱斷面剖面曲線,然后采用計算機軟件將測得的路面縱斷面曲線轉(zhuǎn)換成IRI,從而獲得該路面的平整度指標的標準檢測。不論是采用何種標準檢測,其基本要求是:
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z省略2q2F D!IU2d)y+[r[a.檢測結(jié)果不受檢測設(shè)備機械性能的影響;
t5@M k5B!|Fb省略b.檢測精度要求較高;
'z+~G1G!Bk*~公路,交通,交通知識,交通技術(shù),高速公路,國道,設(shè)計,工程軟件,論文,規(guī)范與標準,交通量預(yù)測,路基路面,交通工程,監(jiān)理,職稱考試,注冊工程師,國家高速公路網(wǎng),7918,交通產(chǎn)業(yè),智能交通C.能直接獲得全波長的路面縱斷面剖面曲線;
d.能直接計算出IRI。 2]QM vv"OSreHtQ
p/BK路橋先鋒論壇―省略對于響應(yīng)式平整度檢測儀的標定,一般要求至少5條以上的路面(包括較為粗糙的路面、中等平整的路面和較為平整的路面),其長度為100~200m左右。對這些選定的路面,分別采用標準儀器(精密水準儀或手推式斷面儀)和被標定的響應(yīng)式平整度儀實施平整度檢測,獲得的平整度指標即可用來作為系統(tǒng)標定之用。
五、結(jié)束語
路面平整度是評定路面使用品質(zhì)的重要指標之一,它既是一個路面外觀指標,又是衡量路面質(zhì)量及現(xiàn)有路面破壞程度的一個重要指標。其直接關(guān)系到行車安全以及車輛的通行能力和運營的經(jīng)濟性,還影響著路面的使用年限,但近年來由于各種車載高效檢測設(shè)備擁有測試精度等級高,人為因素少,不用中斷交通等優(yōu)點,這些方法已經(jīng)被各省市的質(zhì)監(jiān)部門所采用平整度檢測事業(yè)也正朝著精確、快速、高效的方向發(fā)展。
參考文獻:
張超、鄭南翔、王建設(shè) 《路基路面試驗檢測技術(shù)》 人民交通出版社
05交運2班 于鴻澤 20052612
【摘要】隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和交通運輸量的持續(xù)增長,利用智能交通系統(tǒng)(ITS)來提高道路的利用率、道路交通的安全程度和道路使用的舒適性,已成為未來交通運輸?shù)陌l(fā)展方向。本文介紹了ITS在道路交通中的應(yīng)用。
【關(guān)鍵字】道路 交通智能交通
【正文】
今天,道路運輸已經(jīng)成為超越鐵路的最重要的地面運輸方式,在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中起著舉足輕重的作用。但是隨著汽車的普及、交通需求的急劇增長,進入80年代以來,道路運輸所帶來的交通擁堵、交通事故和環(huán)境污染等負面效應(yīng)也日益突出,逐步成為經(jīng)濟和社會發(fā)展中的全球性共同問題。
解決車和路的矛盾,常用的有兩個辦法:一是控制需求,最直接的辦法就是限制車輛的增加;二是增加供給,也就是修路。但是這兩個辦法都有其局限性。交通是社會發(fā)展和人民生活水平提高的基本條件,經(jīng)濟的發(fā)展必然帶來出行的增加,而且在我國汽車工業(yè)正處在起步階段的時期,因此限制車輛的增加不是解決問題的好辦法。而采取增加供給,即大量修筑道路基礎(chǔ)設(shè)施的辦法,在資源、環(huán)境矛盾越來越突出的今天,面對越來越擁擠的交通、有限的資源和財力以及環(huán)境的壓力,也將受到限制。這就需要依靠除限制需求和提供道路設(shè)施之外的其它方法來滿足日益增長的交通需求。智能交通系統(tǒng)正是解決這一矛盾的途徑之一。[本站論文由中國收集整理,轉(zhuǎn)載請注明出處中國]
一、ITS的主要功能
智能交通系統(tǒng)實質(zhì)上就是利用高新技術(shù)對傳統(tǒng)的運輸系統(tǒng)進行改造而形成的一種信息化、智能化、社會化的新型運輸系統(tǒng)。它能使交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)揮出最大的效能,提高服務(wù)質(zhì)量;同時使社會能夠高效地使用交通設(shè)施和能源,從而獲得巨大的社會經(jīng)濟效益。它不但有可能解決交通的擁堵,而且對交通安全、交通事故的處理與救援、客貨運輸管理、道路收費系統(tǒng)等方面都會產(chǎn)生巨大的影響。
1、 順暢功能
ITS可以提高車輛和行人的通行效率;提高道路、設(shè)施的使用效率;提高汽車運輸生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。
據(jù)統(tǒng)計,僅美國每年因交通擁擠而造成的燃油和時間浪費就超過720億美元。而智能交通系統(tǒng)(ITS)將大幅度提高運輸效率,從而大大減少浪費,減少損失。
日本每年因交通堵塞造成的經(jīng)濟損失達12兆日元,時間損失達56億人小時,給社會和經(jīng)濟帶來沉重的負擔。如此的交通堵塞還直接導致沿路生態(tài)環(huán)境惡化、增加大氣污染、增大能源消耗等深刻的問題。雖然個人因ITS技術(shù)而節(jié)省的汽油錢并不多,但縮短每天的行車時間、降低人們的緊張程度卻在改善人們的生活質(zhì)量方面有著重要的社會意義。另外,ITS技術(shù)的應(yīng)用將提高道路上的文明禮貌程度。
就ITS使往返交通更容易的程度而言,該技術(shù)可能加快近郊化和遠郊化的趨勢,人們將住得離城市和工作地點越來越遠。[本站論文由中國收集整理,轉(zhuǎn)載請注明出處中國]
2、 安全功能
自動化汽車和自動化公路的普及將有益于因不能再開車而活動范圍受到限制的老年人,以前賦閑在家的年長者可以重返工作崗位或更積極地參加社區(qū)生活。
3、 環(huán)保功能
二、ITS的主要技術(shù)
1、智能汽車
主要是在汽車上加入更多的電子控制系統(tǒng),大大提高駕駛的安全性和效率。日本最近推出ITS的概念車HSR—VI,該車既可以手動駕駛,也可以完全自動駕駛。在自動駕駛狀態(tài)下,車載電腦搜集來自激光雷達、立體圖像傳感器、多用途通訊系統(tǒng)以及交通管理方面發(fā)出的各種信息,以操縱汽車的行駛。這些裝置還可以將外部的情況提供給駕駛員以避免發(fā)生交通意外,如果駕駛員未能及時剎車、誤入禁行區(qū)、超速行駛或是其它操作錯誤,汽車的自動信號系統(tǒng)會發(fā)出警告,并自動采取相應(yīng)的措施,如變換車道等;電子制動系統(tǒng)則可以避免因緊急情況而驚慌失措可能帶來的不良后果。
2、自動化公路系統(tǒng)(AHS)
美國正在對自動化公路系統(tǒng)進行由計算機控制的駕駛試驗,并將很快投入實用。加州大學伯克利分校“高級公路和交通研究計劃”已經(jīng)建成了未來可供無需駕駛員駕駛的汽車行駛的公路原型,并在1997年8月進行了實用成果的演示。這種思路是通過提高現(xiàn)有道路的利用率,而不是修建更多道路的辦法來滿通對道路的需求。具體工作是開辟專用車道,利用專門敷設(shè)在路面下的磁體來引導汽車的行駛,并確定汽車在公路上的位置;用高效雷達來控制車速,并保持與其它車及障礙物的間距。汽車在其上自動行駛,全無人為干預(yù)。目前汽車制造商們也在考慮給所生產(chǎn)的汽車裝上計算機導航系統(tǒng),以適應(yīng)情況更加復(fù)雜的道路。研究人員已經(jīng)證明,在這種公路上汽車可以高速行駛,即使在轉(zhuǎn)彎處車速也可以高達100km/h以上,而且汽車的間距可以很小。所有汽車都以同樣的速度行駛,因此不會增加交通事故,大大提高了道路的通過能力。
4、 交通信息服務(wù)系統(tǒng)(ATIS)
ATIS是建立在完善的信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的,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(shè)備,可以向交通信息中心提供各地的實時交通信息;該系統(tǒng)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(guān)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。
隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,科學家們已經(jīng)提出將ATIS建立在因特網(wǎng)上,并采用多媒體技術(shù),這將使ATIS的服務(wù)功能大大加強,汽車將成為移動的信息中心和辦公室。
5、 交通管理系統(tǒng)(ATMS)
這個系統(tǒng)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,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,根據(jù)收集到的信息,對交通進行控制,如:信號燈、誘導信息、道路管制、事故處理與救援等。
6、 公共交通系統(tǒng)(APTS)
這個系統(tǒng)的主要目的是改善公共交通的效率(包括:公共汽車、地鐵、輕軌交通、城郊鐵路和城市間的長途公共汽車),使公交系統(tǒng)實現(xiàn)安全便捷、經(jīng)濟、運量大的目標。
7、車輛控制系統(tǒng)(AVCS)
AVCS目前還處于研究試驗階段,從當前的發(fā)展看,可以分為兩個層次:
一是車輛輔助安全駕駛系統(tǒng),該系統(tǒng)有以下幾個部分:車載傳感器(微波雷達、激光雷達、攝像機、其他形式的傳感器等)、車載計算機和控制執(zhí)行機構(gòu)等,行駛中的車輛通過車載的傳感器測定出與前車、周圍車輛以及與道路設(shè)施的距離和其他情況,車載計算機進行處理,對駕駛員提出警告,在緊急情況下,強制車輛制動。
二是自動駕駛系統(tǒng),裝備了這種系統(tǒng)的汽車也稱為智能汽車,它在行駛中可以做到自動導向,自動檢測和回避障礙物,在智能公路上,能夠在較高的速度下自動保持與前車的距離。必須指出的是,智能汽車在智能公路上使用才能發(fā)揮出全部功能,如果在普通公路上使用,它僅僅是一輛裝備了輔助安全駕駛系統(tǒng)的汽車。
8、貨運管理系統(tǒng)
這里的貨運管理系統(tǒng)是指以高速道路網(wǎng)和信息管理系統(tǒng)為基礎(chǔ),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(luò)技術(shù)有效組織貨物運輸,提高貨運效率。
9、 電子收費系統(tǒng)(ETC)
道路收取通行費,是道路建設(shè)資金回收的重要渠道之一,但是隨著交通量的增加,收費站開始成為道路上新的瓶頸。電子收費系統(tǒng)就是為解決這個問題而開發(fā)的,使用者在市場購買車載的電子收費裝置,經(jīng)政府指定的部門加裝安全模塊后即可安裝在自己的車上,然后向高速公路公司或銀行預(yù)交一筆通行費,領(lǐng)到一張內(nèi)部裝有芯片的通行卡(即IC卡),將其安裝在自己汽車的指定位置,這樣當汽車通過收費站的不停車收費車道時,該車道上安裝的讀取設(shè)備與車上的卡進行相互通信,自動在預(yù)交帳戶上將本次通行費扣除。
不停車收費系統(tǒng)是目前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(shù)與銀行進行后臺結(jié)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(guān)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。
10、 緊急救援系統(tǒng)(EMS)
緊急救援系統(tǒng)是一個特殊的系統(tǒng),它的基礎(chǔ)是ATIS、ATMS和有關(guān)的救援機構(gòu)和設(shè)施,通過ATIS和ATMS將交通監(jiān)控中心與職業(yè)的救援機構(gòu)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(wù)。
三、結(jié)語
中國既是當今世界上道路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度最快的國家,又是交通需求增長最快的國家。根據(jù)我國的《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十個五年計劃綱要》,未來的十年,這種趨勢將不會改變。這一期間正是智能交通系統(tǒng)在世界主要國家進入全面實施的階段,因此,中國也迫切需要根據(jù)中國道路交通的實際需求盡早啟動在運輸網(wǎng)中應(yīng)用智能交通系統(tǒng)來提高運輸效率、保障安全和保護環(huán)境的工程,以實現(xiàn)道路交通運輸?shù)目沙掷m(xù)發(fā)展目標。
隨著研究的不斷深入,相信智能交通系統(tǒng)的功能將會擴展到道路交通運輸?shù)娜^程及其有關(guān)服務(wù)部門,發(fā)展成為帶動整個道路交通運輸現(xiàn)代化的智能交通系統(tǒng)。
【 1. 陸化普,史其信. 智能交通系統(tǒng)研究發(fā)展動向與啟示. 科技導報;
2. 史其信. 中國道路交通的現(xiàn)狀與ITS研究展望;
3. 陸化普,史其信. 智能交通發(fā)展趨勢與我國的發(fā)展戰(zhàn)略;
論文摘要:從利用自動化檢測手段完善現(xiàn)有高速公路和突破傳統(tǒng)道路的兩個方面,提出了高速公路的發(fā)展方向及“道路智能”的祈棍念,對現(xiàn)代“智能交通(ITS)”的內(nèi)容進行了補充和發(fā)展。
前言
現(xiàn)代交通運輸?shù)陌l(fā)展方向是以智能交通(rrs)作為其首要的發(fā)展方向,世界發(fā)達國家紛紛制訂相應(yīng)的研究計劃。歐洲在1986年就開始實施了“歐洲高效安全交通計劃(PROMETHUS),其中包括政府、汽車廠商、科研機構(gòu)都紛紛參與。1991年成立了歐洲道路交通通信技術(shù)實用化促進協(xié)會,推廣ITS技術(shù)以及1’1’S技術(shù)在國際間的合作。日本、美國也都相繼成立了與ITS技術(shù)相關(guān)的協(xié)會,以期推動ITS技術(shù)的發(fā)展。18年間,ITS技術(shù)發(fā)展飛速。這種對于智能交通(ITS })技術(shù)的研究均是將先進的車輛控制技術(shù)、先進的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、電子控制技術(shù)、計算機技術(shù)等綜合運用于道路交通運輸管理體系,使人、車、路更加協(xié)調(diào)地結(jié)合在一起,建立一種實時、準確、高效的管理體系,從而提高道路交通運艷效率。其目標是“安全高速”。智能交通(ITS)是由軟件和硬件兩部分組成。軟件是以“先進的交通信息系統(tǒng)”結(jié)合“先進的交通管理系統(tǒng)”。而硬件是以車輛自身的外茍憾知智能系統(tǒng),利用各種傳感器技術(shù)作為其基礎(chǔ)平臺,結(jié)合計算機技術(shù)實現(xiàn)車輛的自動化。各種先進的自動化安全防護系統(tǒng)以及其他車輛技術(shù)為主的一些綜合技術(shù)。就各種車輛智能技術(shù)及其智能交通(ITS)現(xiàn)今發(fā)展的軟硬件技術(shù)來看,無論從其理論深度和其實際應(yīng)用,都可以說達到了相當高的程度。但在“人一一車—路”這三者中對于“道路智能”的研究還停留在一個較低的水平上。所謂“道路智能”是指道路本身和附加在道路上的機電設(shè)備和其他設(shè)施,利用自動化技術(shù)及計算機技術(shù),對行駛在其路面上的車輛進行自動控制和千涉。這種控制和干涉不依賴于車輛自身的控制能力,而是道路對車輛施加的一種外控制力。
1完善載體基礎(chǔ)
高速公路是實現(xiàn)“道路智能”的最佳載體。對現(xiàn)有的高速公路在以下幾個方面進行完善,從而實現(xiàn)“道路智能?!?/p>
1.1“半封閉”與“大半封閉”的完善。目的是加強行車安全,減少交通事故,保護道路延長使用壽命,降低養(yǎng)護成本,提高高速公路的戰(zhàn)備功能。
目前高速公路直接受到自然界的影響主要是雨雪的侵蝕和山體滑坡及大霧等,在北方僅就初冬新雪使路面結(jié)冰,而由此引發(fā)的交通事故造成的經(jīng)濟損失是十分巨大的。路面產(chǎn)生病害,自然環(huán)境的影響是一個重要的因素。雨雪侵蝕及因陽光直射高溫使道側(cè)到吏用壽命降低,提高了養(yǎng)護成本,使養(yǎng)護間隔周期變短,同時也影響道路暢通。降低減少雨、雪、陽}R寸高速公路不良影響的研究別良重要的。除了加強高速公路路面、路周排水的研究外,如何在現(xiàn)有的高速公路上方,使用科學的建筑技術(shù),在合適的高度加設(shè)合適材質(zhì)的棚蓋進行“半封閉”的研究和實踐。對高速公路施以相當程度的保護措施??纱蠓葴p少交通事故,延長道路使用壽命。在有山體滑坡危險的路段,使用擋土墻技術(shù)進行“大半封閉”,使自然災(zāi)害對高速公路的影響降到最低。另外一旦發(fā)生戰(zhàn)爭,“半封閉的”高速公路的戰(zhàn)備功能會極大凸現(xiàn),它對車輛運輸?shù)碾[蔽及對高速公路自身的隱蔽作用,無疑都要優(yōu)于無封閉的高速公路。
1.2加建高軸載高速公路。按不同的軸載對車輛進行分道,降低非標高軸載車輛對普通標準雙輪組單軸100KN的高速公路的破壞。提高高速公路對經(jīng)濟建設(shè)的服務(wù)功能。
在“車一路”的協(xié)調(diào)發(fā)展過程中,對于高速公路的改良來適應(yīng)車輛及運輸業(yè)的發(fā)展是經(jīng)濟建設(shè)的必要過程。加建高軸載高速公路細分車道,按不同的車輛的實際載荷進行分道行駛。防止高軸載車輛對標準軸載高速公路的破壞。另一方面使行駛在同一車道上的車速上也達到了相對的統(tǒng)一,能大大降低因超車、超載引發(fā)的交通事故。在高速公路的路面病害中,由于特大超重車輛增多而造成比例是相當大的。其對路面的破壞也是災(zāi)害性的。高軸載的大量出現(xiàn)是經(jīng)濟發(fā)展一個必然現(xiàn)象,加強道路對車輛的發(fā)展、交通運輸業(yè)的發(fā)展進行適應(yīng)的研究,來提高高速公路對經(jīng)濟建設(shè)的服務(wù)功能是唯一的、正確的選擇。單純的處罰是下策,是違背交通運輸業(yè)發(fā)展客觀規(guī)律的。在收費上調(diào)整“標準軸載”與“高軸載”車道的收費標準,以期達到“誰消費,誰付費”的公平原則適應(yīng)交通運輸業(yè)規(guī)律,促進經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)展。
2道路智能
2.1路面智能化。研制新型智能材料達到分散承載保護路基,對車輛進行保速、限速,保證車輛的安全和高速公路自身的安全。
在復(fù)合材料和智能材料不斷發(fā)展及應(yīng)用的今天,如何研制出路面智能材料是交通領(lǐng)域的新課題,也是最具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ恼n題。新型的智能材料應(yīng)具備以下特性和功能:a耐磨耐壓耐腐蝕抗老化;b.對載荷有分散功能;。.當載荷超出某一預(yù)設(shè)值時材料將發(fā)生變化,變化后的特性將限制車輛的速度。卸載后恢復(fù)原特性;d.在某一承載面上移動載荷相繼施壓,發(fā)生頻數(shù)和時間大于或,小于預(yù)制值時,材料特性將發(fā)生變化來限制車速;e.當材料上有移動載荷和固定載荷時能提供不同的可檢出信號;f可接受外干預(yù)產(chǎn)生特性變化,吸載性、方向性承載等;g.具有獨立和集合的功能。
利用具有上述特性和功能的材料,結(jié)合自動化松娜(技術(shù)、計算機技術(shù)和高速公路其他安全輔助設(shè)施,形成一個高速公路自動控制系統(tǒng)(以下簡稱“高控系統(tǒng))。就可以實現(xiàn)車輛智能系統(tǒng)及“智能交通”中復(fù)雜的“車輛跟弛”技術(shù)。對行駛在此高速公路的車輛提供一般豪華轎車才具有“碰撞避免系統(tǒng)”,例如:在同一車道的兩輛一前一后行駛的車輛,當后車車速大于前車車速時,在安全的距離內(nèi)無超車軌跡信號時,“智能路面,將自動吸載對后車限速。迫使后車被動減速使其難以追撞前車。另外“高控系統(tǒng)”也可以進行對“智能路面”干預(yù)使“智能路面”吸載對車輛減速,保障車輛安全。此處“吸載”是指“智能路面”利用其材料特性使路面與車輛的摩擦力在方向性上發(fā)生變化或產(chǎn)生增量性變化,以及其他形式的外在結(jié)構(gòu)變化,對車輛進行安全阻礙。當路面有特點。后(當載荷超出某一預(yù)設(shè)值時材料將發(fā)生變化,變化后的特性將限制車輛的速度),就會對車輛進行外力限速保證車輛及高速公路安全。對超車的車輛進行方向性承載及限速避免因超車發(fā)生的碰撞事故。所謂“方向性承載”是通過利用材料外部結(jié)構(gòu)形狀進行變化的特性,引導限制車輛行駛方向。避免因車輛操縱系統(tǒng)失靈和誤操縱而引發(fā)的交通事故。
2.2環(huán)保節(jié)能性的研究
環(huán)保是經(jīng)濟發(fā)展的先決條件。解決汽車高速行駛時的噪音和汽車在高速公碑陰卜放廢氣都是“道路智能”的一部分。路面新材料的使用必將使汽車的噪音得以解決。而汽車的廢氣剎滋解決的最佳方法,是汽車使用燃料驅(qū)動最小化問題。有了高速公路的基礎(chǔ)完善,就使得汽車使用電力驅(qū)動成為可能。電能的環(huán)保性使其應(yīng)用在智能化的高速公路上是一種恰當?shù)倪x擇。電能可以利用太陽能、風能等自然能進行轉(zhuǎn)換,具有可持續(xù)發(fā)展的特性。利用高速公路的分布特性,沿線鋪設(shè)“車輛電力供給線路”,為行駛在高速公路上的車輛提供“外動力”,達到環(huán)保節(jié)能的目的。解決車輛使用燃料驅(qū)動最小化問題使其在減排方面更加環(huán)保。
【關(guān)鍵詞】 交通安全執(zhí)法技術(shù);學科建設(shè);建設(shè)內(nèi)容
【中圖分類號】G64.23 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)22-00-01
一、本學科的研究對象及發(fā)展趨勢
交通安全執(zhí)法技術(shù)以交通違法、交通事故、交通阻塞等道路交通事件為對象,研究交通監(jiān)測與控制、交通違法監(jiān)測與控制、交通事故預(yù)防、交通事故現(xiàn)場勘查、交通事故處理與鑒定的理論、方法和技術(shù)。
當前國際上本學科研究范圍較廣,涉及交通安全執(zhí)法、道路交通安全和智能交通管理等方面均有大量研究,從信息、傳感、通信、控制等技術(shù)的初步應(yīng)用,逐步發(fā)展為高新技術(shù)的綜合運用和深度融合,將執(zhí)法、技術(shù)、教育有機結(jié)合在一起,逐步建立起交通安全執(zhí)法理論、方法和技術(shù)三個層面的理論體系。具體發(fā)展趨勢是:
1、交通安全執(zhí)法方面
以威懾理論為基礎(chǔ),研究針對超速駕駛、酒后駕駛、不戴安全帶、闖紅燈等違法行為的交通安全執(zhí)法技術(shù)的有效性、合法性和可行性等,注重智能化執(zhí)法技術(shù)的研究。在交通安全執(zhí)法技術(shù)的有效性方面,強調(diào)執(zhí)法技術(shù)的威懾作用,從懲罰概率、懲罰嚴重性、懲罰時效性等角度研究各種人力執(zhí)法、自動執(zhí)法技術(shù)、駕駛?cè)诉`法計分系統(tǒng)等技術(shù)措施的一般威懾和特定威懾效果。在交通安全執(zhí)法技術(shù)的合法性方面,從處罰對象(駕駛?cè)嘶蜍囍鳎?、限速標準、飲酒駕駛標準、自動執(zhí)法地點、執(zhí)法主體多樣化等方面展開研究。在交通安全執(zhí)法技術(shù)的可行性方面,研究高新技術(shù)應(yīng)用的可行性、執(zhí)法成本、公眾接受程度等問題。
2、道路交通安全方面
研究交通參與者交通特性、車輛技術(shù)、道路安全設(shè)施與環(huán)境、交通安全管理、交通安全有關(guān)其他技術(shù)五個方面與交通安全之間的關(guān)系。有關(guān)交通參與者交通特性研究主要有行人橫過道路行為模式的安全評價研究,不安全交通行為的分析與控制,心理因素對人的交通行為影響的研究,應(yīng)急狀態(tài)下駕駛?cè)朔磻?yīng)和操控行為分析,駕駛?cè)私煌ò踩暰鄿y試與分析系統(tǒng),交通標志識認動態(tài)測試系統(tǒng)等。車輛安全技術(shù)研究主要有整車系統(tǒng)安全技術(shù)、智能車輛安全系統(tǒng)技術(shù)、車輛協(xié)同式(車聯(lián)網(wǎng))安全技術(shù)和交通運輸安全與應(yīng)急保障技術(shù)四個方向。
3、智能交通管理方面
由智能交通系統(tǒng)(ITS)框架的研究開發(fā)到ITS關(guān)鍵技術(shù)的研究,近年的熱點主要集中在車路協(xié)同技術(shù)、動態(tài)交通管理和主動交通控制。車路協(xié)同技術(shù)研究集中在車路交互式行車安全系統(tǒng)技術(shù)、車車交互式協(xié)同控制系統(tǒng)技術(shù)、車路協(xié)同系統(tǒng)交通協(xié)調(diào)控制技術(shù)等方面。動態(tài)交通管理方面研究交通監(jiān)測技術(shù)、信息融合技術(shù)、信息技術(shù)、交通誘導技術(shù)等。在主動交通控制方面,研究以提高行車安全性和減緩交通阻塞為目的的高速公路/城市快速路的可變限速控制、交叉口智能車路控制等技術(shù)。
二、主要建設(shè)內(nèi)容研究
交通安全執(zhí)法技術(shù)主要建設(shè)內(nèi)容包括交通監(jiān)測與控制技術(shù)、交通違法監(jiān)測與控制技術(shù)、交通事故預(yù)防技術(shù)、交通事故現(xiàn)場勘查技術(shù)、交通事故處理與鑒定技術(shù)等。
(1)交通監(jiān)測與控制技術(shù)
主要包含車輛與道路智能檢測技術(shù)、交通信息采集理論與方法、道路交通控制理論與技術(shù)、現(xiàn)代交通系統(tǒng)建模與仿真四個方面的研究。
①車輛與道路智能檢測技術(shù)
本研究方向以計算機在公路交通及城市道路智能測控領(lǐng)域的應(yīng)用研究為主要目標。主要面向高速公路、城市道路交通運輸系統(tǒng),將計算機技術(shù)與現(xiàn)代交通檢測技術(shù),智能控制技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)(包括無線傳輸技術(shù),IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)),應(yīng)用到對車輛和道路的狀況進行檢測和故障分析。同時開展車、路及環(huán)境綜合信息交互技術(shù)方面的研究。
②交通信息采集理論與方法
本研究方向以有效、及時獲取綜合交通信息――特別是動態(tài)交通信息――并提供綜合服務(wù)為主要目標,主要研究內(nèi)容包括:交通信息采集處理理論、方法、技術(shù)的研究;基于圖像/視頻的交通流及交通事件檢測技術(shù)研究;交通信息綜合應(yīng)用平臺研究;基于計算機視覺(單目/多目)的交通安全輔助研究。
③道路交通控制理論與技術(shù)
道路交通控制從控制理論的基本原理出發(fā),主要研究道路交通控制的原理、方法以及控制結(jié)果的評價等。主要研究內(nèi)容包括:高速公路監(jiān)控技術(shù)、交通事件自動檢測技術(shù)和交通控制與誘導技術(shù)等;城市交通控制系統(tǒng)、停車誘導技術(shù)和快速公交控制技術(shù)等。
④現(xiàn)代交通系統(tǒng)建模與仿真
現(xiàn)代交通系統(tǒng)模型描述道路交通流狀態(tài)變量隨時間、空間而變化、分布的規(guī)律及其與交通控制變量之間的關(guān)系,它反映了特定道路交通流的內(nèi)在規(guī)律。該研究方向?qū)慕煌鲾?shù)據(jù)出發(fā),研究現(xiàn)代交通系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)的理論、方法和應(yīng)用。
(2)交通違法監(jiān)測與控制技術(shù)
基于道路交通檢測技術(shù)的動態(tài)交通信息檢測系統(tǒng)、車型自動識別技術(shù)、交通事件自動檢測和道路交通違法監(jiān)測的研究等。
(3)交通事故預(yù)防技術(shù)
交通運輸安全保障與防護技術(shù),如交通法規(guī)、交通安全、可靠性理論、容錯糾錯技術(shù)、人機工程與狀態(tài)監(jiān)測等。
(4)交通事故現(xiàn)場勘查技術(shù)
交通事故現(xiàn)場勘查技術(shù)主要以道路交通事故發(fā)生的過程以及成因為研究對象,以痕跡檢驗、測繪、攝影、心理學等理論為基礎(chǔ),對于道路交通事故現(xiàn)場中存在的相關(guān)元素展開勘驗,并進行記錄、提取、分析的專門技術(shù)。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);ZigBee;公交信息;智能交通系統(tǒng);系統(tǒng)設(shè)計
1 引言
21世紀將是公路交通智能化的世紀,人們?yōu)榱私鉀Q社會生活中的各種交通不便將要采用智能交通系統(tǒng),智能交通的發(fā)展將解決一個嚴重的的交通堵塞問題。所謂的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進行信息交換和通訊,以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)[1]。在“十二五”規(guī)劃之后,物聯(lián)網(wǎng)成熟之時,使用物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成智能交通網(wǎng)絡(luò),也必是解決交通問題的最佳途徑,也必然給我們生活帶來巨大變化。
2 系統(tǒng)的總體設(shè)計
優(yōu)先發(fā)展城市的公共交通系統(tǒng)對緩解城市道路交通壓力有著不可或缺的作用,通過對公交系統(tǒng)的信息化和智能化可以有效提高整個系統(tǒng)的運行效率和服務(wù)水平。公交車輛到站時間作為乘客最為關(guān)心的公交信息之一,可以有效減少乘客候車時間,極少出行過程中浪費的時間,同時也加強了公交服務(wù)水平,很大程度上提高了人們在出行時選擇公交的概率。
在日常生活中,我們經(jīng)??梢钥吹接械罔F報時,輕軌報時,但是為什么很少有公交報時呢?在此總結(jié)幾下幾點原因:(1)道路狀況復(fù)雜,點對點檢測不易;(2)不一樣的時間段道路擁堵情況不一樣;(3)公路突發(fā)狀況多;(4)實時性很難把握。在文中,我們提出了可行性辦法,由于堵車之后無法對公交車進行測速,換個角度,我們把注意力轉(zhuǎn)移到了道路的通堵情況的檢測,對路況和距離進行檢測。這是公交信息系統(tǒng)的可實現(xiàn)關(guān)鍵之處。因此設(shè)計了如下方案:
本文采用mega128[2]及飛思卡爾xs128[3]單片機為系統(tǒng)核心,以紅外對管為采集手段,以12864液晶屏為顯示裝置,無線模塊則采用ZigBee和藍牙,外加其他系統(tǒng)模塊為一體作為系統(tǒng)模型。在每輛交通車輛上安裝由紅外發(fā)射管和兩片555定時器構(gòu)成的車載終端。當行駛車輛依次通過接收管時,接收管將接收到的每輛車所特有的編碼信號轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之對應(yīng)模擬信號,模擬信號經(jīng)過濾波放大電路無線傳遞給CPU(xs128),此處的CPU(xs128)也就相當于系統(tǒng)的主控中心,在主控中心中,由于要對眾多的道路信息進行采集、計算、分析任務(wù)繁重,計算量大,因此對于此部分的CPU要求很高,普通的8位機難以達到要求,而32位性能高,可靠性好,但成本高,功耗也相對較大,因此我們采用16位的單片機。CPU(xs128)應(yīng)用AD、輸入捕捉等功能對接收到的信號進行處理,然后計算分析進而得出每輛車的行駛速度、到達時間以及道路的交通狀況,這就起到了交通信息中心的作用,CPU(xs128)把這些得到數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊傳遞給CPU(mega128)即站點終端。CPU(meag128)通過控制12864液晶顯示屏、無線發(fā)送模塊(藍牙、ZigBee等)對所接收到的信息進行??傇O(shè)計圖如下:
3 模塊化設(shè)計
3.1 紅外通信檢測模塊
為了更加方便、快速的掌握車輛信息和道路交通擁堵狀況,對各個車輛實時準確定位和跟蹤,并且及時、高效的處理各種突發(fā)事件,這就要求我們能夠找到一種可以區(qū)分各個車輛信息狀況的裝置,以此來了解各項信息。對此我們選擇在可視范圍內(nèi)遙控設(shè)備、無線傳輸信息最廉價的方式紅外線傳輸。所以我們選擇紅外對管和紅外接收管[4]。
將接收管安裝在每一汽車上,并通過兩片555芯片對其所發(fā)射的紅外信號進行編碼,構(gòu)成車載終端。其中一片555產(chǎn)生頻率為38K的載波,另一片555芯片產(chǎn)生頻率遠低于38K且唯一的信號作為調(diào)制信號,調(diào)制好形成每一輛汽車所獨有的紅外信號。當接收管接收到汽車發(fā)射的紅外信號時經(jīng)過濾波放大傳遞給CPU(xs128)。由于每輛車所編碼出的信號不同,故CPU(xs128)可據(jù)此判別出每輛車行駛情況,且可以對車輛進行定位跟蹤。
3.2 ZigBee無線通信模塊
ZigBee網(wǎng)絡(luò)含3種類型的節(jié)點,即協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備,支持星狀、樹狀和網(wǎng)狀3種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。從ZigBee協(xié)議特點可以看出,將ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)用于智能交通[6]控制系統(tǒng)具有以下特點:短距離、小范圍傳輸,具有成本優(yōu)勢,并且組網(wǎng)簡單可靠;經(jīng)過合理布局,在一個市區(qū)內(nèi)能做到無任何通訊盲區(qū),利用其地理定位的功能,便于對城市交通進行管理監(jiān)督[5]。在整個系統(tǒng)控制中,ZigBee網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信速率可達到250Kpbs,完全能夠滿足我們數(shù)據(jù)傳送的要求。
在論文中站點終端將采集到的車輛信息,采用譯站式網(wǎng)絡(luò)傳輸方式通過站點終端ZigBee從節(jié)點發(fā)送給位于主控中心的ZigBee主節(jié)點。本文采用ZigBee自組織網(wǎng)絡(luò),可以不斷地對其網(wǎng)絡(luò)進行刷新,其中定位引擎是根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)中臨近紅外信號強度,計算公交車位置,根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境合理布局,組成網(wǎng)狀拓撲網(wǎng)絡(luò)[6]。具有卓越的物理性能,整個網(wǎng)絡(luò)是免費的頻段,傳輸方式采用廣播的數(shù)據(jù)傳輸方式,它是網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點向其它節(jié)點發(fā)送的過程,一個節(jié)點接收到一個廣播幀時首先檢查幀中的目的地址和自己的設(shè)備類型是否相符。不相符則丟棄;相符的話設(shè)備從本地廣播事務(wù)表中查找相應(yīng)的廣播事務(wù)記錄,若存在,則對其進行更新;若不存在,則檢查廣播事務(wù)表中是否有空的或者過期的廣播事務(wù)記錄項。如果沒有,則丟棄廣播幀;若有則添加新的廣播事務(wù)記錄項并將廣播幀提交到高層進行處理。具體算法如下:本文采用ZigBee自組織網(wǎng)絡(luò),可以不斷地對其網(wǎng)絡(luò)進行刷新,其中定位引擎是根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)中臨近紅外信號強度,計算公交車位置,根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境合理布局,組成網(wǎng)狀拓撲網(wǎng)絡(luò)。在每隔一段距離設(shè)立ZigBee主節(jié)點,在道路周邊設(shè)立大量的從節(jié)點,而每個主節(jié)點最多能控制254個從節(jié)點,每254個中心節(jié)點又可以管理254個主節(jié)點,這樣在各層之間組成了級網(wǎng),以無線的方式從低到高傳輸?shù)腪igBee主節(jié)點,再由主節(jié)點傳輸?shù)街行墓?jié)點,將所得得到的數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)控制中心經(jīng)過處理,然后通過同樣的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式將此數(shù)據(jù)通過ZigBee主節(jié)點返回到ZigBee從節(jié)點,站點終端對接收到的數(shù)據(jù)通過液晶顯示屏進行。
3.3 Bluetooth無線模塊
我們在站點終端同樣安裝藍牙裝置,這樣人們就可以通過藍牙連接來獲取各種交通信息?;ヂ?lián)網(wǎng)發(fā)展迅速,已經(jīng)與人們的生活密切相關(guān),人們可以在互聯(lián)網(wǎng)上查到所需的各種信息,藍牙都是他們所必不可少的功能。
在本文中,每一個站點終端都會實時的通過12864液晶顯示屏、藍牙傳輸模塊不斷的主控中心傳來的各種交通信息,人們只需要在手機上下載一個專用軟件就可在藍牙的傳輸范圍內(nèi)查看各種交通信息,且不需支付任何費用。我們采用微微網(wǎng)來實現(xiàn)藍牙無線通信。每個微微網(wǎng)只有一個主設(shè)備,一個主設(shè)備最多可以同時與七個從設(shè)備同時進行通信,多個藍牙設(shè)備組成微微網(wǎng),散射網(wǎng)是多個微微網(wǎng)相互連接所形成的比微微網(wǎng)覆蓋范圍更大的藍牙網(wǎng)絡(luò),其特點是不同的微微網(wǎng)之間有互聯(lián)的藍牙設(shè)備。采取基于BER模式的數(shù)據(jù)傳輸算法,在藍牙應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸中采用比特誤碼率(Bit Error Rate ,BER)進行描述傳輸?shù)馁|(zhì)量,BER值越大表示通訊過程中誤碼率越高。當前藍牙應(yīng)用中采用的數(shù)據(jù)傳輸算法,為簡化藍牙網(wǎng)的連接管理,未考慮具體通訊鏈路中BER的變化,在整個傳輸過程中均采用單一鏈路幀方式,導致傳輸效率不高。因此,我們采用BER參數(shù)描述當外界環(huán)境變化,并根據(jù)BER參數(shù)動態(tài)選用不同類型的數(shù)據(jù)包,可改善在環(huán)境變化劇烈時造成數(shù)據(jù)傳輸大幅下降的情況。
4 智能公交信息系統(tǒng)的組成
5 系統(tǒng)制作與調(diào)試結(jié)果
為了實現(xiàn)系統(tǒng)功能驗證試驗,本課題搭建了一個1:150的道路交通沙盤模型,完成了設(shè)計與制作。由于條件所限,本論文主要通過沙盤模型的方式來進行演示。
5.1 道路通堵狀況顯示
在道路大量車輛長時間停止不前時,液晶顯示目前道路擁擠,在道路暢通時,液晶顯示道路暢通。通過無線通信公交信息和道路通堵狀況。
5.2 藍牙顯示
手機藍牙演示在站點終端的藍牙覆蓋范圍內(nèi),人們可通過手機藍牙與站點終端藍牙建立連接,獲取最新的各項公交信息。
[參考文獻]
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英文名稱:Urban Transport of China
主管單位:中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部
主辦單位:建設(shè)部城市交通工程技術(shù)中心;中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院
出版周期:雙月刊
出版地址:北京市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1672-5328
國內(nèi)刊號:11-5141/U
郵發(fā)代號:80-173
發(fā)行范圍:國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間:2003
期刊收錄:
核心期刊:
期刊榮譽:
聯(lián)系方式
期刊簡介
關(guān)鍵詞: 交通管理數(shù)據(jù)挖掘平臺
中圖分類號: N37文獻標識碼:A
一、引言
目前公安交通機關(guān)為方便交通管理業(yè)務(wù)的開展,創(chuàng)建了四個基本數(shù)據(jù)庫:道路交通事故信息數(shù)據(jù)庫、駕駛員(即駕駛證)管理信息數(shù)據(jù)庫、交通違法行為信息數(shù)據(jù)庫、車輛登記管理信息數(shù)據(jù)庫,當前交通管理部門的應(yīng)用系統(tǒng)、平臺均以此四個基本數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)獲取各類信息。數(shù)據(jù)庫自創(chuàng)建以來經(jīng)過幾十年數(shù)據(jù)的存儲,已積累了海量的交通相關(guān)數(shù)據(jù),隨著車輛和駕駛?cè)嗽龆嘁约跋嚓P(guān)業(yè)務(wù)的復(fù)雜化,數(shù)據(jù)更是成爆發(fā)式增長。這些數(shù)據(jù)已成為交通部門的重要的數(shù)據(jù)財富。
然而面對大量數(shù)據(jù),顯然已不能再滿足于只是簡單地查詢和修改數(shù)據(jù),而是進一步希望能夠發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的潛在關(guān)系,并隨著現(xiàn)實中交通管理中“人、車、路、環(huán)境”和諧發(fā)展的迫切期望以及緩解交通堵塞、預(yù)防交通事故的職責所在,交通管理部門急切地希望通過快速處理這些數(shù)據(jù)獲得進一步有利于科學管理的決策依據(jù)。特別是以往的交通管理規(guī)律常常不是基于數(shù)據(jù)庫中信息豐富的數(shù)據(jù),而是基于決策者的直覺,因為決策者缺乏從海量數(shù)據(jù)中提取有價值知識的工具,即使當前的專家系統(tǒng)技術(shù),通常這種系統(tǒng)依賴于用戶或交通管理領(lǐng)域?qū)<胰斯さ貙⒅R輸入知識庫,因此這一過程可能會產(chǎn)生偏差和錯誤,并且耗時、費用也高。如何才能對大量數(shù)據(jù)進行分析,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的潛在聯(lián)系,為交通管理提供自動決策支持呢,運用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從交通管理數(shù)據(jù)庫中尋找知識發(fā)現(xiàn)給交通管理部門帶來了希望。
在這些海量交通數(shù)據(jù)中存在著大量的有著潛在關(guān)聯(lián)和規(guī)則的數(shù)據(jù),因此將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的關(guān)聯(lián)規(guī)則算法應(yīng)用在交通領(lǐng)域,通過關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘發(fā)現(xiàn)交通數(shù)據(jù)之間的潛在關(guān)系,為交通管理提供自動決策支持有著重要的意義。本文設(shè)計了一個交通管理數(shù)據(jù)挖掘平臺方案,并對平臺架構(gòu)和挖掘流程進行了詳細分析和討論。
二、交通管理數(shù)據(jù)挖掘平臺架構(gòu)
在交通數(shù)據(jù)庫中,所涉及的違章信息、駕駛員信息、機動車信息比較繁瑣。交通數(shù)據(jù)的特點是:交通數(shù)據(jù)庫的核心業(yè)務(wù)表較多、表的定義復(fù)雜、表中的數(shù)據(jù)量大、表數(shù)據(jù)的實時更新速度快。數(shù)據(jù)間的潛在關(guān)系和規(guī)則未被發(fā)現(xiàn)和利用,目前的處理還是停留在見到的統(tǒng)計報表,沒有智能性的分析處理。這些交通的原始數(shù)據(jù)對于交通管理決策支持有限,需要設(shè)計一個基于數(shù)據(jù)挖掘的交通管理數(shù)據(jù)挖掘平臺對交通數(shù)據(jù)進行有效的挖掘和分析,對交通決策提供有力的支持。圖1給出了我們所設(shè)計的交通管理數(shù)據(jù)挖掘平臺框架,該平臺主要由三部分組成:數(shù)據(jù)倉庫模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊和接口與會話管理模塊。
1、數(shù)據(jù)倉庫。在輔助決策方面,數(shù)據(jù)倉庫能為其提供高質(zhì)量、純凈、集成的數(shù)據(jù),從而極大地提高決策支持系統(tǒng)的性能與信息分析能力,因此,數(shù)據(jù)倉庫業(yè)已成為進行數(shù)據(jù)分析與挖掘的基礎(chǔ)平臺。構(gòu)建交通信息數(shù)據(jù)倉庫是本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的核心,其實現(xiàn)形式包括:數(shù)據(jù)采集與ECTL(數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換和裝載)、數(shù)據(jù)倉庫管理系統(tǒng)、元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三部分。本系統(tǒng)采取星型模型建模,其中,主題是其基本組成單位,每個主題由多個事實表和維表組成,而一個事實表可以關(guān)聯(lián)多個維表,構(gòu)成一個以事實表為中心的星型結(jié)構(gòu),多個星型結(jié)構(gòu)共同組成一個主題。在建模過程中,考慮到智能交通領(lǐng)域涵蓋范圍廣泛,要求數(shù)據(jù)倉庫具有很強的可伸縮性:既可以集成智能交通領(lǐng)域交通流采集系統(tǒng)、信號控制系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)、違章取證系統(tǒng)、公路車輛監(jiān)測系統(tǒng)、122接處警系統(tǒng)、GPS車輛定位系統(tǒng)、可變情報板顯示系統(tǒng)等各個應(yīng)用系統(tǒng)提供的交通信息,又可以針對特定應(yīng)用系統(tǒng)。
圖1 交通管理數(shù)據(jù)挖掘平臺框架
2、數(shù)據(jù)分析處理模塊。在數(shù)據(jù)倉庫基礎(chǔ)上直接采用的智能化分析技術(shù)主要有:聯(lián)機分析處理、數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)。聯(lián)機分析技術(shù)的主要功能是進行多維數(shù)據(jù)分析和生成報表,專門用于支持復(fù)雜的分析操作,側(cè)重對高層管理人員和決策人員的決策支持,可以應(yīng)分析人員要求快速、靈活地進行大數(shù)據(jù)量的復(fù)雜查詢處理,并且以一種直觀易懂的形式將查詢結(jié)果提供給決策人員。本模型將數(shù)據(jù)倉庫中建立的多維邏輯視圖直接映射到數(shù)據(jù)立方體結(jié)構(gòu)上,以方便對預(yù)計算產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行快速索引,當數(shù)據(jù)集稀疏時,采用稀疏矩陣壓縮技術(shù)提高存儲效率。通過對數(shù)據(jù)立方體(DataCube)進行下鉆(Drill-down)、上卷(Roll-up)、切分(SliceandDice)以及旋轉(zhuǎn)(Pivot)等操作,實現(xiàn)不同角度、不同層次的數(shù)據(jù)分析,例如:對交通負荷時空分布信息運用聯(lián)機分析技術(shù)處理,通過切片、切塊、旋轉(zhuǎn)細剖低級別的詳細數(shù)據(jù)和統(tǒng)攬較高級別的概括性數(shù)據(jù),快速地響應(yīng)查詢。數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)是從海量數(shù)據(jù)中抽取隱含的、潛在的有用知識的過程。許多專家學者傾向于把數(shù)據(jù)挖掘視為知識發(fā)現(xiàn)過程中的一個步驟,在本系統(tǒng)模型中,為強調(diào)這兩種技術(shù)各自特點和側(cè)重點的差異,將它們分別列出。知識發(fā)現(xiàn)的基本步驟為:第一步,數(shù)據(jù)的準備;第二步,數(shù)據(jù)挖掘;第三步模式評估;如果評價人員不滿意,重復(fù)執(zhí)行上述步驟,否則,轉(zhuǎn)下一步;第四步,知識表示。
3、接口與會話管理模塊。該模塊通過可視化技術(shù),提供易于被用戶理解和使用的,具有智能糾錯、自我學習的界面系統(tǒng),并提供自然語言和人類思維方式與計算機之間進行轉(zhuǎn)換的功能。當系統(tǒng)在產(chǎn)生相應(yīng)的決策后,該模塊可以按照有關(guān)智能交通應(yīng)用子系統(tǒng)的指令格式生成相應(yīng)的指令供決策者直接調(diào)用。
三、交通管理數(shù)據(jù)的挖掘流程
交通數(shù)據(jù)挖掘的過程大致上可分為五層:底層為交通管理數(shù)據(jù)庫,包括違章信息庫、駕駛員信息庫、機動車信息庫等等,在這些庫里存在許多交通信息,直接對這些數(shù)據(jù)進行挖掘是不現(xiàn)實和不可取的,因此,構(gòu)建了上一層主要是數(shù)據(jù)預(yù)處理層,這一層是對交通數(shù)據(jù)庫進行適當?shù)挠羞x擇的篩選和處理,將少量主題相關(guān)和用戶感興趣的數(shù)據(jù)提取出來組成二維表,然后在此基礎(chǔ)上得到第三層概化后的數(shù)據(jù),在這一層上我們可以利用這些概化的數(shù)據(jù)構(gòu)建我們的數(shù)據(jù)倉庫。對交通數(shù)據(jù)的具體挖掘就是在這一層上進行的,最上面兩層是知識發(fā)現(xiàn)的過程,通過具體挖掘之后的得出的模式和分析后找到對于交通決策有效的模式。圖2給出了交通管理數(shù)據(jù)的挖掘過程。
圖2 交通數(shù)據(jù)挖掘流程圖
參考文獻
[1] 朱建秋,數(shù)據(jù)挖掘平臺及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D],上海:復(fù)旦大學博士學位論文,2002.5.
關(guān)鍵詞:導航系統(tǒng) 城市智能綜合服務(wù) 軟件創(chuàng)新研究 市場需求
1、引言
隨著全球化經(jīng)濟的高速發(fā)展,各地之間聯(lián)系更為緊密,導航系統(tǒng)在現(xiàn)代生活中起到的作用愈加突出。目前的導航軟件唯一的缺點就是涵蓋范圍不夠廣,功能不夠齊全。城市導航大多為旅游業(yè)服務(wù),所以現(xiàn)在市場上的導航軟件搜索范圍比較單一,僅僅涵蓋了地理信息,并且不提供擴展搜索,而該項目的根本就是擴大搜索范圍。城市綜合智能導航系統(tǒng)的發(fā)展研究旨在推出一個可以最大程度滿足消費人群要求的導航系統(tǒng),該系統(tǒng)的創(chuàng)新之處就在于對導航和城市數(shù)據(jù)的全面整合,旨在做出一個可以滿足要求日益增高的導航消費市場需求的產(chǎn)品。
2、城市綜合智能導航系統(tǒng)發(fā)展研究內(nèi)容
2.1、研究意義
該項目研究旨在投入實際應(yīng)用后將致力于滿足人們的出行需求,由于涵蓋范圍廣,功能齊全,將給使用者帶來前所未有的方便體驗。搜索得出的相關(guān)信息可以在一定程度上帶動搜索目標周邊的經(jīng)濟發(fā)展,而如果應(yīng)用于旅游業(yè),則不僅可以讓人們更好地了解城市的綜合情況,同時也可以刺激以旅游業(yè)為主的城市其他行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展。
2.2、相關(guān)研究領(lǐng)域現(xiàn)狀
隨著無線電網(wǎng)絡(luò)的普及和普適計算技術(shù)的發(fā)展,基于位置和時間信息的服務(wù)受到越來越多的關(guān)注。在物流管理、緊急救助、設(shè)備監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)防、 醫(yī)療保健、個性化信息傳遞等領(lǐng)域顯示出巨大的活力[1]。
導航系統(tǒng)技術(shù)的日趨成熟及功能的日益完善,已經(jīng)在一定意義上決定了城市綜合智能導航系統(tǒng)開發(fā)的硬件先決條件。系統(tǒng)的開發(fā)前景一片光明。再者,據(jù)2013年2月26日尼爾森的《2013移動消費者報告》顯示,中國智能手機普及率達66%,而且在智能手機APP使用情況方面,中國的用戶更多選擇游戲(70%)和地圖導航(63%)。隨著便攜式移動設(shè)備(如智能手機、平板電腦)的日趨普及,系統(tǒng)的應(yīng)用前景也是非常廣闊的。
但是目前大多數(shù)導航軟件唯一的缺點就是涵蓋范圍不夠廣,功能不夠齊全。城市導航大多為旅游業(yè)服務(wù),所以現(xiàn)在市場上的導航軟件搜索范圍比較單一,僅僅涵蓋了地理信息,并且不提供擴展搜索,而該項目的根本就是擴大搜索范圍。
2.3、研究可行性分析
城市綜合智能導航系統(tǒng)的研究與開發(fā)具有良好的背景基礎(chǔ),該系統(tǒng)的研究基于當今飛速發(fā)展的GPS及GIS技術(shù),對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進行整合和更新,以軟件為載體將數(shù)據(jù)用最人性化的方式展現(xiàn)出來,以滿足當今消費市場希望導航系統(tǒng)可以更全面、更便民、更易操作的要求。
衛(wèi)星導航系統(tǒng)應(yīng)用廣泛,有利于促進國民經(jīng)濟的快速發(fā)展[2]。近年來,旅游業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展促進我國城市導航市場已經(jīng)進入規(guī)模發(fā)展的時期。隨著人們生活水平的不斷提高,出行需求不斷提高,城市智能綜合導航的出現(xiàn)將會進入各個家庭并成為生活必需品,并會被引入各項行業(yè),帶動以旅游業(yè)為主的城市其他行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展。
未來幾年內(nèi)旅游業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)還將會有大幅上升,城市綜合智能導航系統(tǒng)具有巨大的市場潛力和不可估量的發(fā)展前景。估計,國內(nèi)旅游市場對城市綜合智能導航系統(tǒng)的需求量,將以每年30%以上的速度遞增。城市綜合智能導航系統(tǒng)的最大特點是具有較為豐富完善的信息資源,使用此系統(tǒng)進行查詢不單單可以得到它的地理信息和行車路線、里程,還可以得到它的概況、規(guī)模、發(fā)展狀況、科研水平等等相關(guān)信息,由于涵蓋范圍廣,功能齊全,將給使用者帶來前所未有的方便體驗。
我國導航應(yīng)用市場過去一直飽受技術(shù)應(yīng)用、市場規(guī)模因素的瓶頸。隨著這兩年技術(shù)水平與產(chǎn)品成熟程度的不斷提高,特別隨著旅游業(yè)的深入發(fā)展,旅游目的地信息越來越受重視。關(guān)于旅游目的地信息是否容易獲得,被作為衡量目的地旅游業(yè)是否成功的一個關(guān)鍵性的要素,也是衡量旅游者是否滿意的一個重要因素[3]。我國城市綜合智能導航系統(tǒng)市場已經(jīng)進入規(guī)模發(fā)展的時期,未來國內(nèi)城市綜合智能導航系統(tǒng)的市場前景將會是一片光明。
中國導航系統(tǒng)市場的快速發(fā)展對全球市場有舉足輕重的影響。與國際水平相比中國導航市場擁有巨大發(fā)展空間。政府政策對行業(yè)的大力支持,巨大的市場發(fā)展空間,高科技前沿陣地深圳及北京等城市智能綜合導航系統(tǒng)的大力發(fā)展帶動,勢必會帶動整個產(chǎn)業(yè)在中國的快速發(fā)展??梢灶A(yù)見,隨著國家產(chǎn)業(yè)政策的不斷大力支持,城市智能導航產(chǎn)業(yè)很快就會建立起一個統(tǒng)一的、規(guī)范的行業(yè)標準。盡管我國90年代開始積極跟蹤國際智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展,經(jīng)過多年發(fā)展我國智能交通系統(tǒng)建設(shè)已進入發(fā)展期,在軟件、產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)標準、產(chǎn)業(yè)化等方面都取得了相當進展。但在交通信息服務(wù)上與發(fā)達國家仍然有較大差距,面臨巨大挑戰(zhàn)。但是,在面臨挑戰(zhàn)的同時,也將面臨更大的機遇。如就地取材、政府支持、自主便利、市場熟悉、價格優(yōu)勢,正是城市智能綜合導航系統(tǒng)發(fā)展的最大資本。
2.4、軟件的推廣與普及應(yīng)用
該系統(tǒng)不僅可以以軟件的形式,用便攜移動設(shè)備為載體來實現(xiàn)其應(yīng)用價值,同時可以與政府尋求合作,將其應(yīng)用在路邊的便民終端平臺里,現(xiàn)有的服務(wù)平臺里主要應(yīng)用于旅游行業(yè),在使用城市綜合智能導航系統(tǒng)就可以讓服務(wù)平臺更加貼近群眾生活,甚至可以將置于便攜設(shè)備的城市綜合智能導航系統(tǒng)的更新通過政府提供的便民平臺來實現(xiàn)。
3、結(jié)語
綜上所述,系統(tǒng)的未來研發(fā)前景廣闊,研發(fā)難度日漸降低,但是面臨著的競爭愈加激烈。因為包括百度地圖等地圖導航系統(tǒng)、以及很多便民網(wǎng)站開始相互融合,已實現(xiàn)部分本系統(tǒng)的預(yù)期目的及設(shè)想,如可以在地圖中搜索“團購”信息和黃頁信息,所以,城市智能綜合導航系統(tǒng)的發(fā)展在面臨著挑戰(zhàn),但是同樣,在競爭的同時,也會更好的促進系統(tǒng)的發(fā)展與創(chuàng)新!
基金項目:大連外國語大學2012年度大學生創(chuàng)新研究項目(重點項目,項目編號:2012-xsz-19)。
參考文獻:
[1]施滸立,崔君霞.衛(wèi)星導航技術(shù)發(fā)展向何處去.中國科學 物理學 力學 天文學,2011,41(5):539-546
本文首先系統(tǒng)分析了中國和外國公共交通的現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,從我國城市校車的現(xiàn)實狀況出發(fā),提出了校車存在的必要性。并通過借鑒國內(nèi)外的經(jīng)驗,對我國城市校車的車輛調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提出了自己獨有的見解。車輛調(diào)度是我國城市公交校車調(diào)度的重要內(nèi)容,文章對我國大城市公交典型的線路調(diào)度管理和組織模式和日常調(diào)度作了分析,進而在實際調(diào)查的基礎(chǔ)上從學生的角度分析了公交線路優(yōu)化問題。建立了學生等待抱怨程度最低,學生擁擠抱怨程度最低為目標的公交車輛發(fā)車頻率和線路優(yōu)化的算例。本文最后在調(diào)度和優(yōu)化的基礎(chǔ)上,對公交智能化調(diào)度系統(tǒng)的基礎(chǔ)內(nèi)容作了相關(guān)闡述,提出了APTS和ITS對公交校車的重要作用和發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞;公共交通 ; 校車;車輛調(diào)度;網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化;智能交通
中圖分類號:U491.1+2文獻標識碼A
1引言
對公交校車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言,擁擠現(xiàn)象是普遍存在的,尤其是在一些人口密集的地區(qū),如我國的北京、上海、香港等大中城市。學生常常會由于擁擠而乘不上到達的第一輛車,因而換乘別的交通工具?;诖宋覀儗?jīng)營者和學生進行了分析研究。通過本課題的研究將對制定線路規(guī)劃,經(jīng)營者具體經(jīng)營管理提供一些網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法,為校車客運企業(yè)的發(fā)展也提供參考依據(jù)。
這就是本課題研究的出發(fā)點,本文將從兩個方面來解決,一方面,一些公交校車在不改變自己運營線路的條件下,通過合理調(diào)度,加開學生專車,在某個時間段內(nèi)增加發(fā)車的數(shù)量;另一方面,建立一個優(yōu)化的學生交通網(wǎng)絡(luò),把校車納入后勤化的范疇。
2 公交校車概述
2.1
校車的概念
城市校車是城市公交系統(tǒng)的一部分,主要是為了方便學生上下學而設(shè)置的,由于它的特殊性,校車雖屬公交車性質(zhì),但在發(fā)車方式上與一般公交車有所區(qū)別。
首先,校車線不是在兩頭終點站同時雙向發(fā)車,而是按照學生上、下學客流走向,在單向終點站發(fā)車,即早晨從居民區(qū)終點站朝學校方向發(fā)車,傍晚是從學校終點站朝居民區(qū)方向發(fā)車。
其次,校車線的車輛間隔也區(qū)別于其它公交車。校線分早晚兩個時段在各終點站發(fā)車。每個時段的首班至末班時間為10至20分鐘,在時段內(nèi)全部車輛將均衡發(fā)出。
2.2天津市公交校車現(xiàn)狀
從2004年3月1日至2004年3月14日這段時間里,跟車調(diào)查687路車,由于篇幅有限,所有數(shù)據(jù)不再一一列出。調(diào)查數(shù)據(jù)整理如下:
表一:
N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T(秒) 2.5 2 2 3 6 6 1.5 1 1.5 1 1 2.5
M(個) 13 1 4 3 10 7 1 7 8 5 6 9
P(%) 13.3 1.0 4.1 3.1 10.2 7.1 1.0 7.1 8.2 5.1 6.1 9.2
N 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
T(秒) 1 1 2.5 1 1 1 5 1.5 4 1 1 1.5
M(個) 7 3 8 8 4 9 5 5 9 11 4 4
P(%) 7.1 3.1 8.2 8.2 4.1 9.2 5.1 5.1 9.2 11.2 4.1 4.1
N 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
T(秒) 2 2.5 1 2 1 1.5 1 2 1 1.5 2
M(個) 6 7 1 2 1 4 1 2 1 2 10
P(%) 6.1 7.1 1.0 2.0 1.0 4.1 1.0 2.0 1.0 2.0 10.2
注:N —— 站點名稱,T —— 運行時間,M —— 站點集散量,P —— 站點集散量百分比
1~35表示站點名稱。
由表一可知,4、6、19、21這幾個站點運行時間較長,主要原因是因為經(jīng)過一些大型商業(yè)區(qū)交叉路口較多,降低了運行速度,極易會讓學生不能按時到校。有必要優(yōu)化線路,使之提高運行效率。由表可知,各站點乘客集散量存在較大差別,起終點站上下乘客最多,約占全線的23.3%,其次為5、12、18、21、22等站點。27~34這8個站點上下車人數(shù)只占路線上下車人數(shù)的14.1%。有必要對其進行優(yōu)化線路。
2.3天津校車存在的問題
2.3.1線路不合理
盡管一些公交車是以校車的名義運行著,由于收益不大,沒有或者很少發(fā)揮校車的作用。乘客大多以市民居多,車輛經(jīng)過的地區(qū)學生較少,因此,學生做車需要中轉(zhuǎn),致使學生以騎自行車為主。
2.3.2站點設(shè)置不科學
部分站點布設(shè)不合理,有的站點與學校有較遠距離,致使學生的步行距離過長,換乘不便。站點設(shè)置的應(yīng)突出特性,尤其是在上學、放學高峰時段,沿途要經(jīng)過居民區(qū)和學校,在非高峰時段,可以適當改變路線。
2.3.3時間安排不當
公交客流是一個隨時間、空間不斷變化的量,充分發(fā)揮公交車動態(tài)運能,需要深入地把握公交客流的變化規(guī)律。學生出行大多在上午7點到8點,下午5點到6點,因此,在這些時間段應(yīng)把發(fā)車班次適當增多,使車內(nèi)不會太擁擠而導致危險。
2.3.4交通阻塞嚴重
校車主要運行在居住區(qū)和學校之間,城市的一些大商業(yè)區(qū)要盡量避開,提高運行速度,減少交通阻塞,提高運行效率。給學生帶來方便,致使學生能按時到學校。
3車輛調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化
3.1車輛調(diào)度(行車間隔)
a) 行車間隔的計算
行車間隔,指正點行車時,前后兩輛車到達同一停車站的時間間隔,又稱車距。可由下式確定:
I=或I=
式中:t0—— 為高峰期間的周轉(zhuǎn)時間;
ti“ ——i 時間段的延續(xù)時間;
A——to 時間內(nèi)運行的車輛數(shù);
Ai ——i 時間段內(nèi)運行的車輛( 次 )數(shù)( 輛 ( 次 ))。
行車間隔確定是否合理,直接影響營運線路的運送能力和運輸服務(wù)質(zhì)量。
一般,行車間隔的最大值取決于客運服務(wù)質(zhì)量的要求,而行車間隔的最低值Imin
則應(yīng)滿足下列條件:
Imin cs+ tf + ty
式中: cs—— 路線中途站的平均停站時間 (min);
tf——車輛尾隨進出站時間 (min);
ty—— 必要時等待交通信號時間 (min) 。
在乘車秩序正常的情況下,對大中城市客運高峰線路,Imin以不低于1分鐘~3分鐘為宜。
b) 行車間隔的分配
行車間隔的分配,即行車間隔計算值的分配,指對呈現(xiàn)小數(shù)的行車間隔值進行取整數(shù)處理,使之確定為適當數(shù)值以便掌握的過程。
當行車間隔的計算值為整數(shù)時,在周轉(zhuǎn)時間內(nèi),行車間隔的排列為等問隔排列。而當行車間隔的計算值為小數(shù)時,為便于掌握,可對之進行取整數(shù)處理。
c) 算例:
天津校車一路,起點是萬新村,終點是實驗中學,由于在早晨7:00到7:46時間段內(nèi),學生人數(shù)較多,經(jīng)常發(fā)生擁擠和乘不上車的情況,需要有原來的8車輛增開為11輛,計算行車間隔,要求間隔時間為整數(shù)。
根據(jù)式子
(min)
因I小數(shù),需進行取整數(shù)處理。
根據(jù)上式,令Xb與Xc分別為1與0,則可將I分解為:
I=
(輛)
行車間隔的分配結(jié)果為:
即,行車間隔為5min的有2輛車,行車間隔為4min的有9輛車,共計:
A=2+9=11(輛)
3.2公交校車網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化
3.2.1用“逐步布設(shè),優(yōu)化成網(wǎng)”算法
“逐步布設(shè),優(yōu)化成網(wǎng)”算法,是把公共客運網(wǎng)絡(luò)歸納為擬設(shè)線路起訖站點的配對優(yōu)化,以以學生總乘行時間最少為目標,采用最短路法求解。
算例:
如圖所示單行線交通網(wǎng),其中,V1表示虛擬居民區(qū),V2—V7為虛擬的學校地點,每條弧旁的數(shù)字表示通過這條單行線所需要時間的綜合權(quán)數(shù)。
要求:各學校站點到V1時間最小?
基本思想:從V1出發(fā)逐步向外探尋最短路,執(zhí)行過程中,與每一個點對應(yīng),記錄下一個數(shù)(稱為這個點的標號),它或者表示從V1到該點的最短路的權(quán)(稱為P標號)。或者是從V1到該點的最短路的權(quán)的上界(稱為T 標號),方法的每一步是去修改T標號,并且把某一具T標號的點改變?yōu)榫逷標號的點.從而使D中具P標號的頂點數(shù)多一個,這樣至多經(jīng)過P-1步就可求出V1到各點的最段距離。
具體步驟如下:
i=0:
S0={V1},P{V1}=0, λ{V1}=0, T{Vi}= +∞
λ{Vi}=M(I=2,3,4,…),K=1
②因(V1,V2)∈A,V2S0,P{V1}+ω12
故把T{V2}修改為P{VI}+ω12=3,λ{V2}修改為1;
③在所有的T標號中,T{V3}=2最小,于是令
P{V3}=2, 令S1=S0∪{V3}={V1,V3}, K=3
i=1:
②把T{V6}修改為 P{V3}+ω36=2+3=5,λ{V6}修改為3
同理,把T{V5}修改為P{V3}+ω35=2+2=4,λ{V5}修改為3;
③在所有的T標號中,T{V2}=3最小,于是令
P{V2}=3, 令S2={V1,V2,V3}, K=2
i=2:
②把T{V4}修改為P{V2}+ω24=3+3=6,λ{V4}修改為2
同理,把T{V5}修改為P{V3}+ω25=3+1=4,λ{V5}修改為2;
③在所有的T標號中,T{V5}=4最小,于是令
P{V5}=4, 令S3={V1,V2,V3,V5},K=5
i=3:
②把T{V4}修改為P{V5}+ω24=4+2=6,或P{V2}+ω24=3+3=6,λ{V4}修改為2
同理,把T{V6}修改為P{V6}+ω53=4+0.5=4.5,λ{V6}修改為5,
把T{V7}修改為P{V5}+ω57=7,λ{V7}修改為5
③在所有的T標號中,T{V6}=4.5最小,于是令P{V6}=4.5,
令S4={V1,V2,V3,V5, V6}, K=6
i=4:
②把T{V7}修改為P{V6}+ω67=5+2=7,λ{V7}修改為6
③在所有的T標號中,T{V4}=6最小,于是令
P{V4}=6, 令S5={V1,V2,V3,V5,V6, V4} K=4
i=5:
②把T{V7}修改為P{V4}+ω47=6+0.5=6.5,λ{V7}修改為4
③在所有的T標號中,T{V7}=6.5最小,于是令
P{V7}=6.5, 令S4={V1,V2,V3,V5, V6,V7}, K=7
i=6:
這時僅有的T標號點為V7,T{V7}=+∞,算法終止。
結(jié)果:P{V1}=0,P{V2}=3 P{V3}=2, P{V4}=6
P{V5}=4,P{V6}=4.5 P{V7}=6.5,那么,從V1到V7進行運輸,選取V1-V2-V5-V4-V7, 或V1-V2-V4-V7, 或V1-V3-V5-V4-V7。
對于其它站點可以配以權(quán)重,再次進行選取,直至找到最優(yōu)路線。
3.2.2模型評價
此模型主要是從乘客即學生的出行時間來考慮,優(yōu)點是優(yōu)化程序較少,并結(jié)合部分指標的修正,避免自相配對修正。缺點是,約束條件較少,對優(yōu)化效果有一定影響。
4公交校車智能化
先進公共交通系統(tǒng)是智能校車交通運輸系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)。作為APTS重要組成部分的公共交通信息系統(tǒng),面向公共交通使用者的交通信息系統(tǒng)。提供的實時信息包括:公共交通擁擠程度、票價、公交車輛站時空信息、各個學校學生上、放學信息、換乘信息以及停車狀況等。公共交通信息的提供有助于學生出行、換乘和發(fā)時間的選擇,可以改善學生的方便程度。在實際應(yīng)用上能夠提高公交服務(wù)水平、公交吸引力和公交運營效率??傊狙芯繉τ诎l(fā)揮ITS和APTS的最大效益、改善城市的公交校車的現(xiàn)狀具有重要的意義。
5結(jié)論
論文在大量實地調(diào)研的基礎(chǔ)上對我國大城市公交校車的線路調(diào)度管理組織模式和日常調(diào)度做了總結(jié)。根據(jù)天津市的公交校車出行調(diào)查資料對線路調(diào)度問題進行了一定分析,進而對線路調(diào)度問題做了一定的簡化,構(gòu)建了以學生等待抱怨程度最小、擁擠抱怨程度最小為目標的優(yōu)化模型。
通過研究國外智能交通發(fā)展經(jīng)驗,歸納出我國城市公交校車智能調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)具備的基本功能和技術(shù)支持。結(jié)合我國公交校車發(fā)展的特點,我國發(fā)展智能化公交校車雖然有一定困難,但將勢在必行。
參 考 文 獻
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3胡思繼. 交通運輸學. 人民交通出版社, 2001
4路化普. 解析城市交通. 中國水利水電出版社, 2001
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7繆立新. 中國大城市公共交通現(xiàn)狀對策. 世界城市交通, 1997
8馬容國. 劉國營. 城市客運交通結(jié)構(gòu)的綜合評價. 公路交通科技, 2002
9董田良. 智能交通系統(tǒng). 人民交通出版社, 1999
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