【正文】 (3)充分滿足城市交通管理和安全保障的需要,本著整體規(guī)劃和統一安排!分批實施!逐個完善的原則。經三路與農業(yè)路交叉口每小時平均流量5736輛隨著鄭州市經濟的發(fā)展,為了應對道路交通越來越大的壓力,鄭州市開展了智能交通管理系統的建設,收到了一些顯著地成效,但是仍然存在許多需要解決的問題:,/大路口0的車輛通行能力不足,道路功能不夠明確,道路監(jiān)管力度不夠,造成路網整體功能不能很好的發(fā)揮,隨著汽車的高速增長,導致城市交通供給能力嚴重不足3./公交優(yōu)先0策略得不到有效地保障和實施導致公交出行居民人口比例下降,給道路交通也帶來壓力,鄭州地處平原,自行車!電動車!行人與機動車之間混合現象明顯致使不能/各行其道0對道路交通帶來的壓力,其結果不僅影響了路網整體功能的發(fā)揮,而且交通事故時常發(fā)生,很多的道路信息不能有效地!快速地傳遞給出行者,導致道路交通的不平衡根據鄭州市城市交通發(fā)展戰(zhàn)略的重點內容以及智能交通管理系統的特點,鄭州市智能交通管理系統的設計應遵循以下原則[38,39]:(l)鄭州市智能交通系統應符合國家和交通部現行政策!標準和規(guī)范的要求。專家系統解決某個領域中/專業(yè)問題0,人工智能注重研究的是對人的常規(guī)智能行為的模擬救救援人員員員人人機機機機機機機機機交交交交交交交交交交交交交交交交交交交交交報報警信息息息應急響應應應信息發(fā)布布布互互界界界界界界界界界界界界界界界界界界界界界面面面本章主要研究城市智能交通管理系統各個子系統的相關技術和算法,主要有城市智能交通監(jiān)控系統!城市交通流誘導系統!電子警察系統!智能公交系統!突發(fā)事件響應系統等長安大學碩士學位論文流量超過3000輛/小時的道路有8條,分別為金水西路!建設路!鄭上路!大學路!花園路!東風東路!銘功路!科學大道車輛的快速增加使原本已處于超飽和狀態(tài)的鄭州市道路交通更是雪上加霜,尤其早晚高峰時段的中心城區(qū),擁堵狀況己經達到了非常嚴重的程度:金水路與未來路交叉口東西方向,2009年9月份通過車流量為每小時9000余輛。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)生智能公交管理是城市ITS的一個重要組成部分,在城市交通擁堵的背景下,公交優(yōu)先越來越受到重視,公交對緩解城市交通壓力的作用和效果也日益明顯智能公交管理可以優(yōu)化公交乘客的乘車信息服務,改善公交公司管理和運營調度智能公交管理便于為線路調整!規(guī)劃等方面的決策提供基礎數據信息智能公交管理系統主要由以下幾部分組成:公交車輛智能調度系統!基于GIS的車輛監(jiān)控系統!公交電子站牌等田l公交車輛智能調度系統和GIS的車輛監(jiān)控系統結合GPS!GIS(地理位置信息)!GPRS(移動數據通信)!傳感器技術,能夠有效地對空間數據進行采集!存儲!檢索!建模!分析和輸出,并且能夠響應調度中心的指令,執(zhí)行調度中心制定的策略,有效地實現了車輛自動調度和監(jiān)控系統通過公交車的車載終端進行數據的自動采集和營運處理,以無線傳輸方式與監(jiān)控平臺進行實時的交互,智能公交管理系統的車輛管理為多功能!實時的智能化管理,對公交的調度是動態(tài)調度公交車輛的信息通過電子站牌發(fā)布,可以優(yōu)化城市公交運營服務質量,實時發(fā)布公交車輛的車況和運行狀況,極大地方便市民在出行時合理的安排自己的行程,提高乘客的出行效率,增加公交車輛運行的透明度等大有好處,是公交車管理!運營的重要手段智能公交管理系統有以下基本功能:監(jiān)控調度功能!數據自動存檔功能!數據復現長安大學碩士學位論文咨詢解釋能力專家系統是人工智能[37](ArtificialIntelligenee)研究領域中的重要分支,但是不等同于人工智能專家系統與人工智能的區(qū)別在于:人工智能強調的是/推理0,專家系統強調/知識0在問題求解中的作用。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。知識推理能力。安裝在重要路段的閉路監(jiān)控系統,通過視頻處理技術能自動檢長安大學碩士學位論文測和發(fā)現緊急事件違章和緊急事件的信息通過GPS接收機和電子地圖,可以快速定位事件發(fā)生位置如果發(fā)生事故的車輛帶有GPS接收機,那么可以直接根據衛(wèi)星定位系統確定事故的發(fā)生地點,如果沒有則通過電子地圖獲取事故發(fā)生點了解事故發(fā)生點的交通環(huán)境因素,才能制定相應的救援措施報警電話!}巡邏車}}視頻監(jiān)控日車速監(jiān)控信息采集系統報警中心安全分析中心GPS/電子地圖定位報警系統快速救援工作是道路交通突發(fā)事故響應系統的關鍵,也是該系統的最根本的工作和目標一旦接到報警,首先確定事故的位置,然后制定救援措施,通過協調各部門進行救援快速救援系統分兩部分一是選擇的救援路線,需要選擇一個最優(yōu)救援路線,保證救援人員以最快的速度到達事故現場進行救援二是交通疏導管理,通過交通信號實時控制!交通信息實時發(fā)布等方式,保障事故發(fā)生地的交通順暢,提高救援人員的工作效率市智能交通管理系統相關技術快速救援系統快速救援方案最優(yōu)路徑選擇交通疏導現場控制信息發(fā)布信號燈控制最優(yōu)路徑[35]可以通過遺傳算法得到,事故現場必須進行妥善的管理,各部門之間的協調統一工作是非常重要嚴重的交通事故常常要求許多部門共同參與救援(如醫(yī)療部7]!消防部門!警察以及司法部門等),為了防止由于不同部門的協調和分工而造成混亂所以只有現場得到統一有效地管理,才能使救援工作達到最高效率交通信號控制根據救援方案確定的最優(yōu)路徑,通過調節(jié)各方向的信號燈的時間長短來保障救援車輛快速到達事故現場和降低事故路段的擁堵可以通過交通信號控制系統的控制來實現交通信息發(fā)布的信息主要包括:實時交通!路況和環(huán)境信息,道路施工情況,行駛速度限制等情況需要通過事故發(fā)生路段的司機,可以根據發(fā)布的信息重新選擇合適的路徑,以減小事故發(fā)生路段的交通壓力信息的發(fā)布可以通過智能交通監(jiān)控系統的信息發(fā)布系統來完成事故管理的主要功能是通過事件管理整個流程全方位記錄事件發(fā)生的過程,為以后突發(fā)事件處理提供合理有效依據在對事故分析的基礎上,通常的做法是建立專家決策系統突發(fā)事件的專家決策系統是將所有發(fā)生的交通事故處理的相關信息以及處理完善后得出的經驗存入計算機,通過計算機仿真模擬出交通事故現場,得出救援的程序和原則,并對救援措施進行優(yōu)化利用專家的知識,為事故處理和人員的救援贏得寶貴的時間/專家系統0屬于計算機軟件系統,該系統擁有專家級別的知識和經驗水平,能夠解決專門問題能力其特點在于136]:知識信息處理系統。然后,在S中,令do)二in{d(i),i屬于S},令S=S一勺},若S為空集則算法結束,否則轉下。過飽和條件下在過飽和條件下的車輛排隊程度L,qc表示交叉路口入口的通行能力,可根據下述公式確定車輛排隊程度:L=魚(x一卜(x一l).12(,一x)!十)夕()幾xt(3)通行能力通行能力也稱通行量,是指在一定時間內通過進道口停車線的最大車輛數信號控制路口的通行能力受信號周期的影響,通過計算交叉口各個方向在一個時間段內通過的車流數量可以得到整個交叉口的通行量,把干線上和區(qū)域內所有的交叉口通行量相加得到總通行量q=q,xt所T()(4)停車次數它通過測試出行車輛在道路交叉口或者一路段行進中停車的次數來反映交通控制的效果停車次數也是交通控制中常用的一個性能指標長安大學碩士學位論文成了Dijkstra算法,而是每一步搜索都根據啟發(fā)函數朝著某個方向搜索,是利用對問題的了解和對問題求解過程和解的了解,尋求某種有利于問題求解的啟發(fā)信息,從而利用這些啟發(fā)信息去搜索最優(yōu)路徑,計算復雜度優(yōu)于Dijkstra算法,其搜索空間比Dijkstra算法要少若將結點的平均出度數記為m,從起點到終點的最短路的搜索深度記為,(nm)(3)神經網絡算法神經網絡算法[28]主要是用Hopfield神經網絡對路徑規(guī)劃求解的算法,以一定的評價標準作為能量函數訓練神經網絡,得到最優(yōu)路徑它不受求解規(guī)模的限制,還可以通過并行運算實現高速化,同時算法簡明,易于硬件實現(4)遺傳算法遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進化過程而形成的一種自適應全局優(yōu)化概率搜索算法選擇操作體現了/適者生存0和/優(yōu)勝劣汰0的原理被選擇的個體經過交叉和變異算子的作用生成新的一代,新的一代在繼承有良勝的同時會在性能上優(yōu)于上一代這樣求解的過程會向更優(yōu)良的方向前進因此,遺傳算法可以看作是一個由可行解組成的群體逐步進化的過程,且具有隱含并行性遺傳算法具有使用方便!適應能力強的特點]交通流誘導系統對算法的選擇有兩個標準:全局優(yōu)化問題和實時性全局優(yōu)化是指系統規(guī)劃者期望得到的一種網絡交通流的最優(yōu)化分布狀態(tài)路徑誘導系統必須采用全局優(yōu)化算法充分平衡網絡負載動態(tài)誘導系統中任何算法都是建立在實時性的基礎上的,失去實時性,任何算法將毫無意義遺傳算法本身的特點是進行全局尋優(yōu)和并行,是被研究最多的算法之一/電子警察系統0又稱/視頻機動車闖紅燈自動監(jiān)測系統0和/視頻機動車超速市智能交通管理系統相關技術自動監(jiān)測系統0,是ITS中重要的組成部分/電子0涵蓋了這類設備和系統具有現代化的先進技術,包括:視頻檢測技術!計算機技術!現代控制技術!通訊技術!計算機網絡和數據庫技術等等。非飽和條件下在交通量還沒有達到飽和狀態(tài)時,采用綠燈開始前車輛排隊長度L,紅燈開始前車輛排隊長度L0和紅燈期間的車隊排隊長度幾來計算:L二L+L*()186。車外誘導系統主要是根據路邊可變動態(tài)畫面進行整體車流誘導=.4]交通流信息采集I0]是指為整個系統控制的實現提供數據采集!處理!顯示和接口功能,是整個系統實現的基礎包括對道路交通運輸數據和社會公眾信息的采集!加工!處理和提供,以及在系統實現過程中涉及的交通流狀態(tài)估計!計算旅行時間等算法的實現全球定位系統又稱GPS系統,全球定位系統在車輛管理上的應用,被稱作車輛定位系統GPS車輛管理系統功能包括:實時監(jiān)控!行駛信息管理!車輛超速報警!自建圖層!文字調度管理!超速報警統計!行車線路跟蹤!區(qū)域報警功能!完善的管理員管理功能等路徑引導系統是路徑引導方法,能讓車輛沿搜索路徑可靠行駛路徑引導的主要包括:當前位置檢測部!路徑搜索處理裝置!路徑引導地點設定處理裝置!區(qū)域設定處理裝置等行車路徑優(yōu)化系統是為出行者提供能夠避免交通擁擠!減少延誤及高效率到達目的地的最優(yōu)行車路線l8長安大學碩士學位論文交通流誘導系統要求交通流信息采集的交通信息具有準確性和及時性交通流誘導信息包括道路路況信息!天氣信息!交通運輸實時狀況信息等[l/]交通運輸實時狀況信息主要指交通特性!交通事件和擁擠程度信息,主要有交通流量!車道占有率!車輛行駛速速!車輛行程時間等電視監(jiān)視系統和人工檢測可以提供交通事件與交通擁擠程度。視頻信號通過圖像輸出到監(jiān)控室連接到監(jiān)視器!錄像機等輸出設備。一旦時間設定,方案不會隨交通流變化而變化定時控制是實際交通中可以實現的最基本的控制方式(2)感應控制感應控制沒有固定的周期和綠信比,是根據交叉路口交通車流的變化情況,進行信號實時控制的一種方式感應控制是通過安裝一個車輛檢測器在交叉路口的進口道,根據檢測器檢測到的車流信息進行動態(tài)改變信號配時方案實現感應控制時,設置綠燈的最小響應時間(t!)和最大響應時間(tmax),當綠燈tlnm結束后,如果車輛檢測器檢測到仍車輛在停車線處,則追加一小段綠燈時間,根據車輛檢測器檢測的情況當追加到最大追加綠燈時間t~時,綠燈結束感應控制在一定程度上改變了定時控制的缺點,有較大的實時性,但對全局來說這種改變不能起到根本的作用,而且周期值,綠信比等參數無法用來進行控制,相位差更不能優(yōu)化(3)優(yōu)化控制優(yōu)化控制根據檢測器送來的交通數據信息,自動調節(jié)周期!綠信比和相位差等控制參數,針對某種性能指標而產生最佳配時方案優(yōu)化控制的交通信號機將檢測到的交通數據實時地通過通信網絡傳至上位機采取分層遞階的控制方式,不斷調整配時方案以達到最優(yōu)控制該種控制方式,采取一些智能化的方法如神經網絡!模糊控制!遺傳算法等,直接對采集的數據進行優(yōu)化決策,得到整個交通網絡所需要的控制參數優(yōu)化控制是解決定時控制!感應控制方式不足的最有效方法常用的交通信號控制評價指標由以下幾種:延誤時間!排隊長度!通行能力和停車次數等(l)延誤時間延誤時間是指車輛在沒有交通信號和等待隊列的阻礙下行走所需的時間和實際的行程時間之差根據延誤的形成原因可分為固定延誤!行駛延誤!停車延誤!排隊延誤!引道延誤等五種市智能交通管理系統相關技術上式中uij是相位i時實際進入進道口j的交通流量,sj是進道口j的飽和流量交叉口的飽和度(幾)是每一個相位飽和度相加的和,即()又藝i一一又(3)平均車頭時距平均車頭時距是指在相同的車道按照一個方向行駛的一個車隊在連續(xù)行駛時每兩相鄰車的車頭通過某一線面的時間間隔的平均值,用h來表示,單位是秒/輛,即:h=l/幾()交叉口平均車頭時距可表示為交叉口飽和度的倒數(4)信號周期對交通控制而言,信號周期指信號燈從起始相位到終止相位所經歷的時間,用T表示,即:T一藝,(34)(5)綠信比在交通控制中,一個相位的有效綠燈時長與周