城市智能交通诱导系统研究

交通工程城市智能交通诱导系统研究田弼臣1，胡正平1，贺秀良2，杨

嘉2

（1.军事交通学院学员七队,天津300161；2.军事交通学院基础实验部，天津300161）

摘要：阐述城市交通诱导系统的基本结构及各技术要件，并以其为研究对象，在总结分析国内外应用状况的基础上，提出城市交通诱导系统的建议方案，为进一步提高城市交通诱导系统的有效性提供思路，并且给有关部门的科学决策提供了依据。

关键词：城市交通诱导；交通；ITS；系统中图分类号：U491

文献标识码：A

文章编号：1002-4786（2011）16-0151-04

StudyofUrbanIntelligentTrafficGuidanceSystem

TIANBi-chen1,HUZheng-ping1,HEXiu-liang2,YANGJia2

（1.Student7thTeam,UniversityofMilitaryTransportation,Tianjin300161,China;2.BasicExperimentalCenter,UniversityofMilitary

Transportation,Tianjin300161,China）

Abstract：Thepaperintroducesthebasicstructureoftheintelligenttrafficguidancesystemanditstechni-calrequirement,andtakesitastheresearchobject.Thoughsummarizingandanalyzingtheapplicationsituationathomeandaboard,theproposaloftrafficguidancesystemisputforward.Itwillprovideideastofurtheren-hancetheeffectivenessofurbantrafficguidancesystem.What′smore,itwillalsoprovidebasisforrelevantde-partmentstomakescientificdecisions.

Keywords：urbantrafficflowguidancesystem;traffic;ITS;systems1

研究的背景、目的及意义

城市交通诱导系统（UrbanTrafficFlowGuidan-出交通诱导系统的建议方案，为天津市有关部门的科学决策提供依据。

ceSystem,UTFGS）是智能交通系统（ITS）的重要组

成部分，它以实时动态分配理论为核心，综合运用检测、通信、计算机、控制、GPS和GIS等高新技术，动态地向驾驶员提供最优路径引导指令和丰富的实时交通信息，通过单个车辆诱导来改善路面交通状态，防止和减轻交通阻塞，减少车辆在道路上的逗留时间，并最终实现交通流在路网中各个路段上的合理分配。

本研究以天津市建立UTFGS为研究对象，在总结分析国内外研究以及天津市的状况的基础上，提

22.1

UTFGS概要及各部分技术要件

UTFGS的构成

UTFGS由交通流采集、车辆定位、交通信息服务及行车路线优化等部分组成。UTFGS系统结构示

意图如图1所示。

2.2UTFGS各部分技术要件

从信息流的观点来看，交通诱导系统可分为信

息采集、信息处理、诱导信息生成和诱导信息发布四大部分（如图2所示）。

2.2.1信息集中式的交通流监控采集系统

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![5]刘桢根，卢士和.TransCAD软件在交通分配中的应用[J].道路交通与安全，2006，6（7）：40-42.

作者简介：赵磊（1979—），男，上海人，工程师，研究方向

为交通规划；葛欢（1987—），女，江苏扬州人，研究方向为城市交通规划；周志浩（1985—），男，江苏苏州人，研究方向为城市交通规划。收稿日期：2010-12-07

2011年8月第16期151

交通工程TrafficEngineering

电视台/交通信息中心实时动态交通动态数据

交通信号

GPS信号

交通管控中心

基准站

可变信息板

GPS接收机

触摸屏车载计算机

交通诱导数据

检测线圈

摄像机

双向通信装置

动态交通信息采集系统

电子地图软件

车载诱导系统

图1

信息采集

检测器、人工数据

UTFGS系统结构示意图

利用车辆定位系统采集信息是借助装备车辆定位与通信装置的商业车队或专业浮动车来实现有代表性的交通流信息检测，如现在装备GPS/GSM的出

交通控制系统

信息处理

GIS、数据库等诱导信息生成

租车、公交车队等。

2.2.1.3

诱导信息发布

自动车辆识别技术

车辆自动识别技术是将一种很小的电子标签装置在车窗上，标签中有一个微型无线电发射器，它

电视、广播

车载终端

Internet

可以发射出车辆自身的特征识别码，在道路两旁装有高灵敏度的天线及终端识别器，终端识别器能够识别车辆自身特征码，并将信息送入计算机，计算机进行处理后可得出车流量、平均车速和车辆分类等交通流信息。

交通流

图2交通诱导系统组成原理

交通诱导信息包括路网或路段的地理信息、流量、平均车速；实时的车辆位置、速度、车辆类型；路网或路段的运行状态、停车场状态、道路出入口状态；交叉口组织和控制策略；突发事件发生事件、预计持续时间及气象信息等。其中，实现动态交通信息的准确、及时采集是交通诱导信息采集的重点，主要采集技术有车辆检测技术、利用车辆定位技术检测的技术、车辆识别技术。

2.2.2用户车辆定位系统

用户车辆定位系统的功能是确定车辆在路网中

的准确位置，由GPS接收机接收至少来自四颗卫星的信号，以确定车辆的位置。如果车载接收机时钟与两颗卫星的时钟严格同步的话，则来自第三颗卫星的信号足以对车辆进行定位，为了满足更高的精度要求经常将GPS技术与其它定位方法配合使用。

2.2.1.1车辆检测技术2.2.3用户交通信息服务系统

用户交通信息服务系统是将主机运算出来的交

基于视频图像处理的交通流检测技术是近年来在传统的电视监控系统的基础上发展起来的新型车辆检测方法，是通过视频检测处理技术利用闭路电视和数字化分析技术分析交通数据，其基本原理是在短时间间隔内比较CCD图像的差异，从而分析出当前的车流信息。

通信息（包括预测的交通信息）通过各种传播媒体传送给公众。这些媒体包括有线电视、联网的计算机、收音机、路边的可变信息标志和车载的信息系统等（如图3所示）。

2.2.4用户路径引导与控制系统

行车路径引导与控制是根据路网车流合理的引

2.2.1.2

152

利用车辆定位技术检测的技术

交通标准化

TrafficEngineering

交通工程息，实时诱导路面车辆，合理分配路网资源，提高道路通行能力。

3.2天津市UTFGS系统效果评估

对已安装智能诱导系统的快速路进行建模，预

测在诱导信息的影响下交通流的优化状况。

设Vi（τ）为路段i上的τ时刻的交通流量向量，Vi

图3

用户交通信息服务系统

（τ-1）为路段i上的τ时刻前一时段的交通流量向量。

导车辆行驶，减少行车延误，并且优化交通流在整个网络上的分配。通过实施行驶引导，可以避免用户在路网中滞留的时间，从而改善整个路网的交通拥挤状况，达到降低事故发生率的效果，提高交通安全水平。

赞1（τ）=[V1（τ），V2（τ），…，Vd（τ）]，d为所考虑路段令V

的总数，若只考虑研究路段的交通流量，则d=1。考虑到路段的长度和交通流的特性，我们采用当前时间段和前s个时间段的交通流量对未来时间段的交通流量进行预测（通常我们只考虑3个时间段的交

3天津市UTFGS的应用状况及效果评估

为了实现天津市内道路的信息采集、发布的连

赞i（τ），V赞i（τ-通流量的影响，也即s=2）。这样，将V

赞i（τ-s），作为第τ个输入样本，V赞i（τ+1）作为第1），…，V

赞i（τ+1）与路τ个样本输出值。故我们的目的是要在V

赞i（τ），V赞i（τ-1），段i上前s+1个时间段的交通流量（即V

赞i（τ-s））之间寻找一个函数关系或者它的一个…，V

逼近。

续性和延展性，从而更好地规划和管理天津市道路交通路况，天津市已开展交通管理局交通诱导信息系统项目工程建设，海、陆、空各种方式紧密结合的对外综合交通体系初步形成，市区三环十四射的交通格局已初步实现。在城市交通控制系统研究方面，较早地实现了区域交通信号联网协制，并建立了天津市城市道路交通信号控制中心，实现了城市交通自适应式的区域实时交通控制。

赞i（τ），V赞i（τ-1），…，V赞i（τ-s）]T，y（τ）=[V赞i令x（τ）=[V

（τ+1），则交通流量预测模型为：y（τ）=[w，φ（x（τ））]

3.1天津市UTFGS系统建设情况

3.1.1现已基本能够及时、准确的了解和掌握道

路交通流状况及其变化规律，可以实时地显示交通流的动态分布状况提供基础数据，能够使交通指挥管理者及时了解和掌握道路交通流量信息，从而达到均衡道路交通流量，改善城市交通环境的目的。

+b，其中w、b则是要寻求的模型参数。这样利用

多元线性回归的数学模型对交通流量进行预测和模拟，将模拟结果与交管局统计数据进行交叉比较，发现道路交通仍有很大改善的空间。建模数据和实际数据比较情况如图4所示。

1600140012001000

辆/h建模后预测可通过车流量

3.1.2交管局内已设立控制中心并添加控制终端，

可以实现对前端路段设备信息采集的处理和发布工作。中心安装计算机网络和服务器等存储管理设备，通过光纤链路控制管理前端的检测设备。

800600400200

实际通过车流量

3.1.3已在快速路黑牛城道、卫津南路、奉化道

等路段上选取两处点位，信息检测点位31处。视频采集设备的视频图像传回交管中心并入现有交通闭路电视监控系统，并对现有系统进行集成和增容。共用现有快速路系统微波采集设备，与原有快速路数据平台有机整合。

0

161116212631314651566166717681869196

图4建模数据和实际数据比较

4建议

经调查研究及以上分析，对天津市UTFGS建议

3.1.43.1.5

能够完成交通信息采集：实时采集交通流可以实现交通信息发布：及时发布路况信

如下。

量；检测车辆行驶速度、排队长度和车道占有率。

4.14.1.1

关于技术要件

针对道路交口交通灯的换灯智能化

2011年8月第16期

153

交通工程TrafficEngineering

在调查中发现，市区交通流可分为高峰和平峰两种状况，全天可分为7个时段，建议建立全市范围道路交通流数据库来使道路交口交通灯顺应实时交通流的变化规律，调整交通紧张的通行方向的换灯等待时间，科学地预测并调整各个交通路口交通灯以缓解交通压力（如表1所示）。

表1

序号观测时段峰期

4.2.4针对驾驶员对诱导系统的认知情况在调查中我们随机对900名驾驶人员进行了调

查，调查结果显示有73.5%的驾驶员注意到了诱导信息板，但其中却有42.3%的人没有参考诱导信息板的信息。建议加大力度宣传智能交通诱导系统，提高认知度（如图5、图6所示）。

未回答2%

每日所分交通流时段

2

311∶30～12∶30

415∶30～16∶30

517∶30～18∶30

620∶30～21∶30

参考了

17∶30～8∶30

没有参考

9∶30～10∶30

42.28%

早高峰平峰时段午间高峰平峰时段晚高峰平峰时段

65.62%

4.1.2针对用户信息服务发布的时效性和局限性在调查中发现，现阶段主要是以交通广播和路

图5

对于智能交通诱导屏的利用情况

未回答3%

边诱导信息板为依托进行诱导，这样的诱导信息存在的时效性有限，主要表现在信息的被动接受上，且由于交通信息站提供交通流的一般是整点或半点的信息，就信息接受来说缺少联贯性，另外也没有揭示某个节点一昼夜车流量集结的规律，没有起到超前主动指导作用。建议建立以用户为最小单位的车载诱导系统，以影响优化单个车辆的行驶路径来改善道路交通。

没有注意到

23.51%

4.2关于整个UTFGS

4.2.1针对个别路段在高峰时段的双向道路使用

率

在调查中发现，个别路段在高峰时段某一方向道路拥堵严重，而另一方向却车流稀少，这就需要建立定时的交通管制，对个别路段采取限时通行、在规定时间改为单行路段来影响高峰时段的道路通行率，从而改善交通状况。

注意到了

73.49%

图6对于交通诱导屏的认知情况

对天津市UTFGS先从简单易行的方案入手，以后逐步深化；通过参观示范工程，总结经验，改进提高。

5结语

天津市智能交通体系具有良好的发展前景，在

4.2.2针对交通诱导系统的预测性

建立全市范围内交通系统预测系统并建立相应

天津市的协调组织下，在科研机构、有关部门的积极努力下，天津UTFGS一定能够按照既定的发展战略，规范而迅速地发展和实施。参考文献

的用户查询系统。针对现阶段智能诱导系统缺乏前瞻性，我们统计历年交通数据建立数据库和预测系统以预测用户选定日所要通行路段的状况，根据预测向用户提供建议行驶方案从而影响交通的通畅性。

4.2.3针对智能诱导系统各部分的关联性在调查中我们发现，交通诱导信息存在只能显

[1]杨兆升.城市交通流诱导系统[M].北京：中国铁道出版社，2004.

[2]刘镇阳，张秀媛，徐进，等.城市智能公共交通系统[M].北京：中国铁道出版社，2005.

作者简介：田弼臣（1990—），男（蒙古族），内蒙古人，汽车指挥专业本科在读，研究方向为道路交通；贺秀良，男，教授。收稿日期：2011-02-14

示当前行驶的路况信息，不能提供临近道路状况。建议全市智能交通信息组网建设，打破交通信息的局限性，为用户提供更多的可用信息，从而改善交通状况。

1

交通标准化