城市治堵难 智能交通六大模块技术来支持

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来源：中国停车场管理系统  

    交通拥堵几乎是所有大型城市的通病，甚至一些中小城市也面临这个问题，面对这个棘手的难题，世界各国采取的普遍解决办法是大力发展公共交通，如公交、地铁，拓宽城市道路并且使用高架桥和限制小车的行使数量，甚至是发展地下交通等。
    中国式治堵"高招"不断，八仙过海各显神通。
　　广州：调整停车费治堵
　　2011年，"广州后亚运交通治理措施专家研讨会"在广州举行，国内外30名知名交通专家云集广州，为广州治理交通拥堵"把脉问诊"，广州3年治堵拉开帷幕。其中优化调整广州市域停车场差别性收费，研究广州收取交通调节拥堵费的可行性，是此次广州"治堵"方案引人关注的一大焦点。
　　2014年8月1日起，一直试图以经济手段治理交通拥堵的广州市准备再出"狠招"，广州市的停车收费迎来了一轮集体大涨价，一类地区的路边咪表停车收费统一涨到了4元/15分钟，停一天车的停车费高达128元。与此同时，一类地区的商业配套停车场同样最高限价4元/15分钟。
　　涉及民众收费的事情一定要慎重。且不说征收拥堵费的法律依据不足，政府不能任意开征税费。一方面，私人购车本来就交了购置税，为GDP做出了贡献，为什么还要为城市拥堵买单?另一方面，如果以收费为主要调节办法，对于富人、坐公车者等阶层来说不痛不痒，挡在道路之外的只能是穷人。不能因为治堵造成新的贫富差距现象。
　　常说网民容易"一根筋"，但似乎某些部门也是习惯理想主义。最典型的就是"涨价可以治堵"这一粗劣的杠杆思维。它基本上就和"提高米价可以促进人们减肥"，"提高药费可以减少医院压力"一致。如今提价后，未见马路减少堵车，其原因也是小学生都能懂的。按照广州每年12万辆的机动车增量，按照广州作为珠三角中心城市的地位，期待街上车辆"负增长"几乎是白日梦。更别说广大工薪阶层苦于公交地铁不便而只能开车。硬要涨价，只能逼公众把车开到马路上去添堵。
　　车牌拍卖：上海治堵王牌
　　在上海，实行私车牌照拍卖已有18年。车牌拍卖价格在不断上涨，市民至今仍在忍受堵车之困，因此上海的车牌拍卖一直以来都饱受诟病。尽管这些"纷扰"剪不断理还乱，但不可否认这磕绊前行二十几年的上海"车牌"拍卖，对汽车总量控制确有成效。
　　2014年8月26日，上海市财政局晒出2013年上海车牌拍卖收支账本：当年上海新增机动车额度拍卖收入87.9亿元，使用74亿元，用于公交购车补贴、老年人免费乘车补贴、轨交更新改造等，结余资金结转以后年度使用。
　　看来，上海新增机动车额度拍卖收入，按有关规定作为社会公共资金，纳入财政专户管理。从市财政局给出的历年收支明细来看，车牌拍卖收入的几乎每一分钱，都用在发展与"公交优先"相关的项目上，用于补贴和支持公共交通，以降低市民出行成本，改善市民出行条件，实现了"取之于交通，用之于交通"。
　　那么，上海的交通拥堵情况是否有所改善呢?
　　2014年8月21日，国内领先的数字地图内容、导航和位置服务解决方案提供商高德发布《2014年第二季度中国主要城市交通分析报告——市民躲避拥堵出行建议》。报告显示：二季度全国重点城市拥堵排名上海居首，登顶"堵王"，杭州、北京、重庆、深圳、广州、福州、沈阳、成都、济南紧随其后。
　　从政策的逻辑里面，交通拥堵是由于车辆太多造成的，征收费用可以降低车辆的数量吗?或者这些征收的高额费用，能够带来交通拥堵舒缓吗?能够解决环境污染吗?既然没有，又为什么进行征收巨额费用?
　　北京"限号、限购、限行"三限治堵
　　公开数据显示，北京市常住人口截止早在2012年就已超过2000万人，机动车保有量亦早已突破500万辆，有机动车驾驶证人员更是达到约700万人;而北京市城区道路里程全长6200余公里，如果按照平均每辆车的长度为6米计算，北京市区也仅仅能够容纳不足200万辆车。虽然北京城市道路建设在近几年不断加快，但仍难以满足城市发展与汽车市场高速增长的需要。
　　8月28日，从北京市交通部门获悉，受新学年开学、中秋国庆双节等因素影响，9月将迎来北京全年"最堵月"。有9天将达到严重拥堵，其中5天高峰拥堵指数达9.0。北京市交通委数据显示，2011年至2013年，9月份的交通拥堵指数分别为5.8、6.4和6.6。今年9月份交通拥堵指数预测为7.1，可能是4年来最堵的9月。
　　可见，面对越来越多的车辆，北京市治堵所采用的尾号限行、限购、限号和征收高额停车费等措施已然有些力不从心了。
　　从以上三个城市治堵的经验来看，"中国式治堵"是一个漫长的过程，依靠智能能交通系统建设改善我国城市交通拥堵状况不是一朝一夕之事。那么，智能交通是如何治堵?它有哪些组成?其关键技术是什么?
　　智能交通六大系统组成
　　对于一套完整的智能交通管理系统来说，它的构成几乎覆盖了整个交通领域，一般包括交通信息服务系统，交通管理系统，公共交通系统，车辆控制系统，以及货运管理系统，电子收费系统和相应的紧急救援系统等等。正是这些系统的联动工作，才能够让我们的交通实现更加有序的循环。
　　1、电子警察系统
　　视频监控能够时时监测道路车流量的变化情况，指挥中心的工作人员可以根据监控大屏显示的情况快速采取应对措施，及时分散车流，减少拥堵现象。视频监控对交通运行情况的时时记录，便于指挥中心做出快速部署，同时也为城市交通网络优化提供大量的有效信息。
　　我国城市的道路资源一直很紧张，无法满足车辆顺畅通行的需求。有不少司机遵守交通规则的意识淡薄，随意违章，一旦发生交通意外，会让原本软弱不堪的交通陷入瘫痪。交通管理不仅仅是为了保障交通安全，更多的责任是防止加剧道路拥堵。交通管理仅依靠交警人工管理是不够的，这就需要借助电子警察的协助。以视频监控为基础可以组建电子警察系统。通过电子监控系统的应用，让违法车辆无所遁形。通过电子警察系统，交通执法部门对有违章行为车辆及非法车辆进行相关信息捕捉，同时对违章车牌进行拍照以便事后处罚。
　　2、不停车收费系统
　　车辆“大爆发”也在一定程度上影响到高速公路，上下班高峰期都会发现车辆在路过收费站时总是排着长长的队伍停车缴费，大把的时间在“停车缴费”上。在2012年规定的国庆、春节等国家法定节假日高速公路行驶不收费也未能缓解“拥堵”的现状，重要原因就是停车办理手续时间长。
　　ETC系统是采用专用短程无线通信技术来完成整个收费过程，允许车辆在整个收费过程中保持行驶状态而不用停车。此它需要在收费点安装路边控制单元，在行驶车辆上安装车载单元。车载单元存有车辆的标识码和其他有关车辆属性的数据，当车辆进入识别区时，能将这些数据传送给路边控制单元，起到车辆身份证的作用，同时，也可接受、记录由车载单元发送的有关数据。路侧控制单元设备分别安装在路侧和路面上方，用于读取车载单元存有的车辆标识码等数据，并对数据进行预处理，然后将数据发送给数据处理单元，也可将有关的各种数据发送给车载单元。数据处理单元接收路边控制单元送出的有关数据，对车辆身份进行验证并实施有关计算和控制的操作，或通过路边控制单元给数据处理单元发送有关数据。这样车辆不停车就可以完成登记和缴费等程序。
　　3、交通诱导信息屏
　　路面车辆分布不均也是导致交通堵塞的原因之一，司机并不清楚前方路段的交通状况，若碰上堵车却没有退路，只能硬着头皮“堵上添堵”。那么合理分配车流量，引导驾驶员在驾驶过程中选择通畅的可行道路，分散车流量这样不仅可以缓解路面拥堵情况，还可以提高驾驶效率。
　　交通诱导信息屏也叫可变情报板，是先进的交通信息服务系统和交通管理系统的一个组成部分，用于发布实时路况。它的工作原理是，通过实时交通流数据的采集系统获得道路实时流量数据，这些数据由计算机系统自动处理后，自动发布到显示屏上，为交通参与者提供行驶前方相关道路、路网的交通信息。发布的信息包括交通状况(畅通、行驶缓慢、拥堵)、行程时间和紧急事件(交通事故、临时交通管制和特殊天气)等内容，为交通参与者合理选择出行路径直接提供参考，并达到均衡交通流、减少行驶时间损失、提高路网运行效率的目标。
    4、智能公交系统
　　随着城市化的发展，公交作为一种快捷方便的交通工具深受市民的“追捧”，但是随着人口数量和交通工具的急剧增多，大部分公交被堵在路上，等车的人望眼欲穿，耽误了很多时间。传统的公交体系给人们的出行带来了很多不便，人们甚至贷款也要买车，虽然方便了自己但无形中又加大了交通运输的负担，造成恶性循环。公共交通从传统转变成智能主要从改善公交调度和站牌即使显示车辆位置入手，提高了公交系统效率。智能公共交通发展有利于缓解当前的拥堵现状，这已经成为不争的事实，很多城市正在全力发展智能公交系统，把公共交通智能化摆在解决交通拥堵的重要位置。
　　智能公交系统是基于全球定位、无线通信、地理信息、自动化等技术的综合运用，实现公交车辆运营调度的智能化，公交车辆运行的信息化和可视化，实现面向公众乘客的完善信息服务，通过建立电脑营运管理系统和连接各停车场站的智能终端信息网络，这样，乘客在站台就能知道，距该站最近的公交在哪儿、要来还得多久、车快不快、拥挤不拥挤，这样一来，乘客可据此提前作出乘车选择，即便同样等车，也多了点休闲的心情。
　　5、停车诱导系统
　　停车位成了老生常谈的话题，在寸土寸金的城市中已经无法满足车主的泊车需求，道路的建设始终赶不上机动车数量的增加，若选用就近的地下停车场，开车进入后就像走进迷宫，找到停车位也是要费上几番周折。
　　因此很多车主迫不得已只能将车停放在路边，这样就在无形当中增加了交通的压力，若碰到上下班高峰期后果更是不堪设想。而停车诱导系统能实时监控停车空位，及时通知车主，有效满足车主泊车需求，不会再为“省麻烦”将车停放在路边。
　　泊位信息采集设备在停车场的各出入口实时检测进出车辆，采集停车场车位变化数据。此车位变化数据通过公用通讯网络由停车诱导系统进行传送，经过停车诱导控制系统进行处理，生成对应于各停车场的空余泊位数据，对应停车场的空余泊位数据再通过通讯网络下达到相应信息显示牌显示空余泊位，从而向驾驶员提供各停车场的有效空位信息，这样就提高了车主找空闲车位的效率。
　　6、紧急救援系统
　　突发的交通事故加剧了城市交通拥挤的程度，严重影响道路交通的运行效率。如不及时处理，所造成的拥挤很可能会由点扩展到线面，引起交通网络瘫痪，交通拥挤和交通事故是互为因果的两种交通现象。紧急救援是一个特殊的系统，为道路使用者提供车辆故障现场紧急处置、拖车、现场救护、排除事故车辆等服务。具体包括：1)车主可通过电话、短信、车联网系统三种方式了解车辆具体位置和行驶轨迹等信息;2)车辆失盗处理：此系统可对被盗车辆进行远程断油锁电操作并追踪车辆位置;3)车辆故障处理：接通救援专线，协助救援机构展开援助工作;4)交通意外处理：此系统会在10秒钟后自动发出求救信号，通知救援机构进行救援。
　　智能交通系统运行离不开技术支持
　　智能交通系统由六大模块组成，综合运行是智能交通运行更有效，当然，这些系统的正常云状离不开技术的鼎立支持。下面我们就来看看支持智能交通系统运行的六大关键技术。
　　1、无线通信技术
　　目前已经有多种无线通信解决方案可以应用在智能交通系统当中。UHF和VHF频段上的无线调制解调器通信被广泛用于智能交通系统中的短距离和长距离通信。
　　短距离无线通信(小于几百米)可以使用IEEE802.11系列协议来实现，其中美国智能交通协会以及美国交通部主推WAVE和DSRC两套标准。理论上来讲，这些协议的通信距离可以利用移动Ad—hoc网络和Mesh网络进行扩展。目前提出的长距离无线通信方案是通过基础设施网络来实现，如WiMAx(IEEE802.16)、GSM、3G技术。使用上述技术的长距离通信方案目前已经比较成熟，但是和短距离通信技术相比，它们需要进行大规模的基础设施部署，成本很高。目前还没有一致认可的商业模式来支持这种基础设施的建设和维护。
　　目前车辆已经能够通过多种无线通信方式与卫星、移动通信设备、移动电话网络、道路基础设施、周围车辆等进行通信，并且利用广泛部署的WiFi、移动电话网络等途径接入互联网。
　　2、计算技术
　　目前汽车电子占普通轿车成本的30%，在高档车中占到60%。根据汽车电子领域的最新进展，未来车辆中将配备数量更少但功能更为强大的处理器。2000年一辆普通的汽车拥有20～100个联网的微控制器/可编程逻辑控制模块，使用非实时的操作系统。目前的趋势是使用数量更少但是更加强大的微处理器模块以及硬件内存管理和实时的操作系统。同时新的嵌入式系统平台将支持更加复杂的软件应用，包括基于模型的过程控制、人工智能和普适计算，其中人工智能技术的广泛应用将有望为智能交通系统带来质的飞跃。
　　3、感知技术
　　电信、信息技术、微芯片、RFID以及廉价的智能信标感应等技术的发展和在智能交通系统中的广泛应用为车辆驾驶员安全提供了有力保障。智能交通系统中的感知技术是基于车辆和道路基础设施的网络系统。交通基础设施中的传感器嵌入在道路或者道路周边设施(如建筑)之中，因此它们需要在道路的建设维护阶段进行部署或者利用专门的传感器植人工具进行部署。车辆感知系统包括了部署道路基础设施至车辆以及车辆至道路基础设施的电子信标来进行识别通信，同时利用闭路电视技术和车牌号码自动识别技术对热点区域的可疑车辆进行持续监控。
　　4、视频车辆监测
　　利用视频摄像设备(见图16.4)进行交通流量计量和事故检测属于车辆监测的范畴。视频监测系统(如自动车牌号码识别)和其他感知技术相比具有很大优势，它们并不需要在路面或者路基中部署任何设备，因此也被称为“非植入式”交通监控。当有车辆经过的时候，黑白或者彩色摄像机捕捉到的视频将会输入到处理器中进行分析以找出视频图像特性的变化。摄像机通常固定在车道附近的建筑物或柱子上。大部分的视频监测系统需要一些初始化的配置来“教会”处理器当前道路环境的基础背景图像。该过程通常包括输入已知的测量数据，例如车道线间距和摄像机到路面的高度。根据不同的产品型号，单个的视频监测处理器能够同时处理1～8个摄像机的视频数据。视频监测系统的典型输出结果是每条车道的车辆速度，车辆数量和车道占用情况。某些系统还提供了一些附加输出包括停止车辆检测，错误行驶车辆警报等。
　　5、全球定位系统GPS
　　车辆中配备的嵌入式GPS接收器能够接收多个不同卫星的信号并计算出车辆当前所在的位置，定位的误差一般是几米。GPS信号接收需要车辆具有卫星的视野，因此在城市中心区域可能由于建筑物的遮挡而使该技术的使用受到限制。GPS是很多车内导航系统的核心技术。很多国家已经或者计划利用车载卫星GPS设备来记录车辆行驶的里程并据此进行收费。
　　6、探测车辆和设备
　　部分国家开始部署所谓的“探测车辆”，它们通常是出租车或者政府所有的车辆，配备了DSRC或其他的无线通信技术。这些车辆向交通运营管理中心汇报它们的速度和位置，管理中心对这些数据进行整合分析得到广大范围内的交通流量情况以检测交通堵塞的位置。同时有大量的科研工作集中在如何利用驾驶员持有的移动电话来获得实时的交通流量信息，移动电话所在的车辆位置信息能够通过GPS系统实时获得。例如，北京已经有超过10000辆出租车和商务车辆安装了GPS设备并发送它们的行驶速度信息到一个卫星。这些信息将最终传送到北京交通信息中心，在那里这些信息经过汇总处理后得到了北京各条道路上的平均车流速度状况。
　　结语：作为当今世界交通运输发展的热点，智能交通在支撑交通运输管理的同时，未来将更加注重满足民众出行和公众交通出行的需求，构建了一个绿色安全的体系。智能交通代表的是一个互通的网络管理体系，单独的体系不能起到缓解“交通拥堵”的压力，需要全面铺设。