进入二十世纪九十年代以来,智能交通系统[Intelligent Transport System,简称ITS]的建设和发展越来越被诸多发达国家、以及经济活跃的发展中国家所重视。国外,特别是美国、日本等一些发达国家从九十年初开始,在国内的一些主要城市先後建设了大范围内、全方位发挥监管作用,实时、准确、高效的综合交通,运输管理系统,使交通基础设施能发挥出巨大的效能。也就是初步的“智能ITS系统”。 我国在ITS的研究方面起步并不晚,而且起点很高。2000年,根据国内一些科研单位、大专院校、生产企业的研究状况,国家科技部会同国家计委、经贸部、公安部、铁道部、交通部等几十个部门,联合成立了发展ITS的政府领导机构,并将此项目列入了国家的“十五”规划科技攻关计划。目前,北京、上海、深圳等城市已经将部分ITS的研究成果在实际应用中开始实施,采用的技术基本与国际同步、甚至超前,大大缩短我国与发达国家的技术上的差距。2002年,我国确定北京、上海、广州、深圳、中山等十城市作为我国城市ITS系统建设的试点城市,并率先在国内实施了城市环线快速干道、城市主要交通道路的交通信息采集与处理系统,为实现系统的信息化、集成化和智能化的综合集成、ITS系统综合实现提供了必要的发展平台。这些工作标志着我国已经进入国际先进的智能交通系统的建设阶段。
一、Intelli-2000系统简述
Intelli-2000城市交通信息采集与处理系统是基于WINDOWS2000操作平台开发的、采用广泛应用的TCP/IP网络机理、国内先进的交通数据交换、采集与处理的综合性平台;是融合信息检测技术、计算机技术、网络技术、通讯技术和系统集成等高新技术于一体,具备信息化、现代化和集成化的特点,全面支持公安交通指挥、信息管理和综合服务等工作,保证城市交通的高效、安全、节能的综合信息交互平台。
同时,考虑到国内、外交通设备的集成,Intelli-2000系统还另行设计了Unix,Linux等多种系统平台的软件总成;以满足国内、国际上主流产品的需要。
二、Intelli-2000系统理论基础与建设目的
Intelli-2000城市交通信息采集与处理系统总体设计的基础理论,基于现代生物学、仿生学边缘交叉学科的“Multi-Cell多神经元体”理论,即:现场交通信息采集单元Info-Collector——信息节点Info-Node——中央信息枢纽Info-Center)的三级信息处理模式。通过建立信息处理平台和相应的“Multi-Cell”数据采集和处理系统,追求一种数据处理的分散采集与区域集中、数据存储的分散控制与集中管理、系统功能的分散实施与总体实现相结合的模式。
Intelli-2000城市交通信息采集与处理系统建设的目的:是以城市的交通管理系统建设为契机,建立高标准的交通信息综合管理平台,全面整合已有的各类交通信息管理系统和交通监控管理系统,实现交通信息采集和分析处理、交通信号控制、交通诱导等的动态结合,达到高效收集、分析、综合、利用多种信息,迅速决策,有效调度全市的交通管理业务的目的。
在现代交通管理上,不少城市已逐步建立起来的车辆管理系统、驾驶员管理系统、车辆检测系统、122接处警系统、ATC(区域交通控制系统)、道路视频监控系统、小范围交通诱导系统、电子警察(冲红灯、超速)系统、交通地理信息系统、大屏幕显示系统等交通管理功能系统和高性能的计算机网络系统,以及逐步建立起来的性能先进的交通指挥中心等,都是智能交通系统ITS重要的信息资源及应用平台。
三、Intelli-2000系统设计原则
在系统的设计和建立时全面考虑国内城市交通信息检测和管理水平,采用基于先进“Multi-Cell多神经元体”为核心的先进控制理念,建立一整套包括:交通信息检测与管理、视频图像监控、信息统计分析、事件检测和交通诱导等应用的综合数据采集与处理系统。设计中充分考虑到系统的合理性、实用性、先进性、可靠性、稳定性和可扩展性。
Intelli-2000系统的设计过程全面遵循以下原则:
1)、符合技术指标、特别是应用需求;
2)、满足现有城市交通的众多的约束条件;
3)、强化总体技术、充分吸收现有最先进的、成熟技术;
4)、优化系统集成,协调局部与整体优化的矛盾;
5)、规范系统设计的互通性、兼容性;
6)、标准化、规范化、模块化设计,满足协调管理和项目可实施的要求;
7)、重视可靠性、安全性、保密性设计的要求。
四、Intelli-2000系统所考虑的总体技术框架
Intelli-2000城市交通信息采集与处理系统的总体框架可以从以下三大方面进行初步阐述:
1、建设需求:
在智能交通系统(ITS)的总体框架下,我们需要对待如下的课题:
1)建设先进的交通管理系统ATMS(Advanced Traffic Management system),用于监测、控制和管理道路交通,在道路、车辆和驾驶员之间提供通信联系。依靠完善的信息检测系统,获取实时、动态的交通数据,并进行实时处理,及时向道路使用者发出诱导信息,实时调整交通管制系统和可变指示和控制方案,向车辆驾、乘人员提供动态可变信息、咨询广播等服务,以达到有效管理交通的目的。
2)建设先进的驾驶员信息系统ADIS(Advanced Driver Information System),ADIS则是以个体驾驶员为服务对象,对车辆进行导航并为驾驶员提供路绕向导。驾驶员依据其车载路径诱导系统,在与控制中心的双向传递中获取信息,从而知道所处的位置以及如何得到相应的服务,使车辆始终在最优路径上安全、高效、舒适地到达目的地。ADIS和ATMS的功能十分相似,可以缩短行车时间、尽量减少车辆对道路的占有,降低燃油消耗和减少废气排放,使交通拥挤状况得到缓解。
3)建设先进的车辆控制系统AVCS(Advanced Vehicle Control System),AVCS的目的:是开发帮助驾驶员实行车辆控制的各种技术,从而使汽车行驶安全、高效。AVCS领域包括对驾驶员的警告和帮助,障碍物避免等自动驾驶技术。实际上,AVCS具有最长期的潜在效益,同时也对汽车工程、电子工程等部门提出了最大的挑战。
4)建设营运车辆调度管理系统CVOM(Commercial Vehicle Operation/Fleet Management),CVOM实质上是运输企业应用IVHS技术来谋求最大效益的一种调度系统。它的目的是利用IVHS技术,例如车辆自动识别技术、车辆自动定位技术、车辆自动分类技术等,提高企业内部劳动生产率,增加安全度,改进对突发事件的反应能力,改善车辆管理和交通状况。此类系统的研究,已经在我国的海关、港口等部门行业间广泛地研究开来,特别是现代物流业的发展,更是促进CVOM系统建设、研究、开发、应用、管理的强大动力。
5)建设先进的公共交通系统APTS(Advanced Public Transportation System),采用各种智能技术促进公共运输业的发展,如通过个INTERNET、城市交通闭路电视监控系统等向公众就出行时间和方式、路线及车次选择等提供咨询,在公交车站通过显示器向候车者提供车辆的实时运行信息。
6)建设先进的乡村交通系统ARTS(Advanced Rural Transport System),该系统不但要为乡镇、村镇等服务,还要包括为驾驶员和事故受害者提供援助的紧急呼救系统、不良道路和交通环境的实时警告系统,以及有关驾驶员服务设施和野外行车路贱、旅游景点等信息咨询服务。
7)建设自动高速公路系统AHS(Automated Highway System),该系统包括车辆自动导航和控制系统、交通管理自动化系统以及事故处理自动化系统等。
智能交通系统的建设面很广,需求也是随着社火社会经济发展而不断深入的;实际中,人们也只有根据实际需要,适度超前,考虑并借鉴国外发达国家的经验来建设适合城市自身的智能交通系统来,才是切实可行的。
未来的城市智能交通系统的蓝图只有依靠城市自身的优势来建设。客观来说,中国每个城市的地理特征、城市定位、交通状况、经济发展水平等都不完全相同,南北差异较大、东西差距明显等,不能用一个城市的模式“完全照搬、复制”到另一个城市中去。
所以,笔者建设各城市建设智能交通系统的时候,应该根据自己城市的特点、资金财政状况来逐步建设开发。智能交通系统信息采集、信息处理平台、交通事件检测等方面的手段方法可以大致相同,可是在交通诱导方案的设计、制定与实施方面,就因地制宜来研究、实施。
2、在基于多神经元(Multi-Cell)理论的智能控制系统的框架结构下构建一个实用先进的交通数据采集与处理系统体系结构。

城市道路交通管理系统属于开放型的大型复杂性系统,对这种系统控制和管理具有实时动态的数据处理、随机性的事件检测,紧耦合的信息关系等特点。因而交通系统经历着“简单控制——复杂控制——智能控制”的发展过程。从控制手段上说,与其它大型复杂系统的控制方案类似,也经历了从“集中控制——集散控制——智能化”的集散控制等方式。根据对道路交通管理系统所要解决问题的特点的分析,基于生物学、仿生学多神经元(Multi-Cell)理论的智能控制技术和系统,是解决道路交通管理问题的较佳选择。
从城市交通项目所要求建立的系统来看,虽然目前只要求对城市内道路的有关交通数据进行采集和虐理,而且,系统建成后系统采集到的交通数据和信息,也还不能完备到足以构建一个完善的智能化道路交通管理系统,但是,在系统体系结构构建上,不能只顾眼前,必须要有长远的眼光,要看到系统的发展。把握好系统发展的方向,为交通数据采集与处理系统构建一个良好的体系架构与发展空间。
3、第三,在Intelli-2000体系架构下对已有交运输管理系统进行有效整合与集成。城市交通数据采集与处理系统建立的目标在于利用现代化的信息检测技术对城市道路交通信息的数据采集,在开放式的信息管理平台基础上,对所有交通数据进行数据融合和数据挖掘,实现对包括交通流信息、交通事件检测、道路运行状况预测等信息的统计分析,实现对各种诱导信息的发布,服务于社会公众,从而提高和改善城市的交通运行状况。
这些功能的实现,不仅需要考虑原有城市道路本身系统的建设和功能,还要充分利用已有交通运输管理、以及未来城市交通规划发展的构想,在统一的、开放式的信息平台基础,做到所有应用系统和数据的整合和集成。这就需要建立结构清晰、模型简单、与各种系统具有完善信息交换模式的信息管理平台。
这也正是Intelli-2000平台系统,在基于多神经元体(Multi-Cell)理论的智能控制系统框架下构建城市交通数据采集与处理系统的核心所在。
五、Intelli-2000系统的基本结构与目标
简单说,城市智能交通信息综合平台的基本结构与目标是:
a)交通信息[数据]采集网络的建设;
b)中央信息处理系统平台开发;
c)数据统计分析,信息、报文、图表生成,消息发布;
d)交通事件检测系统的建设;
e)交通流诱导方案的制定与应用;
f)其他相关系统的综合集成。