时间:2022-06-01 07:03:29
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇智能交通技术论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词 智能交通系统;创新创业;行动导向教学模式
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-489X(2012)03-0026-03
Practice of Adding Innovation Education Reformation on Intelligent Transportation Systems Course//Wang Yunling1, Xi Jianguo1, Zhang Xiangmin2
Abstract The intelligent transportation systems course is one of the most important special courses. This paper analyzes the problems in teaching process, suggests that adding the innovation education reformation on the intelligent transportation systems course from teaching outline, teaching materials, classroom instruction, practice, course examination.
Key words intelligent transportation systems; innovation; action orientation teaching model
Author’s address
1 Vehicle and Motive Power Engineering College, Henan University of Science and Technology,
Luoyang, Henan, China 471003
2 Law School, Henan University of Science and Technology, Luoyang, Henan, China 471003
近年来,随着我国高等教育教学改革的深入发展,更多的院校更加注重大学生创新创业教育的培养。依托高校专业教学优势,将创业教育的基本内容融入专业教学的各个环节,不失为提高高校教育质量的一个发展方向[1]。本文以交通运输专业智能交通系统课程为例,谈谈如何在专业课程教学中引入高校创业教育。
1 智能交通系统课程的主要内容[2-3]
智能交通系统课程是交通运输专业一门重要的专业课程。智能交通系统(Intelligent Transportation Systems,简称ITS)将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系,而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合运输和管理系统。该课程的主要内容有三大部分。
1)ITS框架体系。确定适合交通体系的智能交通系统体系框架,为国家进行智能交通系统规划、实施、管理、设计提供依据。智能交通系统体系框架的组成部分主要有用户服务、逻辑体系结构、物理体系结构、通信体系结构、标准化工作、费用效益分析及评价、实施措施及策略等七点。
2)ITS关键技术。该课程主要介绍网络技术、通信技术、检测技术、人工智能技术、数据库技术、车辆定位技术、地理信息系统、IC卡技术等高新技术。这些技术都属于世界高端技术,研究深入,并且创造的社会价值很大。
3)ITS的应用。该课程主要介绍交通信号控制系统、交通信息服务系统、智能交通管理系统、智能公共交通服务系统、电子收费系统、多式联运系统、都市集成枢纽智能交通管理系统、智能车辆系统、自动公路系统、紧急事故处理等应用,这些应用与国民息息相关,创造了高额的社会经济价值。各个国家都在大力发展智能交通产品,占领市场份额。
2 智能交通系统的学科特点及存在的问题
智能交通系统课程是一门交叉学科课程,涉及车辆、交通、运输、道路、通信、控制等多学科。其基本理论框架从实践出发,经过抽象、概括、归类得出的科学实践的模型,反过来又结合各种技术措施用于指导交通运输实际问题。课程特点可概括为“概念多、理论多、内容多、理解不易深入”,而这也是学生在学这门课程中反映最多的问题。
智能交通系统又是一门实践性较强的课程,其理论框架来源于实践,但不是推理得出,而是通过归纳总结、反复实践验证得出合理结果,有了框架理论才可介绍主要技术以及实际应用。因此在讲述时,虽然强调理论框架体系的基础地位,并要求详细讲解,但是学生仍显得似懂非懂。由此容易导致学生的学习兴趣下降,认为该部分内容意义不大,也就是“学了没用”,从而严重影响后面内容的学习和理解。
从学生的考试中也可看出一些问题,在回答主观性题目时,存在的问题较多。对于简答题和名词解释题的解答主要靠死记硬背,考试过后很快就忘了,无助于这门课的学习;反映学生理解水平的论述题,学生的回答要么空洞无物,要么就是死记硬背教材上的内容,灵活理解掌握和运用能力较差。比如,论述题“谈谈你对智能交通系统(ITS)应用的理解”,学生一般将课本上智能交通系统概念、框架体系、车辆导航系统、交通信号控制系统等内容死记硬背下来答上,并无自己的理解看法,对智能交通系统真正的应用并无太多了解。
笔者认为,造成这种情况的一个重要原因是没有抓住学生的学习兴趣。那么如何抓住学生的学习兴趣呢?就要想学生所想。如今的大学生与社会接触较多,心中所想主要是能够学一些有用的知识,有助于以后的就业。智能交通系统课程与实践联系较紧密,可以将创新创业的理念融入课程中去,从而吸引学生的注意力,让学生能够主动学习这门课程。这样,不仅该课程的教学效果得到增强,还训练了学生的创造创新能力,有利于创造互惠双赢的局面。
3 如何在ITS课程中融入创新教育
在大学本科的教学过程中,如何将创新创业教育融入智能交通系统课程中呢?笔者在自己的教学实践中,通过不断调整教学思路和授课方式,总结出以下几方面经验。
3.1 教学大纲
目前中国的本科教育基本是按照教学大纲进行教学,教学大纲一般2~3年修订一次,以适应社会经济的发展变化。在修订过程中,可在教学大纲中有意识地逐步添加创新创业内容。
1)在“课程基本要求”中,增加“了解当前智能交通系统相关经济技术产业”等内容。
2)在“课程内容”方面,在智能交通系统关键技术和智能交通系统应用两大部分内容中,增加先进技术的案例。最好能以某一个项目为例,介绍研究目的、研究内容及研究工具等内容。
3)“习题”部分,可以形式多样化,增加论文、调查报告等形式。
4)“成绩考核评定办法”可以适当灵活,应当增加创新创业的思想,引导学生发散式思维。单纯的普通试卷考核方式很难体现学生的全面学习成果,而教师对学生学习过程中的个人看法在一定程度上可以反映学生的实际学习情况,因此有必要加大平时成绩的比例。
3.2 教材
智能交通系统课程教材比较多,大多是系统性、综合性的普通教材,如《智能交通系统概论》《智能交通系统体系框架原理与应用》等。笔者建议可以选取这类教材作为主教材,系统介绍智能交通系统的理论知识,同时增加智能交通系统有关创业实例作为补充。教师在授课时将辅助教材融入主教材中。当然,也可以自编教材,侧重开发学生的创新创业思想,以教材结合创新创业思想,将案例编入智能交通系统的理论知识中去。当然,因这类教材专业目的性强,可作为教师、学生的重要参考教材。
3.3 课堂授课
课堂授课是在智能交通系统课程中融入创新创业教育至关重要的一环,授课的好坏直接决定了学生的创新创业思想的接受程度。在课堂教学中,按照教学大纲和适当教材,选取有相关经验的教师进行授课。
笔者从事该课程的教学已有4年的时间,授课对象为交通运输专业的学生。经过几年的尝试研究,笔者认为可从以下几个方面来进行改进。
1)教学方法改革。课堂授课时,采用行动导向教学模式。授课过程中采用案例分析法、模拟情景法、项目教学法、仿真教学法等一系列不同于传统理论讲授的教学方法。“行动导向”教学模式下的学生不再处于被动接受地位,而是处在积极的、主动的地位,教师不是单纯地给学生灌输知识,而是让学生参与到创造性实践活动中来。学生需要动脑动手,亲手操作,进行观察、收集、分析资料等活动,在实践中培养学生与他人合作、交流的能力,培养分析问题、解决问题的能力,形成综合性的知识结构,培养综合性的能力和创业意识,使大学教育适应经济社会的发展要求。
讲课过程中,教师应注意在智能交通系统关键技术和智能交通系统应用两大部分内容中,引入创新创业意识,引导学生积极主动思维,提高学生学习的积极性。教师应当有意识地讲述一些世界前沿技术,开阔学生的视野,增强学生的学习兴趣。在介绍智能交通系统相关技术及其应用时,教师可以引入当前国际或国内先进的智能交通系统产品,如智能车辆技术、车辆模拟驾驶技术、停车场智能管理系统、智能交通控制、交通监控图像识别技术、地理信息系统、不停车收费等技术产品。
2)授课顺序适当调整。通常的授课程序是先讲智能交通系统框架体系,再讲智能交通系统关键技术,最后一部分是智能交通系统的应用。学生普遍反映前面听着没意思,进而失去学习的兴趣。进行顺序调整后,先讲智能交通系统的应用,联系国内及国际上实际的应用成果,接下来介绍要实现这些应用需要哪些主要的技术,最后介绍实现实际的应用效果不仅要有技术支持,还要有框架体系支撑。这样一来,有利于调动学生的学习积极性。
3)学生角色的适当调整。对于授课内容中比较偏重于理论、学生难以理解的部分,可以让学生说出自己的理解,甚至让学生当老师,上讲台对这一部分内容进行讲述,而后让其他学生提出意见,再进行重复讲述,直到学生都理解了为止。另外,对于智能交通系统的应用部分,可针对某一方面的内容让学生自行查询资料,选择有代表性的案例在课堂上进行讲述,并适当发表自己的看法。实践表明,这样做可大大调动学生学习的积极性。
3.4 实践环节
实践环节是学生验证学习内容、增加直观认识并进一步吸引学生兴趣的重要教学环节。可通过现有的教学设备开展课程实验,切实接触其核心技术。做实验时,不拘泥于参观、演示等被动的方式,可进行拆解观察、编程修改等模式。也可通过布置实践类作业,完成学生自主的实践环节。
智能交通系统这门课共开设了车型自动分类系统和智能停车场管理系统两个实验,可将这两个实验设计成综合性、设计性实验,在实验前只告诉学生实验目的和必备的实验设备,由学生自行设计实验步骤。通过实验,学生不但掌握了所学的理论知识,而且培养了实验技能、方法,锻炼了动手操作能力,提高了分析问题和解决问题的能力。
同时,还可以布置实践类作业,如布置调查社会性停车场的智能控制模式、调查车辆智能控制设施等实际调查类环节,并衡量其社会经济价值,进而刺激学生学习积极性,激发其创新创业的理想。
3.5 考核方式
课程结束的考核可以总结学生学习的效果,学生也可以通过考核结果看到自己的学习程度,一个合理的考核方式更能激发学生的学习兴趣。目前,我国高校的课程考核方式较为死板,尤其是理工科课程,多以试卷考试为主,学生需要死记硬背,不能体现学生的实际应用水平。
对于智能交通系统课程,在适当引入创新创业的内容后偏重于实际应用,概念等识记部分的比重相应降低,可采取布置论文、大作业、项目报告或者辩论口试等形式。考核形式亦可不局限于一人一题或一人一卷,可以分组协同,共同完成,这样有利于学生更好地体现自己的创业理想。具体选择何种考核方式可由教师根据实际情况而定。
当然采用非试卷的考核形式,应做好考核计划并制定合理的评分标准,以更好地考核每个学生的学习实践水平。
4 预想
通过融入创业教育,有利于提高学生的学习积极性,扩展学生的思维,为创业积累一些理论基础。但考虑到实际情况,有创业理想的学生可能终究只是一部分,为了更好地开展这门课并训练部分学生的创业能力,可在课程考核中采取区别对待的方法。对于有创业理想的学生,可组建创业兴趣小组,学生之间进行分工合作,进行一定范围内的模拟创业。考核时,可要求学生交付企业计划书、可行性报告、企业年终总结等资料,分别予以考核。对于创业兴趣不大的学生,可按常规进行考核。
通过以上课程改革,可望实现智能交通系统课程与社会实际的紧密结合,增强学生的实际能力,并培养学生的创新创业精神。
参考文献
[1]张项民.基于专业教学的创业教育范式研究[J].中国高教研究,2008(11):68-69.
论文摘要:智能交通技术是一项起源于美国的新兴技术,各个国家在引进的时候都必须考虑本国的实际情况,充分考虑引进技术与本国文化的整合,考虑技术位差。任何新技术如果没有现有技术对之消化吸收就是失败的,所以各个国家在制定本国ITS发展内容时,必须对本国现有技术进行整合,然后再把与现有技术相近的内容作为自己的近期发展目标。本文就智能交通体系在国内外的发展状况做了简要的介绍,对中国如何发展智能交通系统提出了自己的看法和建议。
交通问题是世界各国面临的共同问题。交通拥挤造成了巨大的时间浪费,加大了环境污染。我国大多数城市的平均行车速度已降至20km/h以下,有些路段甚至只有7~8km/h;由于车辆速度过慢,尾气排放增加,使得城市的空气质量进一步恶化。交通问题也造成了巨大的经济损失。为了缓解经济发展带来的交通运输发面的压力,尽量的利用现有的资源,使其发挥最大的作用,各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。
交通运输是国民经济的基础产业,对于经济发展和社会进步具有极其重要的作用。公路交通运输以其机动性好、可以实现“门到门”直达运输以及运送速度快的特点,成为我国城市和城间中短途客货运输的主要方式。加快交通基础设施建设,综合运用检测、通信、计算机、控制、GPS和GIS等现代高新技术,提高交通基础设施和运输装备的利用效率、减少交通公害对加速发展我国公路交通运输事业具有十分重要的意义。这是公路智能交通运输工程需要解决的关键问题。
一、智能交通技术在我国的发展现状
中国是一个发展中国家,交通运输基础设施短缺,需要加快建设,另一方面也存在交通设施利用率低、管理技术落后、交通安全形式严峻等问题。鉴于我国道路在未来20年内仍然处于建设期(根据“五纵七横”公路主骨架的布局框架,建设12条约35000公里以高等级公路组成的国道主干线),而这一期间正是智能交通技术在全世界进入全面实施阶段,中国也需要根据中国公路运输的实际需求探讨在中国公路运输网中应用智能交通技术来提高运输效率、保障安全和保护环境的可能性。2000年,国家交通部、建设部,公安部联合全国各大科研院所和多家高校制定了符合我国国情的《国家ITS体系框架》规定我国ITS发展主要集中在不停车收费、出行者信息服务、城市交通管理、公共交通系统、智能公路系统等9个方面。
我国ITS研究可以追朔于80年代的公路收费系统研制,那时国家科技攻关项目“津塘疏港公路交通工程研究”于首次在高等级公路上把计算机技术、通信技术和电子技术用于监控和管理系统;进入90年代,我国开始关注国际上ITS的发展。1995年,交通部ITS工程研究中心进行了GPS(卫星定位系统)与导驾系统研究、基于GPS的路政车辆管理系统等一系列项目研究,交通部还与各省厅开展了“网络环境下不停车收费系统”的联合攻关。1999年。由交通部、科技部、建设部等十多个相关部门组成了国家智能交通系统工程技术研究中心,将ITS。未来交通建设和发展的优先领域予以重点支持。由于世界各国把不停车收费系统作为ITS领域最先投入应用的系统开发,以此来扩大道路建设资金来源,缓解收费站交通堵塞,减少环境污染,所以我国也把联网收费、不停车收费系统的开发和应用列为国家ITS领域首先启动的项目。
从1998年初开始,交通部就组织开展了“网络环境下的不停车收费系统研究”,并在4个省市进行了示范工程。1999年1月1日,广州市“一卡通”不停车收费系统投入运行,到目前已开通不停车收费车道40余条。同时,围绕交通监控、汽车智能导航等系统,以及一大批科研成果及技术产品得到实际应用,对提高社会和公交出租车辆通行效率,改善城市整体交通状况都起到了极大的推动作用。
ITS建设投入已经达到40亿50亿元,据了解,预计到2010年,“五纵七横”国道主干网将基本建成,网络将贯穿全国主要大中城市,到2015年国道主干线和公路主枢纽系统将全面建成,构筑起以高速公路为主体的公路运输主骨架。在这个完善的道路网络里,绝大部分已建和所有新建的高速公路都预埋了比较充裕的管道,部分管孔已铺设了光纤,它将是承载智能交通业务的良好基础设施。仅以基础设施建设为例,我国将建设3.5万公里的高等级公路,在高等级公路的建设中。有相当一部分需要建设通信、监控和收费系统,目前这一部分投资一般占总投资的4%~5%。1999年,我国公路建设投资达2000亿元以上,如果其中的1000亿元用于高等级公路建设,那么通信、监控和收费系统方面的投资将达到40亿50亿元,这仅仅是当前通信、监控和收费系统ITS应用的初级水平。如果考虑到城市基础设施的建设以及今后ITS应用水平的提高等诸多因素,我国的ITS市场规模将以百亿元、甚至千亿元计算。随着经济的快速发展,ITS的研发和应用将会越来越新、越来越快,为我国的高新技术产业、众多商家提供了一个巨大的商机和市场,我国即将掀起ITS产业建设的热潮,智能交通将给我们的生活带来极大的变化。
二、发展中国智能运输系统的对策
中国经过改革开放20多年来的建设,交通运输的发展取得了有目共睹的成就。全社会各种运输方式完成的客运量和旅客周转量、货运量和货物周转量有了较大幅度的提高,交通运输技术装备得到明显的改善,使得中国交通运输已从“限制型”向“适应型”过渡,已从满足“量”的需要向满足“质”的需要过渡,已经从“卖方市场”向“买方市场”过渡,并且公路运输发展成为交通运输的主力军。但与发达国家相比,仍存在着一些差距。和发达国家相比,虽然中国目前经济发展水平尚有较大差距,但改革开放的政策使我们的发展速度较快,发达国家今天遇到的问题,我们已经或者今后必将会深刻地感受到,为使交通运输业适应21世纪的要求,我们应采取积极的对策,根据国情发展中国的智能运输系统。
1、打好ITS发展基础,特别是应加强ITS基础理论的研究工作
目前,国际上ITS理论仍不完善,还处于发展时期,我们应积极加强与ITS开展较先进国家的交流,在国际ITS现有发展水平上结合中国特点,深入细致地进行理论研究,尽快接近或达到世界水平,以迎接21世纪ITS发展的挑战。否则将成为别国的追随者,成为他们不成熟技术的推广试验场。
2、建立ITS协调组织机构
中国交通运输体制目前仍是条块分割状况,铁路、公路、民航、公安,建设等部门分头管理,现已出现了各自发展自身ITS的势头,这将造成中国资源上的巨大浪费。为此应尽快成立一个由国家统一领导的,有关部门、学者、企业和研究部门参与的“ITS中国”组织,类似于美国的ITSAmerica,日本的VERTIS及欧洲的ERTICO组织,来统一制订中国ITS发展战略、目标、原则和标准,特别是制定有关ITS的技术规范和整体发展规划,实现ITS技术和产品的通用性,兼容性和互换性,加强政府的宏观调控,以减少局部利益的冲突和有限资金的浪费。
3、注重人才的培养
随着ITS的进一步发展,21世纪交通运输将会发生重大变化,而与之相应的是对不同层次的专业人才需求情况与以往大不相同,为此应加强国内高校及科研单位交通运输领域与国外ITS的交流合作,派出人员学习培训,走出去、请进来,将最新的ITS技术溶入交通运输专业的教学内容和科研之中,以高素质的ITS人才去迎接新世纪的挑战。
关键词:项目化教学;智能交通控制专业;教学组织
一、引言
职业教育人才培养的主要目标是使毕业生能够快速有效的适应实际操作岗位,这就要求学校在教育教学过程当中重视并且践行职业教育的实践性教学。本文结合实际专业教学经验,提出项目教学法,将理论与实际联系起来,提高学生的学习兴趣和职业技能,探索高职院校智能交通控制专业也在实际教学过程中的新思路、新方法,以期培养高技能的应用型人才。
二、项目教学法的实施与作用
项目教学法是学校专业教学改革与实践教学中不断总结和探索的基础上形成的。所谓项目教学法是指以学生为主体,以实际生产过程中的实践项目诶条件,以教师和企业技术人员为指导,进行的操作技能的学习。在这个过程当中学生将课堂所学理论知识应用到实践中指导实践,又通过实践操作深刻领会和掌握课堂理论知识这种理实一体对的教学模式可以使学生高效快速的掌握理论知识,对于教师的教学成果提升也是显而易见的。
(一)项目教学法的实施
在实际实施项目化教学的过程当中,主要采用两种方式进行即案例教学法和产品展示教学方法。其中案例教学法是指通过学生项目中的实际案例,发现并分析案例中的问题容提出解决案例中问题的方案,在这个过程当中可以提高学生分析问题、解决问题的能力,为后续的实习和工作打下坚实的基础,比如对于交叉口信号控制机故障的诊断和维修,教师给学生合理的引导使学生自主发现故障问题并找到解决故障的途径,在与教师共同合作下排除故障,只有经过学生自己的实际操作才能真正掌握操作的技术要领。而产品展示法不同于案例教学法,主要是通过教师对于产品的实物介绍,使学生了解产品的生产过程、加工工艺以及在实际应用中的具体作用,比如智能交通控制专业交换机与路由器配置项目,学生通过对交换机和路由器的拆装过程,掌握其内部结构以及相互连接件之间的链接关系,同时掌握一些专用工具的使用,这为后续其他项目的实际操作奠定了基础。
(二)项目教学法在教学中的作用
项目教学法是通过不断的实践总结出来的较为经典的教学方法,在高职教育教学中起着重要的作用,主要表现为以下几个方面:第一利用课堂所学专业理论知识来解决实际工作中存在的问题,这样直接降低了学校学习和企业工作要求之间的差距;第二,把培养学生的实践操作能力放在首位,只有提高实践操作能力才能真正适应市场发展对人才的需求;第三,项目化的教学模式是边学边练,在理论指导下练习,在练习中掌握理论,两者相互影响,使W生学习效率更高。因此高职院校教师在实施项目化教学是应该注重学生的学习兴趣和 学习动机,只有将动机和兴趣与实践操作项目结合到一起才能使项目化教学中的理实一体达到最优的状态。
三、选择的标准
对于项目化教学中的教学组织直接关系到学生的学校效果、未来求职和发展,因此教师在组织和选择时应该综合考虑专业发展的趋势和特征、高职学生所具备的特性、具体项目化教学的专业课程、所在院校的硬件条件和师资条件等各方面因素,而不是直接一味的照搬其他成功院校的实践教学组织模式,发生与本院校不匹配的情况。
(一)以专业发展趋势和特征为选择标准
在组织项目化教学中的项目时,首先要考虑到的是专业的发展趋势和特征,要综合专业的特性和发展趋势来确定。以智能交通控制专业为例来说,在组织项目化教学时应该注重专业智能性的发展,旨在让学生更加了解专业发展的前瞻性,丰富自己的专业素养,同时还应该注重整个专业实施项目化课程的合理搭配,使得学生不仅要了解专业的智能性,还应该了解专业的交通性能和控制性能,只有这样才能真正满足企业对智能交通控制专业毕业生的要求。
(二)以高职学生特性为选择标准
高职院校学生区别于其他类型的高等院校,其具备自己的特殊性,比如学习自主性较差、学习能力较低、自律性较差。所以在组织项目化教学的实践项目时应该综合考虑以上所述学生的特性,尽量调动学生学习的积极性,通过实践项目中的鼓励措施给学生养成自律的好习惯,方便日后教学,同时也可以使学生毕业后较好的适应企业高要求的工作。
(三)以具体专业课程为选择标准
同一专业的不同课程对学生的培养目标是不同的,因此在制定实践项目时应该结合不同的专业课课程,设置不同类型的实践项目,以提高学生不同方面的实践技能,不同专业课程对于实践技能的侧重点应该有所不同。以我校智能交通控制专业为例来说,在实施项目化教学的过程中,交通类专业课程主要注重学生的交通基础知识的理解;信息类专业课程主要注重学生对于交换机、路由器、微机接口的处理等。
(四)以院校、企业的硬件条件和师资条件为选择标准
除了上述原则以外,还应该综合考虑院校的硬件、企业的硬件条件和师资条件,根据学生的各个阶段的实际情况做出合理实践项目的设置。对于与相关企业有合作的院校,可以选择企业实践与课堂理论学习相互结合的教学模式进行设置,这样将课堂设置在实际的车间,真正做到理学一体,边学边练。
四、意义
综上所述,高职院校在组织项目化教学时,要充分考虑学生、专业、师资、硬件设置等条件进行设置,尽量做到合理、高效。项目化教学对于学生的发展以及未来的求职有着重要的意义,项目化教学是学校课堂教学与企业生产之间的桥梁和纽带,经过项目化教学的训练以后,学生基本满足企业一线生产的要求,并可以较好的处理各种实际生产问题。对于项目化教学的研究还处于发展阶段,设置的过程不仅要考虑以上所述影响因素,还应该注重教师对项目化教学的驾驭能力等,师资队伍、企业合作以及院校的硬件设置有待于进一步完善。
参考文献:
[1]郭春桦 项目教学法在计算机专业教学中的应用[期刊论文]-科技视界 2013(36).
随着人民生活水平的提高,越来越多的家庭购买了家庭小桥车,使得到道路上行驶的机动车数量越来越多。城市机动车增长速度的加快,使得国家不断加大城市道路建设的力度,但仍赶不上车辆的增长速度,故我国城市中道理面积率依旧偏低。加上交通管理设备依旧欠缺的因素,使得交通事故频发,导致运输速度下降甚至堵塞成为常态。
1 功能系统描述
针对以上交通系统情况,本论文拟设计一套十字路口的智能交通灯电路,不仅具有十字路口的通用功能,还能依据车流量的情况,动态的调整通行时间,并且将交通的异常情况发送到指挥中心。
如图1所示在交通十字路口,分为南北和东西两个方向,东西南北四个路口均有红绿黄3灯和倒计时显示的2个数码显示管。任意时刻,只有一个方向的车辆可以通行,另一个方向的车辆禁止通行,持续一段时间以后,有过的短暂的过度期后,对调通行方向,依次轮回。图中黑色实心圆圈表示灯亮,对应方向的车辆可以通行,空心圆圈表示灯不亮。
图1中(a)-(d)表示了正常情况下交通路口红、绿、黄灯的亮灭周期状态。
(a)图中表示南北方向绿灯亮,红、黄灯灭;东西方向黄、绿灯灭,红灯亮,持续时间45秒。此时,南北方向车辆允许通行;东西向禁止通行。
(b)图表示南北方向绿、红灯灭,黄灯亮;东西方向黄、绿灯灭,红灯亮,持续5秒。此时,除了南北方向中正在通行中的其他所有车辆都需等待交通信号的转换。
(c)图表示南北方向红灯亮,绿黄灯灭;东西方向红、黄灯灭,绿灯亮。持续时间45秒。此时,东西方向车辆允许通行,南北向禁止通行。
(d)图表示东西方向绿、红灯灭,黄灯亮;南北方向黄、绿灯灭,红灯亮,持续5秒。此时,除了东西方向中正在通行中的其他所有车辆都需等待交通信号的转换。
2 系统框图设计
按照功能可将系统功能图画出,如图2所示。包括单片机最小系统电路、按键电路、车流量检测电路、数码管显示电路、红黄绿灯信号灯电路等五大部分。
其中单片机最小系统电路是保证单片机控制能正常工作的最小电路,包括在复位电路和晶振电路。
按键电路用于设置通行的时间和系统的自动或者手动工作模式。
车流量检测电路用于动态检测路口的车辆情况,进而判别是无车、车少、或者车多,或者堵车情况。
数码管显示电路用于倒计时显示通行或者禁止通行的时间。
3 硬件电路
硬件电路完成倒计时时间的显示、车流信号的检测、交通灯(红、黄、绿三色)的亮和灭。
3.1 数码管驱动和显示电路
数码管显示电路包括8个数码管,每个方位有一对2个LED,用于倒计时显示时间。电路如图3所示。采用数码管共阴驱动芯片7448来驱动8段数码管,数码管的显示方式采用动态扫描方式,单片机的P0.0-P0.3接位数码管的位控端,P2.0-P2.7分别接数码管的8段码。
3.2 信号灯电路
红、黄、绿信号灯电路如图4所示。分析图1可知在南北、东西方向分别有东西红灯、东西绿灯、东西黄灯、南北红灯、南北绿灯、南北黄灯共六种状态,与单片机的P1.0-P1.5口连接,当单片机对应端口输出低电平时,相应信号灯亮。
3.3 车流检测电路
用红外线对管来检测车流量的多少,在南北方向、东西方向分别安装一对红外线探测器。如图5所示,D3、D2为红外对管,红外信号探测输出端分别与单片机的P0.4(南北方向)、P0.5(东西方向)连接。.有车时,红外信号无车通过时,红外线的发射端发出的红外线被接受端接受,运放输出高电平;有车时,红外线的发射端发出的红外线被车遮挡,无法到达接受端接受,此时,运放输出低电平,将低电平信号送入单片机处理器,进行计数。
3.4 按键电路
采用3个独立按键来完成,与单片机的P3.4-P3.6连接。S1为在自动/手动模式选择按键,S2、S3用于具体通行时间设置的信号,如图6所示。
4 软件系统设计
软件系统包括主流程图和子流程图。子流程图包括按键的识别、车辆流量状况判别、数码管动态显示流程、定时等。
主流程图见图7所示。
子流程图中车流量的自动判别方式如下:无车时绿灯通行时间为15秒。少车时,通行时间为30秒,多车时,通行时间为60秒。
5 结束语
本文采用单片机探究了智能交通灯方面的应用,系统结构简单,价格低廉,通用性强,软件设计简单。从功能需求看,能满足实际需要。
参考文献
[1]陈君.基于AT89S51单片机的智能交通灯设计[J].电子技术与软件工程,2016(01):255(260).
[2]高晶.基于车流量的智能交通灯控制系统的研究[J].信息技术与信息化,2015(02):158-160.
[3]杨宁.基于单片机的智能交通灯设计与论述[J].电子世界,2016(03):51-53.
关键词 ITS集成;电子信息技术;数据处理;信息融合
中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)55-0209-02
1 ITS信息及特征分析
1.1 智能交通信息(ITS)
交通系统由包括4个基本要素:人(交通出行者、驾驶员和管理者)、物(货物)、各类交通工具和相应的交通设施构成。交通信息是指所有与交通系统的四大要素相关联的信息,是ATMS的关键基础。面向ATMS的基础交通信息主要是指与交通运行状态和交通管理有关的交通信息,是交通信息中最直接、最基础的信息。基础交通信息包括基础交通地理信息、交通实时状态信息、交通控制和管理信息、交通政策法规信息、公共交通信息。
1.2 基础交通信息的属性特征
基础交通信息是一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合运输和管理系统,其应具有以下一些基本属性特征:1)准确性;2)及时性;3)共享性;4)信息的采集具有实时性和动态性;5)具有海量信息特征;6)增值性。
2 数据压缩处理技术
交通信息一方面时采集到的信息烦杂多样,要想利用这些不同类别的信息,需采用不同的处理方法;另一方面,交通信息的一个显著特征是它的空间性和随机性,因此对它的研究分析需要建立在广泛统计的基础上,应用各类信息处理技术和统计分析方法来探索它的规律性。
所谓多媒体技术就是能对多种载体(媒体)上的信息和多种存储(媒质)上的信息进行处理的技术,特点主要表现在它的综合性和交互性。交通信息是属于多媒体信息范畴。若要实时的综合处理声音、图像、视频、文字等多媒体信息,其数据量是非常大的。要传输或存储这样大的数据量是非常困难的,必须对其进行压缩编码,在满足实际需要的前提下,尽量减少要传输或存储的数据量。
数据压缩主要依靠信源编码技术。一般的,图像压缩技术可分为两大类:无损压缩和有损压缩技术。在多媒体应用中常用的压缩方法有PCM(脉冲编码调制)、预测编码、变换编码、插值和外推法、统计编码、矢量量化和子带编码等;混合编码是近年来广泛采用的方法。新一代的数据压缩方法,如基于模型的压缩方法、分形压缩和小波变换方法等也已经接近实用化水平。
3 信息融合技术
信息融合技术在单纯数据采集融合(即一次融合)阶段称为数据融合,是研究多种信息的获取、传输与处理的基本方法、技术、手段以及信息的表示、内在联系和运动规律的一门技术。融合是指采集并集成各种信息源、多媒体和多格式信息,从而生成完整、准确、及时和有效的综合信息,它比直接从各信息源得到的信息更简洁、更少冗余、更有用途。
先进的交通管理系统(ATMS)是一个典型的多传感器系统,信息融合技术给交通信息加工和处理提供了一种很好的方法,信息融合技术的最大优势在于它能合理协调多源数据,充分综合有用信息,提高在多变环境中正确决策的能力。
在信息融合领域使用的主要数学工具或方法有概率论、推理网络、模糊理论和神经网络等,其中使用较多的是概率论、模糊理论、推理网络。当然,除了这几种常用的方法之外,还有其他很多解决途径。
3.1 概率论
在融合技术中最早应用的就是概率论。在一个公共空间根据概率或似然函数对输入数据建模,在一定的先验概率情况下,根据贝叶斯规则合并这些概率以获得每个输出假设的概率,这样可以处理不确定性问题。贝叶斯方法的主要难点在于对概率分布的描述,特别是当数据是由低档传感器给出时,就显得更为困难。另外,在进行计算的时候,常常简单地假定信息源是独立的,这个假设在大多数情况下非常受限制。卡尔曼滤波方法则根据早先估计和最新观测,递推地提供对观测特性的估计。另外,概率论和模糊集理论的综合应用给解决多源数据的融合问题提供了工具。
3.2 模糊理论
模糊集理论是基于分类的局部理论,因此,从产生起就有许多模糊分类技术得以发展。隶属函数可以表达词语的意思,这在数字表达和符号表达之间建立了一个便利的交互接口。在信息融合的应用中主要是通过与特征相连的规则对专家知识进行建模。另外,可以采用模糊理论来对数字化信息进行严格地、折衷或是宽松地建模。模糊理论的另一个方面是可以处理非精确描述问题,还能够自适应地归并信息。对估计过程的模糊拓展可以解决信息或决策冲突问题,应用于传感器融合、专家意见综合以及数据库融合,特别是在信息很少,又只是定性信息的情况下效果较好。
3.3 推理网络
推理网络的构建和应用有着很长的历史,可以追溯到1913年由一位名叫John H W ig-more的美国学者所做的研究工作。近来,许多对于分析复杂推理网络的理论往往基于贝叶斯规则的推论,并且都被归类于贝叶斯网络。目前,大多数贝叶斯网络的研究都包括了对于概率有效传播的算法拓展,同时它在整个网络中也充当了新证据的角色。同时贝叶斯网络在许多A1任务里都己作为对于不确定推理的标准化有效方法。贝叶斯网络的优点是简洁、易于处理相关事件。缺点是不能区分不知道和不确定事件,并且要求处理的对象具有相关性。在实际运用中一般不知道先验概率,当假定的先验概率与实际相矛盾时,推理结果很差,特别是在处理多假设和多条件问题时显得相当复杂。
参考文献
[1]杨兆升.基础交通信息融合技术及其应用[M].北京:中国铁道出版社,2005.
[2]史其信,陆化普.中国 ITS 发展战略构想[J].公路交通科技,1998,3.
该论文通过对云计算、物联网的概念与原理进行了分析,提出了作为物联网中重要组成部分的公交车联网中的一些问题,并分析了如何通过云计算的应用来解决这些存在的问题的方法。
【关键词】物联网 公交车联网 云计算 信息安全
随着网络技术的飞速发展,无论是从网络速度与接入方式上都有了很大的变化,使得我们在日常生活中使用的网络速度更快,接入更方便、灵活。同时,云计算与物联网这两种基于互联网的应用也速度发展起来,也会给人们的生活带来更多的便利。
1 车联网
1.1 物联网
物联网定义,简单的归纳为:物联网的定义是,通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等,信息传感设备,按照约定的协议,把物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网“The Internet of Things”即“物物相连的智能互联网”。这有三意思:第一,物联网的核心仍然是互联网,物联网中的信息是通过互联网进行传递与交换;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,第三,该网络具有智能属性,可进行智能控制、自动监测与自动操作。
1.2 车联网
车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础,按照约定的通信协议和数据交互标准,在车与车、车与路边单元、车与互联网之间进行无线通信和信息交换,以实现智能交通管理控制、车辆智能化控制和智能动态信息服务的一体化网络,是物联网技术在智能交通系统领域的延伸。公交车联网作为物联网的一个分支,其主要是面向公路交通、为车与车之间协同控制、为交通参与者提供信息服务。公交车联网在系统上具备物联网的物理结构,在功能上可满足智能交通对安全、环保和效率的要求。
公交车联网通过装载在车辆上的电子标签以及道路两旁的无线射频识别技术(RFID)将车辆的基础信息与控制信息通过中间件传递到中心控制部分,让车与车、车与道路、车与人,以及车与城市网络互相联结,从而实现实时智能的控制,以提供车辆安全、交通控制、信息服务和Internet接入等应用。公交车联网系统主要由四个部分构成,电子标签、射频识别系统、中间件、中心控制部分。
2 云计算的概念
云计算并没有统一的规范定义。通常可以认为,云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展,或者说是这些计算机科学概念的商业实现。它是一种服务的交付和使用模式,通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。
云计算的“云”就是存在于互联网上的服务器集群上的资源,它包括硬件资源(服务器、存储器、CPU等)和软件资源(应用软件、集成开发环境等),终端设备只需要发送请求,云系统便可以整合互联网上的资源为其提供相应的服务并把最终结果返回到终端,这样,终端设备可以得到远超过自身的运算能力,而作为公交车联网终端的车辆更会因为云计算的帮助获得远大于自身的运算能力,从而做为更多、更好的信息处理与控制能力。
3 公交车联网存在的问题
3.1 车辆的信息
作为公交车联网中关键的一个部分,车辆的实时状态包括车辆的运行状况、车辆的本身的状态(车辆中的温度、湿度、车辆的汽油量等)、位置、车上人员的情况、路面状况等,通过这些数据的获取和处理可以为我们提供车辆的运行状态,同时为乘车者提供车辆在路面的实时信息方便乘客选择何时、何地等车、乘车,并且通过获取的路面信息的处理也可以为驾驶员提供较好的路线参考,同时也为交管部门提供了更准确的违章情况与车辆阻塞情况等路面信息。这些信息是大量要处理的实时信息,需要设备具有很强的计算能力与网络通信能力,而车辆上的联网设备一般是很难满足这些要求。
3.2 信息的安全
车辆的各种状况信息、还有各种控制信息是需要保密的,不能被他人获取,同时这些信息的准确性与可靠性也要加以保证,这就需要将信息进行有效的处理,而目前的公交车的设备要进行大量的数据的加密、解密比较困难。
4 基于云计算的解决方案
4.1 车辆信息的解决方案
车辆信息的有效处理实际上是需要设备有很强的实时处理能力,而云计算技术通过互联网为服务请求者提供强大的数据处理能力。因此,公交车联网即可以将车辆的相关信息通过互联网传递给“云”由其完成实时地数据处理,然后将信息送回车辆控制车辆的运行。因此,车辆相关数据通过网络以一个唯一的身份一般为电子标签的编码信息传递到中间件中,通过中间件转换成相应的静态IP地址,当然是IPV6,这样车辆的信息就可以通过互联网有效的传递到“云”依靠其强大计算与处理能力完成数据的加工,并将结果准确的传送回指定车辆与相应的终端实时显示出车辆的各种状况与行进情况,由此可见,通过云计算能够有效的解决车联网中车辆的信息实时处理与存储的问题。
4.2 信息安全的解决方案
公交车联网中的数据可以在公交车上进行一定程度上的加密,在被RFID获取后,进行更复杂的二次加密以提高其保密性,同时从远端传递到公交车联网中的数据可以在云端完成病毒等对公交车联网具有破坏性的程序的检查,然后以加密的方式传递到车辆中,而解密只需要密钥并进行比较简单的计算就可以完成,此外为了防止数据被非法截获和欺骗信息,可以采用身份认证的方式,保证只有通过身份认证的信息才能在车辆与云之间传递,从而提高公交车联网信息的安全性与可靠性。
5 结语
云计算提供了海量、高速的存储与运算能力,而公交车联网由于其本身的硬件条件决定其不可能将所有计算与存储工作都放在本身设备上来完成。通过本文的分析可以看到对于公交车联网提供的一些服务与公交车联网本身运行需要的信息都需要大量的运算与分析处理,因此将公交车联网与云计算相结合,通过网络将车辆或其它信息传递到云端,通过云的强大的计算能力将信息进行有效地处理并将结果反馈到车辆与其它应用设备中,从而为用户提供更好的服务与更迅速的数据反馈。
参考文献
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[2]吴同.浅析物联网的安全问题[J].网络安全技术与应用,2010.
[3]孙小红.车联网的关键技术及应用研究[J].通信技术,2013.
关键词:城市交通;道路智能监控系统
Abstract: along with the further development of reform and opening up, our country in various fields has achieved accomplishments that have astonished the world, face great changes have taken place around the city, and gradually moving towards modern city. With the speeding up of the pace of modern city construction, also on a city's comprehensive management put forward higher requirements, especially for urban road traffic. Modern science and technology as its management department provides a high-speed and effective modern methods, and establish a set of effective urban road can only monitor management system, it not only can greatly improve the family circumstances around the department of integrated management of urban traffic modernization, at the same time, effectively solve the urban traffic congestion, vehicle peccancy, and quickly to solve problems such as traffic accident happened.
Key words: urban traffic; Intelligent monitoring system;
中图分类号:文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
一、概述
随着我国经济的快速发展和城市化进程的不断加快,国家和政府对与城市基础设施的投资以及建设力度越来越大。但是由于城市道路的建设周期一般较长,其建设速度远远跟不上车辆的增长速度,这使得城市道路交通状况日益严峻恶化,并且已经成为城市交通的通病。因此城市交通管理部门建立一套完善的道路智能监控系统显得尤为重要,也是解决目前交通现状行之有效的解决办法。通过道路监控系统,不仅可以加强交通部门的管理力度,提高现有道路的通行能力,协调处理突发通事件,缓解交通压力等,还能很好的遏制一些道路违章、违规等现象的发生。城市道路智能监控系统作为城市道路交通指挥系统的一个重要组成部分,智能监控系统能够为交通指挥人员提供道路交通的直观信息与交通状况,有利于交通指挥人员在发现交通问题的情况下迅速的做出反应。同时城市道路智能监控系统也是处理交通事故和协助社会治安整治取证手段之一。下面就对城市道路交通智能监控系统进行详细的分析。
二、城市道路智能监控系统
城市道路智能监控系统是以城市道路中各个十字路口为主要的监控目标,兼顾其它部位,建立集电视监视、电子警察、交通信息传输及管理诸功能,通过中心控制进行全面管理控制的现代化、全方位、多手段的监控技术综合管理体系,以便达到看、听、报、记、通的管理目的。这就需要在城市道路的重要位置设置相应的摄像监视装置,道路路口、十字路口设置电子警察系统并与监控系统联动,构成多重功能、复合式的立体型屏障,以增加系统的可靠性和严密性。
(一)道路智能监控系统的功能
1、监视功能
可以根据监控点的实际情况,提供全天候以及全放为的画面监视功能。通过实时观测手段对进行图像查看,采用全天候、多方位、固定、移动等方式对监看的目标进行实时直观、清晰的监视。
2、图像远程调节
系统通过矩阵的控制功能来操作前段活动云台的运动方向,摄像机的焦距及景深来达到最佳的监控效果。同时还具有音视频的储存功能,可以通过录像计划对音视频信息进行记录,可采用磁盘、磁盘阵列等多种存储介质,有本地和远程两种存储方式。
3、图像传输功能
利用网络视频服务器压缩编码后,将模拟音、视信号转换成数字信号通过台网络把数据传输到远程客户,实行网络内计算机的远程观看。系统还能通过城市综合治安系统进行图像的网络传输,各级的管理中心内安装的远程网络视频监控系统,在实时观看的通视还可以调用远程目录管理中心的资料。相关部门领导也可通过指挥中心的内部网络随时随地监看或调用各级目录管理中心的图像,使本系统更好地为公安实战服务。
4、实时监控
可以依据地域、重点区、管理权限等原则将实时图像进行分组,通过巡视组或手动的方式随时进行实时图像的调阅。并具备图像自动轮巡功能,可以用事先设定的触发序列和时间间隔对监控图像进行轮流显示,参与轮巡的图像和先后顺序可以任意选择;可以指定某些设备在某一时间内执行某种特定的动作。巡视组的建立包括图像、布局、电子地图等多种元素,极大地方便系统管理人员的图像管理及分类。
(二)道路智能监控系统
城市道路智能监控系统主要是由道路信息统计系统和电子警察处罚系统共同组成的,是一种全新的技术形式。道路信息统计系统可以对城市道路中一个较大范围内的公路路况信息进行及时、准确的采集和统计,包括道路占有率、车流密度、流通量、车队长度以及平均速度等,能为城市道路的疏通提供有力的理论依据。下面就道路智能监控系统中的电子警察执法处罚系统进行简单的分析。
1、闯红灯监控拍照系统
在城市交通路口,机动车闯红灯的违章行为,是引发交通事故的罪魁祸首。因此将监控系统安装与城市道路路口,全天候的对闯红灯的违章机动车辆进行监测,不仅能对违章的车辆进行拍照留底,还能够实时的对违章车辆的拍照和违章的路线进行自动判断和识别。交通管理部门可以依据抓拍的违章照片、视频等为依据对违章者进行处罚再教育。进而提高机动车教师元的自觉性,增强安全交通意识,减少因闯红灯等违章行为引发的交通事故、交通堵塞和交通混乱等。同时也为加快道路路口车辆的形式速度,保证道路的畅通提供坚实的保障。
2、机动车超速监测系统
城市快速路上行驶的车辆在不断增多,速度也在不断的加快,与车辆交通有关的案件也呈不断上升势头,交通肈事逃逸等案件时有发生。基于这种情况,开发了机动车超速检测系统。该系统是利用视频图像处理技术,对城市快速车道上的汽车进行非接触式监控,获得超速车辆车速、车牌号码、违章照片等运行状态信息,可对城市快速车道上的超速车辆信息进行准确、稳定、全天候的检测和记录。同时与黑名单中的“稽查车辆”进行比对,可以很好的辅助治安监控管理。系统还可以将违章车辆信息送回指挥中心,便于存档和对违章车辆进行处罚。这一套功能强大的智能交通监控系统可广泛应用于高速公路和城市快速路管理、卡口管理、巡逻执勤、逃逸车辆抓捕等场合。
3、其他常见违章行为监测系统
电子警察系统的核心技术是车牌识别技术、视频虚拟线圈检测技术。在机动车日益增多的情况下,驾驶员的自觉守法意识淡薄,在监督警力不足的情况下,少数驾驶员存在侥幸心理,违章之后逃避处罚。因此,在没有交警执法的情况下,经常会出现公交车道、非机动车道上出现机动车的身影,或在没有隔离带的双向道路上,出现超车压黄线的情况,或者是单行道上出现逆行车辆等等违章行为,这些违章行为是交通事故的重大隐患,由此引发的时候也是时有发生。由此,可以通过利用电子警察系统的核心技术开发出更多的检测系统,进行自动检测、取证、执法处罚等,可以很大程度上减少城市道路交通违章行为,减少甚至是杜绝交通事故的发生。
4、电子警察在城市智能道路监控系统中的应用
在我国大部分的大中型城市的道路智能监控系统中都有电子警察的身影,并且使用数量和功能需求上也在不断的扩大和提高。并且由于大中型城市的道路监控系统的监控点较多、分布较广,且距离监控中心距离较远,不能及时的将所有监控点的视频信号传输到监控中心进行监控,一般是将比较重要的监控点的画面视频信号传输到监控中心进行录像和电视墙画面监控,并对电子警察系统中自行记录的违章图片和信息数据,作为执法处罚证据进行存档。 一些中小城市主要路口少,监控点少,这些监控点距离监控中心近,这样可以从监控点到监控中心直接敷设光缆线,将监控点的视频信号直接传输到监控室。电子警察系统由于有视频虚拟线圈检测功能,可以将控制主机直接安放在控制中心,这种方式使前端摄像机即可用于道路监控又可用于电子警察检测取证。
结束语
随着科学技术的快速发展,21世纪的交通将是智能化的交通。我国智能化交通尤其是城市道路智能监控系统的建设和起步都比较晚,各级政府和部门以及科学研究机构应加快智能监控系统的研发和优化。将城市道路智能监控系统推向全国,对进一步减少舒缓交通压力,减少交通事故的发生有着至关重要的作用,同时也能进一步的减少交通警力不足的现状,节约了财政资金。
参考文献
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[2]李艳.城市交通网络动态交通流模型和交通信号智能控制研究[D].中南大学2005
[3]杨兆升编著.城市交通流诱导系统[M].中国铁道出版社, 2004
在大数据时代,数据代表着财富,这就意味着谁优先掌握数据,谁就能把握市场趋势,谁就拥有引爆大数据时代的开关。车联网或许是目前最先引爆大数据应用的领域。近日,车联网成为整个产业界关注的热点话题,正如微信等互联网通讯产品颠覆了传统媒体的生存法则一样,车联网的出现正在改写汽车产业的传统发展规则,将整个汽车产业带入全新的数据控制时代。
很多人不禁会问,车联网到底是什么?对于普通消费者而言,车联网可能只是一个概念,更多的人将车联网理解为汽车进入IT化。这种理解或许并不算错,但显然忽视了车联网给汽车生活带来的改变;在企业眼中,车联网市场或许只意味着滚滚而来的商机。但从更宏观的层面来讲,车联网更大的意义在于打造智能交通,造福社会民众。
随着城市交通拥堵、停车难、污染等问题的出现,人们对智能交通、绿色交通的需求也越来越大、越来越迫切。而车联网的出现正好可以让前述问题得以改善,车联网让车与车之间产生“对话”,并提供“人-车-路”的综合服务,它是基于移动互联网的汽车智能应用聚合平台,是物联网向业务实质和纵深发展的必经之路,现已引起社会各界的广泛关注。近年来,汽车行业和互联网界的巨头纷纷踏足车联网领域,希望抢占市场先机。
那么在大数据时代,车联网又会给我国汽车企业带来哪些机遇与挑战呢?本文将深入探讨这些问题。
车联网应用知多少?
车联网的这些具体应用你知道吗?可以通过碰撞预警、电子路牌、红绿灯警告、网上车辆诊断、道路湿滑检测为司机提供即时警告,提高驾驶的安全性,为民众的人身安全多添一重保障;可以通过城市交通管理、交通拥塞检测、路径规划、公路收费、公共交通管理,改善人们的出行效率,为缓解交通拥堵出一份力;还可以为人们提供餐厅、拼车、社交网络等娱乐与生活信息,提高民众生活的便捷性和娱乐性;当然,巨大的市场空间也为商家们开辟了新的商机。
通过车联网可以建立一个实时、准确、高效的交通综合管理和控制系统,让“人-车-路-环境”之间相互连接,并根据不同的功能需求,对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务,从而有效地降低事故率。车联网一个重要的特征,就是能够实现碰撞的避免。
有了车联网,驾驶员通过车载显示屏就可以看到路况,从而有效减少由收费站、十字路口的等待导致的交通拥堵,实现全局优化顺畅的通行;车联网还有助于实现未来自动驾驶,比如车辆可以和信号灯优化配置,在接近路口处不加速,按平缓的速度通行,减少在路口急刹车,降低油耗。
车联网还可帮助汽车制造企业跟踪售后汽车的运行状况。这些与汽车性能有关的数据可以反馈给汽车制造企业。通过数据就可以知道哪些配件是需要维修的,哪些是需要改进的。
如果车联网应用起来之后,人们就不会担心到底道路上信息采集器的覆盖率够不够,任何一个路段实时的信息都可以实时地反馈给交通管理部门,通过大数据的分析,为城市规划的发展,为公众提供应急信息服务。
无人驾驶汽车:大数据时代的产物
自诞生以来,汽车一直作为人类的代步工具而存在,它的出现让人类驾驭了距离,并决定了其代替人类行走的社会职能。然而随着智能化趋势发展并走向普及,整个汽车行业迎来了彻底性变革:在智能化趋势下,汽车将逐渐摆脱手动驾驶的状态,用户只要输入目的地便可自动载客前往。也就是说,智能汽车的诞生与发展本质上是一场解放运动,不仅以自动驾驶的方式彻底将人解放出来,更是颠覆了汽车本身的存在状态。
我们早已熟练使用的GPS,其实只是汽车联网的第一步。当一个完善的汽车运行智能监控系统建立起来,“无人驾驶”的汽车时代就离我们不远了。今年4月,谷歌的一段有关无人驾驶汽车的视频足以让业界震惊。在视频中,一辆自动驾驶的汽车在城市公路上行驶。驾驶座上没有人,但汽车方向盘能够自主左右滑动,前方障碍出现时能够自主并线,遇到红灯时能刹车。这段视频已经让观者非常惊讶,但更让人吃惊的还在后面。谷歌随后宣布,正在研发一款没有方向盘、油门和刹车的汽车,并将在一年之内。届时,无人驾驶汽车的商业化进程将被极大地推进。
有人预测谷歌将会就此成为世界上最赚钱的公司。凭什么呢?这就是大数据的力量。地球人都知道谷歌其实是一个主要做大数据的公司,他们的翻译工具之所以能被用来翻译论文,正因为大数据的功劳。
车联网未来任重道远
有分析人士认为,未来车联网将呈现以下发展趋势:一方面以语音输入与车载终端互动的方式依然是车载终端发展的潮流;另一方面,导航技术将更加直观易用,传统的静态导航将逐渐被动态导航所取代,3D导航、实景导航和在线化方式都将成为未来发展方向。
车联网作为一个新兴产业,创造了一个新的市场。如同十几年前人们看不到互联网的发展边界一样,现在人们也无法判断车联网未来的应用边界。世界各国都在进行车联网及其衍生产品的研发和推广。在我国发展车联网,有着非常广阔的前景。
【关键字】 平安公交 公交视频联网 挖掘分析
公交作为城市发展重要战略,其城市交通运输中占主导地位。但公交车内安全形势依然严峻复杂,公交车上时常发生盗窃、侮辱妇女事件,更甚者公交车近年来成为分子和犯罪分子侵害目标,纵火、爆炸劫持人质等严重刑事案件时有发生,造成极其恶劣影响(厦门、银川、杭州纵火案件),公交车行驶中的安保工作显得越发突出和重要。目前公交安全管理手段落后,普遍存在实时监控能力不强,对车辆位置、现场车况、路况信息不能及时掌握,为公交车辆安全预警和管理带来难度。本文基于公交车辆安全需求,将车内监控视频和站点监控视频,利用4G网络实时传输、GPS定位等技术实现了公交车内及公交站点视频联动,实现对公交车行驶及车辆停靠无死角监控,通过监控视频实时回传数据中心实现对进站车辆对车内进行预警,可有效应公交车突发事件,震慑违法犯罪活动,保障乘客安全有十分重要的作用。
一、公交视频联网系统
系统架构设计:主要通过采集层、基础层、支撑层、展示层,实现对公交运行全程无死角监控,做到对全方位安全预警。如图1。
采集层:公交车辆上安装四个监控(包括上下车门口监控、车辆内部前后监控),平安城市公交站点监控、车辆报警器、警示灯、定位模块。
公交车上车处前端监控对每位上车乘客面部识别存储并标记上车时间、位置等信息,通过4G网络实时回传。定位模块实时传输公交线路行驶的位置,公交车发生突发状况时报警器可自动报警。
网络层:前端视频和车载设备采集的视频和定位信息通过4G网络基站实时传输到平安城市视频专网,专网通过网络边界实现与公安网互通。
支撑层:通过应用服务器、GIS服务器、管理服务、数据服务器等实现注册服务、预警服务、告警服务、控制服务、媒体数据存储、管理媒体数据。
应用层:实时视频、报警管理、图像侦察、数据分析、设备管理。
二、平安公交业务功能
目前公交车安装监控系统、无线wifi、定位装置等移动设备,通过现有技术升级可实现平安公交业务功能。主要业务功能如下:
预警功能:每位上车乘客前端监控人脸识别、标记上车时间、上车位置以图片形式实时传入监控中心,通过视频库对比搜索,提前预警。
实时监控:车辆实时监控过程由请求、传输、定位/调取和监控四个阶段,分别对应监控请求的发送、指令与数据的传输、车载监控模块的调用以及公交监控平台可视化的实现。
报警功能:当乘客或司机按报警器,数据传输监控中心自动红色报警显示并报警位置信息,同时切入实时监控视频,为公安处置突发状况保障。
布控功能:通过车内监控发现有盗窃行为发生时,可通过监控中心对嫌疑人进行锁定,嫌疑人下车位置标记与公交站点监控形成联动监控,公安可以及时抓捕。
频度分析:乘客上车时间、地点、出现次数进行频度分析,利用智能分析算法视频关联度分析,有问题乘客标记。
结束语:“公交优先”战略促使公交在信息建设快速发展,发现平安城市建设中公交及公交站点人车聚集区域安全管理的漏洞。本文借鉴智能公交相关技术LBS、物联网技术、无线通信技术等,通过设计公交安全管理系统,该系统纳入到平安城市统一管理平台中可以有效预防在公交站点及公交车上可能存在犯罪行为,同时为公安机关稽查布控使用,提高破案效率;降低乘车安全风险。
参 考 文 献
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关键词:多Agent;交通仿真;Traffic Grid模型;Netlogo
1 引言
交通仿真是20世纪60年代以来,随着计算机技术的进步而发展起来的采用计算机数字模型来反映复杂道路交通现象的交通分析技术和方法。从试验角度看,道路交通仿真是再现交通流时间和空间变化的模拟技术,交通仿真是智能交通运输系统的一个重要组成部分,是计算机技术在交通工程领域的一个重要应用。利用基于Agent的计算机仿真通过模拟交通系统中个体的行为,让一群这样的个体在计算机所营造的虚拟环境下进行相互作用并演化,自下而上的“涌现”出整体系统的复杂性行为。多主体模型基本思路是:由于人类社会是由大量的个体构成的复杂系统,因而在计算机中建立每个经济实体的个体模型,这样的计算机中模型被称为Agent;然后让这些Agent遵循一定的简单规则相互作用;然后通过观察这群Agent整体作用的涌现性找到人工社会的规律,并用这些规律解释和理解人类社会中的宏观现象[1]。
文中以Traffic Grid模型为基础,仿真研究了交通系统从而得出停着的车辆数量,平均等待时间等曲线,为城市规划和决策者提供了数据。
2多主体建模
主体(Agent,也有人译为智能体、)和多主体系统(Multi-Agent System,MAS)是随着分布式人工智能的研究而兴起的。“主体(Agent)”一词一般用来描述自包含的(self-contained)、能感知环境并能在一定程度上控制自身行为的计算实体[2]。人工智能学者Minsky在1986年出版的著作《思维的社会》(The Society of Mind)[3]中提出了Agent,认为社会中的某些个体经过协商之后可以求得问题的解,这些个体就是Agent。Agent至少应具备以下几方面的关键属性:①自主性:Agent具有属于其自身的计算资源和局部于自身行为控制的机制,能在无外界直接操纵的情况下,根据其内部状态和感知到的(外部)环境信息,决定和控制自身的行为。②交互性:能与其他Agent进行多种形式的交互,能有效地与其他Agent协同工作。③反应性:能感知所处的环境,并对相关事件做出适时反应。④主动性:能遵循承诺采取主动行动,表现出面向目标的行为。⑤推理和规划能力:Agent具有学习知识和经验及进行相关的推理和智能计算的能力。
多Agent系统(MAS)由多个自主或半自主的智能体组成,每个Agent或者履行自己的职责,或者与其他Agent通信获取信息互相协作完成整个问题的求解。与单Agent相比,MAS有如下特点:①社会性:Agent处于由多个Agent构成的社会环境中,通过某种Agent语言与其他Agent实施灵活多样的交互和通讯,实现与其他Agent的合作、协同、协商、竞争等。②自制性:在多Agent系统中一个Agent发出请求后,其他Agent只有同时具备提供此服务的能力与兴趣时才能接受动作委托,即一个Agent不能强制另一个Agent提供某种服务。③协作性:在多Agent系统中,具有不同目标的各个Agent必须相互协作、协同、协商对未完成问题的求解。
3仿真模型
3.1 总体结构
道路交通系统包含很多相互关联的实体,主要有道路(分为路段和交叉口)、信号控制设施、车辆、驾驶员、行人等。这些实体有的具有一定程度的自制性和智能性,如驾驶员、行人等,有的是被动的受其他实体的影响,如路段等。多主体技术能够对交通系统中的各要素进行建模[4],如交叉口、信号灯、交通控制中心等,对这些要素进行简化,建立多主体概念模型。主要Agent有交通路网Agent、车辆Agent、信号灯Agent,其中交通路网Agent参考1979年Herman等[5]提出的二流模型(Two-fluid Model),该模型认为交通流有运行车辆与停止的车辆组成。
路网描述:交通路网是道路交通系统的基础设施,承载着车辆的运行。交通路网具有复杂的拓扑结构和集合特征,如果过于复杂则计算负载过重,故分为路段、路网、交叉口三次层管理,路网Agent负责存储维护整个交通路网的拓扑关系,为交通实体提供路网信息。路段Agent负责本路段的描述,交叉口Agent包含信号灯对象实现各入口车道交通流的时间分离,一个路段一个车道。
信号灯结构:信号灯是重要的交通控制设施,它实现对交叉口不同流向的车辆进行时间分离,减少车辆之间可能的冲突,改善交通安全,提高交叉口流通效率。信号灯控制从本质上看,是一个典型的复杂适应系统,国内外相关学者对信号灯控制已做出大量研究,也产生许多控制方案,但都有相应的局限性,也普遍存在着鲁棒性差、不易扩展、计算复杂等缺点[5],本模型从计算简单出发统一管理信号灯,一次初始化好时间间隔。
3.2参数设置
设置部分如图1。
各个控件表示的物理意义如表1
3.3初始化环境
环境是由37×37的网格组成的,通过设置sliders :grid-size-x=3,grid-size-y=4初始化一个4行3列的道路,其中两条道路交叉处有红色和绿色的瓦片分别代表红灯和绿灯,其中汽车数目通过设置slider:num-cars=54,点击Setup按钮即形成道路图,如图2。
图2 三行四列的道路图
3.4相关规则
3.4.1环境规则
初始时车辆数目( num-cars )一定要小于路(如图2中白色的表示道路)的数量,如果超出则提示警告信息。
如果无人参与此系统则设置 current-auto? 为 off ,有则设置 on ,并且通过 current-phase 选择一个交通灯为控制的交通灯。
此系统如果没有交通灯的参与则设置 power? 为 off ,反之则设置为 on 。
3.4.2运行规则
每一个时间步,车子按照当前速度向前行驶,如果当前速度小于限制速度( speed-limit )并且它们前方没有车子,那么它们加速( speed-up )行驶,如果前面的车辆速度小于自己的车速,那么当前车子要调整自己车速和前面的车速一致( slow-down ),遇到红灯或者停着的车辆,当前车辆要停止。
4案例分析及结果
4.1 案例一
目前,以城市交通为背景,研究诸如拥堵的形式、传播、消散、交通流在路网中的优化分布、车辆动态路径选择、特殊车辆控制等问题时,无信号灯交叉口车辆通行情况的准确性表征都是不可缺少的重要一环[6]。按照上述模型运行,当在没有信号灯也没有人参与的情况下(power?设置为off),道路为4行3列,车辆数目为140时的运行结果如图3
当在有信号灯没有人参与的情况下(power?设置为on),道路为4行3列,车辆数目为140时的运行结果如图4
4.2 案例二
按照上述模型运行,当在道路为4行3列,车辆数目为54时我们得出停着的车辆数量柱状图如图5,车辆平均速度柱状图如图6,平均等待时间柱状图如图7:
图5 停着的车辆数量
4.3 分析及结果
由案例一可知,在有信号灯参与交通管理下交通却快速崩溃了(图3 ticks=3164,图4 ticks=665,ticks是时间步,随着时间延续而增长),导致这种结果有多个因素,如信号灯控制不合理、车辆数目过大超过了道路的承载能力等。
有案例二可知,车辆平均速度与停着的车辆数量有一定的关系,正如二流模型中认为的路网宏观层面的平均行驶速度与路网上车辆的比重的幂运算成线性关系[7].
限于篇幅,文中只给了两个案例,有参数设置可以看出要得到高效的交通模拟数据需要大量的实验和多种组合,我们还可以得出有人参与交通管理的情况下交叉口的流通效率会提高,当有流动车辆进入交通道路或者离开交通道路会对上述结论产生何种影响等许多对实践有指导意义的结论。
结论
文中从基于多Agent建模的角度出发,借助Netlogo软件平台,利用了“Traffic Grid模型”,模拟了不同组合的参数对交通系统产生不同的影响,获取了车辆平均等待时间、停止的车辆等随时间变化的曲线,但是由于此模型比较简单,模拟的范围小、没有采用实际路网等因素,有待更好的改善。
多主体模型以并行的方式模拟非线性因果的社会系统,使人们更好地理解社会现象,发现现象背后的机制,从而做出预测和辅助决策。多主体建模目前还未形成成熟的体系,因而也没有一套完整而成形的理论,但可以预言,随着多主体思想的普及理论方法的完善,基于多主体建模和仿真会越来越多地应用于社会生活研究中。
参考文献
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【关键词】 地理信息系统
1 传统的监管方式存在的问题
传统的海事监管方式采用“望远镜+对讲机”的监管方式对港区内的船舶进行监管,通过海事巡逻船在在航的船舶进行抽查。这种通过人工现场监管的方式存在的以下问题:
1.1 通航环境掌握困难
内河水域复杂的航道情况成为影响船舶交通安全的主要因素。传统的海事监管方式难以快速有效地对辖区内的通航情况进行了解,不利于开展高效的水上交通管理。
1.2 船舶信息查询困难
内河船舶构成复杂,船舶流动性大,离靠港频繁,难以一一进行登船检查,使得海事监管人员难以掌握船舶的相关信息。对船舶当前所处位置、速度和航行轨迹等情况更是无从了解。
1.3 船舶违章处罚困难
内河航道狭窄,通航船舶航速不一,违章驾驶常有发生。船舶违章航行已经成为近年来我国内河水上交通事故的主要诱发原因之一。海事监管人员只能采用驾驶巡逻船进行抽查的方式制止违章,对可能发生的违章情况也常因难以取证而不能处罚,因此不能有效遏制违章航行情况的发生。
1.4 事故原因调查困难
现场调查取证是进行交通事故处理的重要环节,但是内河上交通事故由于发生在流动的水面上,船舶的航行轨迹、碰撞点、所处航道位置等信息都难以保留和取证。由于事故现场难以取证,导致事故责任者故意提供虚假材料,人为地为事故调查增加困难,使调查者很难直接认定事故责任[1]。
1.5 搜救行动开展困难
由于缺乏对船舶位置、所在位置的水文气象情况、周边应急救助力量等信息的掌握,在船舶发生水上交通事故时,海事管理机构缺乏有效的信息支持,不能及时掌握事故发生的详细情况,不能有针对性的开展高效的救援工作。在开展救援工作时,对可能发生的事故区域进行地毯式搜索,来确定准确的事故船位置,是最为消耗时间的工作,很可能会造成生命财产的进一步损失。
综上,海事局急需借助信息化的监管手段来提高海事监管能力。
2 常规的海事信息化监管手段
近年来,为提高我国各级海事机构的监管能力,多种信息化监管手段已经被应用于沿海及内河的各主要通航水域的海事监管工作中。通过这些系统互相作用来发挥系统效能,进一步增强监管能力,提高海事监管效率,改善一线海事工作人员的工作环境,成为海事监管的“力量倍增器”,在水上交通安全管理工作和水上应急搜救工作中已经发挥了重要作用。
VTS是目前我国水域实施海事监管的主要手段,VTS中心是海事监管的信息枢纽和协调中心。我国VTS的主要作用是:维护水上交通秩序,改善通航环境;保障船舶航行安全,降低水上交通事故率;有效组织和监管船舶,防止险情发生;打击水上交通肇事逃逸;为事故调查提供现场证据等[2]。
目前,我国沿海水域已经普遍设立了采用雷达标会水上交通管理系统的VTS(Vessel Traffic Services,船舶交通服务),基本实现了对全国沿海主要港口、重要水道和长江干线南京以下重点水域的全方位覆盖,实现海事监管远程“可视、可听、可控”,且绝大部分VTS设备达到中等发达国家水平,有些达到国际先进水平。
但是,沿海VTS模式并不能适用于所有水域的海事监管。以雷达为主要定位手段的沿海VTS系统覆盖范围小、定位精度低,加之其成本高,目前仅应用于沿海港口水域[3]。功能和成本的因素限制了沿海VTS系统在内河中使用,所以必须根据内河航运本身的特点,考虑技术和成本等诸多因素,吸收海运VTS、智能交通系统(Intelligent Transport System,简称ITS)的先进理念和技术,发展综合化、智能化的内河智能交通系统,使其具有交通管理、助航、搜救与安全以及交通信息服务等功能[4]。
3 黑龙江海事局地理信息系统的建设
黑龙江海事局辖区广阔、机构分散,日常海事工作量大,面临着机构及人员不足的困难。全局海事执法人员不足四百人,但却要负责辖区5528公里干线通航里程和124个市县区、农垦局非通航水域的海事管理工作。由于人力资源相对匮乏,导致一线执法人员工作十分繁重,限制了安全与防污染检查、辖区巡航和应急救助工作的开展[5]。
鉴于此,黑龙江海事局于2005年开始分期建设了部分VHF(Very High Frequency,甚高频)安全通信系统和CCTV(Closed Circuit Television,闭路电视监控系统)安全监控系统,解决了部分重点水域海事通讯和现场画面监控的问题,在交通运输部的统一安排下又建设了覆盖辖区高等级航道的船舶自动识别系统(Automatic identification System,简称AIS),在一定程度上缓解了监管压力。同时,为了解决黑龙江水域面临的内河狭长低密度水域的水上交通管理问题,自2010年起与北京金交信息通信导航设计院共同开展了相关研究工作,确定了利用AIS作为船舶定位手段,开发标会跟踪系统,同时将相关海事监管信息集成在海事地理信息系统平台上,实现智能海事监管的设计思路。
从2011年起,黑龙江海事局整合了基础地理信息数据、卫星遥感影像数据、岸线专题数据、水域专题数据、海事专题数据、AIS实时监控信息、动态位置信息等多源数据,采用BS架构,以GIS技术为基础,实现动静态信息的融合,搭建了统一的海事管理信息平台。该平台基于丰富的数据,实现了对通航环境展示、专题信息查询、水上交通实时监查,为海事管理工作突出现场、全程监控、快速反应提供了有力的支持。同时,通过对船舶航行历史数据的提取和回放,可以再现海事事故的现场航行事态,能够为海事事故调查提供一种科学、公正、精准的佐证手段。通过对现有海事监管系统、海事信息系统数据的接入和展现,实现对辖区及重点航段的船舶交通管理、移动执法和移动指挥的信息化管理,进而提高黑龙江海事局的海事监管能力和信息化水平。该系统配合AIS使用后,将全面提升海事部门的海事管理、航路规划、搜救指挥、危管防污等方面的能力。同时,该系统还将实现了水上交通管理、海事移动指挥、移动执法取证等功能,成为一个综合性的海事信息化监管平台。
4 黑龙江海事局地理信息系统的社会效益
4.1 提升海事监管水平
该系统可有效地加强水系内客运船舶交通管理,维持良好的交通秩序,增进客运船舶交通安全,防止客运船舶交通事故,从而减少人员伤亡、减少船舶和货物损失。
4.2 提升海事执法能力
系统投入使用后,极大地提升了黑龙江海事局的执法取证能力,对打击违法行为、维护航行秩序起到了积极的作用。
4.3 减少海事监管工作人力、物力的消耗
该系统可以对重点航行区域进行监控管理并自动化预警预控,减少监督人员和巡逻艇的消耗,节约人力、物力开支。
4.4 提高了应急救助能力
该系统具有快速定位能力,在发生应急情况时,可以精确确定事故船舶位置,同时搜索附近救助力量,便于决策者制定科学、高效的救助方案,节约宝贵的救助时间,减少生命财产的损失。
4.5 对外向有关部门提供信息服务
黑龙江海事局地理信息系统对辖区船舶动静态信息能够进行全面掌握,可以通过多种手段为有关单位及行政相对人提供信息服务,提高港口的运输和生产效率。
5 结语
黑龙江海事局地理信息系统投入使用后,对黑龙江海事局海事监管工作带来了革命性的变革,全面提升了黑龙江海事局在海事监管、执法取证、事故调查、应急救助等各方面的综合能力。系统投入使用后,经使用单位反馈,效果良好,达到预期设计目的。
参考文献:
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【关键词】交通疏散;四阶段预测;阻抗函数;TransCAD;TransModeler
1.引言
伴随着城市化进程的快速发展、城市综合实力的逐步增强和人们物质文化水平的不断提高,城市举办大型活动的需求日益提升。准确预测大型活动疏散的交通需求对制定合理有效的交通管理和控制策略起到关键作用。1959年Luce首次采用了Logit模型进行了预测。1962年,美国芝加哥市提出了“生成—分布—方式—划分—分配”的预测方法。1975年,LeBlanc给出了Beckmann平衡交通分配模型。
1996年亚特兰大奥运会,美国首次将智能交通相关技术应用到奥运会的交通组织和管理中,而且融入了交通需求管理的理论技术,但此次奥运会糟糕的交通管理和赛会安全组织遭到了各方面的质疑和批评。对美国2002年盐湖城冬奥会智能交通技术的研究中,总结了智能交通技术在冬奥会运用中经验和教训,从ATMS和ATIS两大模块作了总结,ATMS主要是从事件管理、路径交通管理和多种联运方式的角度总结,ATIS主要从511电话服务、可交情报板和高速公路无线电咨询等方式来研究。
在疏散路径选择的研究中:2002年Cova等人提出了基于车道的疏散路径方法。基于车道的路径方案能够减小在十字路口的交通延误,减小的延误是通过限制交通合流和预防交叉冲突实现的。Lim和Wolshon在2005年利用微观交通仿真软件CORSIM来模拟了在灾难性的暴风事件下沿着高速公路的车道的反向车流(车道单行)运行。
在疏散方案和政策研究中:Southworth在1991年就提出了区域疏散的过程包括旅程发生、旅途起程时间选择、日的地选择、旅途路线选择和方案的建立。Liu等人在2004年回顾并且讨论了一些有关疏散方案生成过程的论文,文中讨论了制定方案的方法步骤。
在疏散方案的交通仿真模型的研究中:很多的仿真模型和软件包已经开发用来协助设计、运行、管理和评价疏散方案和政策。2003年Daniel Consultants Inc.采用OREMS仿真软件模型来对马里兰州的城区制定的飓风下疏散方案仿真,实验结果证明OREMS能够给出比较合理的疏散时间,通过OREMS,分析者可以通过模拟来得到道路服务水平及其时空分布、运行状况的特征参数、瓶颈路段和各类道路设施的疏散时间。
2006年,吉林大学的赵佳琪对大型活动的交通管理进行了研究,对大型活动的交通特点、交通组织管理方法进行了较为简单的分析,通过借用商用建筑的交通影响分析来对大型活动进行交通影响分析,并通过调查把大型活动与正常情况下的交通作了相应的分析和比较。
本文在这些研究的基础上,针对沈阳全运会的交通需求特征,采用了四阶段交通需求预测方法,利用了TransCAD交通规划软件进行了计算,并采用了TransModeler交通仿真软件进行了验证比较。
2.四阶段交通预测方法
大型活动疏散的交通需求预测,实际上就是单源点多汇点的交通流分配问题。活动会场为源点、最终汇聚到多个目的地,预测目的就是将交通流分配到交通网络的各个路段,并计算疏散的时间。四阶段预测法是目前交通需求预测方法中最为成熟的一个,包括出行生成预测、出行分布预测、交通方式划分以及交通分配等四个步骤。以下是具体的方法描述:
1)出行生成量预测
本文假设以最不利状态推测疏散人群,最不利状态为上座率100%。沈阳全运会主体育场的的座位数,即出行生成量为六万人。
2)出行分布预测
本文采用了重力模型法和恩格尔系数法,预测源点到各个分区之间的出行交换量。出行分布量是点和在单位时间内的平均出行量。点到的交通分布量与点的产生量、的吸引量呈正比,与点到的交通阻抗(距离、时间、费用)成反比。模型如下所示:
式中:表示从点到的出行量,表示待定的系数,表示的出行总量,表示点到的出行阻抗。
3)交通方式划分
考虑到交通诱导疏散的对象是机动车辆,需要将疏散观众个体转化为机动车的数量,同时为了计算方便,还应统一转化为“当量小汽车量”。具体划分方式采用了如下公式:
式中:表示第类车的数量,表示需诱导疏散的人数,表示选择第类车疏散的比例,表示第类车的单位额定载客数。
4)交通分配模型
文本采用了UE均衡模型来推算路网中各路段所承担的交通流量,进而分析不同车流分配格局对路网总体的影响。其中UE均衡模型如下:
式中,表示路段上的交通量,表示路段的交通阻抗,表示点到在第条路径上交通量。
表示如果路段在点到的对应的第条路径上,则=1,否则=0。表示点与间交通量。
路阻函数就是指路段行驶时间与路段交通量之间的函数关系,被广泛应用的是由美国公共道路局开发的函数,形式如下:
式中:表示路段的通行能力,表示路段上的自由行程时间,—待标定的参数,建议、。
3.基于TransCAD工具的预测实例
本文采用了TransCAD交通规划分析软件,针对沈阳十二运开幕式结束后的交通疏散进行了交通需求预测。假定以最不利状态推测疏散人群,最不利状态为上座率100%,即为六万人同时退场。常规公交出行占公共交通出行的分担率为79.49%,出租车出行占13.57%,地铁等其它交通方式占6.94%,根据经验,常规公交的额载率为78人/车,出租车的额载率为4人/车。通常为3.2人/车。则乘公交的人为42925人,为550辆,乘坐出租的为7327人,为2290辆。为了方便计算,在计算过程中需将所有车型按照标准车当量系数转换成标准车当量数。根据经验可知,常规公交、出租车以及私家车的标准车当量系数为2,1,1可得其总流量为:
550×2+2290×1+6000×1=9390 (8)
根据沈阳全运会周围路网的实际情况,疏散路线分为青年大街、五爱隧道、富民桥、沈丹高速、浑南西路五个大方向,在中导入沈阳市地图并在其上绘制路网及交通小区。
根据重力模型和恩格尔系数方法,在中导入需求数据和组织管理措施,选择模型、输入参数进行宏观仿真,所得交通流分配数据,如图3和图4所示。
4.基于TransModeler的仿真实例
本文采用了TransModeler交通仿真软件针对沈阳十二运开幕式结束后的交通疏散进行了交通需求仿真。
5.结论
在利用TransCAD进行宏观规划的基础上,根据沈阳奥体中心周边道路的真实情况(道路宽度、交叉路口等)在TransModeler中绘制出用于路网并带入TransCAD中计算出的各个节点疏散车辆数进行动态仿真,得出初步数据即疏散仿真时间为40分钟,将其与宏观仿真时间相对比,可知重力模型算法下的数据更符合实际情况。依照结果完善宏观方案。
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