基于交通法規(guī)的智能交通模型研究

杜丹蕾

（湖南科技學院 計算機與通信工程系，湖南 永州 425199）

引 言

智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，簡稱ITS）的概念于1990年由美國智能交通協(xié)會提出，智能化交通信息系統(tǒng)可以極大的提高交通信息系統(tǒng)的安全性、可靠性及運行效率。[1]作為當前國際道路交通和運輸科技發(fā)證的前沿，具有巨大的發(fā)證空間和市場潛力。世界個發(fā)達國際紛紛對陣那個花交通系統(tǒng)的研究和開發(fā)投入大量人財力。我國也不甘落后，已經(jīng)在部分地區(qū)建立了示范工程，在綜合利用交通資源，提高交通頻率、改善交通環(huán)境等諸多方面取得了重大成果。但其針對性太強，多為面向大型城市而對運營、運輸技術以及交通法規(guī)的支持不夠。而交通法規(guī)、運營、運輸技術是交通網(wǎng)絡高效運作的重要制約因素。因此，對交通法規(guī)和運營、運輸技術進行分析，建立一個基于交通法規(guī)智能交通系統(tǒng)模型十分必要。

1 《交通中華人民共和國道路交通安全法》法規(guī)分析

為維護路交通秩序，預防和減少交通事故，保護財產(chǎn)安全及其他合法權益，提高道路通行質量，我國2011年頒布《交通中華人民共和國道路交通安全法》一共八章，一百二十四條。提出了有關道路交通包括車輛、駕駛人、道路等方方面面的各種規(guī)定。中華人民共和國境內的車輛駕駛人、乘車人以及與道路交通活動有關的單位和個人，都應當遵守本法[2]。在本智能交通模型中，對法規(guī)中涉及到的其對通行造成影響的對象進行研究與統(tǒng)計，最終提煉出模型中的實體對象，主要有以下幾個：

（1）道路

道路根據(jù)其不同等級以及可行駛方向、路況（天氣、特殊事件）對車輛行駛速度和通行有不同限制。

（2）車輛

車輛根據(jù)其類型不同，可以在不同道路上行駛，有不同限制（限高、限速、限款、限載等）。

（3）人

包括行人和駕駛人，在法規(guī)中，主要對駕駛人行車準則進行了較為詳細的規(guī)定。

（4）交通標志

當?shù)缆烦霈F(xiàn)不同交通標志，必須依照標志進行行駛，系統(tǒng)中主要用于表示動態(tài)指定的規(guī)則集合。

2 根據(jù)法規(guī)運營需要確定實體屬性

根據(jù)以上對交規(guī)的提煉和對交通運營及其運輸需要的分析,進一步明確了道路、車輛、人、交通標志的其實體屬性。主要如下：

道路（起點，終點，路段集） LOAD(SP,FP,{s1,s2,…, sn})

路段（起點，終點，方向，限速）SECT( SP,FP ,DIRE, vmax,vmin)

人（身份證，駕駛證，…）PERSON(P_ID ,DRIV_ID,….)

交通標志（標志名稱，標志圖像，標志說明，處理代碼）MARK(NAME, SIGN, DESC，CODE)

車輛（車牌號，車輛類型，行駛證，車主，限高，限寬，限載人數(shù)，限載噸位）CAR（C_ID,C_TYPE,DC, owner，limited_high，limited_width, limited_num, limited_weight）

3 交通違規(guī)的設置研究

建立了以上實體模型，本系統(tǒng)重點研究了在我國交通體系下交通違規(guī)的鑒定處理，交通違規(guī)通常包括：證件類的違規(guī)及交通行駛中的違規(guī)，重點研究后者。

交通行駛類違規(guī)：逆向行駛, 超(低)速行駛, 違規(guī)轉彎,限高(寬), 限載, 違反交通指示。

由于路面限制都可以用交通指示進行標志，所以將違規(guī)統(tǒng)一轉化為違反交通指示。這樣根據(jù)每條路的不同情況添加不同指示，如某路段限速，直接在路段上加交通限速標志，轉化為系統(tǒng)處理即可每個路段設有違規(guī)條例變量，限速則設置條件為速度判斷，對比車速與限速的標準從而判斷得出是否違規(guī)。這樣處理還有一個好處，就是可以實現(xiàn)對突發(fā)事件增加的路面限制，可以動態(tài)添加減少交通限制，使系統(tǒng)靈活性更高。

4 公共交通路徑查找算法

路徑查找算法在智能公交中有著極其重要的地位，在本系統(tǒng)中城市公共交通路徑的查找，采用了三級公交二維表存放兩地的轉乘路徑。通過二維表生成算法，先對所有直接連通的地點標注直連車次，并標注為直達標志1，然后未有直連通的兩點間根據(jù)二維表查找中間連通站點。標注連通中間點的車次，及連通點，二次轉車標志2，如此循環(huán)將兩站點路徑存儲于二維表。由此查閱二維表就可以得到任意兩站間的換乘路線。

具體算法如下：

已知：公交線路 L={L1,L2,…,Ln}，公交站點P={P1,P2,…,Pm}

若有公交線路 Li(i∈{1,2,…,n})為從 Pi1出發(fā)途歷經(jīng) Pi2,Pi3,…,直到終點 Pin，則 Li={Pi1, Pi2,…, Pin} （有向路線）。

實際生活中一般公共線路可分為環(huán)路和往返路線，若為環(huán)路則Pi1= Pin，若為往返線路則Pix= Pi(n-x+1)(x<=n/2)。

(1)生成直達公交線路二維表G

建立二維表 G，其中第 i行，第 j列單元格 Gij(i,j∈{1,2,…,m})存儲 Pi至 Pj的直達公交線路，當存在 LA 途經(jīng)Pi，Pj則將LA存入Gij

(2)生成一次冪轉乘公交線路二維表C

建立二維表 C，其中第 i行，第 j列單元格 Cij(i,j∈{1,2,…,m})存儲Pi至Pj的轉乘公交線路。

如存在Gij則存在Pi至Pj的直達公交線路，無需轉乘Cij賦值0

查找二維表G第i行，遍歷找出所有非空單元格Gia((a∈{1,2,…,m})∧Gia≠null)若存在 Pa到 Pj直達路徑（即 Gaj≠null）則將Gia連接Pa連接Gaj存入Cij

(3)生成二次冪轉乘公交線路二維表（包括轉三次和四次車情況）

建立二維表 C2, 其中第 i行，第 j列單元格 C2ij(i,j∈{1,2,…,m})存儲Pi至Pj的二次轉乘公交線路。

如存在Cij則存在Pi至Pj的直達或一次轉乘公交線路，無需二次轉乘當Cij=0時C2ij賦值0；Cij為某站點則C2ij=1。

Cij為null時，查找二維表C第i行,遍歷找出所有非空單元格 Cia((a∈{1,2,…,m})∧Cia≠null)若存在 Pa到 Pj路徑（即Gaj≠null）則將Cia連接Pa連接Caj存入C2ij

生成完以上換乘信息，公交換乘查詢變得極為簡單，查詢兩地A、B之間的公交路徑只需查閱C2中對應A所在行和B所在列的單元格，如果非空則存在AB間換乘路徑，取出該單元格存儲4次轉乘內的的路徑信息。如果為 null則AB間不存在4次換乘內的公交路徑。

[1]陳旭梅,于雷,郭繼孚,全永燊.美.歐.日智能交通系統(tǒng)(ITS)發(fā)展分析及啟示[J].城市規(guī)劃,2004,(7)75-79.

[2]全國人民代表大會常務委員會.交通中華人民共和國道路交通安全法,2011-4-22.