城市智能交通控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

黃舉才

(福建高速公路有限責(zé)任公司龍巖管理分公司，福建 龍巖 364000)

城市智能交通控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

黃舉才

(福建高速公路有限責(zé)任公司龍巖管理分公司，福建 龍巖 364000)

隨著城市化的快速發(fā)展，我國(guó)進(jìn)入了智能化和信息化時(shí)代。城市交通網(wǎng)絡(luò)日益發(fā)達(dá)，交通控制系統(tǒng)也越來越智能化、集成化和自動(dòng)化，在此背景下，城市智能交通控制系統(tǒng)的研發(fā)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，成為我國(guó)當(dāng)前交通運(yùn)輸領(lǐng)域中的前言研究課題。文章針對(duì)我國(guó)城市化發(fā)展過程中日益突出的交通問題，利用信息化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和智能技術(shù)，分析基于城市交通網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化控制的可行性，并提出一種科學(xué)的城市智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以此緩解我國(guó)城市化發(fā)展過程中巨大的交通運(yùn)輸壓力，為城市智能交通控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)提供思路和方法。

城市；智能交通；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

0 引言

當(dāng)前我國(guó)城市交通運(yùn)輸壓力不斷增大，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的速度已經(jīng)無法與迅速發(fā)展的交通需求相協(xié)調(diào)。城市交通管理水平相對(duì)較低，導(dǎo)致城市交通擁堵、環(huán)境污染以及能源問題和交通事故不斷出現(xiàn)。本文針對(duì)這一現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析我國(guó)某市交通控制系統(tǒng)升級(jí)以及改造的必要性和可行性。通過理論聯(lián)系實(shí)際的方法，從我國(guó)當(dāng)前城市化發(fā)展的視角出發(fā)，提出具有21世紀(jì)世界先進(jìn)水平的智能交通控制系統(tǒng)的最新設(shè)計(jì)方案，以供我國(guó)某市城市交通控制部門使用，同時(shí)也希望為我國(guó)其它城市智能交通控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與升級(jí)改進(jìn)提供參考與借鑒。

1 城市智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景及總體構(gòu)架

當(dāng)前我國(guó)某市一直使用20世紀(jì)80年代從國(guó)外引進(jìn)的交通控制系統(tǒng)。這一傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)運(yùn)行周期已較長(zhǎng)，不僅計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)嚴(yán)重老化，而且受限于我國(guó)傳統(tǒng)信息技術(shù)水平不高、計(jì)算機(jī)軟件及硬件功能不強(qiáng)大，隨著城市化水平的日益提高，傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)已難以滿足我國(guó)某市現(xiàn)代化城市發(fā)展過程中巨大的交通運(yùn)輸管理需求。為了滿足該市交通事業(yè)發(fā)展的需求，本文將立足于某市、著眼于全國(guó)，就現(xiàn)代化城市智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行全面論述。

某市智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案之所以達(dá)到21世紀(jì)世界先進(jìn)水平，不僅由于該智能控制系統(tǒng)采用視頻圖像車輛監(jiān)測(cè)器，對(duì)城市車輛的車牌進(jìn)行自動(dòng)分類以及自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)計(jì)數(shù)等，而且能夠?qū)Τ鞘薪煌ㄐ畔⑦M(jìn)行全面采集利用。即：(1)自動(dòng)監(jiān)測(cè)城市交通違章信息；(2)用于城市交通運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)化控制[1]。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖

從該系統(tǒng)的總體硬件設(shè)備來看，其采用了當(dāng)前IT技術(shù)領(lǐng)域最流行的Unix-WindowsNT操作系統(tǒng)。因此，小型機(jī)以及服務(wù)器和微機(jī)均可使用，特別適用于我國(guó)大中型城市智能交通控制。同時(shí)，該系統(tǒng)采用國(guó)際最新的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，可自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)某一城市2 048個(gè)不同的路口，集城市中的自行車、機(jī)動(dòng)車以及人行和巴士等交通信息與停車場(chǎng)管理、交通擁堵疏散、交通違章、交通事故等多種信息為一體，可進(jìn)行遠(yuǎn)程智能監(jiān)控與管理；此外，該智能化控制系統(tǒng)對(duì)城市孤立路口的單點(diǎn)控制智能化水平較高，這一技術(shù)尤其適用于我國(guó)特大城市紅綠燈交叉路口的交通管制，使交通運(yùn)輸壓力較大的區(qū)域有較高的通行效率。除此之外，該智能化控制系統(tǒng)具有可升級(jí)性與可擴(kuò)容性，可根據(jù)我國(guó)城市化發(fā)展的實(shí)際情況不斷進(jìn)行自動(dòng)升級(jí)改造，從而大大滿足該市長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的需要。圖2為我國(guó)某市智能交通控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案架構(gòu)流程圖[2]。

圖2 某市智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案流程圖

2 城市智能交通控制系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)過程分析

2.1 城市智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

(1)該智能化交通控制系統(tǒng)的分控中心采用城市原指揮系統(tǒng)，同時(shí)采用具體型號(hào)為CTP-I的通信控制機(jī)取代原控制系統(tǒng)中的通信控制機(jī)與主機(jī)；指揮中心與通信控制機(jī)之間采用已經(jīng)鋪設(shè)好的光纖相連接。

(2)采用標(biāo)準(zhǔn)化的MODEM堆取代原有控制系統(tǒng)中的MODEM池，并通過標(biāo)準(zhǔn)化的1200BPS取代原系統(tǒng)中不對(duì)稱的通信速率；采用現(xiàn)成支持1200BPS的通信板替代原系統(tǒng)中型號(hào)為XLQ-11N信號(hào)機(jī)的通信板。

(3)利用型號(hào)為TSC-A21的信號(hào)機(jī)控制與收集該市新增路口中的相關(guān)交通信息，其中利用信息網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與接收。

(4)增設(shè)全新的UNIX操作系統(tǒng)與雙CPU主機(jī)，并將該市的其它交通監(jiān)控系統(tǒng)與信號(hào)控制系統(tǒng)相連接[3]。經(jīng)過上述升級(jí)改造之后，該市CTC智能交通控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)運(yùn)行流程見圖3。

圖3 某市CTC智能交通控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)運(yùn)行流程圖

從以下三維立體圖(見圖4)中可以發(fā)現(xiàn)，原控制系統(tǒng)經(jīng)過設(shè)計(jì)優(yōu)化之后，整個(gè)系統(tǒng)的智能化結(jié)構(gòu)由原來的全集中系統(tǒng)逐漸在向通信分布、處理集中的分布結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，因此為該市未來的交通網(wǎng)絡(luò)布局與擴(kuò)展留下了充分的改造與升級(jí)空間。

圖4 某市CTC智能交通控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)運(yùn)行模塊示意圖

2.2 城市智能交通控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該市的智能交通控制系統(tǒng)硬件主要由系統(tǒng)主機(jī)以及通信數(shù)據(jù)處理器及信號(hào)機(jī)三大主要系統(tǒng)構(gòu)成，這一智能硬件系統(tǒng)可遠(yuǎn)程控制該市的2 048個(gè)交通路口。系統(tǒng)主機(jī)采用小型機(jī)或微機(jī)服務(wù)器，具體結(jié)構(gòu)配置按照城市的實(shí)際發(fā)展情況而定。本文結(jié)合我國(guó)某市實(shí)際交通發(fā)展需求，主要采用雙CPU結(jié)構(gòu)的高檔微機(jī)服務(wù)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)布設(shè)。當(dāng)該市的城市分控中心數(shù)量上增后，系統(tǒng)主機(jī)可增設(shè)小型的CPU設(shè)備。該系統(tǒng)的通信處理裝置主要以工控平臺(tái)為基礎(chǔ)，為了使系統(tǒng)具有更好的兼容性，該系統(tǒng)不同的數(shù)據(jù)接口將支持不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信處理。信號(hào)機(jī)在原有控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，除了發(fā)揮其強(qiáng)大的閃光以及自動(dòng)化感應(yīng)和遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)、多時(shí)段監(jiān)測(cè)、手動(dòng)控制等功能之外，還具有多時(shí)段以及多相位、可聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用菜單，采用雙標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率高達(dá)600 BPS，而且該智能控制系統(tǒng)與該市的CTC交通控制系統(tǒng)的兼容性很好，通信速率可上升到1 200 BPS。我國(guó)某市智能交通控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用情況[4]如圖5～6所示。

圖5 原始違法管理系統(tǒng)應(yīng)用操作界面示意圖

圖6 視頻監(jiān)控錄像系統(tǒng)應(yīng)用操作管理界面示意圖

2.3 城市智能交通控制軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該市智能交通控制軟件采用CTC-I系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性與應(yīng)用靈活性，不僅能夠進(jìn)行多時(shí)段、閃光、區(qū)域協(xié)調(diào)控制，而且可以對(duì)城市中的急救、公安、公交以及自行車等進(jìn)行變相位優(yōu)先控制。系統(tǒng)采用積木式軟件結(jié)構(gòu)，在算法上充分考慮了控制的穩(wěn)定性與安全性，實(shí)測(cè)運(yùn)行連續(xù)100 h不會(huì)出現(xiàn)脫機(jī)等故障現(xiàn)象，而且系統(tǒng)對(duì)相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的控制非常精準(zhǔn)，操作界面體現(xiàn)了良好的交互性，除了可以進(jìn)行多樣化設(shè)備的連接之外，還能進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程共享與實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成，大大提升了系統(tǒng)的開放性與可擴(kuò)展性[5]。城市智能交通控制軟件系統(tǒng)示意圖見圖7。

圖7 城市智能交通控制軟件系統(tǒng)示意圖

3 結(jié)語

綜上所述，城市智能交通控制系統(tǒng)的研發(fā)與設(shè)計(jì)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面發(fā)展以及城市化水平不斷提高的重要標(biāo)志。從以上分析過程中不難發(fā)現(xiàn)，城市智能化控制系統(tǒng)是一個(gè)涉及范圍較廣、應(yīng)用需求極大以及技術(shù)要求較高的綜合管理系統(tǒng)。ATMS系統(tǒng)的應(yīng)用，必將進(jìn)一步改善我國(guó)城市交通運(yùn)輸現(xiàn)狀，從而使城市的各個(gè)交通管理部門能夠展開協(xié)調(diào)工作與遠(yuǎn)程智能化控制，由此實(shí)現(xiàn)人、車以及路三者之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行，不斷提高城市交通運(yùn)輸管理的效率，緩解城市日益嚴(yán)重的交通運(yùn)輸壓力，進(jìn)而規(guī)范城市交通秩序。同時(shí)，希望該市智能交通控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)，能夠?yàn)槲覈?guó)其它城市的交通管理系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)提供參考和借鑒，通過互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與信息通訊技術(shù)的結(jié)合，逐漸構(gòu)建全國(guó)性的智能交通綜合控制管理體系，從而為實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)的信息共享以及數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程智能監(jiān)控提供良好的技術(shù)保障。

[1]陸化普，李瑞敏.城市智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].工程研究-跨學(xué)科視野中的工程，2014(1)：6-19.

[2]張林闖.城市智能交通管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2015(24)：281-282.

[3]王方凱.智慧城市視角下智能交通系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)——以湘潭市智能交通二期項(xiàng)目設(shè)計(jì)為例[J].交通與港航，2016(1)：48-51，73.

[4]陳 強(qiáng)，劉 攀.城市智能交通控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].科技與創(chuàng)新，2016(9)：88.

[5]陳 怡.城市智能交通控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].通訊世界，2016(8)：259.

Design Analysis of Urban Intelligent Traffic Control System

HUANG Ju-cai

(Longyan Management Branch of Fujian Expressway Co.，Ltd.，Longyan，F(xiàn)ujian，364000)

With the rapid development of urbanization，China has entered the intelligence and information era.With the development of urban traffic network，the traffic control system becomes more intelligent，integrated and automated，and under such context，the development and structure design of urban intelligent traffic control system has become the forefront research topic in transportation field in China.Regarding the prominent traffic problems in the process of urbanization development in China，this article analyzed the feasibility based on urban traffic network automatic control by using the information technology，network communication technology and intelligent technology，and proposed a scientific design scheme of intelligent urban traffic control system，in order to ease the huge transportation pressure in the process of urbanization in China，thereby providing the ideas and methods for the research and design of urban intelligent traffic control system.

Urban；Intelligent traffic；Control system；Design

黃舉才(1979—)，工程師，研究方向：精密儀表、智能化、互聯(lián)網(wǎng)交通。

U491.5+

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.12.022

1673-4874(2016)12-0080-04

2016-10-25