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城市智能云交通解决方案探讨

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摘要:我国大中城市在进入汽车时代的过程中,面临着交通系统通行能力相对滞后以及现代交通意识整体缺失等问题,导致交通拥堵问题日益突出。纵观国际发达城市,智能交通系统扮演了重要角色,特别是近年来云计算和物联网的提出与应用,把智能交通推向了一个新的高度。交通云作为云计算在交通运输行业中的应用,它借助网络中分布式计算集群庞大的计算和存储能力,为城市交通提供整体解决方案,为客户终端提供与交通有关的各种信息服务。

1云时代与智能交通

1.1云时代已经来临

“云”通俗讲就是互联网,互联网就是把分布在全球的计算机联在一起,而云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展。云可以把当地计算机上进行的数据存储、计算、服务和管控等交由网络完成,而云计算的最终目标是把要做的一切都拿到网络上进行。多年来,亚马逊、Salesforce、SAP、IBM、甲骨文和微软等国际公司一直为企业用户提供网络存储和软件等服务,近年来国内“阿里云”、“腾讯云”和云谷公司的XenSystem等也异军突起,帮助应用企业进行客户关系管理等业务,这种远程提供的计算服务被称作“云计算”服务,并且服务范围日渐扩大。人们熟知的GoogleMail、GoogleDocs(在线办公)、Facebook(社交网络服务网站)、微信等应用,都是基于云的服务,而这种服务又是以云计算为前提的。

1.2云计算(CloudComputing)架构

云计算是一种通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化资源的计算澳门葡京娱乐手机版。云计算采取按使用量付费的澳门葡京娱乐手机版,该澳门葡京娱乐手机版能够提供按需的、便捷的、可用的网络访问,与服务供应商进行少量的交互,便可快速获取所需资源。云计算作为一种通用服务,其价值主要体现在被各种业务和应用使用。就想电和水一样,要想让其走入千家万户,必须要有标准化的电路和水管。基于此,要想实现云计算的通用云服务,必须开放并遵循相关的开放标准。目前,在云基础设施IaaS层有OVF的虚拟化标准、标准的文件访问以及对象存储和块存储;云平台服务PaaS层是业务的提供和能力开放平台,这个层面服务本身千变万化,但可以遵循一些通用的设计原则,保证服务接口的平滑升级以及服务的澳门葡京娱乐网址提供;云软件服务SaaS层面是完整的业务提供,在这个层面让第三方能够快速开发各种业务;云客户端可以实现在任何时间、任何地点,使用任何设备接收云信息服务的目的。

1.3云计算的优势

曾经有人说,当今世界只需要五个大型计算机系统,就可以满足云时代的需要。一台是Microsoft的,一台是Amazon(亚马逊)的,一台是Yahoo的,一台是IBM的,一台是Google的,因为这些公司率先在分布式处理的商业应用上捷足先登,目前中国的公司也正加入进来。云计算的基本原理是使各种计算活动分布在世界各地的计算机中,而非本地计算机或远程服务器中。这意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通,而它与传统业务区别在于仅仅依靠互联网即可完成传输。由此可见,未来只需一个手机或者笔记本,即可利用网络服务满足自身需要。
1.4云计算在智能交通系统(ITS)中的应用

智能交通系统是改善交通运输现状的重要手段,系统涵盖实时数据采集、系统集成、海量数据处理、应用开发、信息实时发布等功能。云计算的出现使得这些海量信息的处理和存储成为可能。日本是世界上率先展开ITS研究的国家之一,1994年成立了由警察厅、通产省、运输省、邮政省、建设省五个部门支持的有工业界、学术界参与的“道路•交通•车辆智能化推进协会(VERTIS)”,促进日本在ITS领域中的技术、产品的研究开发及应用。VERTIS确定30年的工作目标是将现有道路交通死亡事故减少50%,消除交通拥挤,减少汽车的燃料消耗及尾气排放[1]。新加坡在ITS方面也走在世界的前列,特别是智能交通信号控制系统的应用。新加坡政府在2009年首次推出了“友善绿人计划”,该计划就是为交通信号灯安装特制阅卡器,年长者过马路时,只要用“老年优惠易通卡”轻触阅卡器,交通信号灯的电脑系统就会将“绿人”信号自动延长5秒,这是无线射频识别科技(简称RFID)的应用范例。韩国首尔智能公交调度及信息服务系统“TAGO”,保障首尔的交通井然有序。该系统在交通管理、交通监测和公共交通等领域都得到了充分的应用,使得首尔的交通服务水平位居亚洲前列。

2国内外城市交通智能化比较分析

2.1我国城市的交通困局

据公安部交管局,截至2017年6月底,全国机动车保有量达3.04亿辆,其中汽车2.05亿辆,全国有49个城市的汽车保有量超过100万辆,23个城市超200万辆,6个城市超300万辆。随着汽车保有量的持续增长,我国大部分城市交通拥堵已成为趋势。中国科学院可持续发展战略研究组原组长、首席科学家牛文元在出席2010年某论坛时表示,因为交通拥堵和管理问题,中国15座大城市每天损失近10亿元[2]。据初步车辆拥堵状态下油耗可比正常行驶增加50%-100%,CO和HC的排放浓度可增加两倍左右,NOX的排放浓度可增加到1.2倍左右。交通拥堵所带来的出行效率低、尾气排放上升、出行成本增加,交通事故增多等问题,直接导致市民生活质量的下降。

2.2国际化都市交通状况

上世纪90年代,某机构对日本东京和北京的城市交通进行对比,日本以一个东京的繁华路口作为样本,而中国则以北京西单的一个路口作为样本。当时北京和东京地理面积相差不多,而人口都是1000多万,具有很强的可比较性。当时东京的机动车保有量大约700万辆,北京约100万辆,调查结果显示,虽然东京汽车保有量是北京的7倍,但是其路口的通行能力却比北京高十几倍。单纯从技术层面讲,这要归功于日本的智能交通及良好的管理能力。

2.3国内外大城市汽车密度比较

目前,中国大陆千人汽车保有量达到182辆,约为美国的22%,日本的30%,德法的32%,英国的35%,韩国的48%,台湾的56%,在全球排第80位左右。东京每千人的保有量是630辆,是北京的两倍还多,而纽约更是达到1000多辆,均远高于中国城市的汽车密度,说明汽车密度大并非必然导致交通拥堵,智能交通在其中起到了重要作用。

3智能云交通解决方案

3.1智能交通整体解决方案

智能交通可以帮助城市提升整体交通运行效率与管控能力、提升交通应急反应能力、提高科学决策能力、实现人车路的和谐运行。智能交通系统一般由信息采集系统、信息传输网络、以及信息云服务等层面组成。纵观智能交通的各个部分,交通采集层的技术已经日渐丰富,传输层随着我国互联网的快速发展也具备了一定的基础,而应用层最为薄弱,尤其是对交通信息的挖掘和利用。目前智能交通系统中应用层较为成熟的技术主要有:交通信号控制系统、智能公交系统、群体交通诱导云服务、群体停车诱导云服务、交通云信息服务系统等。

3.2智能交通信号控制系统

为何东京道路的通行能力比北京高十几倍?交通信号智能控制系统在路面交通中起到了积极的作用,东京的交通信号控制系统的发展经历了三个阶段:第一阶段是点控澳门葡京娱乐手机版,第二阶段是线控澳门葡京娱乐手机版,第三阶段是面控澳门葡京娱乐手机版。所谓点控式的信号灯,就是给路口的信号灯设置好灯亮时间,按照交通高峰和低谷设置几种不同的时间。而线控式的信号灯则考虑到一条线路上多个信号灯之间的配合,即按照每两个相邻路口之间的距离、一般行车的车速来设置信号灯,以保证这条路线上通行的车辆在经过多个路口时都能遇到绿灯。面控式的信号灯,则会考虑一个区域内各条线路上的信号灯彼此之间的配合。新加坡的“信号专家”系统可实现交通信号灯周期的实时调节,通过在路面下方预埋探测器来检测信号灯周围交通状况,从而决定信号灯转换时间,这样大大减少了机动车等待红灯的时间,使车辆油耗大约降低了20%。由此,“信号专家”不仅使驾驶员免除了烦恼,同时也降低了燃油使用,从而使驾驶的不愉快经历大大缓解[3]。

3.3智能公交系统

该系统通过对公交车辆状态信息的采集、存储和分析,完成对车辆的实时监控和智能调度,为乘客和公交车辆提供及时、准确、全面的信息服务,实现了公交车辆的优先通行和高效运行,大大提升了公交系统的运营效率。智能公交系统将公交智能电子站牌、公交GPS调度、车辆安防监控、候车亭电子监控等系统整合而成的综合性运营管理平台[4]。美国智能公共交通系统(APTS),围绕运营管理者和乘客两方面实现。一是公交运营调度和车队管理智能化系统由地理信息系统(GIS)、车辆自动定位(AVL)系统、乘客自动计数(APC)系统、自动电子收费系统、公交运营软件系统、交通信号优先控制系统等组成,主要提高服务效率与质量和乘客澳门葡京娱乐网址;二是公交出行信息系统由出行前信息系统、车站公交信息系统、车上公交信息系统、综合乘客信息系统等组成,为出行者在整个出行过程中选择交通方式和路径提供准确而及时的信息。3.4群体交通诱导云服务交通诱导系统可全天候的实时显示各种城市交通信息,并与交通控制中心相联,随时随地提供前方道路的交通状况(是否堵塞、交通事故、能见度情况及城市天气预报等),提醒车辆绕行、减速、限速等,可有效的分散车流量,疏导交通、减少事故等。群体交通诱导云服务发布的信息,可以通过道路显示屏发布,也可以采用导航终端接收。

3.5群体停车诱导

云服务基于云计算的停车诱导系统(PGIS)作为智能交通系统的一个重要组成部分,以促进停车场及相邻道路的有效利用为目的,实时收集来自全市不同位置的停车场车位信息,依托云信息服务系统强大的数据处理能力,通过多种方式向驾驶员提供停车场的位置、使用状况、导航路线以及相关道路交通状况等信息,诱导驾驶员最有效地找到停车场。PGIS一般由停车信息采集、信息处理、信息传输以及信息发布等四个部分组成。随着云信息服务系统的发展,在信息显示方面,除了目前普遍使用的诱导信息板之外,移动终端如手机、PDA等也将得到普遍的应用。3.6交通云信息服务系统交通云信息服务的目标是实现5A目标,即任何出行者(Anyone),在任何时间(Anytime)、任何地点(Any-where),通过任何接收设备(Anydevice),均可实时获取所关注的任何交通信息(AnyTrafficInformation)。该系统目前可提供定位导航、实时路况、媒体资讯服务、话务服务、群体服务等诸多服务功能。交通云服务通过公网可以为市民、公交、出租、市政等提供交通信息服务,同时通过专网可以为交通、公共事业、警察等部门提供专业服务。

4结论

深层次借鉴国际“公交都市”标杆城市的发展轨迹和成功澳门葡京娱乐手机版,总结我国智能交通示范城市的经验和教训,引入云计算和物联网等新技术,及早统筹规划城市智能交通系统,为行人、非机动车、机动车、以及低速电动车等多种出行方式提供合理路权,实现不同出行方式的合理分担,逐步建成城市现代化交通出行系统。

参考文献:

[1]王世华.随心所愿轻松上路———日本智能交通系统的发展[J].中国计算机用户,2002(06):26.

[2]张耀东,马世珍.解决交通拥堵是否应限制汽车消费[N].经济观察报,2010-10-16.

[3]陶杰.新加坡:完善无障碍交通设施提升服务水平[N].经济日报,2011-07-16(06).

[4]何昭青,张来希,卢琦.基于最短道路的城市公交智能咨询系统的研究与实现[J].计算技术与自动化,2009,28(01):11-13.

作者:陈刚田 单位:东营职业学院

城市智能云交通解决方案探讨责任编辑:张雨    阅读:人次

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