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      城市智能云交通解決方案探討

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      摘要:我國大中城市在進入汽車時代的過程中,面臨著交通系統通行能力相對滯后以及現代交通意識整體缺失等問題,導致交通擁堵問題日益突出。縱觀國際發達城市,智能交通系統扮演了重要角色,特別是近年來云計算和物聯網的提出與應用,把智能交通推向了一個新的高度。交通云作為云計算在交通運輸行業中的應用,它借助網絡中分布式計算集群龐大的計算和存儲能力,為城市交通提供整體解決方案,為客戶終端提供與交通有關的各種信息服務。

      1云時代與智能交通

      1.1云時代已經來臨

      “云”通俗講就是互聯網,互聯網就是把分布在全球的計算機聯在一起,而云計算是分布式處理、并行處理和網格計算的發展。云可以把當地計算機上進行的數據存儲、計算、服務和管控等交由網絡完成,而云計算的最終目標是把要做的一切都拿到網絡上進行。多年來,亞馬遜、Salesforce、SAP、IBM、甲骨文和微軟等國際公司一直為企業用戶提供網絡存儲和軟件等服務,近年來國內“阿里云”、“騰訊云”和云谷公司的XenSystem等也異軍突起,幫助應用企業進行客戶關系管理等業務,這種遠程提供的計算服務被稱作“云計算”服務,并且服務范圍日漸擴大。人們熟知的GoogleMail、GoogleDocs(在線辦公)、Facebook(社交網絡服務網站)、微信等應用,都是基于云的服務,而這種服務又是以云計算為前提的。

      1.2云計算(CloudComputing)架構

      云計算是一種通過Internet以服務的方式提供動態可伸縮的虛擬化資源的計算模式。云計算采取按使用量付費的模式,該模式能夠提供按需的、便捷的、可用的網絡訪問,與服務供應商進行少量的交互,便可快速獲取所需資源。云計算作為一種通用服務,其價值主要體現在被各種業務和應用使用。就想電和水一樣,要想讓其走入千家萬戶,必須要有標準化的電路和水管。基于此,要想實現云計算的通用云服務,必須開放并遵循相關的開放標準。目前,在云基礎設施IaaS層有OVF的虛擬化標準、標準的文件訪問以及對象存儲和塊存儲;云平臺服務PaaS層是業務的提供和能力開放平臺,這個層面服務本身千變萬化,但可以遵循一些通用的設計原則,保證服務接口的平滑升級以及服務的安全提供;云軟件服務SaaS層面是完整的業務提供,在這個層面讓第三方能夠快速開發各種業務;云客戶端可以實現在任何時間、任何地點,使用任何設備接收云信息服務的目的。

      1.3云計算的優勢

      曾經有人說,當今世界只需要五個大型計算機系統,就可以滿足云時代的需要。一臺是Microsoft的,一臺是Amazon(亞馬遜)的,一臺是Yahoo的,一臺是IBM的,一臺是Google的,因為這些公司率先在分布式處理的商業應用上捷足先登,目前中國的公司也正加入進來。云計算的基本原理是使各種計算活動分布在世界各地的計算機中,而非本地計算機或遠程服務器中。這意味著計算能力也可以作為一種商品進行流通,而它與傳統業務區別在于僅僅依靠互聯網即可完成傳輸。由此可見,未來只需一個手機或者筆記本,即可利用網絡服務滿足自身需要。
      1.4云計算在智能交通系統(ITS)中的應用

      智能交通系統是改善交通運輸現狀的重要手段,系統涵蓋實時數據采集、系統集成、海量數據處理、應用開發、信息實時發布等功能。云計算的出現使得這些海量信息的處理和存儲成為可能。日本是世界上率先展開ITS研究的國家之一,1994年成立了由警察廳、通產省、運輸省、郵政省、建設省五個部門支持的有工業界、學術界參與的“道路•交通•車輛智能化推進協會(VERTIS)”,促進日本在ITS領域中的技術、產品的研究開發及推廣應用。VERTIS確定30年的工作目標是將現有道路交通死亡事故減少50%,消除交通擁擠,減少汽車的燃料消耗及尾氣排放[1]。新加坡在ITS方面也走在世界的前列,特別是智能交通信號控制系統的應用。新加坡政府在2009年首次推出了“友善綠人計劃”,該計劃就是為交通信號燈安裝特制閱卡器,年長者過馬路時,只要用“老年優惠易通卡”輕觸閱卡器,交通信號燈的電腦系統就會將“綠人”信號自動延長5秒,這是無線射頻識別科技(簡稱RFID)的應用范例。韓國首爾智能公交調度及信息服務系統“TAGO”,保障首爾的交通井然有序。該系統在交通管理、交通監測和公共交通等領域都得到了充分的應用,使得首爾的交通服務水平位居亞洲前列。

      2國內外城市交通智能化比較分析

      2.1我國城市的交通困局

      據公安部交管局統計,截至2017年6月底,全國機動車保有量達3.04億輛,其中汽車2.05億輛,全國有49個城市的汽車保有量超過100萬輛,23個城市超200萬輛,6個城市超300萬輛。隨著汽車保有量的持續增長,我國大部分城市交通擁堵已成為趨勢。中國科學院可持續發展戰略研究組原組長、首席科學家牛文元在出席2010年某論壇時表示,因為交通擁堵和管理問題,中國15座大城市每天損失近10億元[2]。據初步統計車輛擁堵狀態下油耗可比正常行駛增加50%-100%,CO和HC的排放濃度可增加兩倍左右,NOX的排放濃度可增加到1.2倍左右。交通擁堵所帶來的出行效率低、尾氣排放上升、出行成本增加,交通事故增多等問題,直接導致市民生活質量的下降。

      2.2國際化都市交通狀況

      上世紀90年代,某機構對日本東京和北京的城市交通進行對比,日本以一個東京的繁華路口作為樣本,而中國則以北京西單的一個路口作為樣本。當時北京和東京地理面積相差不多,而人口都是1000多萬,具有很強的可比較性。當時東京的機動車保有量大約700萬輛,北京約100萬輛,調查結果顯示,雖然東京汽車保有量是北京的7倍,但是其路口的通行能力卻比北京高十幾倍。單純從技術層面講,這要歸功于日本的智能交通及良好的管理能力。

      2.3國內外大城市汽車密度比較

      目前,中國大陸千人汽車保有量達到182輛,約為美國的22%,日本的30%,德法的32%,英國的35%,韓國的48%,臺灣的56%,在全球排第80位左右。東京每千人的保有量是630輛,是北京的兩倍還多,而紐約更是達到1000多輛,均遠高于中國城市的汽車密度,說明汽車密度大并非必然導致交通擁堵,智能交通在其中起到了重要作用。

      3智能云交通解決方案

      3.1智能交通整體解決方案

      智能交通可以幫助城市提升整體交通運行效率與管控能力、提升交通應急反應能力、提高科學決策能力、實現人車路的和諧運行。智能交通系統一般由信息采集系統、信息傳輸網絡、以及信息云服務等層面組成。縱觀智能交通的各個部分,交通采集層的技術已經日漸豐富,傳輸層隨著我國互聯網的快速發展也具備了一定的基礎,而應用層最為薄弱,尤其是對交通信息的挖掘和利用。目前智能交通系統中應用層較為成熟的技術主要有:交通信號控制系統、智能公交系統、群體交通誘導云服務、群體停車誘導云服務、交通云信息服務系統等。

      3.2智能交通信號控制系統

      為何東京道路的通行能力比北京高十幾倍?交通信號智能控制系統在路面交通中起到了積極的作用,東京的交通信號控制系統的發展經歷了三個階段:第一階段是點控模式,第二階段是線控模式,第三階段是面控模式。所謂點控式的信號燈,就是給路口的信號燈設置好燈亮時間,按照交通高峰和低谷設置幾種不同的時間。而線控式的信號燈則考慮到一條線路上多個信號燈之間的配合,即按照每兩個相鄰路口之間的距離、一般行車的車速來設置信號燈,以保證這條路線上通行的車輛在經過多個路口時都能遇到綠燈。面控式的信號燈,則會考慮一個區域內各條線路上的信號燈彼此之間的配合。新加坡的“信號專家”系統可實現交通信號燈周期的實時調節,通過在路面下方預埋探測器來檢測信號燈周圍交通狀況,從而決定信號燈轉換時間,這樣大大減少了機動車等待紅燈的時間,使車輛油耗大約降低了20%。由此,“信號專家”不僅使駕駛員免除了煩惱,同時也降低了燃油使用,從而使駕駛的不愉快經歷大大緩解[3]。

      3.3智能公交系統

      該系統通過對公交車輛狀態信息的采集、存儲和分析,完成對車輛的實時監控和智能調度,為乘客和公交車輛提供及時、準確、全面的信息服務,實現了公交車輛的優先通行和高效運行,大大提升了公交系統的運營效率。智能公交系統將公交智能電子站牌、公交GPS調度、車輛安防監控、候車亭電子監控等系統整合而成的綜合性運營管理平臺[4]。美國智能公共交通系統(APTS),圍繞運營管理者和乘客兩方面實現。一是公交運營調度和車隊管理智能化系統由地理信息系統(GIS)、車輛自動定位(AVL)系統、乘客自動計數(APC)系統、自動電子收費系統、公交運營軟件系統、交通信號優先控制系統等組成,主要提高服務效率與質量和乘客安全;二是公交出行信息系統由出行前信息系統、車站公交信息系統、車上公交信息系統、綜合乘客信息系統等組成,為出行者在整個出行過程中選擇交通方式和路徑提供準確而及時的信息。3.4群體交通誘導云服務交通誘導系統可全天候的實時顯示各種城市交通信息,并與交通控制中心相聯,隨時隨地提供前方道路的交通狀況(是否堵塞、交通事故、能見度情況及城市天氣預報等),提醒車輛繞行、減速、限速等,可有效的分散車流量,疏導交通、減少事故等。群體交通誘導云服務發布的信息,可以通過道路顯示屏發布,也可以采用導航終端接收。

      3.5群體停車誘導

      云服務基于云計算的停車誘導系統(PGIS)作為智能交通系統的一個重要組成部分,以促進停車場及相鄰道路的有效利用為目的,實時收集來自全市不同位置的停車場車位信息,依托云信息服務系統強大的數據處理能力,通過多種方式向駕駛員提供停車場的位置、使用狀況、導航路線以及相關道路交通狀況等信息,誘導駕駛員最有效地找到停車場。PGIS一般由停車信息采集、信息處理、信息傳輸以及信息發布等四個部分組成。隨著云信息服務系統的發展,在信息顯示方面,除了目前普遍使用的誘導信息板之外,移動終端如手機、PDA等也將得到普遍的應用。3.6交通云信息服務系統交通云信息服務的目標是實現5A目標,即任何出行者(Anyone),在任何時間(Anytime)、任何地點(Any-where),通過任何接收設備(Anydevice),均可實時獲取所關注的任何交通信息(AnyTrafficInformation)。該系統目前可提供定位導航、實時路況、媒體資訊服務、話務服務、群體服務等諸多服務功能。交通云服務通過公網可以為市民、公交、出租、市政等提供交通信息服務,同時通過專網可以為交通、公共事業、警察等部門提供專業服務。

      4結論

      深層次借鑒國際“公交都市”標桿城市的發展軌跡和成功模式,總結我國智能交通示范城市的經驗和教訓,引入云計算和物聯網等新技術,及早統籌規劃城市智能交通系統,為行人、非機動車、機動車、以及低速電動車等多種出行方式提供合理路權,實現不同出行方式的合理分擔,逐步建成城市現代化交通出行系統。

      參考文獻:

      [1]王世華.隨心所愿輕松上路———日本智能交通系統的發展[J].中國計算機用戶,2002(06):26.

      [2]張耀東,馬世珍.解決交通擁堵是否應限制汽車消費[N].經濟觀察報,2010-10-16.

      [3]陶杰.新加坡:完善無障礙交通設施提升服務水平[N].經濟日報,2011-07-16(06).

      [4]何昭青,張來希,盧琦.基于最短道路的城市公交智能咨詢系統的研究與實現[J].計算技術與自動化,2009,28(01):11-13.

      作者:陳剛田 單位:東營職業學院

      城市智能云交通解決方案探討責任編輯:張雨    閱讀:人次
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