《智能运输系统概论》课程作业智能公路主要内容一、基本概念二、现状及趋势三、主要需求四、主要理论和技术五、案例分析六、国内优势和国外最新发展七、主要结论八、参考文献一．基本概念交通堵塞现象已成为现代化社会的一大问题,智能公路体系则能解决公路交通堵塞。
所谓智能公路体系, 就是一种运用高技术来避免车辆堵塞的现代化交通管理系统, 其灵魂和核心是各种信息设备和传输技术,这套管理系统通常由监测器、数据搜集器、中心电脑、电子显示牌和闪光灯等构成。
由环状通电线圈构成的监测器设置在公路两旁或上方，每当汽车驶过, 它就会把车流信息通知路旁的数据搜集器，进而传送到中心电脑。
中心电脑会根据车流大小和拥挤程度, 迅速计算出最佳控制模式, 自动调节红绿灯时间, 使道路交叉点的各种车辆将停车时间减至最少。
同时, 路旁的电子显示牌会向驾车人显示交通堵塞的程度、范围以及如何另辟蹊径。
如有必要, 也可以启动路旁的闪光灯——这是提醒驾车人利用车上的无线收音机收听当地的公路情况广播, 以便因地制宜, 采取灵活措施。
这种公路体系一旦实现至少可以把城市中的交通阻塞减少一半, 交通事故可望减少80 % 左右。
这类系统目前在一些国家已经使用。
同时, 一种更先进的系统正在加紧研制和试验之中。
新系统将给所有汽车配备速度、方位自动控制仪和信息接收机; 发展雷达、诱导刹车和防冲撞等一系列配套技术。
例如一种电子装置可以通过卫星向汽车发射高频无线电信号, 通报前方道路有无堵塞、该车所处方位以及周围的地理交通图等, 这些信息都可以清楚地显示在驾驶座前的荧光屏上。
如果驾车人把要去的地点和行车路线事先输人车载电脑, 该系统就会自动为汽车导向。
欧洲国家最近研究成功的公路电子管理系统,在夜间和能见度很低的情况下, 可以自动地帮助驾驶者同他前面的车辆始终保持适当距离, 还可以向驾车人发出前方交通事故或障碍的警报。
这种电子管理系统在德国慕尼黑附近高速公路上试用结果良好, 使交通事故降低了1 /3 , 堵塞现象也减少了l/3 ，同时还减少了公路交通污染。
同时还减少了公路交通污染。
二．现状及趋势1.我国公路运输交通现状我国尚未进入汽车化社会，但出现了与汽车化国家同样严重的交通问题；主要矛盾表现在以下几个方面：（1）交通事故特别是恶性事故有逐年增多的趋势。
据公安交通部门统计，仅1994 年1月，全国因交通事故造成的死亡人数高达66000 多人，平均每天死亡182 人，造成了巨大的经济损失。
虽然公安交通管理部门在交通法规中规定了非常严厉的措施，并在危险路段设置了相应的限速标志和其它限制标志，但是由于缺乏有效的检测监控手段管理行驶车辆，造成一些驾车人员存在侥幸心理，正是由于“反正没被警察抓到”、“无证据”等错误的想法而酿成大祸。
因而如何阻断这种心理，做到“有据”可依，是解决问题的关键。
（2）养路费征稽工作因车多、路多，特别是个体运输户和私有车辆大量出现，又缺少有效的稽查工具，无法有效防范偷漏现象，而使得偷漏养路费事件时有发生，由此给国家税收带来的损失，保守数字每年也达10 多亿元。
（3）随着高速公路建设里程的延长，收费站大大增多。
目前我国的路桥收费系统大都采用人工划分车型、停车收费、计算机辅助管理的半自动收费方式。
每辆车因制动、停车、交费、再启动，通过收费站的延误时间约为1 分钟。
对于全封闭入口发卡、出口交费的收费系统，有两次启动制动过程，就需要2 分钟的延误。
全国每天有几十万辆车次进出收费站，这将造成社会资源的巨大浪费。
（4）以安全运营管理为借口强行停车造成公路“三乱”现象屡禁不止。
公路管理部门为了管理的需要，在缺乏有效工具时，仍需上路随机抽查一些行驶车辆，查看是否符合上路行驶条件。
例如，车辆是否通过安全检查，是否按时交纳养路费，是否已对客货运输办理了法定手续等等，这是目前迫不得已采取的措施，但也为公路“三乱”创造了条件。
（5）车辆被盗现象有所增加，如何加强防范和失窃后的定位追踪成为车辆防盗的主题。
2.趋势智能公路系统是当今世界ITS、车辆工程及自动控制领域的研究前沿，它以公路智能化为基础，遵循道路基础设施与车载系统协调合作的理念，集成应用现代通信、信息、自动控制、传感器等技术实现车辆辅助驾驶及特定条件下的自动驾驶，减少人为因素引起的交通问题，提高公路系统的安全性和运行效率。
道路交通是涉及人、车、路的庞大系统，解决它所遇到的问题的方法也是多种多样的，但还没有哪一种方法像ITS 这样提供全面和深远的解决方案。
因此，世界各国竞相发展ITS，尤其在美国、欧盟、日本等工业化国家成立了全国性的ITS 发展协调组织，制定研究开发计划并投入大量经费，取了显著的社会与经济效益。
我国也意识到ITS 将会给传统交通带来革命性变化，积极推广利用这一新思潮来发展我国交通运输，几年的实践经验证明：ITS 适合于中国，中国更需要ITS。
国家ITS 中心自2000年开始对其进行跟踪研究，目前已形成包括智能公路磁诱导、车辆自动保持车道控制、安全辅助驾驶等技术的自主知识产权的成套技术成果，填补国内空白，达到国际先进水平。
三．主要需求1.交通运输部制定了《交通运输业智能交通发展战略(2012—2020年)》，要求面对城市化进程不断加快和机动化水平进一步提升的情况下，经济社会将对交通智能化发展提出更高的要求。
智能交通未来发展将更加关注公众出行、交通安全等民生需求．更加适合我国国情、地域和行业特点，更需要企业和社会力量的参与，并将自主创新与集成创新结合起来。
因此，需在该发展战略报告的指导下，编制本地区智能交通技术的发展规划和实施方案，指导智能交通技术的建设。
2、从各地高速公路运行情况看，城市出入口的拥堵情况还是比较突出的，特别是在高峰时段。
在路网的完善、道路有可替换空间或绕行空间的前提下，采用智能交通的技术，更有序地控制车辆驾驶，缓解在大交通量情况下的交通拥堵。
如采用主线控制的方法，平稳或减少相应时间段所进入城市出入口的车辆。
换乘是一种比较实用的方法，可减少出入口的交通流量。
另外，也可通过道路规划设计实现车辆快出慢进，或采用交通诱导的方法控制车辆，来减缓城市出入口的拥堵问题。
3、“智慧城市”和“感知中国”的建设，预示着信息采集技术将要进一步的快速发展。
从目前情况来看，对道路行驶车辆的感知是被动的。
由于网络功能、监控功能以及采集设备的设置等问题，道路信息的不完整、不能共享以及路网动态数据的缺少情况还是存在。
因此，需要进一步加强车辆数据的采集。
恶劣气候会造成不良的高速公路的行驶环境，因此对气象数据的采集和处理将显得很重要。
可采用气象检测设备和视频结合的措施，及时采集、处理气象数据。
同时，完善信息发布措施和发布机制，采用多载体多模式的交通信息发布方式，为社会公众提供安全、便捷和可靠的出行方案。
4、加强道路数据采集、处理和发布技术综合性的研究，打造中国具有自主知识产权的道路智能系统。
在目前ETC技术的基础上，综合GPS系统和道路信息发布系统，形成中国的道路智能服务系统。
四．主要理论和技术一般来说，道路交通问题之间总会存在着一定牵连关系，解决方式为非ITS 及ITS 两种，非ITS 解决方案对某些道路交通问题是起作用的，而且有一些方案是ITS 解决方案代替不了的，所以，非ITS 与ITS 解决方案是相辅相成的关系。
我们也认识到非ITS 解决方案基本上将交通三要素(人、车、路)分隔开来处理，有些技术还未成熟。
具体的解决方案如表。
ITS 解决措施是将人、车、路结合为一个有机整体，使管理与服务人员、道路、出行者及车辆四者之间达到双向沟通，彼此透明，用及时、有效的信息交流来指导和安排人们的出行，使已有的交通基础设施发挥最大潜力。
ITS 将交通运输推进到信息时代，出行者不再处于半无知的茫然状态，出行变为一种愉快享受，从而达到人们梦寐以求的交通运输理想境界。
ITS 发展规划是推行ITS 首先需要进行的工作，其任务是根据某一地区经济和社会发展的需要，明确系统的战略目标，确定开发过程的战略布局，划分政府、企业、研究单位之间的协同任务，确定系统整体框架结构，以及相应的信息组织方案，制定相应的战略措施。
五．案例分析2007年l0月第十四届ITS世界大会期间，交通部公路科学研究院(国家ITS中心)在交通部公路交通试验场成功组织了智能公路技术展示活动。
展示系统围绕“基于车路协调理念的在途信息服务与驾驶辅助”的主题，包括基于位置的交通信息服务(LBS)、车道保持辅助驾驶、视距不良条件下的视野拓展(弯道路段障碍物预警)、动态称重WIM与超载预警、IP接人与出行服务等功能。
通过技术展示和试乘试驾，为驾驶员和乘客提供信息服务和安全辅助，体验未来信息社会中的公路交通出行方式。
1智能道路系统的功能分析：（1）基于位置的安全信息服务(LBS)基于全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)和专用短程通信(DSRC)等技术，为驾驶员提供与道路环境相适应的安全信息服务，包括随沿途道路线形、交通状况、天气情况变化而动态调整的安全限速建议和超速预警、危险路段以及事故多发路段提示预警等服务，如图所示(2)车道保持辅助驾驶基于智能公路磁诱导技术，可以为驾驶员提供在大雪、大雾等低能见度条件下的视觉增强功能，如保持车道视线引导、偏离车道危险预警等功能，以避免侧面碰撞或偏离道路事故的发生。
图2所示为应用磁诱导技术实现该功能的过程。
在行车道中问以一定的间距预先埋设磁道钉，车辆通过传感器探测车辆与磁道钉的相对位置，进而得到车辆与道路的相对位置，并通过显示设备提醒驾驶员车辆偏离状态。
(3)视距不良条件下的视野拓展(弯道路段障碍物预警)基于交通事件自动检测技术，以车载信息提示和路侧可变情报板(VMS)信息发布为手段，为驾驶员提供前方弯道等视距不良路段的障碍危险预警功能，减少追尾碰撞事故的发生。
(4)动态称重WIM与超载预警基于动态称重技术(WIM)，系统可自动获取车辆重量、速度等信息，并及时将超载预警信息通过可变情报板(VMS)进行发布，以提示警告超载车辆驾驶员和公路管理人员。
(5)互联网接人服务基于下一代移动通信技术，实现车载终端设备高速接人互联网，使驾驶员在出行前或服务区休息时，方便的获得实时路况等出行服务信息。
2 系统软件总体设计车载系统采用了Windows XP Embedded，with Compact．Net framework 2．0作为运行平台，开发工具采用Visual Studio．NET 2005 C#。
系统软件采用多线程方式，以GPS数据接收为主线程，根据接收到的位置信息进行功能区域判断，不同功能区域触发相应的服务线程，并通过无线通讯网络实时接收来自监控中心的服务信息，发布给驾驶员。
软件系统的总体架构如图所示。
