智能交通系统的优化与创新 摘要：面对日益严峻的交通状况，传统的交通技术和手段已无法处理。智能交通系统是一个基于现代电子信息技术面向交通运输的服务系统，可以有效地利用现有交通设施，减少交通负荷和环境污染，保证交通安全并提高运输效率。因此，公路智能交通系统已成为当今研究的热点。我们专门研究了九都路的智能交通系统，然后给出了详尽的适合中国具体国情的智能交通系统技术实施方案，并对相关方案的可行性进行了论证。关键词：智能交通系统 安全 环保 通畅1. ITS现状 智能交通系统即ITS系统，是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机技术等有效的集成应用于整个交通运输管理体系，而建立一种大范围全方位发挥作用的，实时准确高效的综合运输和管理体系。 智能交通系统起源于六七十年代，主要流行于西方汽车工业发达的国家，目前比较有代表性的如澳大利亚的最优自动适应交通控制系统（scats），远程信号控制系统，危机交通控制系统。新加坡的高速公路及信息诱导系统，日本的ETC系统，智能停车场等。美国的无人驾驶汽车、道路安全系统等。 我国智能交通系统起步较晚，在上个世纪八十年代后期才开始有相关领域的研究，经过数十年的努力，我国现如今已经从最初的简单引进消化外国的ITS产品逐步发展为能够独立自主研发，具有了从理论到终端产品的完整的产业链。如今中国的智能交通发展迅速，在北京、上海、广州已经初步建立起比较先进的智能交通系统。如北京建立的道路交通控制，公共交通指挥与调度、高速公路管理、紧急事故处理的ITS系统。广州建立了交通信息公用主平台、物流信息平台、静态交通信息管理系统的ITS系统。目前许多中国的中大型城市也都开始或者已经实施了不同程度的智能交通设备，如天津、青岛、济南、洛阳、中山等城市都已启动了自己的智能交通计划。随着智能交通的发展，智能交通系统将在交通运输行业得到越来越广泛的应用。2. 九都路的路况调查洛阳市九都路是洛阳市市区内的一条主干道，也是一条车流量较大的道路，在上下班高峰期经常出现堵车现象，因此被洛阳市民戏称为“就堵路”。尤其是南昌路到定鼎路路段的九都中路，更是堵车的重灾区，为改善这一交通状况，洛阳市政府从2013年9月份开始对九都路南昌路至启明南路路段进行了改造，并于2014年1月底全线竣工通车。图一 九都路改造前图二 九都路改造后的立体交通众所周知，我国现在存在车辆增速与道路发展速度严重不符的矛盾，因此一味的修路并不能解决道路拥堵的问题，要想从根本上解决这个问题，多技术交叉疏导是我国现阶段解决道路拥堵的最有效的途径，这点在九都路改造后体现的十分明显。九都路的改造并不是一味的扩宽道路，而是引进了科学的交通管理系统智能交通系统（ITS），从而使道路状况得到了极大的改善。九都路引进的智能交通系统包括智能诱导系统，智能信号灯系统，车流量监控系统，电子警察系统。他们的功能特点如下 （1）：交通诱导系统。九都路沿线安装多块电子诱导屏，设置在红绿灯路口前方，其和后台的计算机联网相连，可对整条九都路的交通情况现场直播，并提供最优路径引导。当前方路段发生堵车或交通事故时，交警部门通过电子诱导屏，显示附近道路的地图，用红色标出拥堵路段，绿色标出畅通路段，提醒过往车辆绕行。 （2）：智能信号。埋在地下的传感器将收集到的车流量信息，通过后台计算机传输给智能信号控制系统，该系统可自动判断周边路段车流量，据此自动调节红绿灯时长，若东西方向车辆较多，绿灯时间则自动延长；南北方向车辆较少，绿灯时间则较短。此外，信号智能控制系统还可实现远程控制，交警部门可在控制室内通过实时监控画面远程对红绿灯进行调整，减少一线交警的工作量。（3）：车流量监控。就是通过埋在地下的传感器，记录下通过此路段的车流量形成数据传输到后台的计算机。车流量检测系统的作用很关键，电子诱导和信号灯自动调配时间都要靠它提供数据。（4）；电子警察。它不同于传统的电子眼，它是综合了之前的电子眼和路面卡口系统的作用。红灯时，若车辆强行通过停止线，电子警察系统将对其进行抓拍，并将车辆信息及时上传，让闯红灯车辆无处遁形。电子警察系统和地下传感器相连，在车辆通过此路段时还能对车辆进行抓拍，记录并上传车辆牌信息，能为公安部门提供方便，能加办案效率。还有对一些违规行驶的车辆进行记录，减少了一线交警的数量。九都路竣工通车以后，路况得到了极大的改善，早晚高峰的堵车时间对比以前有了明显的缩短，交通事故率也明显低于改造前，来往的司机行人也对这一工程啧啧称赞。下图是九都路改造前后群众对路况的评价情况：图三 行人对交通拥堵情况的意见的柱状图虽然九都路在应用智能交通系统以后道路状况得到大大改善，但仍有很多问题不容忽视。经过我们的调研，我们发现了九都路还存在一下问题：（1）.交通紧急情况阻塞交通（交通事故等）。一般一场交通事故发生后都会进行现场勘察，而现场勘察这个程序执行完之后往往已经过去很长时间。因此，当路上发生紧急情况堵塞交通时，由于信息不能第一时间到达管理部门，道路往往会因此而长时间堵塞，甚至整条路因此而直接瘫痪。（2）.人车混乱的交通流。造成交通秩序混乱的原因有哪些?据了解，排名前三的是：人车争行、汽车过多、闯红灯等不遵守交通规则现象。而人车争行成为了首要原因。此类现象不仅是在十字路口，正常形式的道路上也经常见到。行人遇轿车各不相让，互相抢道现象时有发生。行人在马路中间走走停停，电动车在车流中见缝插针，轿车在较窄的道路上仍高速前行。（3）.道路中间无控制信号的安全过路问题。在九都路西苑公园段，人流量较大，但由于距离交通路口较近而没有设置信号灯，人们在这一段过马路时候安全问题令人堪忧。（4）.特殊人群（盲人）的过路问题。特殊人群由于身体原因往往导致其过马路时安全问题无法保证。3. 方案在对已经实行ITS的洛阳九都路为例进行分析，我们发现虽然现有的ITS可以对部分的交通问题起到缓解作用。然而对于在调查研究的过程中，我们团队发现的问题以及现有的ITS无法解决的问题。我们提出了五个优化方案，用来解决所有道路可能出现的交通问题。方案如下：方案一：道路的无事故化处理。该方案的组成结构如下：结构图一 当一个交通事故发生后，通过后台的中央控制系统观察及时发现事故，看到后通知最近的紧急处理部门（例如120急救，清障车等），快速的救治伤员，清理道路，使之尽快变得通畅。之后再调集录像等资料，对一些保险、事故定损等进行处理。这样既达到使道路通畅的目的，也可以使交通事故处理变得有理可循。方案二：智能LED显示屏。方案图如下：后台计算机信息处理与控制LED显示交通拥堵状况停车场信息天气状况结构图二 我们的方案是在不加入过多投入的情况下让显示屏显示更多的内容，比如，天气状况、停车场信息、交通堵塞路段显示等，让驾驶员对自己从出发到到达目的地的全过程的各种交通信息有一个全面的了解以提高自己的出行效率。而且在显示更多信息的同时提高了显示屏的利用率。方案三：感应红绿灯。此方案可以用以下方案图表示：驾驶员注意力集中事故发生率降低红路变换示行人过马路结构图三当有行人要过马路时，站在道路两旁道涯上，道路中间的自动感应红绿灯（如图所示）就会立即变为红色提醒驾驶员注意有行人通过，并且减慢车速，让行人先通行。 图四 路中间的红绿灯方案四：有声信号灯。这个方案主要是在红绿灯转变的过程中加上声音提醒，让盲人通过听觉判断红绿灯的转变。这种情况下就是要求声音提醒与红绿灯转换相适应，必须在出现绿灯情况下准确的让声音提醒同步出现。可以用以下方案图来表示：红绿灯变换声音提示产生驾驶员注意正常人过马路盲人过马路结构图四方案五：智能栅栏。这是一个强制性方案，但是对于中国当前行人过马路的情况具有极大的可行性的。阻止放行行人栅栏升降红绿灯信号变化结构图五 其工作过程如下：当路灯变为红灯时，栅栏降下，把人行横道封死，行人无法穿过栅栏通行。当路灯变为绿灯时，栅栏上升，行人可顺利通行。4. 可行性分析方案分析总结现实生活中，一个方案的提出能否适应社会发展的需要，这其中往往涉及到很多方面的问题。而实际上，又因为方案的提出无法通过具体的实践来加以验证，故而在实际操作中，对方案的研究分析，主要是通过现有的技术手段、数据等相关知识，对方案实施后所造成的各种结果予以预测，从而验证方案的科学性与可行性。为了让我们的方案更加有说服力，我们小组以洛阳市车流量为基础，运用定性分析与定量分析相结合的方法，对我们方案的方便可靠性，以及实施后所带来的社会效益、经济效益对环境污染等的影响进行了系统的分析与考虑，从而确定我们方案的可靠性、科学性与合理性。4.1、定量分析在定量分析方面我们首先用线性回归分析预测的方法对优化方案实施后的交通量进行预测，然后用收益成本的方法对各个方案进行细化的评价，最终确定方案的可行。（一）线性回归方程预测：随着中国经济的高速发展，人民的生活水平稳步提升，再加上国家汽车工业的逐步崛起，汽车作为一种现代化代代步工具逐步进入寻常百姓的家。洛阳市作为中国的国体的一部分，也得益于国家优良的政策，社会经济不断向前发展，人民生活水平也得到了极大的改善，伴随人们生活的改善，洛阳市人民的消费理念也逐渐产生了变化，对汽车的购买欲的急速膨胀，种种原因，促进了洛阳市的机动车保有量的急剧上升。而一个地区汽车保有量的多少对于影响该地区的交通基础设施的建设等一系列因素有着至关重要的影响。因此，对汽车保有量的预测就显得极为重要了。而汽车保有量往往受到很多因素的影响, 分析汽车保有量的影响因素, 选取主要影响因素, 并采用恰当的预测方法, 能够建立合理的可靠的汽车保有量预测模型, 从而提高道路交通量、基础设施建设的精确度, 得到可靠性高的预测结果, 为决策者提供有价值的建议。分析汽车保有量的影响因素是做好预测工作的基础, 经研究表明影响汽车保有量的因素包括经济因素 、人口因素等、 可归纳为如下几个方面地区经济发展：洛阳市DDP；人口因素：洛阳市人口数量；消费水平：洛阳市人均消费水平；常用的汽车保有量预测方法可分为两大类: 定性预测法与定量预测法. 定性预测法包括: 市场调查预测法 、类比法 、专家预测法和德尔菲法等； 定量预测法包括: 时间序列法 、趋势外推法 、计量经济法 、灰色预测法 、神经网络法和回归分析预测法等。在本文的洛阳市汽车保有量预测中, 考虑了多种影响因素, 由于多元线性 回归预测模型是洛阳市汽车保有量预测的有效方法, 根据统计检验, 能够找出显著的影响因素, 建立最优的预测模型, 因此, 在文的预测中选择多元线性 回归分析预测模型。通过数据的收集得出以下表格：表一：汽车保有量影响因素 通过线性关系的分析，最终我们设所求的多元线性回归方程模型为：Y=1*X1+2*X2+3*X3+根据对所取的数据的相关性分析，可以确定所选取的影响因素适用。通过运用EXCEL软件，确定所求方程：Multiple R（相关系数）、R Square、Adjusted R Square、F显著性统计量、以及系数1、2、3、的确定表表二：残差、标准差分析 、百分百排位表 图五：残差分布图 图六：正态概率图 通过处理结果可知：Multiple R:即复相关系数R，又称相关系数，用来衡量自变量X与Y之间的相关程度的大小。而上述中R=0.998876表明他们为高度相关；R Squar