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篇(1)

關鍵詞:交通監控;交通流;IPv6

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)04-0953-03

Research on Traffic Monitoring System Based on IPv6 Networks

WU Yan

(School of Software Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China)

Abstract: The model researched in this paper is a traffic monitoring system based on IPv6 networks. Using the infinite address space IPv6 offered, all monitors in this system own its IP address. By researching the system, prove the advantage of IPv6 networks, and provide the evidence for the city traffic monitoring system transit from traditional networks to IPv6 networks in the future.

Key words: traffic monitoring; traffic flow; IPv6

智能交通系統(Intelligent Transportation System,ITS)是解決日益嚴重的交通運輸問題的有效途徑,交通監控系統是ITS的一個重要子系統。它的信息來源多,監控機分布廣,所以它需要運用先進的控制技術,信息處理技術與管理技術來實現。

在原有基于IPv4網絡或其他通信網絡的交通監控系統上,開發基于IPv6網絡的交通監控子系統,能夠有效的改善在IPv4網絡協議下構建的網絡體系的弊端。交通監控能夠通過IPv6網絡實現對路口通信機等交通設備的監控,這就使得每一臺路口監控機擁有自己的IP地址成為可能,能夠實時、全面和準確地采集交通信息,實現城市交通的智能化。

1 IPv6介紹

1.1 IPv6標準概述

IPv6指的是網絡協議版本6。目前使用最為廣泛的網絡協議是網絡協議版本4。Ipv4有32位地址長度,理論上能編址1600萬個網絡、40億臺主機。但采用A、B、C三類編址方式后,可用的網絡地址和主機地址的數目大打折扣,以至目前的IP地址近乎枯竭。 IPv6將把地址長度擴展至128位,共計約3.4×1038個地址,是IPv4地址空間的近1600億倍。

IPv6可提供大量的IP地址,使得與互聯網相聯的每臺電腦均被賦予一個IP地址。

IPv6在以下方面有所改進:

1) IPv6有比IPv4更長的地址,解決了IPv6最初要解決的問題。

2) IPv6對頭部進行了簡化,它只包含了7個域(IPv4有13個域)。這使得路由器可以更快的進行分組,從而提高了路由器的吞吐量,并縮短了延遲。

3) IPv6更好的支持選項。因為以前那些必需的域現在變成可選的,而且,選項的表示方式也有所不同,這使得路由器可以非常簡單的跳過那些與它無關的選項,加快處理速度。

4) IPv6在安全方面有所改進,認證和隱私是關鍵的特征,并致力于提高服務質量。

1.2 IPv6主頭部

IPv6的頭部如圖1所示。對于IPv6,版本(Version)域總是6。在從IPv4到IPv6的遷移過程中,路由器通過檢查該域來確定分組的類型。

流量類別(Traffic class)域的用途的,按照各種不同的實時遞交需求將分組區分開。實際上現在只有少數路由器實現了這個域。

流標簽(Flow label)是實驗性的,它的目的是通過該域,源端和目的端可以建立一個具有特殊屬性和需求的偽連接。

凈荷長度(Payload length)指明緊跟在圖1所示的40字節之后還有多少字節數。

下一個頭(Next header)是IPv6的關鍵,它之所以能夠得以簡化的原因是它可以由附加的擴展頭。該域指明了如果當前頭之后還有擴展頭的話,該擴展頭是哪一種擴展頭。如果它是最后一個IP頭,那么Next header域指定了該分組將被傳遞給哪一個傳輸協議處理器(如TCP,UDP)。

跳數限制(Hop limit)避免分組永遠在網絡中。

源地址和目標地址選用16字節。為了書寫16字節的地址,IETF設計了一種新的標記法。16個字節被分為8組來書寫,每一組4個十六進制數字,組之間用冒號隔開,由于許多地址內部可能有很多的0,16個0構成的一個或多個組用一對冒號代替,同一個組內的前導的0可以省略。

調用:①ipv6 install ② ipconfig 兩條指令,獲得本機的地址如下所示:

fe80::5efe:192.168.36.76%2

2 系統總體方案設計

智能交通監控系統的總體目標是:能夠處理來自交通監控機的交通信息,統計分析后傳輸至服務器并存入數據庫,為信息查詢者提供道路信息的歷史查詢。同時基于監控的目的,系統也提供用戶可以根據需要改變已有的監控機的當前狀態。

2.1 需求建模

根據系統需求,系統分為4大功能模塊:

1) 實時數據采集與處理模塊:包括數據預處理,數據傳輸暫存,實時監測的功能。

2) 信息存儲與查詢模塊:所有的交通數據信息都存儲在交通信息數據庫中,用戶通過填寫查詢條件,可以實現對各個路口的交通信息的歷史查詢(如平均車速,平均車流密度,總車流量)。

3) 數據傳輸模塊:實現監控機與服務器的數據傳輸,同時,服務器在接受到數據后,立即將數據存入交通信息數據庫。

4) 監控機控制模塊:可以選擇查看已有的監控機的當前存在狀態(開啟或關閉),當前的采集頻率(高頻,中頻和低頻),并根據用戶需求改變所選的監控機的狀態。

2.2 體系結構的設計

2.2.1 邏輯結構

交通監控系統的邏輯結構描述了系統功能模塊的劃分,功能模塊的定義和彼此的聯系。分為實時數據采集與處理模塊,信息存儲與查詢模塊,數據傳輸模塊和監控機控制四大功能模塊。

實時數據采集與處理模塊要完成數據預處理,數據傳輸暫存,實時監測的功能。信息存儲與處理模塊完成控制響應,信息查詢與信息顯示的功能。數據傳輸模塊完成控制響應,連接信息,和數據傳輸的功能。監控機控制模塊完成控制響應,信息查詢,信息顯示和狀態更改的功能。同時實時數據采集與處理引擎包括數據預處理,數據傳輸暫存,實時監測的功能。信息存儲與處理引擎主要是信息查詢。數據傳輸引擎主要是數據傳輸。監控機控制引擎主要是信息查詢與狀態更改。

2.2.2物理結構

交通監控系統采用C/S結構,它的物理結構分為以下4層,傳感器層(檢測點),分布式服務器層(處理單元),全局服務器層(交通信息數據庫),客戶端層(應用程序,用戶登陸界面)。層次結構如圖2所示。

1) 傳感器:定時采集需要的交通流量信息,并將信息傳入分布式服務器。

2) 分布式服務器:對采集到的信息按照一定的算法進行處理,得到能直觀反映交通狀況的有效信息,并把處理后的交通信息傳輸給全局服務器。

3) 實時數據庫:當有多個分布式服務器同時向服務器提出傳輸請求時,服務器會按照預先設定的規則來依次處理這些連接傳輸請求。當本分布式服務器請求未得到響應,同時又不斷有新的交通信息來自傳感器等待處理時,我們把這些還未傳輸的數據暫時先放入實時數據庫中,一直到服務器響應本次連接傳輸,從實時數據庫中讀取傳輸。

4) 全局服務器:接受來自各分布式服務器所處理好的數據,并立即存入交通信息數據庫。

5) 客戶端:為客戶提供一個應用程序,根據用戶提供的查詢條件搜索數據庫,將查詢得到的交通歷史信息以表格和曲線圖的形式顯示給用戶,使用戶可以直觀的看到交通狀況的變化。同時,本系統不僅能夠查詢顯示來自監控機的信息,也能對監控機進行控制。用戶可以選擇改變已有的各個監控機的狀態。

2.3 數據傳輸

本系統研究以基于IPv6網絡為目標,但在具體實現時,因為不可能在IPv6網絡上運行,所以我們是模擬一個IPv6的環境,使在這個環境中的任何監控機,服務器都擁有用IPv6編址的IP地址,具體編址方法在1.2中有詳細介紹。使用IPv6,使我們不用再擔心是否會因為監控機的增加而造成網絡地址不夠用的尷尬,因為它能有效地提供一個幾乎無限的Internet地址的空間。對IPv6網絡的使用作一下比較。比如使用IPv6網絡前,因為考慮到地址問題,所以在一個路口建立一個路口檢測機,根據監控機的物理構造,內部線圈等通過電流感應來測算通過的車流量,車流密度和速度這些交通信息。這樣得出的交通數據必定是不準確的。并且,我們在研究某一路通情況的時候,也不僅僅滿足于知道這個路口的總的交通情況,往往需要研究路口每個方向的交通流量情況,這個問題在使用IPv6網絡后能得到解決。

在IPv6網絡中,由于不存在地址的考慮,我們在路口的四個方向上也分別設置一個監控機。通過這些監控機可以比較準確地監測出自己路段的交通信息。在這樣的網絡中,路口的監控機似乎沒有什么檢測作用,它的作用就在于采集各個方向的流量數據,通過計算處理后即為路口的流量數據。這樣的優勢在于,不僅可以獲取某一路口的交通數據,同時也可以具體到某一路段的交通數據,這樣的數據采集比較準確,具有更高的研究分析價值。

由以上對比可以得知,建立在IPv6網絡中的交通監控系統能夠獲得比傳統網絡更準確地交通數據,并且由于IPv6是對IPv4的改進,使得建立在IPv6網絡上的數據傳輸也能比傳統網絡速度快,延遲時間短。

2.4 監控機控制模塊

系統列出所有的監控機供用戶選擇進行操作,當用戶選定某一監控機時,系統自動根據獲得的監控機的ID號對監控機狀態數據庫進行查詢操作,將監控機的當前狀態反映給用戶。用戶得知監控機的狀態后,可以根據實際需要對該監控機進行控制操作。

系統反映給用戶的狀態主要是該監控機是開啟還是關閉,當前的監測頻率是高還是低。由2.3節可知,系統中的既有監測路口的監控機,又有檢測路段的監控機。如果按照傳統的監控機設計,一個監控機控制不止一條道路的交通信息,那么對它進行操作直接影響四個路段的信息采集。而現在使用IPv6網絡后,每個路段都有自己的監控機,若需要對某一監控機進行關閉操作,則不會影響其它路段的采集信息。并且,對于不同的道路信息,用戶所關心的程度不同。對于比較重要的道路,采集數據的頻率就要求比較高,這樣能更好的了解交通信息的變化情況,而對于一些比較偏僻的道路,也許只要知道大致情況即可。要解決這個數據需求不同的問題,就可以對監控機的采集頻率進行設置。設置了其中某一路段的采集頻率,對其它路段沒有影響,可路口監控機仍能根據自己的頻率從其四個道路監控機中獲得數據。唯一有改變的是作的監控機所傳給數據庫的數據量可能增加或者減少。

由此可以看到采用IPv6網絡的另一個優勢就是可以準確地對監控機進行操作控制。

3 結束語

以IPv6技術為代表的下一代互聯網是網絡發展趨勢,開發基于IPv6網絡的交通監控系統將是IPv6技術應用的一大熱點。IPv6網絡在本系統的優勢體現在:

1) 地址空間的擴大使得每個需要監控的路段的監控機都有自己的IP地址,隨著監控機的增加,獲取的交通信息更加準確;

2) 因為每臺監控機都有自己的地址,使得對監控機的控制只與該監控機所處的道路有關,不會影響到其他的監控機的數據采集,對監控機的控制可以根據實際研究需要更改,控制更加到位自由。

本論文基本實現了理論要求,基于IPv6網絡的交通監控系統能解決傳統網絡中存在的問題,能更加有效的實現監控目的。

參考文獻:

[1] 萬加富,張文斐,張占松.網絡監控系統原理與應用[M].北京:機械工業出版社,2003.

[2] 張云勇.基于IPv6的下一代互聯網[M].北京:電子工業出版社,2004,7.

[3] Tanewbaum,A.S.計算機網絡[M].潘愛民,譯.北京:清華大學出版社,2004,8:394-399.

篇(2)

關鍵詞：軌道交通，軌道電路，可靠性，安全性

 

0 概述

國外軌道交通ATP系統許多都采用軌道電路作為信息傳遞媒介。軌道電路把控制中心發出的命令傳遞給列車，同時將列車的位置信息（以軌道電路區段為單位）返回給控制中心，控制中心據此形成后續列車的控制命令。軌道電路具備雙重作用：即列車檢知和信息傳遞。以軌道電路作為信息媒介可以簡化ATP系統設計。隨著ATP系統新的控車模式（尤其是一次模式曲線控車方式）的出現，車載系統對信息量的需求顯著增加，軌道電路信息數字化應運而生。同時，車載設備對信息連續性、穩定性的要求也相應提高。為此，列控信息安全可靠快速傳遞成為新型數字軌道電路首要解決的問題。

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交通信息工程及控制

作為ATP系統的一個子系統，從信息傳遞的角度看，數字軌道電路（Digital Track Circuit，縮寫DTC）在整個系統中起著承上啟下的作用，是信息的主要載體，ATP系統信息傳遞流程如下圖。

篇(3)

論文摘要：高速公路是衡一個國家公路交通現代化水平的重要標志之一我國高速公路起步較晚.但發展速度較快.到2008年底我國商速公路通車里程己達到5.3萬公里.位居世界前列.信息化建設則是實現高速公路現代化管理最重要的墓礎。

一、前言

近年來，隨著高速公路的建設及運營里程的不斷延伸，和發展重心逐步由建設向管理的轉移，顯得高速公路的管理顯得愈加重要，為使高速公路管理工作適應新形勢的要求，必須加大科技含t，提高科技水平.以交通機電工程三大支攤系統收費系統、監控系統和通訊系統為基礎的高速公路信息化系統為今后高速公路科學和規范管理提供了很好的保證，也為將來高速公路監控能力的提高、事故災難預防等提供了良好的措施.信息技術的進步和互聯網技術的發展，加速了高速公路信息化進程，同時也為高速公路管理發揮著巨大的社會效益和經濟效益.

二、高速公路息化的求分析

傳統的高速公路管理一般都墓于高速公路機電系統，即收費、監控、通信三大系統.我國主要高速公路墓本上都進行了通信和監控系統的設計，部分高速公路通信和監控系統與高速公路同步建成，部分在高速公路通車后分期建設。各高速公路都建有收費系統，有些省市已開展自動收費系統的試臉工作.但是，相對于高速公路的建設速度，高速公路的運營管理顯然不能適應其建設發展的要求，突出反映在其管理模式不夠完善，管理手段落后，尤其是在管理的信息化和智能化方面.由于重視程度不夠，加上缺乏科學的整體規劃，制約和影響了高速公路運營管理水平的提高.事實上，傳統的離速公路機電工程項目己不足以承載高速公路的現代化管理系統的要求.高速公路作為先進的交通設施，必須和現代化的交通管理、現代化的信息服務手段結合，根據高速公路運營管理的特點，建立高速公路廣城網絡，實現省(市)級高速公路運營管理機構，在資源共享的墓礎上，通過系統的整合集成，進而實現全國或地區性路網的集中統一管理.高速公路運營管理信息系統應該是以高速公路日常的運營管理工作為主要的服務對象，在現代化的收費系統、監視系統和通信系統的墓礎上，通過系統的集成，實現各路段及收費站信息資源共享與管理。高速公路運營管理信息系統建成后，應該能在省(市)級實現交通管理、收費管理、監控設施管理、通信設施管理、事故處理、救援管理、環境監測管理等方面的管理信息化，并實現辦公自動化.

三、現代信息技在化中的應用

(一)衛.定位技術。衛星定位技術在公路交通行業中具有廣泛的應用.如在公路建設中、野外劫察中對路線與重要構造物控制點的定位，在大型橋梁施工、運營監控中對結構變形觀側點的定位以及在公路運翰中對車輛的實時定位等.

(二)致地圈與coo技術。數字地圖在發達國家己成為商品，在我國，由于體制與經費問月，至今尚未提供能夠滿足勘察設計精度要求的全國性數字地圖.軟件已開發出成套和單項的軟件，在生產中得到應用.但多為自行開發、自行利用。

(三)公路數據庫與技術.公路數據庫的發展遠遠滯后于公路交通福求的發展，GIS是最適于進行地理空間數據處理的計算機應用系統，而公路具有典型的線性地理特征，適于應用GIS進行形象化管理。

(四)，能交通技術.ITS是當今公路交通發展的趨勢，中國的ITS已經起步，但須結合中國的具體國情，解決中國的問題.當前實現聯網收費則是當務之急。其次就是發展車輛導航系統，將路網的交通狀況信息實時傳遞給行駛中的車輛駕駛員.以確保車輛駕駛員選擇最優路線。

(五)樞紐站伯息服務技術.我國已陸續建成45個主樞紐站.但所謂“建成”僅指土建設施的完成，而樞紐站的功能設施尚未完善.

(六)物流技術.主要是將貨源、倉儲、分檢、配送、運物、結算等環節合為一體，為貨主提供全方位的服務，保證貨物安全、準點地運到目的地.降低貨主的經營成本.為此形成了相應的物流技術，而物流信息技術則成為關鏈技術.除車輛定位外.還有貨物跟蹤與電子商務技術等.

四、高速公路發展的信息化趨勢分析

(一)不停車自動收費.目前高速公路主要是采用半自動收費方式，不停車自動收費正在發展中，它的推廣使用還存在一些問題，如經濟因素、技術難度、可行性等.隨著科技的發展和管理的實際孺要，不停車自動收費在近幾年內將會成為IT技術在高速公路行業應用中的熱點.

(二)交通運翰綜合信息與通信服務系統.在現有通信系統和交通信息采集系統的基礎上，集中開發路車通信設備、車載信息處理機和車載定位導骯系統，逐步建立扭蓋全國的高速公路交通運輸綜合信息網絡.為公眾和道路使用者提供交通信息服務.

篇(4)

【論文摘 要】高速公路機電系統是發揮道路設施交通功能的主要輔助管理系統，是對高速公路實施現代化管理的主要工具。本文分析了機電系統的結構與功能，并對高速公路機電系統各子系統的結構、功能進行了比較深入的探討。 

1. 引言

高速公路機電系統是發揮道路設施交通功能的主要輔助管理系統，是對高速公路實施現代化管理的主要工具。高速公路機電系統主要由高速公路監控、收費、通信、照明、供配電和隧道安全運行保障等子系統構成。各子系統之間與系統內部由通信網聯系。

2. 高速公路監控系統

2.1 高速公路監控系統，是采用現代化的手段對全線交通流量、交通狀況、環境氣象、設施運行狀態進行檢測，按照一系列智能控制規則和策略產生控制方案及控制手段，調整道路交通流的狀態，進而實現控制交通流量、改善交通環境、減少交通事故，達到安全、舒適、快捷的運輸目的。

為實現這一目的，監控系統必須具備最基本的三個功能：（1）采集交通流數據，判斷交通狀態：（2）根據交通狀態，實施控制策略，決定控制參數；（3）執行控制策略，將控制參數作用于交通流。

2.2 根據高速公路監控系統的功能要求和設備特點，監控系統可分為如下功能子系統：

2.2.1 信息采集子系統：該系統的功能是獲取交通信息原始數據，通過視頻車輛檢測器、超聲波檢測器、紅外檢測器、檢測線圈、通信設備等形成的交通量采集子系統，獲得各段道路的交通量數據。

2.2.2 交通控制子系統。

交通控制子系統包括：交通控制目標、交通控制方法、交通控制參數。控制參數以一定的控制形式作用于交通流。根據控制形式的不同，控制方法可以分為匝道控制和主線控制兩大類，而匝道控制又可以分為：入口匝道定時調節控制、入口匝道整體定時控制、入口匝道交通感應控制、入口匝道匯合控制。

2.2.3 交通誘導信息顯示子系統。

交通誘導子系統包括可變限速誘導系統，依靠埋設在道路兩側或中間的可變限速標志，進行整條道路的車速優化處理，使車輛以均勻的密度分布在高速公路上；可變情報板系統則提供更為具體的誘導信息，向車輛提供準確的交通狀態和警告、指揮信息。顯示子系統包括控制中心通過電視墻或者大屏幕投影再現重要地段的攝像機和視頻傳輸設備獲取的視頻實時數據，和能見度、溫度、濕度、風向、風速、雨雪等視頻數據，并根據需要可對視頻數據進行抓拍記錄；通過設在路邊的緊急電話獲取緊急救援信號。

2.2.4 中央控制設施子系統。

中央控制設施子系統的主要組成設備有：計算機及其外部設備、大屏幕圖形顯示板、控制臺、電話總機臺、不停電電源ups設備等。

2.2.5 計算機網絡子系統。

計算機網絡子系統將其他子系統通過計算機網絡連接為一個整體，使之真正成為一個功能強大的有機系統。計算機網絡系統包括：計算機設備、網絡連接設備、計算機操作系統、數據庫系統、計算機網絡管理、監控系統應用程序。

3. 高速公路通信系統

高速公路通信系統主要由以下幾部分組成：主干線傳輸、業務電話、指令電話、緊急電話、數據傳輸、圖像傳輸、廣播、通信電源和通信管道。

高速公路通信系統作為高速公路機電系統的支撐系統，在整個高速公路管理中處于非常重要的位置，它主要承擔以下三方面的任務：

3.1 承擔監控系統和收費系統的數據、語音、圖像等各類信息的傳輸任務，使監控系統和收費系統真正成為系統而正常運轉。

3.2 承擔高速公路內部各業務部門和管理部門的業務聯系，如事故增援、道路設備設施的維修等。

3.3 承擔高速公路內部的監控中心、收費中心、業務部門和管理部門與外界的聯系。

4. 高速公路收費系統

收費系統的主要功能包括：收費通量統計和車輛分型，按標準收取通行費并發放收據，匯總、整理與收費有關的數據和交通量數據，傳送到收費廣場、收費管理中心、監控中心等各級管理部門的上一級計算機進行處理，編制各類管理報表和進行數據分析，保存重要數據，并根據監控中心的命令，對出入高速公路的車輛進行控制和調節。

5. 高速公路配電照明系統

高速公路照明系統一般包括主車道照明、廣場照明和隧道照明三部分。在運輸繁忙、事故多發、重要路段以及隧道中設置主線照明，可以改善夜間與隧道中的行車環境，降低交通事故的發生率；在收費廣場采用高桿照明，可以保證收費車輛的安全交匯和排隊；并且照明系統的設置可以使道路監控攝像機充分發揮夜間監視的作用。

6. 結語

高速公路機電系統是以電子、電氣、控制、通信、機械和交通工程等技術為基礎的綜合性大系統，它主要由監控、通信、收費、配電照明等系統組成。本文重點研究了監控系統的原理、監控過程、各子系統功能與系統間的關系等，并分析了通信、收費、配電照明等系統的結構與功能要求。

參考文獻

［1］ 吳偉國，張平樂，王帆.淺談機電系統建設與高速公路智能化［j］.湖南交通科技，2007，33(4):142～144.

篇(5)

[論文摘要]介紹日本的交通狀況，主要闡述日本高度發達的交通網絡體系，先進的智能交通網絡以及完善的交通法規教育。

一、引言

日本國土總面積僅僅有37萬多平方公里，約相當于俄羅斯的1/45，中國和美國的1/25。它擁有人口約1.3億，其中的80%居住在城市，而且平均每2人就擁有1輛汽車。日本人口密度之大，擁有汽車數量之多，可謂世界各國所少有。就拿日本的首都東京來說，和北京比起來，東京市內可謂沒有大路，路窄，行車道也窄，而且不常見到立交橋，市內核心區的很多干道也只不過是雙向四車道。東京車流密集但是基本不堵車，道路通過率極高，事故率極低，交通繁忙而井然有序。是什么原因讓日本的交通達到最優化的配置呢？

二、高度發達、便捷高效的軌道交通網絡體系

在日本，軌道交通包括城市間的火車、城市中的地鐵和有軌電車。軌道交通第一個優勢是經濟。日本汽車售價相對便宜，但保有和維護私家車的經濟支出很大。相比之下，軌道交通則要劃算得多。

便捷也是軌道交通吸引乘客的重要原因。日本城市軌道交通系統非常發達，在東京，居民一般步行10分鐘至15分鐘就可以到達最近的車站。

日本軌道交通車輛充足。為了保證乘客的需要，東京的地鐵、有軌電車在白天一般5分鐘左右一趟，高峰時則每隔兩分半鐘就發一趟車。

軌道交通乘坐環境也非常舒適。地鐵、電車車輛一般都配備良好的通風系統，可以做到車廂冬暖夏涼。車廂每個車門上方都安裝有液晶顯示器，提示站名，提供換乘指南、線路運行狀況等信息。

日本軌道交通依靠自身的優勢吸引了乘客，同時降低了人們駕駛私家車出門的需求。在東京，有超過90％的人選擇乘坐軌道交通工具上下班，選擇私家車的只有6％。這不僅緩解了交通擁堵問題，對保護環境也發揮了明顯的作用。

除地鐵之外，日本的高架輕軌列車也很方便。這種“空中列車”與地鐵一樣，也是間隔2～3分鐘1趟，與地鐵相互呼應，相得益彰，構成日本都市的立體公交，激活和促進了日本社會人流、物流、信息流的高速聚散與運轉。

三、先進的智能交通管理系統

日本東京的電腦自動化智能管理交通的流程，使借助遍布主要路段的6000部車輛感知器、90部自動攝影機，將路面情況傳送至警視廳的21個電視屏上，通過電腦分析，將各路段的車流擁擠程度、車速等數據，用紅、黃、綠等顏色自動顯示出來，而指揮中心很快就可以掌握全盤情況，然后通過電臺廣播直接指揮。

（一）車輛導航系統

為了使駕駛員在駕駛中可以采取最佳的行動，通過分散交通流等為駕駛員提供便利，將經過路線的堵塞信息、所需時間、交通管制信息、停車場的滿空信息等通過雙向通信的導航系統或信息裝置提供給駕駛員。此外也可事先在家中、辦公室等地獲得同樣的信息以便制定合適的出行計劃。

（二）安全駕駛

為預防事故通過車輛、道路的各種傳感器掌握道路、周邊車輛的狀況等駕駛環境信息，通過車載機、道路信息提供裝置等實時地為駕駛員提供信息，并進行警告。此外通過在車輛設置自動控制功能，判斷自身車輛及周圍車輛的位置、動向、障礙物等信息危險時自動地實施車速控制、駕駛控制等輔助駕駛動作。隨著輔助駕駛功能的完善最終實現自動駕駛。

（三）行人輔助系統

通過使用便攜式終端、磁、聲等各種設施、道路引導設備幫助老弱病殘者行走，以保證其安全。此外，在行人橫穿道路時可以通過便攜式終端延長綠燈時間，為行人提供幫助。車輛方面可以通過監測車輛前方的行人，警告司機或自動采取剎車等措施預防交通事故。

此外，在智能交通的發展下，日本誕生了新的交通管理系統UTMS。它包括十個子系統：公交優先系統（PTPS）、交通信息提供系統（AMIS）、綜合智能圖像系統（IITS）、安全駕車輔助系統（DSSS）、行人信息通信系統（PICS）、緊急車輛優先系統（FAST）、緊急狀態通報系統（HELP）、環境保護系統（EPMS）、動態誘導系統（DRGS）、車輛行駛管理系統（MOCS）。

這一系統使用，可使交通事故降低30%，并且減少五分之一的交通擁堵時間。

四、交通法規全民教育

日本少年兒童從小接受交通安全教育，因此養成了一個良好的遵守交通規則、維護交通秩序習慣。

日本各種民間組織，如全日本交通安全協會和日本自動車聯盟（JAF）等8家協會分別對不同的人（包括老人和兒童）進行全面的交通安全教育。教育的手段多種多樣，有講座、交流、同車駕乘、觀察他人的駕駛行為、通過模擬駕駛儀體驗危險以及交通危險預知訓練等。教育的內容也很豐富，有交通法規、交通事故處理、保險知識、車輛的構造與維護、ITS知識及個人的生理特征等。

日本人駕車比較講文明禮貌，只要人行橫道上還有1個行人，汽車就絕對禮讓。車如此，人亦如此，很少有闖紅燈之類的違章行為，這種通行有序的情景讓人感受其文明程度的具體和實在。人、車各行其道，相互禮讓，繁忙而有序，使日本城市交通和諧暢通。

除了與駕駛者文明開車有關外，再就是管理嚴格。日本交通法規對無照駕駛、超速行駛、闖紅燈、酒后開車、違章停車等行為的處罰相當嚴厲。

五、結束語

井然有序的道路交通環境，小而言之是展示國民講禮貌、守規矩的好習慣，大而言之則是折射出一種平和穩健、遵守規矩的健康社會心態，折射出整個社會的和諧氛圍。在日本，交通的便利通暢，促進了通行效率，也體現著社會和諧與先進的交通的技術。

參考文獻：

[1]周家高，日本交通管理一瞥[J]，現代交通管理，1999，第4期.

[2]韋公遠，感受日本交通[J]，汽車運用，2006，第10期.

[3]北京市公安交通管理局赴日考察組，日本交通管理觀感，道路交通與安全，2001，第5期.

篇(6)

關鍵詞：交叉口，公交優先，車路協同

中圖分類號：C913文獻標識碼： A

0 引言

隨著我國經濟的高速發展，城市汽車保有量也隨之不斷攀升。道路通行能力和交通需求之間的供需矛盾日漸突出，繼而影響整個城市交通系統整體的運行效率。基于公交優先的車路協同系統，通過提高和豐富交通信息采集手段，從而保證采集到的內容更加豐富完善，大大的提高交通系統的運行效率。使交通流處于最佳運行狀態。因此，作為智能交通系統的重要組成部分，車路協同系統的發展也為交叉口協調問題提供了新的解決思路和途徑。

1 基于車路協同的公交優先信號控制系統需求分析

基于車路協同的公交優先信號控制該系統主要包括三大需求分別為仿真小車的自主控制及運行狀態感知、仿真小車與交通信號燈之間的通信和公交優先交叉口信號控制。

(1)仿真小車的自主控制及運行狀態感知

仿真小車的自主控制功能是指仿真小車的自動避碰，自主檢測是否存在擋板，自主修正等。仿真小車運行狀態感知指小車在前進時自身可以感知所在位置坐標，前進方向等信息。

(2)仿真小車與交通信號燈之間的通信

車-路之間的通信使得仿真小車可以感知前方道路交叉通信號燈信息，在仿真小車將要到達交叉口時會和交通信號燈之間進行通信，從而可以更好地對交通狀況進行調節。

(3)公交優先交叉口信號控制

本文主要考慮正常狀態和公交優先兩種狀態下的交叉通信號燈微縮仿真系統。

2 系統的設計

2.1仿真小車硬件設計

我們采用的小車是由廣州致遠公司設計生產的一款電腦鼠MicroMouse615。

2.2雙向兩車道交叉口布局設計

整個路面是由8*12大小的方格組成的。為了讓仿真小車在道路中很好的定位，用坐標是非常方便的。規定以仿真小車放到起點時的方向為參照，此時車體的前方為Y軸正方向，右方為X正方向。道路格與坐標對應關系如下圖3.2所示。

圖3.2 道路格與坐標對應關系

為了把上下左右這四個方向參數轉換為微控制器能夠識別的符號，在本設計中，將向上的方向定義為0，向右為3，向下的方向定義為2，向左為1。有了坐標和方向后，車子在道路中行走就可以時刻知道自己所處的位置和前進方向。

2.3仿真小車行駛時的路線控制

一號仿真小車起始坐標為（0,0），在（6,0）處左轉，在（6,2）處判斷交通燈信號此時是否可以左轉，若此時左轉為綠燈，則在（6,4）處左拐，通過交叉口，否則，停車等待。在（0,4），（0,7），（5,7）處分別右轉。在（5,5）處判斷交通燈信號此時是否可以直行，若此時直行為綠燈，則可以繼續前行通過交叉口，否則，停車等待。

二號仿真小車起始坐標為（0,7），在（3,0）處左轉，在（4,3）處判斷交通燈信號此時是否可以左轉，若此時左轉為綠燈，則在（6,3）處左拐，通過交叉口，否則，停車等待。在（6,7），（11,7），（11,4）處分別右轉。在（7,4）處判斷交通燈信號此時是否可以直行，若此時直行為綠燈，則可以繼續前行通過交叉口，否則，停車等待。

2.4仿真小車通信模塊

本設計使用仿真小車UART0，對應的芯片引腳是：PA0是RXD，PA1是TXD。無線模塊中已經集成了RS232電平轉換部分，因此要實現無線通信，只需要引出RXD、TXD和GND（地線）就可以了。無線就可以完成相應的數據傳送過程。

利用STM32F103微控制器給四個交通信號燈供電，并且利用該控制器的5個串口來實現仿真小車和交通信號燈之間的通信。使用STM32F103微控制器的串口采集來自交通信號燈發送的信息，并通過HAC-UP96發送給二個仿真小車。

2.5公交優先交叉口信號控制

公交信號優先的控制策略基本上有兩類：

(1)被動優先（passivepriority）：是指根據公交車的線路，公交車的行車速度，公交車上的乘客數，公交車的運行時刻表，總線路運行時間等等歷史數據，預先進行的交叉口信號配時控制，不考慮公交車實時到達交叉口的情況。

(2)主動優先（activepriority）：當公交車即將到達交叉口時，采取提前延長綠燈時間、提前終止紅燈時間、增加相位等方法，減少公交車在交叉口的延誤，使公交車輛順利通過交叉口。

主動優先又分為絕對優先和相對優先，絕對優先指的是一旦有公交車到達交叉口就會為其提供優先通行信號。相對優先的控制方法為公交車輛提供優先通行信號，即公交車在即將到達交叉口時，向信號控制器發送包括公交車輛是否晚點，是否有延誤，或者車上乘客是否較多等信息，而信號控制器根據公交車輛發來的信息以及交通系統當前的運行狀況計算出公交車輛的優先級，根據優先級決定是否為該公交車輛提供優先通行信號以及是進行紅燈早斷處理還是綠燈延時處理。

3 系統功能測試

我們首先對仿真小車的前端傳感器進行了調節，以便其可以在道路中精確地探測到擋板不會碰壁。其次，對仿真小車行駛路線進行測試，測試結果表明仿真小車可以準確無誤的按照既定路線行駛，并且可以時刻顯示自己的坐標位置。接著，我們對仿真小車的通信進行測試，測試結果表明仿真小車可以接收到交通信號燈發來的信息，并且可以準確地按照交通信號燈的指示前進。最后，我們對滿足早斷、延時條件和滿足條件時仿真小車進行了測試，從測試結果可以看出，交叉口信號等可以滿足對仿真小車的早斷、延時控制，交通信號燈能為仿真小車提供優先通行權。

4 總結

本文在對交通流理論模型進行研究和分析之后，為基礎的雙向兩車道交叉路口建立了仿真模型，并對模型進行了測試和驗證。考慮到交通路網的復雜性以及軟硬件等條件的限制，該系統還存在一些不足之處，需要進一步的研究和解決。

參考文獻

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篇(7)

（天津海事局 天津 300450）

摘 要：水路運輸對于促進我國國民經濟和區域經濟社會發展具有重要的支撐作用，同時水路運輸系統的安全備受關注，通過從事故統計、事故致因分析和系統安全工程理論等多方面的研究。目前長江已經形成了6個預警因子4個預警等級的單因素預警系統。隨著多源信息融合技術的發展，將多源信息融合技術引入到船舶通航風險預警中將突破傳統單個風險因子預警系統的不足，介紹了預警系統信息采集、預警系統框架和多源信息融合方法，并以不同風流條件下的船舶尺度進行了預警。該預警系統能夠很好的實現船舶尺度的預警，為船舶安全過橋提供參考。

關鍵詞 ：多源信息融合，預警系統，水上交通安全

中圖分類號：U624.7 文獻標識碼：A doi：10．3969／j．issn．1665－2272．2015．14．034

水路運輸作為我國交通運輸的重要形式，具有運能大、通用性強、運費成本低等特點，承擔了我國大部分的外貿貨物運輸量，為經濟社會發展提供了堅實的運輸保障。

為保障船舶航行安全，國內外不少學者通過建立船舶事故數據庫分析事故原因，從而建立相應的風險控制措施。為此，在事故原因的基礎上，有學者試圖通過建立水上交通安全預警模型來提前預知水上交通風險，水上交通事故的發生是受到多重因素（風、流、能見度、船舶、外部環境）影響的結果，而多源信息融合技術，通過將不完整的多源信息加以綜合集成，形成對水上交通安全有個相對完整的感知與描述。

1 多源信息融合技術發展現狀

1．1 多源信息融合技術

信息融合是現代信息技術與多學科交叉、綜合、延拓產生的新的系統科學研究方向，隨著微電子技術、信號檢測與處理技術、計算機技術、網絡通信技術以及控制技術的飛速發展，各種面向復雜應用背景的多傳感器系統大量涌現。

1．2 多源信息融合技術在預警系統中的應用

目前信息融合技術在預警系統中已經取得了較為顯著的成果，王剛毅為了實現對尾礦庫進行實時監測和評估的功能，提出一種基于多源信息融合的預警和安全評估方法，對降低尾礦庫潰壩風險及控制災情損傷范圍具有重要的意義。高強提出了一種基于T－S模型的模糊神經網絡信息融合算法應用在赤潮的預測預警中，研究各種理化因子與赤潮藻類濃度間非線性對應規律和有效預測赤潮藻類濃度。蘇曉燕提出了基于多因素信息融合的中國糧食安全預警系統，鄧軍提出了礦井火災多源信息融合預警方法的研究。和前述其它系統一樣，水上交通系統也具有很大的不確定性，如果能夠采集各個影響因素的信息，則可以通過多源信息融合技術，從而實現有效船舶通航風險預警。

2 水上交通安全預警的研究進展

2．1 水上交通安全預警信息采集

水上交通安全單個預警信息包括水文、氣象、船舶、交通流信息。水文和氣象信息采集目前相對較為成熟，且在長江已經建立了相應的信息傳感器，而對于船舶尺度和船舶交通流信息采集，取得了一定的成果。

（1）船舶尺度采集。由于航運船舶通常為不規則形狀的幾何體，必須選測多個規定點的幾何距離，計算出船體的若干個近似截面積，再結合船舶的航行速度計算出船舶的近似容積。因此，必須采用合適的非接觸式測距技術，構造一個多傳感器系統，測出船舶的相關幾何距離。

（2）交通流信息采集。嚴新平通過比較了多種交通流信息采集手段的優缺點，提出了一種多源信息融合的長江在航船舶交通流狀態信息采集系統三層構架，其中由IC卡子系統、GPS子系統、CCTV子系統、雷達子系統、AIS子系統、RFID子系統以及激光掃描子系統組成信息采集層，依托現有的長江航運信息網絡與公共通信網絡設施組成信息傳輸層，由交通流數據庫、電子航道圖以及信息處理系統組成信息處理層。

2．2 多源傳感技術在水上交通安全預警應用前景

隨著通訊與傳感器技術的飛速發展，數據（如AIS信息、VTS信息等）的采集，推動了水上交通安全研究的發展；由此不斷改進在水上交通安全事故的統計與機理模型。

信息融合技術為水上交通安全預警提供了一個良好的平臺， 它將分布在不同位置的多個同類或異類傳感器（水文、氣象與通航環境信息）所提供的局部不完整的觀測信息加以綜合，消除多傳感器信息之間可能存在的冗余和矛盾， 加以互補，降低其不確定性，形成對水上交通事故有個相對完整的感知與描述，從而提高水上交通事故預警決策與應急響應的準確性與效率。

3 研究展望

3．1 理論與方法研究

在船舶事故致因機理和系統安全工程理論研究基礎上，分析船舶事故演化規律，及船舶事故與其影響因子的相關關系，明確船舶通航風險預警的概念、特征、功能與預警等方面內容；構建基于多源信息融合技術的船舶通航風險預警的基本理論框架與方法體系。

3．2 信息采集技術研究

對于船舶通過橋梁通航風險，主要受到外部通航環境、橋梁尺度和船舶尺度因素影響，對于外部通航環境信息，宋成果提出了一種基于多功能航標的信息采集方法，目前內河航標配備間距約為1km左右，在該航段內的水文、氣象信息相對穩定，可以為船舶通過橋區的外部通航環境提供信息來源，對于船舶的尺度，主要包括船舶的長度和寬度，考慮到需要提前獲取船舶尺度信息從而實現橋梁主動預警，選取毫米波雷達作為船舶尺度的采集傳感器，將毫米波雷達安裝在橋梁上，并通過返回的圖像信息獲取船舶尺度信息。

3．3 船撞橋預警模型建立

船撞橋多源預警模型的建立步驟如下：①在多源船撞橋預警信息收集與預處理基礎上，構造完整的、相互獨立船撞橋預警指標體系；②利用多源信息融合技術，建立多源船撞橋預警信息處理的貝葉斯決策法、人工神經網絡法、無監督學習模式分類法、D－S證據推理算法和模糊推理算法等；③建立基于多源信息融合技術的船撞橋預警模型庫。

在上述多源信息融合方法中，論文考慮采用模糊推理的方法實現外部通航環境的信息融合，建立船撞橋通航風險預警指標體系（見圖1）。

在上述通航風險預警系統中，通過將風速傳感器采集的風速信息、流速傳感器采集的流速信息、能見度采集的能見度信息、毫米波雷達采集的船舶尺度信息和橋梁自身的相關信息進行融合，建立船撞橋預警系統（見圖2）。

3．4 案例驗證

本案例采用模糊推理的信息融合方法，分別建立了能見度、水流、風速、橋梁軸線法向與水流夾角和通航尺度的隸屬度函數。

通過建立相應的模糊推理規則可以獲得船撞橋預警信息，以在不同風、流條件下的超尺度船舶預警進行驗證，分別建立了小尺度、中等尺度、超尺度的10艘典型船舶進行計算，與《內河通航標準》船舶所需航跡帶寬度進行比較，可以獲得預警結果（見表1）。

4 結論

（1）在水上交通安全預警領域，多源信息融合技術的應用尚處起步階段。

（2）水上交通安全事故發生是由人、船、環境和管理多因素造成的，而人為因素具有較大的偶然性，盡管如此，由于人為因素也會受到外部通航環境的影響，通過分析水域通航環境仍然能夠體現水上交通安全事故發生的機理。

（3）水上交通安全預警技術方法尚處探索階段，特別是基于多源信息融合的水上交通安全預警剛剛起步，所采用信息融合技術方法比較單一，如果能夠實現水文、氣象、通航建筑物等多源信息融合將具有重要的意義。

（4）為在我國進一步推廣基于多源信息融合技術的水上交通安全預警，一方面需要在理論方面借鑒已有成熟的多源信息融合技術方法；另一方面，要在典型水域（如密集水域、橋梁水域）開展示范研究。

參考文獻

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