于智能交通系统的理论分析

陆芳华 熊建兴

摘要：交通是社会经济发展的重要组成部分，是城市发展的脉搏。但是交通运输的快速发展给社会带来极大的压力，交通拥堵、大气污染、交通事故等影响着城市的发展。因此，本文通过分析目前的交通状况，基于智能交通系统（ITS）信息反馈，探讨复杂环境下的交通流特性，并为交通拥堵的治理提供理论依据。

关键词：交通流;城市交通;智能交通系统

交通是人类社会生产生活的重要环节，随着社会的进步，人们对交通的依赖性增加。为了满足人民日益增长的需求，交通行业迅猛发展。交通的快速发展给人们带来了便捷的同时，也给城市交通系统带来了许多的现实问题，交通拥堵、交通事故、大气污染、能源浪费等已成为制约城市发展的主要瓶颈。目前如何在现有的资源下有效的抑制交通拥堵，优化城市可持续发展依然是城市建设面临的主要问题。而随着电子及传感技术的发展，未来无人驾驶汽车能通过电磁雷达、GPS以及虚拟视觉等技术实现对环境的感知，并依靠先进的控制系统结合环境信息的动态变化，完成加速、减速以及转弯等车辆自动驾驶行为。因此，基于智能交通系统（Intelli-gentTransportationSystem，简称ITS）开展交通流理论研究已成为当前交通科学领域研究的热点问题之一。

1   目前交通现状

近年来，随着人民生活水平的提高，私家车出行的现象越来越普遍，根据国家统计局显示2018年全国民用汽车保有量24028万辆，比上年末增长10.5%，其中私人汽车保有量20730万辆，增长10.9%。如图1可知，民用汽车保有量在不断的上涨。汽车出行给人们带来了便捷，但也存在一些问题，如驾驶员不遵守交通规则，安全意识薄弱，交通管理措施不到位等，容易引发交通拥堵、交通事故。交通拥堵在大城市（北京、上海）较为常见，遇到上下班高峰时期，道路上的车辆寸步难行，出现鸣笛、时走时停，拥堵向后传播的现象。而由交通拥堵引发的道路交通安全、交通污染、大气污染等问题给人们的生活、工作带来了困扰，严重制约着城市的持续健康发展。

为了解决交通拥堵，减少环境污染，国家也出台了相关政策。一是：控制车辆使用量;二是：增加道路基础设施建设;三是：通过控制交通信号灯、加强交通法规建设、制定合理完善的交通规划等措施来加强交通管理[1]。但是，这也存在一些问题：例如：随着社会经济的发展，人们对车辆的需求大大增加，车牌限购、限号出行并非长久之计;而且现有的道路空间少，政府的财力有限，车辆的增长速度远大于道路的建设速度。例如，在欧、美发达国家，部分城市通过大规模的市区改造来达到改善交通的目的，如持续近20年的波士顿中央干道[2]、布林德利地区内城更新工程[3]等。虽然能在一定程度上缓解交通拥堵，但同时也存在耗时长、费用多和风险大等弊端。因此，有一些城市通过引入智能交通系统来解决交通问题，例如洛杉矶、悉尼和香港等城市通过引入自动交通监测和控制中心[4]，并全面采用智能交通灯系统来实现道路的分流和控制。同时，交通管理部门通过建立智能交通系统，利用数据资源共享及数据整合，应用无线通讯技术，将交通信息（如前方道路状况、车辆与交通路灯状况等）实时传送给驾驶员，这些信息必然会导致驾驶员调整其驾驶行为，以达到提高驾驶安全和舒适度的目的。从而可以提高交通运行效率、增强交通的安全可靠性、降低交通带来的环境污染等。

2   城市智能交通系统应用

近年来，智能交通管理系统在中国蓬勃发展，我国各城市的智能交通系统建设取得了显著成就，例如：高速公路电子收费系统ETC已经遍布全国各地，根据国家的建设标准以及覆盖全国的29个省市地区，开设数以千计的电子收费专业车道，覆盖的用户已经达到一千多万。智能交通系统已慢慢渗入到社会生产生活中，无形中加快了城市经济的发展，改善了城市交通环境，提高了行车安全。

城市的交通由于车流量大，各种类型的交通工具叠加出行，对道路需求量极大，稍有扰动就会形成突发性交通拥挤，而且拥堵现象会扩散到周边区域甚至更广。为解决这一问题，我们需要ITS进行城市管控，及时获取各种交通信息，分析并整理各路段的交通信息，并传递给驾驶员，为驾驶员出行提供有效的帮助。也就是说，ITS是信息、传感、通信与控制技术综合运用的产物，其目标是解决不断增加的交通需求与有限道路资源间的矛盾，使道路资源能够被充分利用，提高人的出行效率，保障出行安全[5]。但是，ITS的交通數据来源广泛，内容丰富，如何从庞大的数据库选出有效的信息是ITS面临的难题。因此，还需要借助大数据、互联网、车互联等技术解决交通问题，使ITS技术的应用更加合理有效。

虽然ITS还存在一些问题，例如：设备故障、系统可靠性与稳定性有待加强、数据源与信息安全等问题，但是ITS技术也促进着城市的发展，是城市交通建设必不可少的成分。目前，随着科技的进步以及无线网络的发达，无人驾驶汽车已经开始研发，并获得了一定的效果。与此同时，我国城市也开始布局无人驾驶汽车行业，智能汽车将逐步成为智能移动空间和应用终端的新一代汽车。而无人驾驶属于高级别自动驾驶技术，是人工智能等技术在汽车领域深度应用的产物，具有划时代的变革意义。因此，ITS技术依然有很大的发展前景。我们要利用ITS先进的信息技术以及数据通信传输技术合理布局城市交通，加强交通基础设施建设，提升智能交通管控，为出行者设计合理的出行方案。不断地完善交通现状，促进社会经济的发展。

3小结

智能交通系统是时代和科技的产物，它能够在一定程度上解决交通问题，缓解人、车、路之间的矛盾，推动社会经济的发展。因此，我们要努力推进智能交通系统的建设，加快智慧城市的发展。虽然我国智能交通系统基础设施不断完善，但是城市道路交通拥堵问题以及道路的复杂性，给建设和研究智能交通系统带来了很大的挑战。因此，建设城市智能交通系统，必须从我国实际情况出发，研究出符合我国国情的智能交通体系，倡导绿色出行理念。当然，该工作主要从理论上分析智能交通系统，依然存在着不足，在未来的研究中我们将进行理论建模、数据挖掘、实验研究等出发，理论结合实际，希望能获得更符合实际的智能交通系统建设方案。

参考文献：

[1] 赵娜，袁家斌，徐晗.智能交通系统综述[J].计算机科学，2013，41（11）.

[2] 沈杰，蔡强新，苟中华.大城市更新改造工程与可持续发展——概析波士顿中央干道/隧道改建工程[J].建筑学报，2008，000（005）：47-50.

[3] 张险峰，张云峰.英国伯明翰布林德利地区——城市更新的范例[J].国际城市规划，2003，018（003）：55-62.

[4]陈令梅.洛杉矶推广智能信号灯[J].交通工程，2011（1）：45-45.

[5]刘小明，何忠贺.城市智能交通系统技术发展现状及趋势[J].自动化博览，2015（1）.

作者简介：

陆芳华，（1994-），女，第一作者，广西柳州人，硕士研究生，主要从事交通流理论研究。

熊建兴，（1995-），男，广西桂林人，学士学历，硬件工程师，主要从事电子产品研究。