1 前言

在当代走向城市化发展的进程中，交通问题是一个不可回避的问题，处理好会加速城市化的健康发展，处理的不好会阻碍城市化发展。从２０１１年开始，智慧城市建设成为城市发展建设的主流方向，各个地方政府都在提倡，通过物联网、云计算来推动城市的发展。那么应该说，这样一个城市化过程，或者城市带来什么好处：城市让生活给更美好，其中城市的交通问题，还有环境的问题，如何解决才能更美好，这都是需要思考的问题。

在信息化比较发达的今天，在物联网被列入今后下一个信息化战略发展目标的今天，人们可以认真梳理一下智能化在城市交通领域中还能做到哪些内容。

2　智能交通

2．１ 智能交通的概念

以缓和城市道路堵塞和减少交通事故，提高交通利用者的方便、舒适为目的，利用交通信息系统、通信网络、定位系统和智能化分析系统的总称。是解决未来城市建设的交通问题的行之有效的办法。建立智能车载系统，智能路测系统，实现车和车，车和路的协同信息交互和控制。

智能交通系统，尤其是对道路建设将产生重要的影响。首先，它要求城市道路建设的基础设施更加完备，可以提高城市道路的建设等级水平。还要提高城市道路的管理手段和管理水平。智能交通系统的建设可以减少道路用地，提高道路的利用率和利用水平，扩大道路的容量。这样，与大量投资于道路建设来解决城市交通问题来对比，是一个重要和必要的补充，不仅节约了大量的资金，而且保持了城市建设和发展的可持续性，为城市的发展预留了更多的空间。既可以科学规划新建道路，也可以将现有的道路进行智能化改造，可以解决车辆拥堵，提高道路利用率和扩大道路容量。

鉴于目前造成城市地面道路拥堵的根本原因是：汽车的无限制高速增长和有限的道路资源之间的矛盾。本文只围绕城市交通中的道路与汽车主要是公交车与私家车来讨论。

2．２ 现状

与十几年前相比我们已经在智能交通方面做了一些有益的工作，取得了可喜的成果，带来了很好的经济效益和社会效益。

城市的人都在使用的公交一卡通，是其中最有说服力的成功案例。现在再没有人怀疑此事是否可行，已经证明智能交通技术已经被应用到公交领域，也确实给乘车人和管车人带来很多方便。接下来要做的是扩大公交一卡通的功能和向全国推广的事。

ＧＰＳ导航仪逐步被一些汽车生产商作为标配安装在国产品牌车上，成为亮点、卖点，实实在在为开车人提供了很好的服务。

十字路口的交通指挥灯，采用ＰＬＣ控制，使红绿灯间隔时间控制可方便设定调整，红绿黄灯采用了ＬＥＤ发光体，寿命大大延长。故障率大大降低。

沿用多年的电视监控系统继续发挥着交通状态监视和交通违章现场采集证据的重要作用。

交通流量采集系统是交通管理机关实时掌握道路车辆拥堵状况着重要依据，并依此做出了交通路况实时地图，给交通管理者和驾车者，提供了非常真实的路况信息，使北京六环路内的交通路况一目了然。

刚开始投入运行的高速公路电子收费系统ＥＴＣ，已在高速公路与市区道路衔接的出入口，立竿见影的效果，车辆通过率提高了３~５倍。让人看到了智能交通在解决高速公路出入口车辆拥堵的威力，这是ＲＦＩＤ技术已经被应用于道路交通的成功案例。

重要快速路边树立的电子路况显示屏，以文字或图形方式显示着邻近道路通行状况，确实给驾驶员提供了不少方便。

总之，智能化已迈进了城市交通的大门，让人们看到了它的重要性，希望它为我们带来更多的好处。

3 未来发展

未来智能交通，要站在车联网、物联网的高度统筹规划，分步实施。要有超前意识，充分利用云计算技术，实现资源与信息共享，减少道路交通部门的重复建设，让今天所做的事，成为明天的基础。

3．１ 交通信息共享

建立汽车定位与移动信息平台，计算平台，还有一个中央控制计算平台。也就是说建立车联网，你必须组成这样的网络，才能对车进行引导和控制。车联网通过感知设备和传感网络实现互通互联，可以实施收集反馈的车辆车况信息，和它运行状况进行掌控。通过对路口路段交通汽车数量、车速数据的分析，实施路口信号的智能控制，和路段拥堵的优化控制。诱导对违章预警，必要时对有问题的车辆提前干预，以确保路网交通车辆，在时间、空间上的合理平衡，消除道路拥堵和事故发生。所以，只能说今后的下一代智能交通要比现在我们感觉到的智能交通要上一个台阶，是新时代的。现在世界范围内的专家学者都在考虑这个因素，日本在它物联网规划里面提到一个目的，就是在智能交通要提到一个什么，就是将来不撞车的智能交通。因为是自动驾驶，包括车和车之间的传感，这是完全可以做到的。但是对于我们来说解决拥堵这件事情，可能更为迫切。所以，中国的下一步是率先解决拥堵问题。

（1）路况实时免费公开传送接收

众所周知，道路的实时路况对驾车人来说非常重要。可是目前北京驾车人，开车前可以通过登录北京市交通管理局官方网站查看北京地区实时路况地图显示，与之前相比这已经是很大的进步。但在开车途中只能接收交通台广播路况，由于信息不够及时直观，对驾车人帮助十分有限。

实时路况地图是如何产生的（见图1）。前端由预埋在道路地面下的交调线圈采集车辆通过信息，传送到交管局信息中心，经过软件处理，变为实时路况地图，再通过无线通讯发射出去，供终端用户接收使用。可广泛应用于高速公路、国省干线、其它等级公路、桥梁隧道等，以满足公路交通情况自动采集、分析处理、存储上传的需求。

车流量采集系统的特点：

①符合交通部公路交通情况调查设备通讯协议，数据接口为ＲＳ２３２或ＲＳ４８５，提供ＴＣＰ/ＩＰ数据接口；

②可靠性：所有电路板制作使用现代生产工艺，采用ＳＭＤ元件，高品质保证，主机使用寿命可长达１５年；

③兼容性：可与视频等其它检测设备结合，获得更多实时交通状况；

④灵活性：采用模块化设计，易于扩展，最多２４个线圈，可检测１２车道的车流情况；

⑤适应性：防护等级ＩＰ６６，温度-５０℃～＋８０℃，湿度＜９５％，适合全国范围内各种气候环境下使用。

技术指标为：

　　速度检测范围：０～３００ｋｍ/ｈ；

　　计数精度：＞９９％；

　　车型分类精度：＞９５％；

　　测速精度：＞９８％；

　　占有率精度：＞９８％；

　　采样时间：２ｍｓ；

可调数据预处理时间：可在１５秒至１小时之间进行任意设置；

　　数据存储时间：大于３０天（小时数据）更长存储时间可选；

　　串行端口：可在现场提取交通量数据。

较少品牌ＧＰＳ导航仪已实现免费接收显示实时路况地图．ＴＭＣ（Ｔｒａｆｆｉｃ　Ｍｅｓｓａｇｅ　Ｃｈａｎｎｅｌ，交通信息频道）算是一个比较好的解决办法，ＴＭＣ是利用无线通信技术（包括ＧＳＭ/ＧＰＲＳ、ＦＭ、数字广播等）来播报实时交通消息的一种应用。当一个城市选择了应用ＴＭＣ后，交通管理部门及其它的交通信息服务提供商会将实时的交通信息收集起来并进行相应的处理，然后通过ＧＰＲＳ或ＦＭ广播等方式将信息发送给用户；用户的导航系统借助于ＴＭＣ接收设备（可以是专门的车载导航系统，也可以是手机、ＰＤＡ等支持ＧＰＲＳ的数码产品）向驾驶员提供动态的路线引导，帮助驾驶员随时修正行驶路线并推算出一条备选路线以尽可能避免拥堵，目前在北京已覆盖至六环内。让驾车人深感方便，真正实现了智能导航。在你开车出发前设定好目的地地址，导航仪为你计算出最快行车路线，并以绿、黄、红标记提醒你当前交通状况；绿——畅通；黄——缓慢；红——拥堵。当驾驶人驶入缓慢路段时，路况地图上会显示缓慢路段位置与长短，为你决定是否改线行使提供依据。当你行使到拥堵路段时，它会为你另计算出其它线路，建议你改线行使。

新上市高端手机也具有查看实时路况地图功能，但要收取流量费，难以推广。要进一步免费通过各种无线通信、开路电视（ＣＭＭＢ）途径将实时路况地图显示信息传送到每辆汽车，每一个公交调度站，每一个物流中心，每一个区交管中心。让驾车人、管车人，及时了解路况信息，理智的选择更适合的行车线路，减少道路拥堵。升级移动接收终端设备（手机、ＰＡＤ、ＧＰＳ导航仪、手提电脑、移动电视接收机等）的接收功能。总之让每一个需要实时路况地图信息的人都能及时免费得到所需信息。

（2）电子车辆身份识别

这里所说的身份识别，是采用电子标签的车辆身份识别技术与产品。在生产厂下线前即嵌入车辆，直至车辆报废。终身唯一的身份证明，新车在车管所注册登记时，电子标签就和车牌号对应备案。其好处是：有效防止部分驾车人遮挡车牌、套牌、摘牌逃避限行、违章，肇事逃逸。在限行路段入口或测速路段，采集器采集到违章车辆电子身份信息，立即向该车发出预警，使其及时纠正，避免发生违章，也使得交通处罚更加及时公正，对交通犯罪逃逸，侦破更及时。

（3）开发车辆综合智能终端

黑匣子在飞机上早已是标配了，但在汽车上安装黑匣子还在试点中，目前急需在校车上安装，这是由于校车的特殊性。建议在所有车辆上逐步安装黑匣子，最好在出厂前就安装好。它可以准确记录行车过程中车辆的行驶数据，当车辆发生事故、违章或肇事时，将数据调出来，公正客观地向交管人员提供判罚依据。目前交通整治中的”三超一疲劳”等问题，都能迎刃而解。也督促驾车人自觉遵纪守法，保证交通和谐。违章行车和交通肇事也是造成交通拥堵的主要原因之一。因为当前逐步开发将ＧＰＳ导航、定位、通信、载客计数、限超载、超员、超时及电子标签等功能电子设备集成为一体的车辆综合智能终端。

3．２ 智能交通指挥灯系统

采用智能交通指挥灯系统，目的在于提高十字路口的车辆通过率。

系统的前端设备主要由高清一体抓拍机、车辆检测器、 信号灯检测器、补光灯组成。后台处理软件包括《交通违法处理系统软件》、《图像分组合并系统》、《流量处理软件》、《图像下载工具软件》等组成，可根据用户实际情况选配。

功能特点：

多车道监测功能：系统采用地感线圈检测方式，每个路口的每个方西能同时监测１～４车道。

车辆违法过程自动记录功能：对车辆每次闯红灯违法行为进行３张抓拍（见图2），并同时记录路口信息、行驶方向、违法日期、违法时间、违法车辆所在车道、车辆速度等信息。系统同时兼顾逆行、超速违法行为抓拍。

系统提供两种数据提取方式：前端获取的违法数据在本地存储，并通过网络实时地传输到中心，中心也可通过下载软件进行远程下载。

曝光控制功能：系统支持自动快门、自动光圈、自动增益控制等自动曝光控制功能。

自动补光功能：当光线不足时，系统自动开启补光单元。

断电恢复及断点续传功能：断电恢复通电后系统具有重启功能，并具备断点续传功能。

远程控制功能：系统前端内嵌Ｗｅｂ服务器，可通过浏览器对前端设备进行参数设置、控制、系统升级等操作，极大地方便了安装调试及运行维护工作。

优异的夜间效果：系统采用ＣＣＤ图像传感器，能有效避免采用ＣＯＭＳ图像传感器夜间成像时带来的拖影、噪声点大的不足。

灵活的触发方式：在不改变已有线圈的情况下，系统可根据用户需求选择停车线前、停车线上两种触发方式，系统还具备车流量统计功能。

该功能的数据经过处理可成为十字路口红绿灯随机切换的依据。对提高十字路口的车辆通过率非常有用。这样就可以将原本主要用来用于采集交通违章的交通指挥灯系统，升级成为智能化的交通指挥灯系统。

如我们经常看到的情况，许多十字路口路口，当南北方向绿灯——通行时，东西方向红灯——待行，南北方向车辆通行完毕后，仍延时一段时间绿灯，不能及时切换为南北方向红灯——待行，东西方向绿灯——通行。这时四个方向：南北方向已无车通行，但仍保持绿灯；东西方向因未能及时切换，仍保持红灯，有车不能通行。十字路口道路资源白白浪费。东西方向车辆怠速，不能及时行使，无效排碳、增加大气污染。

我们把具有流量统计、检测功能交通指挥灯系统中的东西南北四个方向的车流量数据加以处理，用来判断南北方向车辆是否通行完毕，如果通行完毕，立即切换为南北方向——红灯待行，而东西方向绿灯——通行。必将减少十字路口空置时间，减少东西方向车辆待行时间，这无疑是对解决城市交通拥堵问题作出不小的贡献。为了提高识别的准确性，还可以将高清摄像机摄取的各车道车辆图像，经过对比处理，进一步确定南北方向车辆是否通行完毕。智能交通指挥灯系统示意见图3，控制流程见图4。

从数理统计的观点看，交通畅通追求的目标就是在保证行车安全的前提下，尽量减少车辆对道路资源的占有率。

采用传统工业控制集散系统模式加智能一体化设计，系统构成简单、功耗低、工作稳定，运行维护便捷。

3．３ 提高公交的利用率

提高公交的利用率无疑是改善交通拥堵的有效措施。要想让公交成为人们出行首选，还需做进一步完善。其中缩短等车时间、减少车上乘客拥挤，提高行车速度等都是改善公交服务的重点。

3.3.1 智能公交站牌

研发生产智能公交站牌，以达到以下功能：

（1）电子显示屏，北京地区显示六环内公交版地图。具有查询搜索功能，乘客在触摸屏上输入起点站名和终点站名后，即可获得乘车/换乘方案提示，并在地图上用明显颜色显示路径，避免乘客上错车，坐过站。其各项功能可在：北京公交网站上查到，为乘车人提供丰富的公交资源信息。

（2）一个智能公交站牌建成一个无线网络发射、接收终端，提供ＷＩＦＩ接入服务，目前许多地方场所都在建ＷＩＦＩ覆盖，公交站也应该被列入。公交站相对人员比较集中，人们在这里可以使用手机、ＰＡＤ、笔记本电脑等具备无线上网功能的移动通讯工具查询公交资源信息，方便乘客选用乘公交出行。

（3）这种公交站牌还具有与行经本站的公交车之间的无线通讯功能。当公交车驶达本站时，站牌采集车上电子标签ＲＦＩＤ，感知是哪路车，是哪辆车，何时到达本站。当乘客下、上车完毕启动离站时，车辆向站牌发送以下数据：本车当前载客人数和载客率。这两个数据如何产生，两次刷卡的车辆可用累计上车人数减去该站的下车人数获得。一次刷卡的车辆可加装下车人数计数器。对于免刷卡的乘客人数可忽略，因为他们毕竟占乘车人数的很小部分，对载客率影响不大。如果需要较精确的载客人数和载客率，可以通过配置载客计数器来解决。智能站牌计算出预计到达下站所需时间。车站将这两种数据传送至下一车站，下一车站站牌上即显示出最近即将到达的这路车几分钟后到达，这一功能像新建的地铁站台显示屏一样。另外增加显示即将到达车上的载客率是多少，这一百分率数值，反应了车辆的拥挤程度。由于途径该车站公交车不止一路，要同时显示所有途径本站的各路车信息，所以这种显示信息应该是滚动显示实时更新的。这样做的好处是：

（1）它能使候车人对等候下辆车需要等待的时间心中有数，对下辆车的拥挤程度心中有数。促使他决策是继续等该路的下辆车？还是改变方案，改乘其它线路也能到达同一目的地的车辆都因为其它能到达同一目的地的车，相比载客率可能低（不拥挤），还有可能先到达本站。

（2）或者当停靠本站的车辆十分拥挤，难以上车时，欲上车的乘客已从站牌显示据中看到预计下次本线路车用不了几分钟就会到达本站，且载客率较低（不拥挤），主动放弃挤上该车，这可以大大缩短公交车在车站的停靠时间，提高行车速度。

以上两点好处都可以减少客流过于集中在某路车、某辆车造成不必要的拥挤。

人们经常看到：半天不来车，车站等车人积累很多，一旦来车，蜂拥而上，十分拥挤，上不去的乘客拽住车门不放，双方僵持，车辆关不上门，不能出站，大大延长了停靠站时间，造成整个运行速度变慢。

由于交通拥堵，车辆配置不足，调度指挥不力，造成欲选择乘公交出行的人等车和行车时间过长，且拥挤，是人们放弃选择公交出行根本原因。

3.3.2 智能化公交调度指挥系统

目前，公交指挥调度是各自为政，每一路公交车一个调度室，根据按季节和节假日客流分布的调研数据，制定发车时刻顺序表来工作，技术手段十分落后。调度员与途中司机的信息沟通只有通过手机来实现。一般情况下，司机只有在车辆发生故障，不能行驶时，才通过手机向调度员发出求救信息。平时不发生故障，调度员对车辆行驶途中的信息一无所知。如站间行驶时间、停靠时间、各站的上/下车人数及载客率都不知道。特别是发生道路拥堵情况，调度员都不能及时了解，更谈不上应急处置。

建设智能化公交调度中心势在必行，采用现代的物联网感知技术、数据通信传输技术、数字信号处理技术、计算机多媒体技术等进行有机集成。实现对道路交通状况的信息、车辆运行数据的采集、分析、显示，作出最佳的指挥调度方案和应急预案，达到指挥调度及时、准确、得力。可以行政区县为单位，或以公交公司为单位。即每个区县建一个，或每个公交公司建一个。

配置及功能如下：

（1）大屏显示，北京地区接收显示六环内与交管局同步的实施交通路况。对全市当前交通运行状况了如指掌。

（2）通过安装在每辆公交车上的ＧＰＳ定位系统，在大屏上显示所属每一辆车的移动位置变化。了解每一辆车是否能按照预先设定的行车时分正常停靠和驶离各站。停靠时间过长——车辆上发生载客过多拥挤；站间行驶时间过长——道路上发生车辆拥堵。还能及时直观了解行整条线路驶中的车辆间距分布疏密程度是否合理。

（3）通过大屏用鼠标点击行驶中的公交车牌号，即可弹出当前该车的载客人数和载客率及行驶速度。这些数据对调度员来说至关重要。

（4）应急决策。针对北京市车辆增长快，道路状况不佳，交通事故频发的现状，需科学有效的制定公交调度指挥应急预案。及早发现交通事故与拥堵、车辆故障与超载现象的发生。由于有了以上的科学的智能的信息化的设备，调度人员及早发现影响公交畅通运行因素和现象是不难的。

制定预案的目的是在发生非正常运行时，采取有效措施在最短的时间内把运行恢复正常。车辆超载情况发生时，加大发车密度，甚至还可以增发机动车直接开到超载站点解围。当道路发生拥堵时，尤其拥堵路段过长或拥堵时间过长时，增发机动车，直接绕过拥堵路段前往下一站载客继续运行，恢复公交畅通。由于有“公交优先”原则，交管部门应允许公交机动车在前往解救发生故障车辆和交通严重拥堵时上环路主路行驶，甚至可上应急车道行驶。

强大的数据库积累存储着每辆车每天的行车数据，这些数据使调度人员每周科学地调整一次发车、行车调度计划成为可能。再加上有效的应急预案，迅速的反应机制。公交管理、服务水平提高了，将诱导更多的人首选乘公交出行成为可能，为改善当前北京的交通用堵状况作出更大贡献。

在网络信息、移动远程通讯、计算机等现代技术十分发达的今天，实现上述方案没有问题的。在云计算开始的今天，逐步实施上述计划也是可行的，因为有强大的专业的设备生产商和服务的提供商来为你做后台服务支撑，而使用者只需提出需求、用好前台设备和合理付费即可。

物联网已得到全社会的重视，还在追赶世界的潮流，缩短与发达国家间的差距。智慧城市令人追捧，城市发展与功能定位的变迁对智慧城市建设，对基础设施提出了更高要求。作为一个智慧城市来讲，它涵盖的内容是非常广和大的面，不可能在哪一个部门，或者哪一个学科领域。其功能分布见图5所示。

在城市化的进程中，城市发展与功能定位的变迁，实际上标识了人类文明发展的不同阶段，从原始的部落聚集，到中世纪军事城堡，更多的是军事安全防御，这个时候对城市的服务就是保障城市安全。到了工业时代，城市逐渐作为经济中心，这样的一个经济中心，其服务就是保障经济发展繁荣。那么到了信息时代，建设智慧城市，通过数字化手段再现城市各种资源分布状况及空间地理信息，促进城市不同部门、不同层次之间的信息共享、交流和整合，提高城市资源的利用率，增强城市的聚集、扩散与辐射功能，进而提高城市的规划、管理与发展水平，满足人们对城市各种信息的获取、转换、存储、检索、处理、分析显示和应用等一系列的需求。各级政府提到到智慧城市的建设，更进一步标识了城市发展的需求。

未来十年，城市化率提高的同时，城市功能将变得更加成熟与完善。当前，我们正处于城市化的中期，我们看到这样一个特点，城市普遍在变大，规模在变大，交通问题日益突出，所以我们希望构建以汽车为信息节点的互联网络，车联网势在必行，智能城市交通必须先行一步。