摘  要： 交通系統在城市的發展中具有舉足輕重的作用，隨著我國城市化進程的加快和居民生活水平的提高，城市人口數量迅速增長，機動車數量越來越多，因此交通阻塞、交通事故、能源消費和環境污染等社會問題日趨惡化，交通阻塞造成的經濟損失巨大，這已經成為我國國民經濟發展的瓶頸問題。從美國、日本等發達國家的長期實踐可以證明，僅依靠修建道路、擴大道路網絡規模等傳統方法來緩解日益增長的交通需求，很難適應我國社會經濟快速發展的需求，最好的解決方法是建立城市的智能交通系統。
關鍵詞：智能交通；傳感器技術；自動控制技術；信息技術

1 智慧城市的定義
    智慧城市是以互聯網、物聯網、電信網、無線網等網絡組合為基礎，以智慧技術高度集成、智慧產業高端發展、智慧服務高效便民為主要特征的城市發展新模式，運用信息和通信等手段感知、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵信息，對城市交通、醫療衛生、公共服務、環境監控、工商業活動等各種需求做出智能響應。其實質是利用先進的信息網絡和通信等技術，實現城市的智慧式管理和運行。智慧城市是當今世界發達國家在推進產業和城市信息化進程中的前沿理念和探索實踐，是對現有互聯網技術、傳感器技術、智能信息處理等信息技術的高度集成，其大規模的應用將成為未來全球新的經濟增長點之一。IBM在《智慧的城市在中國》白皮書中，把“智慧城市”定義為：能夠充分運用信息和通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵信息，從而對于包括民生、環保、公共安全、城市服務、工商業活動在內的各種需求做出智能的響應，為人類創造更美好的城市生活[1]。
2 智能交通系統
    在構成城市的交通、能源、商業、通信、水資源等系統中，交通系統占據著舉足輕重的地位。隨著社會經濟的發展和城市化進程的不斷加快，城市人口數量迅速增長，并隨著居民生活水平的不斷提高，城市的機動車數量越來越多，造成城市道路交通流量急劇增加，交通阻塞、交通事故、能源消費和環境污染等社會問題日趨惡化，交通阻塞造成的經濟損失巨大，這已經成為我國國民經濟發展的瓶頸問題。解決交通問題的傳統辦法是修建道路，但無論哪個國家的城市，尤其是大城市，可以用來修建道路的空間都很小。根據建設部的統計顯示，我國城市人均道路面積僅為10.6 m2，遠遠低于國外城市人均道路面積15~20 m2，同時城市的機動車保有量正以15%的高速率增長,而城市道路的增長率則僅為3%左右。另外，由于道路建設資金短缺、技術力量不足等不利因素的存在，便利道路里程的增長速度遠遠落后于汽車數量的增長速度，交通阻塞問題日趨突出。
    另外，在城市中不容忽視的環境污染問題，也與機動車數量太多造成碳排放量增多有著直接的關系。在2012年冬季的北京、上海、石家莊等大城市有多起灰霾天氣發生，就是最有利的證據。從美國、日本等發達國家的長期實踐可以證明，僅依靠修建道路、擴大道路網絡規模等傳統方法來緩解日益增長的交通需求，已經難以適應社會經濟快速發展的客觀要求，最好的解決方法是建立城市的智能交通系統。
    智能交通系統(簡稱ITS)，是指將先進的傳感器技術、信息技術、網絡技術、自動控制技術、計算機處理技術等應用于交通運輸管理體系從而形成的一種信息化、智能化、社會化的交通運輸綜合管理和控制系統。ITS涵蓋的內容廣泛，其核心思想是將先進的數據傳輸、定位、傳感、電子控制以及其他與信息相關的技術等綜合應用于道路交通運輸，使現有交通基礎設施發揮最大的效能，以較低的造價和較短的時間，從整體上提高道路交通系統的效率、安全性和服務質量，降低交通擁塞，節省能源，減輕車輛以及與車輛相關設施對環境的污染和危害。隨著信息技術、網絡技術、自動控制技術、計算機處理技術等的迅速發展，智能交通系統必將成為全球交通管理模式的重要發展趨勢[2]。
    美國在20 世紀60 年代末開始了ITS 方面的研究，之后歐洲、日本等也相繼加入這一行列。經過近40年的發展，美國、歐洲、日本成為世界ITS研究的三大基地。目前美國在ITS的整體組織及規劃以及研究、開發、實驗等方面進行了大量的投資，在電子收費、商業車輛運營等方面處于國際領先地位。同樣，日本的智能交通系統研究與應用已取得重要進展，其自動收費、高效行車導航、道路與車輛智能化管理等應用已經覆蓋日本的所有主干道路，交通信息與通信系統的開發已覆蓋全國范圍。
    建立城市的智能交通系統也是與我國的國情緊密聯系在一起的。汽車的能源消耗是我國經濟發展所面臨的一個突出問題。目前我國的石油消耗量僅次于美國，居全球第二。 國家統計數據顯示，在2009年，我國的原油進口量首次突破2億噸，進口比重達到了56%。其中，用于交通運輸業的石油消費僅次于工業，達到消耗總量的25% 。同美國的每輛汽車每年消耗1.8噸燃油、歐盟的每年消耗1.5噸、日本的每年消耗1.1噸相比，中國每輛汽車每年消耗高達2.3噸，能源利用率很低。在因排放造成的污染方面，我國機動車的氮氧化物排放量超過排放總量的 30%，一輛轎車每年排出的有害廢氣超過自身重量3倍以上，加上我國城市交通擁堵也已經日益嚴重,大約有30%的汽油消耗在交通堵塞的時候。
3  智能交通系統的組成
    目前，我國智能交通系統的研究還處于起步階段，但它對社會經濟增長的推動作用和重要性已得到國家相關部門的高度重視，經過近十年的發展，智能運輸技術已經成為解決交通問題的重要手段之一。我國已在運輸系統框架、交通數據管理、信息采集與融合、智慧車路控制等技術領域取得了一批具有自主知識產權的創新成果，已經實現車載導航和定位裝置等產品的國產化。雖然智能交通系統仍處于研發階段，但其內涵、功能等正不斷發展擴大，綜合國際比較成熟的智能交通系統研究現狀,我國的智能交通系統應包括下面各組成部分[3]。
    (1)智能交通管理系統(CTMS)
    該系統需要通過先進的視頻監測、自動控制和信息采集與處理等相關技術，按照系統工程的原理進行系統集成，將交通工程規劃、交通信號控制、交通檢測、交通電視監控、交通事故救援以及信息系統有機結合在一起，通過計算機網絡系統實現對交通的實時控制和指揮管理，主要包括道路交通狀況、交通事故和交通環境的實時監視,還有道路交通實時疏導、道路交通實時控制以及對道路交通突發事件的應急處理等功能。通過CTMS的管理，有效改善現有路網的運行狀況，提高道路的利用率，增加交通流量，改善交通秩序，減少交通事故和突發事件，使交通運輸始終處于最佳運行狀態[4]。
    (2)智能交通信息系統(CTIS)
    CTIS應能夠通過多種方式為出行者提供準確的有關出租汽車、公共汽車、輕軌或地鐵等交通工具實時、動態的交通信息，可以在道路指定路段，通過實時電子信息屏顯示各種交通工具的服務信息、道路狀況、出行時間和出行路線等信息，為出行者和交通管理控制中心提供參考和依據，并能夠為出行者或司機朋友提供自動或人工方式的咨詢服務，實現智能交通信息的傳輸、交換和共享。
    (3)智能公共交通系統(CPTS)
    CPTS應包括車輛定位系統、客運量檢測系統、行駛信息服務系統、自動調度系統、公交站點系統等組成部分，通過現代通信、自動控制、計算機網絡、衛星導航等技術，實現公共交通的調度、管理、運營服務的信息化和智能化，為出行者提供安全、便捷的公共交通服務，從而有效減少私有車輛運行，減輕交通擁堵和有害氣體的排放。可以利用我國自主知識產權的北斗衛星導航定位系統和移動通信網絡系統等對行駛的公共車輛進行定位、監控、IC卡檢測和統一調度等功能的實施和管理。以公交站點系統為例，應能夠為乘客提供實時、動態的公交信息，通過網絡與公交調度中心實現信息的傳遞、交換和共享。站點向調度中心發送獲取到的停靠站公交車信息，公交調度中心對各路公交信息進行處理，統計各個站點、各公交線路距離最近的公交車位置、道路擁堵情況、乘客數量等信息，通過電子顯示屏為乘客提供實時的候車信息，并不斷更新信息，根據客流量實時改變發車時間、運行時間等信息，有效減少因上下班高峰時間而造成的乘車難、行車慢等現象，為市民提供安全、暢通的出行條件，使城市的公共交通處于智慧化的運行狀態，有效提高公共交通的運行效率，更好地為百姓服務[5]。
    (4)智能商務車輛運營系統(CVO)
    CVO是一種智慧型運營管理技術，主要是為從事貨運及客運的企業提供服務，通過系統中的衛星、路邊信號標桿、電子地圖、控制中心與車輛實現實時的數據通信，并利用車輛定位、車輛識別和動態稱重等設備幫助企業的調度中心對正在運營的車輛進行調度和管理，及時掌握車輛的位置、車輛負重、道路情況等有關信息，提高車輛的使用效率，降低交通事故的發生幾率和企業的運營成本，增加運營利潤。
    (5)智能車輛控制及安全系統(CVCSS)
    隨著城市化進程的不斷加快和城市人口不斷增多，城市的交通環境越來越差，尤其是大城市，交通擁堵和大氣污染日趨嚴重，交通事故遞進式增多，交通安全已成為極為嚴重的問題。有必要開發智慧車輛控制及安全系統，通過傳感技術、通信技術和自動控制等技術，為司機提供行車的安全保障。CVCSS應包括事故規避系統、監測調控系統和安全自動駕馭等組成部分，通過在車輛上配置導航儀、行駛記錄儀等安全設備，使車輛具有道路障礙自動識別、自動報警、自動記錄車輛行駛狀態、衛星定位以及巡航控制等功能。在易發生危險的情況下，隨時以聲音、影像等形式向駕駛員提供車體周圍的必要信息，并可自動采取安全處理措施，從而有效地防止事故的發生[6]。
    (6)智能公路管理系統(CTMS)
    CTMS主要用來對高速公路等主要公路的交通運行狀態進行管理和監控。自從2012年我國實行節假日高速公路免通過費的優惠政策后，高速公路的交通事故頻繁發生，造成人員生命和社會經濟的重大損失。建立CTMS可以對高速公路的運行狀況、交通流量、天氣狀況等信息進行實時監控，它應包括交通運輸實時監控、自動收費、運輸管理以安全救助等功能，通過停車與路徑誘導、流通流量預測、交通事故監測、不停車電子收費、可變限速標志等服務，有效提高公路通行能力，保持交通暢通安全，減少交通事故的發生，提高管理水平，降低管理與運營成本[7]。
    智能交通系統是將先進的信息技術、數據通信技術、電子傳感技術和計算機控制技術等有效運用于交通運輸和管理系統中，從根本上提高交通運輸效率，減少交通阻塞和有害氣體排放，保障交通安全，促進城市環境的生態化[8]。隨著數據通信技術、電子傳感技術和計算機控制技術等的不斷發展，智能交通將會在我國越來越多的城市實現，伴隨城市的交通、能源、商業、通信、水資源等系統智慧化運行和管理模式的實現，每一個城市都會成為基礎設施先進、信息網絡通暢、城市管理高效、公共服務完備、生態環境優美的智慧城市，使百姓能夠安居樂業，享受智慧城市的美好生活。
參考文獻
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[2] 金茂菁.我國智能交通系統技術發展現狀及展望[J]. 交通信息與安全,2012，30(5):1-5.
[3] 藍彥，孫駿，曹翊軍,等.基于SI1000的輸電線路狀態監測單元的設計論[J].微型機與應用，2011，30(22)：17-20.
[4] 劉忠杰，宋小波，何鋒,等.基于MATLAB的車牌識別系統設計與實現[J].微型機與應用，2011，30(14)：37-40.
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[6] 張翼英，楊巨成，李曉卉,等.物聯網導論[M].北京：水利水電出版社，2012.
[7] 李振華， 張兆杰，徐勝男. 智能交通卡口監測系統的圖像序列壓縮編碼[J].計算機工程，2011,37(22)：198-201.