智能交通运输系统总结(0615).doc

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1、智能运输系统Intelligent Transportation System复习总结武汉理工大学物流工程学院2011年6月第一章 绪论1 要点（1）智能智能是指事物能认识、辨析、判断处理和发明创造的能力。是人类区别于其他生物事务的本质特征。是知识与智力的组合。具有高度智能的人，对于周围的事物具有感知、记忆和思维的能力，会产生喜怒哀乐等情感，具有自我调节、适应环境和学习能力，能够表达自己的情感，具有行为决策能力以及创造性。（2）人的智能、人工智能和智能红绿灯之间的对应关系五官： 收集信息大脑： 融合信息，做出决策四肢：执行决策人的智能传感器：收集信息CPU：融合信息，做出决策执行机构：执行决策

2、人工智能交通流量传感器： 收集交通流量信息红绿灯CPU：融合交通信息，算出相位交通信号机：按计算结果显示相位智能红绿灯图11 人的智能、人工智能和智能红绿灯之间的对应关系图（3）交通系统的基本要素交通系统的基本要素是人、车、路和环境。（4）交通追求的目标安全、高效、环保、经济（5）交通问题可能解决的方案增加容量，减少需求，提高管理水平，增加交通信息量，提高车辆智能性。（6）ITS的内涵先进性用远程通讯、计算机、电子技术等现代先进技术来改造和武装交通系统，用先进的理论方法来改善交通系统的管理和运营。综合性ITS涉及的关键技术包括：信息技术、通讯技术、计算机技术、电子技术、交通工程、系统理论、控制

3、理论、人工智能、知识工程等，ITS是这些科学技术的交叉和综合，是这些技术在交通系统中的综合应用。信息化信息化是ITS的基础。通过各种手段来获取交通系统的状态信息，为交通系统的用户和管理者提供及时有用的信息，只有具有了信息，才能实现智能化。智能化智能运输系统中的很多子系统正是因为实现了智能化，才体现出与传统交通系统的差别。不停车收费系统（ETC）就是一个典型的例子。（7）智能运输系统的定义综合运用先进的信息通讯、网络、自动控制、交通工程等技术，改善交通运输系统的运行情况，提高运输效率和安全性，减少交通事故，降低环境污染，从而建立一个智能化的、安全、便捷、高效、舒适、环保的综合运输体系。（8）IT

4、S的发展趋势1. 交通信息采集、处理和发布技术将快速发展；2. 综合交通信息平台是多种运输方式协同的基本手段； 3. 交通安全成为关注的焦点；4. 车载系统与道路设施的协调配合受到重视。（9）综合交通运输系统的发展趋势客运快速化经济发展的必然结果 (a)客运快速化是旅行时间价值提高的必然结果；(b)客运快速化是降低运输成本的客观要求。货运物流化社会经济发展的必然趋势 (a)货运物流化是经济一体化的必然要求；(b)货运物流化是支持经济增长的重要手段。2 重要的中英文对照词汇 （1）智能运输系统Intelligent Transportation System，缩写ITS （2）智能车路系统Int

5、elligent Vehicle Highway System， 缩写 IVHS3 思考题（1）智能运输系统的发展趋势？（2）综合交通运输系统的发展趋势?第二章 智能运输系统的体系框架与标准1 要点（1）智能运输系统在建设中存在的问题智能运输系统在建设中交通需求不断变化、可供选择的技术方案和产品不断变化。交通管理系统建设中经常发生已经建设好的系统不满足需要的情况，如扩展性能不好，功能不能满足要求等，而此时技术和产品又进步了，特别是通信和信息技术及其产品变化很快，引起智能运输系统变化的加剧。决策者面临着是扩充系统还是重新建设的决策。（2）智能运输系统与传统运输系统的本质区别传统的交通控制和管理系

6、统运用传统的技术和经典数学，以假设条件和约束条件下的数学模型和公式为基础，从管理者的角度出发，按照集中管理的方式对道路使用者进行控制和规范，在这里管理者是主动的，而道路的使用者是被动的，各种交通工程设施是在物理上迫使使用者这样做而不那样做。智能运输系统，更加重视人的能动性，它不是力图将带有较多社会和人类行为特点的交通系统描述成某种数学的模型，而是向道路的使用者提供各种各样的信息，让道路的使用者从不同的方案中选择自己所认可的那一种，以诱导为主，而不是以强迫为主，在人的理性与价值取向基础上，使人们的出行得到满足，智能运输系统是将当今世界上最新的科技发展成果和人的本性的研究相结合。（3）智能运输系统

7、体系框架的定义与组成智能运输系统体系框架是运输系统体系和规格的说明，它决定系统如何构成，确定功能模块以及允许模块间进行通信和协同的协议和接口。主要包括三部分：用户服务、逻辑框架、物理框架。用户服务是从用户的角度对ITS能提供的服务内容进行描述，逻辑框架则是从系统如何实现ITS服务的角度进行分析，给出ITS应具有的功能及功能间数据流关系，物理框架则是把ITS逻辑功能落实到现实实体，如车载设备、道路设施、管理中心等设备或组织。（4）智能运输系统体系框架的作用1.明确ITS开发目标，避免重复研究和在低水平生产力下的无计划开发，便于成果的应用和ITS技术的发展及其产业化实施。2.指导智能运输系统结构和

8、标准研究过程制定，提供一个检查系统构成和标准的遗漏、重叠以及是否不一致的依据。3.科技人员可以利用制定的标准来设计、研制和管理智能运输系统，同时根据实际需求提出新的用户服务功能，促进智能运输系统体系框架和国家标准的完善。4.保证任何终端用户都能通过不同的媒介获得相同的信息；保证不同交通设施的兼容性，从而可以保证在大范围内的无缝出行。（5）美国、日本、欧盟和我国开发智能运输系统框架的方法美国其开发以面向过程方法为指导，日本 ITS 体系框架采用了面向对象的建模技术来建立系统的逻辑框架和物理框架。欧盟 ITS 体系框架开发也采用了结构分析方法（面向过程方法）。我国也是采用面向过程的开发方法。（6）

9、我国智能运输系统体系框架包括9大服务领域（第2版）交通管理，电子收费，交通信息服务，智能公路与安全辅助驾驶，交通运输安全，运营管理，综合运输，交通基础设施管理，ITS数据管理。2 思考题（1）智能运输系统体系框架的作用？（2）如何理解智能交通运输系统与传统交通系统的本质区别？第三章 智能运输系统技术基础1 要点（1）智能运输系统技术及其相互间的关系交通信息采集技术、交通信息预处理与融合技术、交通信息传输技术、交通信息显示技术、交通的控制技术、交通地理信息系统技术、交通仿真技术等。图3-1各技术间的关系（2）交通信息采集技术的内容交通信息按照其变化的频率不同可以分成静态交通信息和动态交通信息两大

10、类。1) 静态交通信息采集技术静态交通信息主要包括：城市基础地理信息、城市道路网基础信息及交通管理信息。静态交通信息主要采集方法有：（1）调查法采用人工或测量仪器进行调查，可获取城市基础地理信息、城市道路网基础信息。（2）其他系统接入静态交通信息可从其它部门，如规划部门、城建部门、交通管理部门获得。特点：只有当实际系统发生变化的时候，才需要对静态交通信息数据库中的数据进行更新。2) 动态基础交通信息采集技术动态交通信息主要包括：交通流状态特征信息（如流量、车速、密度等）、交通紧急事件信息（各种途径得到的事件信息，包括：路面检测器信息、人工报告信息等）、在途车辆及驾驶员的实时信息（如各种车辆定位

11、信息等）、环境状况信息（如大气状况、污染状况信息等）及交通动态控制管理信息等。动态交通信息采集技术包括：交通检测器技术、浮动车技术、车辆识别技术和车辆定位技术、气象与道路环境信息采集技术等。（3）动态交通信息检测技术的分类按照安装特性的不同可以分成地埋式和非地埋式交通检测器。地埋式检测器包括：环形线圈检测器、磁力检测器、道路管检测器、压电检测器。非地埋式检测器：微波雷达检测器、超声波检测器、红外线检测器、噪声检测器、视频图像检测器、复合型交通检测器。（4）车辆定位技术车辆定位子系统就是运用GPS或DR(推算定位)等定位技术，自动确定车辆的实时位置，并运用地图匹配(Map Matching)技术

12、，对车辆实际行驶路线与电子地图上道路位置之间的误差进行修正，从而提高定位的精度.该系统还可用来识别车辆所在的道路和每一个临近的交叉口。常用的定位技术一般有三大类：自主(stand-alone )定位、星基定位和陆基定位。对于车辆导航系统来说，通常采用前两类定位技术，其中自主定位技术的代表是推算定位(Dead Reckoning)技术，而GPS技术则属于星基定位技术。（5）推算定位技术（Dead Reckoning，DR） DR技术是利用距离传感器和航向传感器(压电陀螺)测量位移矢量，从而推算车辆的位置。当车辆行驶在高层建筑群间、地下隧道中、高架桥下等路段时，GPS系统可能由于可见星少于四颗而无

13、法正常工作，此时可以利用DR系统的自动定位结果以维持正常导航。推算定位技术的基本思想是当车辆在二维平面空间行驶时，如果初始位置和先前的每步位移均已知的话，在任何时刻的车辆位置都是可以计算的(如图3-2)。图3-2 DR技术原理图在时刻的车辆位置以及方位角可以由下式计算： (3-2)其中是在时刻车辆的初始位置，是在时刻和时刻之间车辆的行驶距离或位移量，是位移矢量的方向，是同一时间段的角速度。（6）交通信息预处理交通数据预处理的两个阶段：异常数据处理和缺失数据处理。1 ）异常交通数据预处理方法异常交通数据（坏值）是指用测量的客观条件不能解释为合理的明显偏离测量总体的个别测量值。出现异常值的主要原因

14、是传感器故障，以及出现概率极小但作用较强的偶发性干扰等。常用的几种的方法：（1 ）阈值法有些交通参数的合理值只能在一个特定的范围内。例如：某一车道的占有率最大为 100%，最小为 0，如果检测器输出的结果不在这个范围内，那肯定是异常值。（2 ）交通流机理法基于交通流机理的算法是通过交通流参数之间的关系对两个甚至多个参数的一致性进行同时考察。根据交通流参数之间相关关系来进行异常值剔除，主要包括：基于交通流规则的算法和基于交通流区域的算法。（3） 置信距离检验法置信距离检验法，也叫决策距离，比较该算法对于来自同一断面的多传感器检测的同一参数，按照一致性融合的思路，先求决策距离，寻找最大传感器连接组

15、，再求最优融合解，得出最终结果。2 ）缺失交通数据预处理方法由于检测器故障或其它原因造成数据缺失时有发生，对丢失数据进行补充是交通信息预处理不可缺少的一部分。对于缺失的数据，由于需要实时补充，所以一些简单常用的方法是比较可行的。（1）历史均值法直接采用或者按比例采用历史上相应时刻的数据值代替丢失的数据。这种方法简单、易实现，但是如果交通状况发生了变化，将大大降低其估计精度。因此，这种方法比较适合于交通状况变。（2）车道比值法根据历史统计的车道之间的流量比值，对丢失的车道数据进行估计。这种方法结合了历史统计规律和当前流量数据，精度比较高。这种方法适合于流量比较大，交通状况比较稳定的情况。（3）时

16、间序列法把采集到的交通变量看作时间序列，运用各种时间序列预测方法，比如：简单平均、加权平均、指数平滑等方法，根据历史数据对丢失的数据进行预测估计。（7）数据挖掘数据挖掘(Data Mining)就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。原始数据可以是结构化的，如关系数据库中的数据，也可以是半结构化的，如文本、图形、图像数据，甚至是分布在网络上的异构型数据发现知识的方法可以是数学的，也可以是非数学的，可以是演绎的，也可以是归纳的。（8）粗糙集理论粗糙集理论是继概率论、模糊集、证据理论之后的又一个处理不确定性的数学

17、工具。粗糙集理论在多源数据分析中善于解决的基本问题包括发现属性间的依赖关系、约简冗余属性与对象、寻求最小属性子集以及生成决策规则等等。粗糙集与其他不确定性问题理论的最显著区别是它无需提供任何先验知识，如概率论中的概率分布、模糊集中的隶属函数等，而是从给定问题的描述集合直接出发，找出问题的内在规律。（9）重要通信技术光通信技术、卫星通信技术、移动通信技术（10）通信网的基本结构通信网的基本结构主要有网状、星状、复合型、环状和总线状五种。（11）显示产品的主要种类LED（Light Emitting Diode）显示屏是利用二极管构成点阵模块组成的显示产品。LCD（Liquit Crystal D

18、isplay）显示屏是利用液晶显示器件制作的显示屏。LCD屏幕有投影式和直接式两种。PDP（Plasma Display Panel）显示屏是利用等离子体显示器件制作的显示产品。CRT（Cathode Ray Tube）即阴极射线管，是比较古老的显示器件，主要用来制作电视机和作为计算机终端显示的器件。（12）智能交通系统综合平台含义：ITS综合平台是实现各ITS子系统间的数据共享、实现深层次的信息融合和知识发现而提供的综合平台。能够接受、存储和处理多源、异构数据，具有数据融合、数据挖掘的功能，并能够为各种应用子系统和公众提供完善的信息服务。 解决ITS各部门和系统间的信息共享和交互，实现了交通

19、信息的综合和深层次的综合利用，为科学决策提供辅助支持，并可以提供准确、多样化的交通信息服务。（13）交通信息的三大要素交通信息三大要素：空间、属性和时间空间位置数据描述交通现象发生和存在的位置，这种位置可以用常规的二维坐标系定义。属性数据描述交通现象的性质和质量特征，如公路的名称、等级、起终点等。时间特征是指交通数据采集或交通现象发生的时刻或时段，如某一时刻的交通堵塞情况。（14）交通地理信息系统GIS-T交通地理信息系统是GIS在交通领域的具体应用和延伸，是在传统GIS基础上，充分考虑交通现象的线性特征和网络特征，并附之专门的交通建模手段而形成的专门化系统。覆盖整个交通运输体系，包括公路、铁

20、路、航空、水运、管道等。GIS-T是专门化的GIS，是GIS与多种交通信息分析和处理技术的集成。（15）系统仿真的分类根据模型的种类不同，系统仿真可以分为三种：物理仿真、数学仿真和物理-数学仿真。在物理模型上所做的仿真称为物理仿真。采用数学模型在计算机上进行的仿真即数学仿真。将系统的一部分写成数学模型，并将它放到计算机上，而另一部分则构造其物理模型或直接采用实物，然后将它们连接成系统进行试验。这种仿真就称为数学物理仿真或称半实物仿真。（16）蒙特卡罗模型蒙特卡罗方法也称为随机模拟方法，有时也称作随机抽样方法。基本思想是：为了求解数学、物理、工程技术以及生产管理方面的问题，首先建立一个概率模型或

21、随机过程，使它的参数等于问题的解，然后通过所求参数的统计特征，最后给出所求解的近似值。（17）交通仿真模型的分类根据交通仿真模型对交通系统描述的细节程度不同，可将仿真模型划分为宏观、中观(又称准微观)、微观 3 种。宏观交通仿真模型宏观交通仿真模型对交通系统的要素、实体、行为及其互作用的细节描述非常粗糙。宏观模型的重要参数是车辆速度、密度和流量。对计算机资源要求较低，它的仿真速度很快，主要用于研究交通基础设施的新建与扩建及宏观管理措施等。中观交通仿真模型中观模型对交通系统要素、实体运动和相互作用的细节描述程度要比宏观模型高得多。中观交通仿真模型对交通流的描述往往以若干辆车构成的队列为单元，能够

22、描述队列在路段和节点的流入和流出行为，就每辆车而言，车道变换被描述成建立在相关车道的实体基础上的瞬时决策事件，而非细致的车辆间相互作用。微观交通仿真模型微观交通仿真模型既融合了宏观和中观模型的某些方面，又非常细致地描述了交通系统的交通环境及车辆实体等构成要素，因而它对交通系统的要素及行为等的细节描述程度是 3 种模型中最高的。微观模型对交通流的描述是以单个车辆为基本单元的，车辆在道路上的跟车、超车及车道变换行为等微观行为都能够非常细致和真实的反映出来。微观模型的重要参数是每辆车的当前速度和位置。（18）智能控制的特点(1)具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型表示的混合控制过程。含有复杂性

23、、不完全性、模糊性或不确定性以及不存在抑制算法的非数字过程，并以知识进行推理，引导求解过程。(2)智能控制的核心在高层控制，即组织级。高层控制的任务在于对实际环境或过程进行组织，即决策和规划，实现广义问题求解。(3)智能控制是一个新兴的研究领域。在理论上或实践，都还很不成熟、很不完善，需要进一步探索与开发。2 重要的中英文词汇对照自动车辆识别Automatic Vehicle Identification ，AVI推算定位Dead Reckoning，DR交通地理信息系统Geographical Information System For Transportation，GIS-T车辆定位系统

24、Vehicle Location System，VLS车辆导航系统Vehicle Navigation System， VNS3 思考题（1）交通信息分类及特点？（2）试述智能交通系统综合平台的含义？（3）智能控制的特点？第四章 交通信息服务系统1要点（1）先进的交通信息系统的定义是智能交通系统的重要组成部分，综合运用多种高新技术，通过无线、有线通信手段以文字、语音、图形、视频等多媒体形式实时动态地提供与出行相关的各类交通信息，使出行者（包括司机和乘客）从出发前、出行过程中直至到达目的地的整个过程中随时能够获得有关道路交通情况、所需时间、最佳换乘方式、所需费用以及目的地各种相关信息等，从而指导

25、出行者选择合适的交通方式（私家车、火车、公交车等）、出行路线和出发时间，以最高的效率和最佳方式完成出行过程。（2）交通信息获取的途径1从公交管理系统获得公交时刻表和运行状态信息；2大部分与道路有关的信息由监测系统（车辆检测器、摄像机、车辆自动定位系统等）采集，经过交通信息处理中心处理后，出行者通过路侧的信息显示装置（如可变情报板）获得，或从各类车载装置中直接获得；3其它一些具有静态性质的信息，如地图数据库、紧急服务信息、驾驶员服务信息、旅游景点与服务信息等，出行者利用随身携带的个人通信设施完成这些信息的查询、接收和交换。（3）交通信息服务系统的分类1）按照向交通参与者提供信息服务的时机进行分类

26、，包括：出行前信息系统，在途驾驶员信息系统，在途出行者换乘信息系统。2）按照信息系统所提供信息内容的不同进行分类：路径诱导系统，交通流诱导系统，停车场信息诱导系统，个性化信息服务系统3）根据信息流三要素：信息采集、处理与传送的集成程度以及系统功能分配的不同：自动导航系统，单向通信系统，双向通信系统（4）交通信息服务系统的关键技术关键技术主要包括（1）交通信息预测根据已经掌握的交通状况信息，预测未来路网中的有关交通状况信息，包括交通流量和行程时间的预测，其中交通流量的预测主要根据交通流量的一般规律和现阶段交通流量的观测，路段行程时间则根据未来路网的流量分配和路网通行能力，预计路段的通行时间，为行

27、驶路线的优化设计提供基础。（2）动态交通分配动态交通分配考虑交通需求随时间变化的特性，给出瞬时的交通流分布状态，因此可以用来分析交通的拥挤特性，对交通流实行最优控制，以及进行交通信息预测和路径诱导。（3）行驶路线优化设计动态路径诱导就是要为行驶在道路网中的车辆提供从当前位置到达目的地之间的最方便和快捷的路径，即所谓的“最短路”。 “最短路”有两种理解上的含义，一种是基于已有道路基础上的行驶路程距离最短，这种“最短路”根据已有路网结构和图论的知识便可以找到，而且是静态不变的；另一种便是考虑了实时道路交通流状况的行驶时间最短或路阻最小路径。（4）交通信息发布有利于出行的交通信息形成后，如何通过有效

28、、直观的方式提供给出行者，使出行者能够很容易的接收这些信息，又不带来更多的驾驶负荷，是交通信息显示要解决的问题。（5）VICS系统的基本原理VICS的基本原理是通过城市交通信息控制中心发射的无线电波和通过设置在道路两旁的光波、无线电波信号标杆，向来往车辆提供该地区范围内的道路交通状况，包括提供实际图形和语言文字两个方面的信息。使驾乘人员通过安设在车内的信号接受器及时了解到前方和周围的交通情况（如是否有道路阻塞、是否有交通事故和道路施工等），以及等待和通过所需要的时间等各种交通信息，并向交通信息控制中心及时了解到达目的地最快最近的一条线路。（6）VICS信息提供的方式1）电波信标(高速公路)电波

29、信标主要设置在高速公路上。以电波作为媒介，在设有信标的地点向行驶到此处的装有车载机的车辆提供必要的道路交通信息。2）光信标(主要干线道路)光信标主要设置在主干线道路上。以光作为媒介，在设有信标的地点向行驶到此处的装有车载机的车辆提供必要的道路交通信息。3）调频多重广播(现有广播设施)利用调频广播向广泛区域提供道路交通信息，并由各地调频广播电台进行播送。2 重要的中英文词汇对照先进的出行者信息系统：ATISAdvanced Traveler Information System可变信息标志：Variable Message Signal交通信息中心：TICTraffic Information

30、Center车辆信息与通信系统：VICSVehicle Information Communication System停车诱导信息系统：PGISParking Guidance Information System先进的驾驶员车辆咨询导航系统：ADVANCEAdvanced Driver and Vehicle Advisory Navigation Concept3 思考题（1）交通信息获取的途径（2）VICS系统的基本原理第五章 先进的交通管理系统1要点（1）先进的交通管理系统包含的内容交通监控系统、电子收费系统、公共交通管理系统以及交通事件管理系统。（2）交通监控系统的构成城市交通监控

31、系统通过实时探测各主要交通要道和交叉路口的车流量、车辆通行状况，根据各监控点反馈的信息，预测某些交通要道和交叉路口可能会出现的堵塞，以便及时调整和诱导交通流向，减少交通堵塞，最大限度地求得道路系统的利用率，创造安全、舒适的道路交通环境。高速公路监控系统通过对高速公路全线的交通流量检测、交通状况的监测、环境气象检测、运行状况的监视，产生控制方案，从而达到控制交通流量、改善交通环境、减少事故、以使高速公路达到较高的服务水平。（3）电子警察系统电子警察是“智能电子警察监测系统”的简称，它是一套高科技电子设备，最初是为维护交通执法提供了一种先进手段。以往许多城市在某些交通场合，由于没有有效的执法手段造

32、成执法困难，例如：无人值守的路口；禁行、限时道路；单行线；主、辅路进出口；紧急停车带；限车型车道；公交专用道；违章超速等场合检查执法困难，特别是在夜间，违章行车现象经常发生，严重破坏了交通秩序。该设备能够对违章车辆进行自动判断与图像记录。执法部门可以根据该系统所提供的车辆违章过程的图像记录，对违章司机进行追究和处罚。（4）电子警察的工作原理电子警察首先需要在监录区域设置特征信号线，如图5-1所示。当南北方向出现红灯时，在正常交通情况下，只有东西方向车辆通过，南北方向上摄像机1和摄像机2摄取的视频图像中各有一条清晰的特征信号线1和2。如果由南向北出现违章的红灯闯行车辆，则摄像机2 所摄得的画面中

33、特征信号线2被切断。利用预先设计好的软件不断检测特征信号线是否被切断，如果发现被切断，立即发出捕捉信号，将该机动车的视频图像存储下来并传输至中心，在中心对车型、车号进行自动识别，然后将违章车辆打印出来或以其他方法输出。图5-1 特征信号线设置（5）智能公共交通管理系统的关键技术自动车辆定位（AVL）技术该技术是实施先进的公共汽车管理系统构想的根本技术。AVL系统把在系统中运行的公共汽车精确位置报告给控制中心，并可以将控制指令传送给沿线运营车辆，同时还能将公交信息发布给需要的乘客。车载设备APTS的公交车上应装有车载设备，可实现定位、车载外围设备的控制以及交通灯控制等。车辆可实现自主操作，包括如

34、下一些功能：计划与实际数据比较、根据计划数据保证车辆的连续性、显示落后与超前的时间、出发时间的可视化和语音信息、车站的乘客信息系统控制。电子站牌在乘客集散量较大的中途站，设置电子站牌，向候车乘客显示正在向本站行驶的运营车的状态位置。（6）电子收费系统按照人工参与的程度分类收费系统可分为人工收费系统，半自动收费系统和全自动收费系统。 人工收费人工收费方式是目前仍然广泛使用的一种收费方式。这种方式基本上不用计算机，在每个收费亭设置收费员，对通过收费站车辆的车型识别、通行费收取、收据发放以及车辆放行等收费操作全部由收费员手工完成。人工收费的特点是节省建设投资，但是漏收、违纪现象较大 半自动收费半自动

35、收费由人工和计算机共同完成收费工作。人工（或仪器）识别车型，人工收费，计算机计费，数据打印与汇总等。 全自动收费所谓全自动收费就是全部收费过程不需要人工参与，完全自动地，不停车地完成。全自动收费系统又称不停车收费系统或叫电子收费系统（Elecrtronic Toll Collection）（7）电子收费系统与传统的收费系统相比的优点 极大地提高了收费工作的效率，同时杜绝了工作中的贪污、作弊、乱收费等现象 电子收费系统还大大方便了驾乘人员，减少了无谓的消耗和污染 减少公路的交通堵塞和拥挤(8) 电子收费系统运行的过程1. 用户首先前往放行安装部门，申请安装车上单元，预缴通行费或设立事后付费帐户，

36、相应的信息被存入车上单元中，然后该车辆便可以上路行驶。 2. 在进入收费站时，车辆按规定限速通过电子收费车道。识别子系统识别出该车所属型号，报告控制单元。通信子系统通过天线与车上单元进行双向通信，收费操作在通信的过程中同时完成。 3.收费操作包括根据车型按照收费规则确定收费额，核对金额、帐号信息，有关结果通知对方等。如果一切无误（剩余金额充足或帐号有效），则正常结束收费操作（改写金额、记帐等）。否则的话（剩余金额不足或帐号无效等），控制单元将采取措施，启动强制子系统，将车辆拦下或记录其车牌号码等，以保证通行费最终能被征收，不致流失。4.控制单元将收费的相关信息递交给收费站计算机，收费站计算机对

37、这些信息按不同类别分别进行处理。正常收费信息可以积累汇总，产生相应的收入报告递交给管理机关（中央处理系统）。 5. 事后付款方式的收费数据将定时（或立即）传送给中央处理系统，以便生成转帐清单向金融机构请求支付。不正常收费的信息将立即传递给中央处理系统，以确保统一及时处理。中央处理系统除了接受下级传递的信息外，还向下级发送相关信息，如收费规则、帐号“黑名单 等。（9）交通事件的定义交通事件是指导致道路通行能力下降或交通需求不正常升高的非周期性发生的情况。根据交通事件的特点，可分为突发性交通事件和计划性交通事件。突发性交通事件包括交通事故、自然灾害（如地震、灾害天气等）、生产事件（如有害气体泄漏、

38、火灾、爆炸等）、恐怖袭击事件等，此类事件的发生具有不可预测性。计划性交通事件包括大型集会、大型文体活动、道路养护维修作业等，此类事件能事先获得事件信息并制定应对计划。2 重要中英文词汇对照ATMSAdvanced Traffic management System ， 先进的交通管理系统APTSAdvanced Public Transportation System， 先进的公共交通管理系统ETCElectronic Toll Collection， 电子收费系统AIDSAutomatic Incident Detection System，交通状态自动识别系统3 思考题（1）试述电子警察系

39、统的基本工作原理。（2）试描述电子收费系统的运行过程？第六章 城市交通信号控制系统1要点（1）交通信号控制系统的分类交通信号控制系统可以从不同的角度进行分类。按控制方法分类，可以分为定时控制、感应控制和自适应控制；按控制范围分类，可以分为点控、线控和面控；按控制方式分类，可以分为方案选择式和方案生成式；按控制结构分类，可以分为集中式计算机控制结构和分层式计算机控制结构。（2）线控方式把干道上若干连续交叉口的交通信号通过一定的方式联结起来，同时对各交叉口设计一种相互协调的配时方案，各交叉口的信号灯按此协调方案联合运行，使车辆通过这些交叉口时，不致经常遇上红灯，称为线控方式，也叫“绿波”信号控制。

40、（3）面控方式以某个区域中所有信号控制交叉口作为协调控制的对象，称为面控制系统。（4）交通信号控制的基本参数 在交通信号控制中至少有3个基本参数可以由信号机直接控制，周期C，绿信比，相位差tos。 用于指挥交通的信号总是一步一步循环变化的，一个循环由有限个步构成。一个循环内各步的步长之和称为信号周期，用C 表示。 在交通控制中，为了避免平面交叉口上各个方向交通流之间的冲突，通常采用分时通行的方法，即在一个周期的某一个时间段，交叉口上某一支或几支交通流具有通行权，而与之冲突的其他交通流不能通行。在一个周期内，平面交叉口上某一支或几支交通流所获得的通行权称为信号相位，简称相位，一个周期内有几个信号

41、相位，则称该信号系统为几相位系统。 在一个信号周期中，各相位的有效绿灯时间与周期长度的比称为绿信比。 若设tGi 为第i个相位信号的有效绿灯时间，C为周期长度，则该相信号的绿信比为。 相位差是指相邻两信号的绿灯或红灯的起点或中点之间的时间之差。（5）定时式脱机控制系统TRANSYT的主要组成部分1）仿真模型：用来模拟在信号灯控制下交通网上的车辆行驶状况，以便计算在一组给定的信号配时方案下交通网络的运行指标。2）信号配时优化过程：改变信号配时方案并确定系统性能指标，经过反复试算和搜索得到最佳配时方案。（6）相位差优化方法在初始配时方案的相位差的基础上，以适当的步距（如信号周期长度的1/50）调整

42、交通网上某一个交叉口的相位差，计算性能指标PI。若此次求出的PI值小于初始方案的PI值，说明这种调整方向是正确的，继续以同样的步距沿同一方向(指正与负而言)对该交叉口的相位差作连续调整，直至获得最小的PI值为止。反之，假若第一次调整后的PI值比初始方案所对应的PI值大，则应朝相反方向调整相位差，直至取得最小PI值为止。图6-1（7）感应式联机控制系统感应式联机控制系统通过道路网上的车辆检测器实时采集交通量数据，并通过配时参数优化得到最佳配时方案，然后对区域内的交通信号实施控制。其特点是能够及时响应交通流的随机变化，控制效果好，但控制结构复杂、投资高、对设备可靠性要求高。目前比较成熟的联机控制系

43、统有：澳大利亚的SCATS（Sydney Coordinated Adaptive Traffic System）系统、英国的SCOOT（Split Cycle Offset Optimization Technique）系统等。（8）智能体智能体是指在一定的环境下能独立自主地运行，作用于自身生成的环境也受到外部环境的影响，且将推理和知识表示相结合的智能实体，具有自治性、反应性、可通信性、自学习性等基本特征。智能体可以是嵌入在一定环境中的软件实体，也可以是硬件实体。（9）基于多智能体的区域控制系统的工作原理在基于多智能体的区域控制系统中，利用单个路口执行级Agent(ISA)对单个交通信号对象

44、进行控制，并通过Agent之间协商、协作，实现城市交通区域智能协调控制。上级智能体可以作为其所属下级智能体的协调单元，对它们之间的协调控制确定协调对策和协调参量；而下级智能体则需向对应的上级智能体传输关于其局部系统环境和系统控制性能的反馈信息，以作为上级智能体的决策依据。相邻智能体之间可以相互协调，在无法达成一致时再进行区域协调。这样，每个智能体都有一定的自主性，但又不完全独立，在接到其它智能体的协调请求时，则进入协同工作状态，并通过上一级智能体的决策达到子区最优或全局最优。2 重要的中英文词汇对照TRANSYTTraffic Network Study Tool，交通网络开发工具SCATSS

45、ydney Coordinated Adaptive Traffic System，悉尼协调自适应交通系统SCOOTSplit Cycle Offset Optimization Technique，交通信号绿信比，周期和绿时差优化技术3 思考题（1）TRANSYT系统中相位差优化方法的基本原理？第七章 先进的车辆系统1要点（）先进的车辆系统的定义先进的车辆系统是利用先进的传感器技术检测车辆周围信息，通过信息融合和处理，自动识别出危险状态，协助驾驶员进行安全辅助驾驶或者进行自动驾驶，以提高行车安全和增加道路通行能力的系统。（）按照智能化的程度先进的车辆系统分类安全辅助驾驶系统、自动驾驶系统和自

46、动公路系统。（）典型的安全辅助驾驶系统包括驾驶员检测警告系统、防撞警告系统、巡航控制系统、驾驶员视觉增强系统。（）驾驶员视觉增强系统驾驶员视觉增强是利用各种传感器和先进技术增强驾驶员在雨雾天、光线不足条件下的视觉效果。采用不同手段和不同综合方法构成的视景系统分为：（）传感器视景系统前视传感器实时检测到的驾驶舱外视见景象，其视景接近真实世界的自然景象。（）合成视景系统由地形数据库储存的地形模型构建的虚拟视景。（）增强视景系统传感器视景和合成视景的叠合称为增强视景。既有实时探测到的自然视景，也有数据库生成的虚拟视景，两者匹配叠合，他们在恶劣的气象条件下可以增强窗外视景的可见性。（5）自动驾驶具备的

47、功能1. 能够确认自身当前的位置； 2. 能够可靠识别行车路线且控制自身按规定路线准确行驶；3. 能够根据目标及途中情况，规划、修改行车路线4. 行驶过程中，能够可靠实现车速控制、车距保持、换道、超车、停车等各种必要的基本操作；5. 能够适应不同的行驶环境，并与外界进行联系（通信）；6. 能够确保行驶安全，按时到达目的地。（6）自动公路系统定义 Automated Highway System（简称AHS），也称智能公路系统。是建有通信系统、监控系统、光纤网络等基础设施，并对车辆实施自动安全检测、发布相关的信息以及实施实时自动操作的运行平台，它为实现智能公路的运输提供更为安全、经济、舒适、快捷的基础服务。该系统包括车辆自动导航和控制、交