面向大規(guī)模車流量的智能交通控制網(wǎng)絡(luò)策略研究

馬皓軒

摘要：伴隨著現(xiàn)代城市道路建設(shè)的發(fā)展和人均汽車擁有量的激增，道路擁堵現(xiàn)象越來越成為急需面對的問題。傳統(tǒng)的交通控制方法通過使用交通信號燈、交通路況廣播等形式進行交通控制，缺乏信息的協(xié)同處理，且面對突發(fā)情況處理能力較弱。針對大規(guī)模車流量的交通控制需求，研究智能化的控制網(wǎng)絡(luò)成為一個研究熱點。

關(guān)鍵詞：大規(guī)模車流量；智能交通；控制網(wǎng)絡(luò)；策略

1 設(shè)計目標(biāo)

面向大規(guī)模車流量的智能交通控制網(wǎng)絡(luò)策略方案的設(shè)計關(guān)鍵是必須具有可用性、可靠性和可拓展性的特點，因此本文所設(shè)計的智能交通控制網(wǎng)絡(luò)策略遵循以下設(shè)計原則：

（1）可用性：智能交通控制網(wǎng)絡(luò)終端需要部署在各種交通路段，可以利用射頻識別技術(shù)將交通信燈、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等一系列系統(tǒng)進行組網(wǎng)。

（2）可靠性：所設(shè)計的控制網(wǎng)絡(luò)必須具有一定的突發(fā)處理的能力，可以在無人干預(yù)的情況下有效保障系統(tǒng)可靠的運行。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)具有較強魯棒性，來保證智能交通控制網(wǎng)絡(luò)可以具有較長的使用壽命。

（3）可擴展性：智能交通控制網(wǎng)絡(luò)策略必須具有面向未來的拓展能力。系統(tǒng)必須具有較強的可移植性和功能性，可以靈活的進行配置。同時，系統(tǒng)還可以適應(yīng)未來大規(guī)模交通流量的控制需求。

2 智能交通控制網(wǎng)絡(luò)通信模型

面向大規(guī)模車流量的智能交通控制網(wǎng)絡(luò)策略需要對現(xiàn)有交通控制子系統(tǒng)進行聯(lián)合組網(wǎng)，根據(jù)實際需要和現(xiàn)有交通控制系統(tǒng)的組成分布，本文所設(shè)計的智能交通控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成。

智能交通控制網(wǎng)絡(luò)策略需要有效連接交通監(jiān)控系統(tǒng)、終端顯示系統(tǒng)以及交通信號控制系統(tǒng)和報警系統(tǒng)等模塊，通過無線連接與射頻識別技術(shù)，有效實現(xiàn)不同子系統(tǒng)之間的通信。不同子系統(tǒng)與終端服務(wù)器之間的通信工作模型，如圖2所示。該系統(tǒng)由交通信號控制機、無線終端設(shè)備、智能交通服務(wù)平臺組成。

終端服務(wù)器主要包括監(jiān)控系統(tǒng)、路況顯示系統(tǒng)、報警系統(tǒng)等。終端子系統(tǒng)服務(wù)器和交通信號等通過終端通信服務(wù)器與信號控制機進行通信，接收信號控制機發(fā)送的各類信號。信號控制機通過交換機與中心控制服務(wù)器相交互，對終端各類設(shè)備發(fā)送信號。中心控制服務(wù)器可以分為數(shù)據(jù)服務(wù)器、用戶服務(wù)器和控制服務(wù)器。其中，數(shù)據(jù)服務(wù)器主要用來存儲和調(diào)用數(shù)據(jù)；用戶終端服務(wù)器，負(fù)責(zé)車輛終端的相關(guān)服務(wù)與數(shù)據(jù)采集等工作；控制服務(wù)器是智能交通控制網(wǎng)絡(luò)的核心服務(wù)器，主要針對收集的交通路況信息以及車輛分布信息進行協(xié)同優(yōu)化。

3 智能控制網(wǎng)絡(luò)終端信息協(xié)同方案

在交通控制網(wǎng)絡(luò)中，車輛智能終端也是至為重要的一環(huán)。智能終端向中心控制服務(wù)器提供車輛數(shù)據(jù)信息，方便中心服務(wù)器進行處理，實現(xiàn)信息協(xié)同交通控制。

智能交通控制通過車輛信息優(yōu)化、車輛終端組網(wǎng)規(guī)劃等實現(xiàn)交通控制的智能化。車輛終端信息主要包括行駛最優(yōu)路徑規(guī)劃車輛行車安全狀態(tài)等因素，通過結(jié)合其他交通控制終端提供的區(qū)域車輛通行效率，在中心處理服務(wù)器進行優(yōu)化。同時給出最優(yōu)的交通控制方案和車輛通行方案，并通過控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給車輛及交通控制設(shè)備。

智能交通控制需要獲取區(qū)域信息和車輛信息，這就需要首先實現(xiàn)智能檢測技術(shù)，通過利用智能控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)路況監(jiān)控和交通信息的協(xié)同控制。其中，路況監(jiān)控主要負(fù)責(zé)監(jiān)測交通流量和異常事件，方便系統(tǒng)報警處理。交通信息協(xié)同控制主要針對區(qū)域交通信號和區(qū)域交通狀態(tài)信息進行監(jiān)測與反饋，再結(jié)合車輛終端數(shù)據(jù)進行協(xié)同優(yōu)化。

4 智能交通控制網(wǎng)絡(luò)兼容設(shè)計

本文所采用的智能交通控制網(wǎng)絡(luò)是基于IETF（Internet Engineer Task Force）的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計的，考慮到智能交通網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程無線、分布式設(shè)計和實時性等要求，需要對所設(shè)計的控制網(wǎng)絡(luò)兼容IPv6/IPv4兩個并行工作的協(xié)議棧，實現(xiàn)兩個網(wǎng)段的兼容組網(wǎng)設(shè)計。主要涉及3個模塊的改造工作。

（1）協(xié)議棧兼容性改造，系統(tǒng)兼容兩個并行的工作協(xié)議棧，主要根據(jù)目的地址的協(xié)議棧類型來進行選擇。兩個協(xié)議棧可以并行工作，只與目的地址有關(guān)，而與通信源地址無關(guān)。

（2）智能終端兼容性改造，智能交通控制網(wǎng)絡(luò)中的智能終端需要進行改造以支持IPv4/IPv6并行通信。考慮到舊有IPv4終端設(shè)備的升級改造比較困難，需要考慮節(jié)點之間的負(fù)荷轉(zhuǎn)移協(xié)議，所以可以采用IPv6網(wǎng)關(guān)路由器等手段對網(wǎng)絡(luò)地址自動轉(zhuǎn)換、協(xié)議轉(zhuǎn)化。從而避免了直接對IPv4終端進行改造，有效實現(xiàn)兼容性組網(wǎng)。

（3）節(jié)點協(xié)議轉(zhuǎn)移設(shè)計。針對協(xié)議負(fù)載轉(zhuǎn)移性改造，同時采用隧道技術(shù)進行改造，將可以兼容兩個網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分別接入IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)兩端，即將不兼容的兩個網(wǎng)絡(luò)通過兼容性節(jié)點進行連接。通過對兼容網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的某一或若干設(shè)備進行封裝，在封裝系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換，IPv4和IPv6單獨子網(wǎng)只需要接入兼容網(wǎng)絡(luò)節(jié)點封裝后所預(yù)留的接口即可。

5智能交通控制網(wǎng)絡(luò)策略

5.1信息集成優(yōu)勢和組合效率

我國大多數(shù)城市的交通管理主體分散。交通管理相關(guān)部門，每個部門都有自己的信息系統(tǒng)。然而，這些數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用是相對簡單的，僅限于他們自己工作范圍內(nèi)的一些數(shù)據(jù)。這樣，連接業(yè)務(wù)系統(tǒng)將缺乏溝通與交通相互作用，導(dǎo)致了交通管理的現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)履行自己的職責(zé)沒有干擾和管理分散。然而，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)，所有的交通信息都可以被收集在一起，不同范圍的數(shù)據(jù)可以被整合，實現(xiàn)信息的整合和綜合利用。在這種情況下，交通管理性能將大大提高，這樣可以充分利用每個字段中的數(shù)據(jù)，以及各部門之間的合作可以有效地改善來提高交通管理的質(zhì)量。

5.2配置交通資源

傳統(tǒng)的人工交通規(guī)劃與管理模式在動態(tài)交通管理中存在許多問題。然而，隨著大數(shù)據(jù)的時代，大數(shù)據(jù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了強有力的保證制定交通管理部門。這有效地減少了交通管理人員的工作壓力，同時也可以讓交通資源被廣泛使用。實例表明，大數(shù)據(jù)的結(jié)果確定了多模地面總線網(wǎng)絡(luò)的有效配置和客流組織方案、多層次地面總線干線網(wǎng)絡(luò)的綠波交通控制和自適應(yīng)交通信號控制。

5.3有效提高交通預(yù)測水平

過去在交通擁堵的情況下，通過拓寬道路，增加里程和其他傳統(tǒng)方法來改善交通運行能力。這些解決方案曾經(jīng)受到很多方面的影響，其中最重要的是土地資源的限制、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃的前景預(yù)測等，消耗了大量的人力、物力和財力。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，在對各個部門的數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確的提煉和構(gòu)件適合的交通預(yù)測模型之后，能夠通過模擬交通的運行狀態(tài)，而是能夠?qū)崟r的檢測到預(yù)測領(lǐng)域的實際交通情況，大數(shù)據(jù)對于信息的處理能力十分的強大，對于交通的實際情況的預(yù)測具有非常高的可行性。

結(jié)論

隨著時代的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化進程的速度不斷的加快，對于現(xiàn)階段的城市交通問題，通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進行綜合處理，有效保障了現(xiàn)階段城市交通中存在的問題，對于城市的發(fā)展有很大的推動效果。大數(shù)據(jù)時代背景下，通過對交通信息中的各項數(shù)據(jù)進行整合處理，保障車輛在道路通行的過程中能夠更加的通暢快捷，提升了道路設(shè)施的高效利用，降低了安全事故的發(fā)生。因此大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用具有非常重要的意義。

參考文獻

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（作者單位：上海電科智能系統(tǒng)股份有限公司）