基于計算機(jī)信息技術(shù)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計

趙福玉 潘江塞

摘 要：在計算機(jī)信息技術(shù)發(fā)展環(huán)境下，交通運(yùn)輸也逐漸向信息化、智能化以及數(shù)字化方向發(fā)展。基于計算機(jī)信息技術(shù)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計，先要認(rèn)識到交通運(yùn)輸系統(tǒng)計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)方法、開發(fā)工具，基于此完成交通信號控制系統(tǒng)、交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)、交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)、應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)等設(shè)計，為當(dāng)前交通運(yùn)輸中計算機(jī)信息技術(shù)應(yīng)用提供相關(guān)研究方向，促進(jìn)現(xiàn)代交通運(yùn)輸行業(yè)的新發(fā)展。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)信息技術(shù);交通運(yùn)輸系統(tǒng);設(shè)計

中圖分類號：TP39

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1001-5922（2022）03-0124-05

Design of transportation system? based

on computer information technology

ZHAO Fuyu1，PAN Jiangsai 2

（1.Beijing Road Project Cost Quota Management Station， Beijing 100000，China;

2.Zhongke Soft Technology Co.，Ltd.， Beijing 100000，China）

Abstract：

Under the development environment of computer information technology， transportation is gradually developing in the direction of informatization， intelligence and digitization. To design a transportation system based on computer information technology， we must first recognize the development methods and development tools of the transportation system computer information network system， and based on this， complete designs including the traffic signal control system， the integrated traffic monitoring system， the traffic information guidance system， the emergency command and dispatch system， etc.， which provide relevant research directions for the application of computer information technology in current transportation， and promote the new development of modern transportation industry.

Key words：computer information technology;transportation system;design

交通運(yùn)輸行業(yè)對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要影響，新時期發(fā)展中不但要滿足高效、節(jié)能及環(huán)保運(yùn)輸需求，也需要注重提升交通運(yùn)輸效率，以實(shí)現(xiàn)對我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需求的滿足。在當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，促進(jìn)了交通運(yùn)輸行業(yè)的計算機(jī)信息技術(shù)應(yīng)用;不但為交通運(yùn)輸發(fā)展提供了新空間，也可以滿足當(dāng)前社會發(fā)展環(huán)境下的交通運(yùn)輸需求[1]。因此，本次基于計算機(jī)信息技術(shù)展開交通運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計研究，為交通運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性提供保障。

1 基于計算機(jī)信息技術(shù)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計原則

在計算機(jī)信息技術(shù)交通運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計中，需要遵循以下相關(guān)原則。

1.1 可靠性原則

在針對計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)優(yōu)劣實(shí)施評估過程中，重要指標(biāo)之一即為系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。因此在交通運(yùn)輸計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)中，也必須要加大對冗余技術(shù)的應(yīng)用，以此提升系統(tǒng)冗余性。另外，完成計算機(jī)系統(tǒng)軟件編制后，也必須要實(shí)施相關(guān)實(shí)驗(yàn)檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中的安全隱患，消除隱患，確保系統(tǒng)本身具有自我檢查功能[2]。

1.2 科學(xué)合理性原則

基于計算機(jī)信息技術(shù)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計，也需要首先針對系統(tǒng)需要處理對象實(shí)施調(diào)查。另外，還需要針對交通運(yùn)輸管理之前的作業(yè)組織以及制度進(jìn)行調(diào)整，以能夠確保設(shè)計完成的交通運(yùn)輸系統(tǒng)可以滿足用戶以及交通運(yùn)輸行業(yè)管理需求。

1.3 實(shí)用性原則

針對交通行業(yè)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計中，必須要堅(jiān)持務(wù)實(shí)態(tài)度，滿足系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用需求完成相應(yīng)的信息系統(tǒng)開發(fā)，由此提升系統(tǒng)開發(fā)的合理性。另外，在開發(fā)過程中，也需要有效明確相關(guān)工作人員責(zé)任，以此確保充分發(fā)揮和應(yīng)用系統(tǒng)自身優(yōu)勢。在系統(tǒng)設(shè)計過程中，結(jié)合交通運(yùn)輸管理工作實(shí)際需求，完成系統(tǒng)的各個功能設(shè)計，以此充分體現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)特點(diǎn)。

1.4 可擴(kuò)充性原則

系統(tǒng)開發(fā)中需要具備不同程度的預(yù)見性，以為之后系統(tǒng)運(yùn)行中存在的各種可能性需求進(jìn)行滿足。其中在計算機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計中，一定要預(yù)留擴(kuò)充位置，且結(jié)合運(yùn)輸系統(tǒng)的要求實(shí)施更新，并完成相應(yīng)的硬件設(shè)備維護(hù)。系統(tǒng)軟件方面，也可以在層次化、模塊化結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)對之前系統(tǒng)功能的拓展以及延伸[3]。

2 基于計算機(jī)信息技術(shù)的交通運(yùn)

輸系統(tǒng)設(shè)計方法和工具

2.1 基于計算機(jī)信息技

術(shù)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計方法

基于計算機(jī)信息技術(shù)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計所采用的方法主要為面向?qū)ο蠓ā⒔Y(jié)構(gòu)化方法等等，本次系統(tǒng)設(shè)計采用的是結(jié)構(gòu)化方法。結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)在當(dāng)前管理信息系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)也最為成熟。在設(shè)計中結(jié)合應(yīng)用工程化系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)、生命周期方法以及自上而下結(jié)構(gòu)化方法，相關(guān)步驟：

（1）系統(tǒng)規(guī)劃階段。在確定開發(fā)項(xiàng)目前，首先需要結(jié)合開發(fā)要求調(diào)查分析系統(tǒng)開發(fā)需求，并制定具體的開發(fā)設(shè)計任務(wù)，在此基礎(chǔ)上也需要針對系統(tǒng)開發(fā)可行性實(shí)施評價;（2）系統(tǒng)分析階段。完成系統(tǒng)規(guī)劃后，即需要針對當(dāng)前已經(jīng)存在的交通運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)施全面分析，由此結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計需求制定相應(yīng)的邏輯方案。系統(tǒng)分析階段主要是完成系統(tǒng)調(diào)查、系統(tǒng)開發(fā)定義以及數(shù)據(jù)功能分析等;（3）系統(tǒng)設(shè)計階段。在這一階段中，可以基于系統(tǒng)分析基礎(chǔ)將已經(jīng)完成的系統(tǒng)設(shè)計可行性邏輯方向，向?qū)嶋H物理模型實(shí)施轉(zhuǎn)變。詳細(xì)來講即為結(jié)合系統(tǒng)功能、開發(fā)資金、系統(tǒng)開發(fā)復(fù)雜度以及系統(tǒng)開發(fā)規(guī)模等，完成相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計。在系統(tǒng)設(shè)計階段，主要是完成模塊、輸入輸出、可靠性以及數(shù)據(jù)庫等設(shè)計[4];（4）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段。即為時間階段，將已經(jīng)設(shè)計完成的物理模型，采用專用硬件設(shè)備實(shí)施功能測試。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段主要是進(jìn)行程序設(shè)計、數(shù)據(jù)收集、系統(tǒng)開發(fā)升級等;（5）系統(tǒng)維護(hù)階段。完成系統(tǒng)設(shè)計后需要將其投入到使用中，也就需要對其實(shí)施系統(tǒng)維護(hù)。針對系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)施維護(hù)主要是保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行;另外也需要有效調(diào)整以及修改系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，以能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)發(fā)展中的更新需求滿足。其中交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)管理平臺如圖1所示。

2.2 基于計算機(jī)信息技術(shù)的交

通運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計工具

計算機(jī)技術(shù)下的交通運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計中，所采用的工具主要有：（1）語言編程工具。通常情況下在系統(tǒng)設(shè)計中，采用的語言編程工具為C語言、Prolog語言、BASIC語言等等。在使用過程中以上編程語言具有非常強(qiáng)的針對性，能夠?yàn)橄到y(tǒng)設(shè)計提供命令集合，也具有廣泛的適用性，在模塊設(shè)計中應(yīng)用能力比較強(qiáng);（2）數(shù)據(jù)庫工具。在系統(tǒng)設(shè)計中，一個重要工具即為數(shù)據(jù)庫工具，不但可以有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，也能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)前在管理信息系統(tǒng)設(shè)計中，常用的數(shù)據(jù)庫工具主要為兩種，分別為XBase系統(tǒng)和大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);（3）程序生成工具、面向?qū)ο蠊ぞ摺Ｔ谑褂眠^程中以上工具即為和OPP開發(fā)對應(yīng)編程工具，針對性非常強(qiáng)，自然在使用中也需要配合OPP方式[5]。

3 基于計算機(jī)信息技術(shù)的

交通運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)路徑

3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

基于計算機(jī)信息技術(shù)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)總體架構(gòu)圖如圖2所示。在交通運(yùn)輸管理過程中，需要加大對計算機(jī)信息技術(shù)的科學(xué)、全面應(yīng)用。

3.2 交通信號控制系統(tǒng)

系統(tǒng)交通信號控制系統(tǒng)設(shè)計中，重點(diǎn)是自適應(yīng)控制路口的信號燈。實(shí)際控制中，如果是在公交和特種車輛道路控制中可采用有線控制，即為結(jié)合路網(wǎng)流量特點(diǎn)，如果是處于交通流量高峰期，結(jié)合道路上的車流量自動實(shí)時最大通行能力控制;若是在交通流平峰，可以采用協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法;若是在交通流低峰期，可以采用感應(yīng)協(xié)調(diào)控制方法。在交通信號控制中，實(shí)現(xiàn)十字路口交通紅綠燈的有效控制，不但可以為交通安全提供有效保障，也有助于保障道路通暢[6]。本次系統(tǒng)設(shè)計建構(gòu)中，包括有控制器、定時器和秒脈沖信號發(fā)射器等。其中，在系統(tǒng)中，秒脈沖發(fā)生器的應(yīng)用能夠?yàn)橄到y(tǒng)中的定時器以及控制器提供信號源，譯碼器也可以將信號燈控制信號成功輸出，即可以有效驅(qū)動信號燈進(jìn)行工作，控制器即為控制系統(tǒng)中的定時器和譯碼器。

3.3 交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)

這一系統(tǒng)設(shè)計中的組成主要為3部分，具體為交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通違法檢測系統(tǒng)以及交通流檢測系統(tǒng)。其中，在城市交通管理中，快速路和部分主干道均需要有效實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸系統(tǒng)的覆蓋，系統(tǒng)設(shè)計為：（1）交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要是實(shí)現(xiàn)對交通行業(yè)的安全管理，能夠針對交通信息實(shí)施采集、處理、通知以及指揮等，可以提供直觀圖像數(shù)據(jù)信息，詳情如圖3所示;（2）交通流檢測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r檢測分析交通流量以及流速;（3）交通違法監(jiān)測系統(tǒng)，主要功能即為實(shí)時檢測和記錄交通違法行為。在這一系統(tǒng)應(yīng)用下可為交通指揮、交通誘導(dǎo)以及交通執(zhí)法、控制等提供相關(guān)數(shù)據(jù)支持。

這一系統(tǒng)的主要功能為：（1）交通狀態(tài)識別功能。在這一功能應(yīng)用下，可以實(shí)現(xiàn)對交通狀態(tài)或交通事件類型的識別，也能夠和氣象條件以及基礎(chǔ)設(shè)施信息等實(shí)現(xiàn)對道路事件影響范圍的初步判定，搜索分析范圍內(nèi)的互通立交入口處可變情報板，如果發(fā)現(xiàn)存在情況可以及時發(fā)布：針對影響范圍內(nèi)交通流特征狀態(tài)參數(shù)實(shí)施估算。針對影響那范圍內(nèi)的配對長度進(jìn)行估算，發(fā)布前方事件信息以及限速信息，為交通狀態(tài)識別以及決策提供相關(guān)依據(jù);（2）可變車道控制。在分車道對交通流控制中，實(shí)現(xiàn)對交通流量的有效梳理分析，以此提升復(fù)雜件交通環(huán)境下的道路通行能力。在交通狀態(tài)識別可變車道控制軟件應(yīng)用下，能夠及時采集和獲取路面狀態(tài)信息，在可變車道子系統(tǒng)、交通控制子系統(tǒng)的應(yīng)用下，進(jìn)行信息控制以及發(fā)布;（3）緊急事件應(yīng)急處置。緊急事件應(yīng)急處置軟件主要為：顯示救援物質(zhì)布局情況，結(jié)合事件性質(zhì)以及可能發(fā)生的路段范圍，合理制定相應(yīng)的救援方案。其中主要為需要調(diào)用物資種類、位置以及數(shù)量等，所需警力情況、疏散方案，為事件的救援車以及各類救援車輛制定行駛引導(dǎo)，且要全程記錄整個事件救援過程，以此確保在最后針對救援進(jìn)程實(shí)施總結(jié)的時候，資料完整可靠。應(yīng)急預(yù)案演練，可以通過對交通仿真技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，和醫(yī)療、交警等部門制定聯(lián)合演練應(yīng)急預(yù)案，并對其實(shí)施可行性展開分析，以此提出相應(yīng)的改善措施。其中北斗衛(wèi)星定位監(jiān)控子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)策略如圖4所示。

3.4 通信系統(tǒng)

系統(tǒng)通信功能的實(shí)現(xiàn)，主要是實(shí)現(xiàn)客戶端和服務(wù)器端的信息通訊。其中分別為：通過JavaScript API向Internet發(fā)送消息，客戶端Web瀏覽器能夠再次傳回客戶端，對信息處理后再次返回消息。如果客戶端對這些消息無法處理，即會將其發(fā)送到服務(wù)端，處理后返回消息。WebGIS客戶端服務(wù)，主要是在客戶端執(zhí)行完成，針對消息處理過程中主要是用于信息接收和處理，且將其返回到用戶端[7];GIS Server服務(wù)端消息，是處理分析GIS空間數(shù)據(jù)服務(wù)，一旦接收到客戶端發(fā)送的消息，消息也就會通過MapGIS IGServer實(shí)現(xiàn)向GIS空間服務(wù)器的發(fā)送及處理，在空間數(shù)據(jù)引擎應(yīng)用下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存取，且將其處理結(jié)果返送到MapGIS IGServer，最后在HTTP協(xié)議下將其返回到客戶端;針對Web Service消息處理中，重點(diǎn)是針對無法處理的部分非GIS服務(wù)中，將其請求發(fā)送到這一消息處理端。通過NHibmat和數(shù)據(jù)庫的連接，WCF即可以在數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)對消息的處理，且將其結(jié)果返回。

3.5 交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)

當(dāng)前在交通管理過程中，所存在的最大問題為城市交通供給和交通需求矛盾性。因此智能化交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)的設(shè)計，可以實(shí)現(xiàn)對以上矛盾的有效緩解。交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)即為在交通預(yù)測預(yù)報計算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用下，能夠?qū)⒎泵β范瓮ㄟ^顯示屏、互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)以及車載導(dǎo)航等相關(guān)交通信息提供給駕駛?cè)藛T，駕駛?cè)藛T也就可以結(jié)合自身需求合理安排出行，在此過程中可以為交通安全以及暢通性提供保障。交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)入庫部分代碼為：

3.6 應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)

這一系統(tǒng)是建立在GIS技術(shù)上，有效實(shí)現(xiàn)了勤務(wù)指揮、應(yīng)急保障以及交通控制等相關(guān)功能集成。如果交通運(yùn)輸過程中，出現(xiàn)緊急情況，系統(tǒng)能夠依照預(yù)案迅速實(shí)現(xiàn)指揮調(diào)度，可以在顯示屏上將事件半徑以內(nèi)信號控制、圖像監(jiān)控等信息顯示出來，依照預(yù)案進(jìn)行交通管理控制。由此實(shí)現(xiàn)對交通運(yùn)輸?shù)闹悄芑⒖梢暬约氨馄交刂芠8]。

3.7 數(shù)字化執(zhí)法管理系統(tǒng)

這一系統(tǒng)組成主要為兩部分，分別為：（1）數(shù)字化現(xiàn)場執(zhí)法系統(tǒng)，設(shè)計過程中的組成為無線聯(lián)網(wǎng)執(zhí)法終端、駕駛員IC卡管理系統(tǒng)以及移動車載終端。在使用中路面執(zhí)法人員在無線聯(lián)網(wǎng)執(zhí)法終端的應(yīng)用下，有效核對相關(guān)違法人員以及車輛，且將其相關(guān)執(zhí)法管理信息傳到執(zhí)法終端上，以此提升路面執(zhí)法科學(xué)性和高效性;（2）非現(xiàn)場執(zhí)法系統(tǒng)，這一系統(tǒng)即為覆蓋整個管控區(qū)域的違法檢測設(shè)備，對于路面行駛中的闖紅燈等違法行為，都可以在這一系統(tǒng)應(yīng)用下實(shí)現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、控制中心的聯(lián)網(wǎng)，也能夠有效實(shí)現(xiàn)只發(fā)信息共享，由此也就可以為交通運(yùn)輸管理提供閉環(huán)執(zhí)法管理系統(tǒng)。在這一系統(tǒng)應(yīng)用下一方面可以顯著提升執(zhí)法力度;另一方面也能夠?qū)β访嫘旭傊刃蚱鸬揭?guī)范作用。

3.8 綜合信息服務(wù)系統(tǒng)

這一系統(tǒng)在應(yīng)用中，主要功能為：（1）信息采集，也就是實(shí)現(xiàn)對公交信息、交通數(shù)據(jù)等相關(guān)交通綜合信息的抽取;（2）信息分析與處理，針對所獲取的交通信息和數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)處理方法應(yīng)用下，即可以實(shí)現(xiàn)針對當(dāng)前交通情況分析，對于用戶來講所提供的服務(wù)主要包括最短路搜索及事故預(yù)警等;（3）信息發(fā)布，對于已經(jīng)分析所得信息，可以在廣播、網(wǎng)絡(luò)以及無線通訊等媒介的應(yīng)用下，將其發(fā)送出來。在交通信息中心、數(shù)據(jù)源以及用戶信息終端間信息傳輸過程中，最為重要的媒介即為網(wǎng)絡(luò)及通訊設(shè)備，用戶信息終端即為用戶所采用的各種車載總段，主要是為個人電腦、手機(jī)等等，均可以獲取相關(guān)道路交通信息。其中系統(tǒng)綜合應(yīng)用平臺主界面如圖5所示。

綜合信息服務(wù)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)部分代碼為：

3.9 快速路交通控制系統(tǒng)

在系統(tǒng)設(shè)計過程中主要服務(wù)對象為快速路網(wǎng)交通監(jiān)控區(qū)域控制層管理人員，結(jié)合相關(guān)快速路網(wǎng)交通信息為其決策以及控制操作提供支持。在應(yīng)用過程中，可以結(jié)合相應(yīng)的交通控制要求，及時發(fā)布相關(guān)交通信息。一旦快速路出現(xiàn)交通事故，不但可以將其信息及時發(fā)布;而且一旦檢測發(fā)現(xiàn)異常會立即自動發(fā)出預(yù)警，便于工作人員進(jìn)行互動和調(diào)度。同時通過科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對周邊交通的宏觀調(diào)控，對于快速路上的相關(guān)違法行為可以進(jìn)行控制，主要為24 h拍超速、違反標(biāo)線等等行為，都可以實(shí)施有效控制。

3.10 交通組織優(yōu)化仿真系統(tǒng)

這一系統(tǒng)管控范圍為城市主干道交叉口，在VISSIM微觀仿真系統(tǒng)的應(yīng)用下實(shí)施仿真分析，分析交通段長度、車流量變化過程中的道路車輛路段形成時間變化規(guī)律，由此也就能夠?yàn)榈缆吩O(shè)計以及交通運(yùn)輸管理人員提供相關(guān)數(shù)據(jù)。其中，在VISSIM微觀仿真系統(tǒng)主要為兩部分，分別為交通仿真器以及信號狀態(tài)產(chǎn)生器，兩者間可以實(shí)現(xiàn)對于檢測器數(shù)據(jù)及其信號狀態(tài)的交換。

4 結(jié)語

綜上所述，在我國國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展環(huán)境下，重要工作之一即為有效確保交通運(yùn)輸行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。尤其是在當(dāng)前計算機(jī)信息技術(shù)循序發(fā)展環(huán)境下，也逐漸加大了交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的計算機(jī)信息技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)一步促進(jìn)了我國交通運(yùn)輸系統(tǒng)的智能化和信息化發(fā)展。另外，在車輛戶籍管理以及稽查管理方面，計算機(jī)信息技術(shù)也具有重要應(yīng)用價值，從這一點(diǎn)可以看出計算機(jī)信息技術(shù)在我國交通事業(yè)發(fā)展中具有廣闊應(yīng)用空間，尤其是在未來科技發(fā)展進(jìn)程中，計算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用范圍也將會越來越廣泛。

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