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1、城市智慧交通系統(tǒng)的概述及設(shè)計(jì)1摘要：隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、傳感技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正更加頻繁地滲透入我們的日常生活中。其中，在城市交通系統(tǒng)領(lǐng)域，這些新技術(shù)大大地提高了交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減少交通事故，降低環(huán)境污染，促進(jìn)交通管理及出行服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的信息化、智能化、人性化。本文將著重討論這些新技術(shù)對(duì)于交通系統(tǒng)發(fā)展的促進(jìn)左右，探討未來(lái)城市交通的可能面貌，結(jié)合一定的數(shù)學(xué)分析，解析交通系統(tǒng)的運(yùn)行原理。2關(guān)鍵詞：智慧交通物聯(lián)網(wǎng)數(shù)學(xué)模型3引言：隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化、機(jī)動(dòng)化進(jìn)程不斷加快，以交通擁堵為代表的城
2、市交通問(wèn)題普遍成為困擾各大城市的難題，城市交通可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題已成為一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。而鑒于中國(guó)城市交通可持續(xù)發(fā)展所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，城市交通系統(tǒng)必須朝著信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的大方向上發(fā)展，而智慧交通系統(tǒng)將是交通事業(yè)發(fā)展的必然選擇。4正文：4.1首先，我們需要思考一個(gè)城市交通系統(tǒng)是什么，并且一個(gè)智能的交通系統(tǒng)是怎么運(yùn)作的。所謂“系統(tǒng)”，是由相互作用和相互依賴(lài)的若干組成部分結(jié)合成的具有特定功能的有機(jī)整體。那么可以想到，在交通系統(tǒng)中，人、車(chē)、路以及貨物這四個(gè)組成部分構(gòu)成了道路交通系統(tǒng)。而該系統(tǒng)的目的是實(shí)現(xiàn)人或
3、物的運(yùn)輸和移動(dòng)。而要使得這四個(gè)部分有效快捷地移動(dòng)起來(lái)，就需要在人、貨物、車(chē)、路構(gòu)成的道路交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再配上具有智能的交通信息中心、交通管理中心、交通控制中心等智能化的交通基礎(chǔ)設(shè)施，充分運(yùn)用到有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)，通信網(wǎng)等現(xiàn)代化技術(shù)，從而構(gòu)成了智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)。4.2接著，我們需要指出這個(gè)系統(tǒng)智能的地方，也就是說(shuō)，與現(xiàn)有的交通系統(tǒng)相比，它在哪些地方更加先進(jìn)？4.2.1在信息采集的部分，我們首先在各路段、路口節(jié)點(diǎn)布置大量的道路傳感器，其中分為埋在路面下的電磁感應(yīng)傳感器以及架在高處的視頻傳感器。環(huán)形的線(xiàn)圈可
4、以形成局部電磁場(chǎng)，當(dāng)車(chē)輛通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)產(chǎn)生電感量的變化，從而可以獲得車(chē)輛的流通量、占有率以及速度等。而視頻傳感器主要是由視頻監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來(lái)的，一個(gè)攝像頭可以采集幾個(gè)車(chē)道的數(shù)據(jù)，對(duì)來(lái)往的車(chē)輛進(jìn)行圖像追蹤識(shí)別，除此之外還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)交通事故等突發(fā)情況。綜合這兩種道路傳感器，我們可以較好的測(cè)量出車(chē)輛流的速度、流量、飽和度、行程時(shí)間、排隊(duì)時(shí)間、車(chē)輛位置等信息。此外，信息的采集還依賴(lài)于車(chē)載定位系統(tǒng)，主要措施是：一是在所有的車(chē)輛上安裝電子標(biāo)簽，運(yùn)用RFID識(shí)別技術(shù)，電子標(biāo)簽中儲(chǔ)存著車(chē)輛的各項(xiàng)相關(guān)信息，當(dāng)車(chē)輛行駛
5、在路上時(shí)，通過(guò)安裝在道路上的閱讀器時(shí)，可以將信息傳給路邊裝置，并且還可以保存車(chē)輛的時(shí)間、地點(diǎn)等信息。其次，每輛車(chē)還會(huì)安裝GPS全球定位系統(tǒng)，通過(guò)衛(wèi)星來(lái)定位。第三，車(chē)輛之間形成區(qū)域無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)區(qū)域內(nèi)的車(chē)輛可以通過(guò)車(chē)載信號(hào)發(fā)射接收裝置相互“交流”，直接獲得道路的飽和度、通暢程度。這樣借助道路上傳感器系統(tǒng)，和車(chē)載射頻識(shí)別系統(tǒng)以及車(chē)與車(chē)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，道路車(chē)輛信息可以十分完好的采集到。4.2.2在信息通信部分，將借助有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)手段。一是有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，主要指布置在道路兩側(cè)的用于接受傳感器、閱讀器上獲得的信息。二是無(wú)線(xiàn)
6、網(wǎng)絡(luò)，分為射頻通信，以及區(qū)域的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)，借助智能交通專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)以及移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)，形成一個(gè)全方位全時(shí)空覆蓋的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這樣信息采集來(lái)的信號(hào)可以方便快捷的傳輸給道路交通處理中心。4.2.3在信息處理部分，我們將面對(duì)海量的交通信息，這時(shí)就需要對(duì)各種各樣的信息進(jìn)行有效的處理。而整個(gè)信息處理的過(guò)程主要用到的是云處理的手段，將全部的信號(hào)輸送到交通管理中心的主機(jī)上，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器集群，來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行集中的處理，并得出合理的結(jié)論。這時(shí)，中央服務(wù)器將把車(chē)輛的位置、速度、載油量等信息進(jìn)行整合，比如當(dāng)車(chē)輛缺油時(shí)，可以
7、安排車(chē)輛到最近的交通快捷的加油站加油，當(dāng)車(chē)輛超速時(shí)也可以及時(shí)通知警告。此外，對(duì)于道路信息的處理，將清晰地得出道路的流量、行駛速度等信息，從而給每一輛車(chē)合理的安排，讓車(chē)輛合理的行駛在各個(gè)道路上，有效地節(jié)省了時(shí)間，緩解了交通擁堵。4.3關(guān)于數(shù)學(xué)方法計(jì)算交通情況的簡(jiǎn)要概述：首先假設(shè)所計(jì)算的交通路段的交通狀況正常，所有的車(chē)輛性能都處于優(yōu)的狀態(tài)，不發(fā)生車(chē)禍，拋錨，追尾等交通事故。車(chē)輛不走回頭路，可理解為行駛路線(xiàn)只能向右向下，即車(chē)輛距離目的地越來(lái)越近，這樣經(jīng)分析共有7條路線(xiàn)可走。道路的交通量,如下如圖，可計(jì)算出車(chē)輛經(jīng)
8、過(guò)各路段所需的時(shí)間，從而求出車(chē)輛經(jīng)過(guò)7條路線(xiàn)分別所需的時(shí)間，所得時(shí)間中最長(zhǎng)的即為N輛車(chē)從節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)0的總行駛時(shí)間，比較所有可能分法所需的總行駛時(shí)間，時(shí)間最短的分法即為有效的行駛路徑。再由有效的行駛路徑分別得出各條路徑車(chē)輛數(shù)分配比例Xi。具體如下：根據(jù)n1、n3、n4、n5、n6，求得t1=(2+2+3+)s/k；t2=(2+2+2++)s/k；t3=(2+2+2++)s/k；t4=(2+2+2++)s/k；t5=(2+2+2
