第2章 智能交通指挥系统
2.1 智能交通指挥系统概述
交通是经济和社会发展的重要基础产业，是经济社会发展过程中的人流、资金流、信息流和物流的最主要的载体。在当今社会中，若交通运输体系不能高速运转，经济就很难保持高速的发展。随着社会的发展，机动车给人们带来便利的生活。然而，随着机动车数量的激增，交通事故频发、环境污染加剧、交通拥挤等也给居民的生活带来不少问题。智能交通指挥系统是对采集到的城市道路交通信息进行分析处理、由决策支持子系统给出合理的解决方案、交通管理人员下达合理的指令的过程。建立智能的交通指挥系统能为解决当前社会存在的道路拥堵、交通事故频繁发生和严重的环境污染等问题给予强有力的支持。
2.1.1 系统总体架构
城市交通指挥系统包括城市交通指挥调度系统、交通管理综合信息平台、交通管理基础设施体系及各子系统（包括交通信号控制系统、交通流量监测系统、交通视频监测系统、电子警察系统、交通管理系统等）。
整个系统可分为底层、中间层、应用层3层结构以及一些基础架构，系统结构框图如图2-1所示。
图2-1 城市交通指挥系统主要系统框架图
城市交通指挥调度系统是整个系统的应用层，处于系统的最高层。它通过交通管理综合信息平台交换数据，利用信息交换平台从各个子系统获得实时交通信息，利用大数据技术对这些道路交通数据进行综合分析，对当前的道路交通状态作出判断，提供决策支持，以供交通指挥管理者决策。
2.1.2 系统硬件架构
系统的关键功能之一是处理非常态下的交通，对交通的监测和处理需要各方面的协调配合，以便在发生非常态交通及其相关的路段尽快恢复常态的道路秩序。交通指挥系统中的应急管理系统可以为交通指挥部门提供突发事件最初的信息，例如机动车突发机械故障、交通事故、突发的道路塌方等，由此交通指挥部门可以迅速作出决策应对突发事件。
在处理交通突发事件的过程中，指挥中心对道路情况、事故处理以及现场救援情况进行监控至关重要，将摄像头采集的现场的各类数据传回指挥系统并显示出来，可提高交通事故处理的速度以确保指挥命令的准确性。中央指挥室一般选择SDLP，无缝隙智能显示的图形文字具有无缝隙分离、精细柔和、能耗低，第三方系统接入容易等特点。
无缝隙智能数字高清大屏系统（super digital light procession，SDLP）采用全数字解决方案，具有如下特点。
① 屏幕图像无色差、无物理缝隙，整个屏幕可精细地显示完整超大的高分辨率图像。
② 系统通过控制每个像素点的显示内容，实现色彩统一，整幅画面色彩失真低于2%，且显示精细柔和。
③ 系统采用多个光机实现高分辨率，并且可完美支持显示各类信号源，实现真正意义上的高清智能显示。
④ 耗能只有同面积液晶大屏幕的50%左右，节能环保效果好。
大屏显示系统可按客户需求任意划分，实现视频、数据综合显示，实时监控道路交通情况、机动车行驶违章状况，显示车流量、天气状况；当发生交通事故时能实时监视交通现场状况、救援人员车辆状况、车流量，有利于对事故现场的指挥及交通进行疏导。
系统的硬件架构如图2-2所示。
图2-2 系统的硬件架构
2.1.3 系统软件架构
系统的软件架构如图2-3所示。
图2-3 系统的软件架构
（1）应用层
应用层有城市交通指挥调度系统、紧急事故指挥模块、公安信息系统、交通信息综合平台。应用层基于支撑层提供的分析管理引擎为城市交通指挥调度系统提供对道路交通的监控、处理紧急事故的功能。在该系统中，道路传感器将测得的数据传到系统中，经数据融合和处理，实时更新交通信息数据库，一旦发生非常态交通，系统会根据现场采集的数据提出相应的应急处理预案，辅助相关交通管理人员作出指挥交通的合理决策。城市交通指挥调度系统的一个关键功能是处理突发事件。为了尽快恢复正常的公路运营，使对事故的监测以及控制之间的协调配合成为关键。
（2）支撑层
支撑层利用数据层提供的历史数据、道路交通实时的交通数据、GIS数据为应用层提供计算支持和管理支持，包括交通数据引擎、控制策略分析引擎、紧急事故分析引擎、紧急事故处理方案、处理权限与安全。
（3）数据层
数据层包括历史交通数据、实时现场交通数据、GIS数据、道路交通监测数据。
（4）传输层
传输层包括以太网、互联网和指挥部门内网，用以传输本地的历史交通数据以及实时现场交通数据等。
（5）控制层
控制层包括道路信息采集系统、交通流量监测系统、交通事故监测系统、GIS系统。交通流量监测系统通过埋在道路中的传感器以及摄像头对交通流量实时监测；交通事故监测系统和道路信息采集系统通过摄像头等手段对道路信息以及事故现场进行实时的监测，通过传输系统传回到指挥系统中分析处理；GIS系统充分利用地理信息为道路情况及指挥紧急事故提供必要的地理支持。
2.1.4 系统的功能
（1）建立统一的数据输入输出接口
建立统一的数据输入输出接口，包括交通管理指挥系统内部之间的接口以及与外部其他智能交通管理系统之间的接口。在城市交通指挥调度系统中，指挥中心所应用的系统来自于不同的厂商，数据格式不尽相同。该系统建立了统一的数据接口，只需通过1个转换模块就能将各应用系统的数据转化为统一的格式，这样，对于不同的应用系统而言，只需修改转换模块就可正常使用，保证了软件的通用性、拓展性和易维护性。
（2）有效地检测与管理各种交通信息
有效地检测与管理各种交通信息包括常态下的以及非常态下的交通状况。系统通过摄像头以及道路检测传感器将交通信息传至指挥中心的大屏系统中，这样可有效地组织管理各种交通信息。
（3）对交通数据进行深层次的挖掘与分析
对交通数据进行深层次的挖掘与分析，包括对存档的历史数据的分析，对传感器传回的实时路面信息的分析，对突发事件的自动检测等。通过对实测的路面交通数据进行统计分析，建立同一时间段内某一路段的车辆行程时间与该路段的平均车流量以及路面车道占有率之间的统计相关关系。通过对同一时间段内交通数据的分析，建立不同情况下的路由方案。最终可建立在不同时间、不同交通状况下的道路性能路由知识库。
（4）交通管理的决策支持
交通管理的决策支持，包括对实时交通指挥调度以及发生交通事故应急处理的决策支持。当发生交通事故时，事故地点的监测源将测得的信息传到交通事故监测模块，交通事故监测模块将这些信息进行归纳、分析、总结，从而得出事故的整体概况信息，并将信息发送到事故处理中心。事故处理中心根据事故监测模块传回的信息，再结合当时地面的交通信息、地理信息及警力分配情况，从方法库中生成一套初步决策支持方案，并且对该方案进行反复的运行、修正，最终得出一套最佳的解决方案。
（5）综合指挥调度
系统利用各子系统及时地预测非常态交通，提示交通管理者及时遏制非常态交通。当发生非常态交通时，指挥交通的相关人员和部门能对发生的交通事故作出迅速的反应，及时地处理，使道路尽快恢复常态，降低损失。
以上的功能都是以大数据为基础的数据采集与分析，使分散的数据系统化、结构化、标准化，以大屏系统为媒介，实现交通信息的空间分析和可视化的城市交通指挥调度。