1、山东大学硕士学位论文城市智能交通管理系统城市应急管理系统的设计与实现姓名：常淮诚申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：尹义龙20081010山东大学硕士学位论文摘要城市智能交通系统是城市交通控制系统与先进的计算机技术、自动控制技术、通讯技术以及人工智能技术相结合产生的具有重要现实意义的交通解决方案。它的出现给自动控制理论带来新的应用对象和要求。本论文在讨论国内外ITS与ATMS发展现状的基础上，详细介绍了城市智能交通管理平台的一个子系统一城市应急管理系统的组成和工作原理，并将其应用在东营市，设计了东营市城市应急管理系统的基本方案。本文针对城市交通的安全问题，以交通紧急事件处理与实时安全性分
2、析系统为研究对象，采用信息处理技术和智能化技术对其体系结构、救援响应模型进行了探讨：分析了自动监测与报警、交通安全实时分析、交通紧急事件处理的有效性评估等内容。并对城市应急管理系统中的GPS车辆定位系统和最优路径选择算法作了深入研究。本文详细设计了城市应急管理系统的整体体系结构，阐述了系统的业务工作流程，并实现了紧急事件检测与报警，紧急事件援救，紧急事件管理等功能模块，并将Dijkstra算法引入到城市应急管理系统中。最后在分析了城市智能交通管理平台组成和工作原理及国内ATMS发展状况的基础上，结合东营市交通现状和交通智能化的技术水平，提出了东营市城市应急管理系统。关键字：城市智能交通管理平台
3、；城市应急管理系统；GPS定位山东大学硕士学位论文ABSTRACTUrban intelligent transportation system is an important realistic solution for thetransportationIt combines urban traffic control systems，advanced computer technology,automation technology,communications technology and artificial intelligencetechnology togetherIt bri
4、ngs new applications and requirements of the target toAutomatic Control TheoryIn this paper we discuss the development of ITS and ATMS Domestic andabroad，on the basis of status we Detail introduce urban intelligent traffic managementsystem for a sub-system that the emergency management systemS Compo
5、sition andworking principlefor its application in Dongying city,we design the Dongying Cityemergency management systemIn this paper,for the citys traffic safety issues we deal with the trafficemergency and security and realtime analysis system for the study,we use technologyand intelligent informati
6、on processing technology to analyze its architecture，responserescue model；we also analyze the automatic monitoring and alarm，Realtime analysisof traffic safety,transportation and emergency handling to assess the effectiveness，erewe make an indepth study in emergency management sub-system of GPS vehi
7、clelocation system and the optimal routing algorithmIn this paper,we design the emergency management system嬲a wholearchitecture of the system detail，elaborate the business workflow,and accomplish theemergency detection and alarm，emergency rescue，emergency management etcThenimport Dijkstra algorithm
8、to the emergency Management systemIn the final，on the basis of analysis to the urban intelligent traffic managementsystem and the working principle and the development of domestic ATMS，combinatedwith Dongying City traffic and transportation status of the skill level of intelligence，wemake all emerge
9、ncy management system for Dongying City山东大学硕士学位论文Keyword：Urban Intelligent Traffic Management System；Emergency Response System；GPS locatingIll原创性声明和关于论文使用授权的说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任Eh本人承担。论文作者签名
10、：f苤：壅冬日期：坦受：!旦，纩论文作者签名：f 丝 之仝日期：坦受：!旦，纩关于学位论文使用授权的声明，本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)“J 一论文作者签名：、筇。螂师签簧移期：肛业山东大学硕士学位论文11系统开发背景第1章概论智能交通系统(Intelligent Transportation System，简称ITS)是未来交通系统
11、的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统【。ITS可以有效地利用现有交通设施、减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率，因而日益受到各国的重视。近二十年来，随着我国经济的高速发展，交通需求日益增加，城市车辆保有数量急剧上升，由此引起的城市交通拥堵、交通事件频发已经成为不容忽视的社会问题。从上世纪90年代开始，我国投入了大量的资金进行公路基础设施建设，截止2007年底，我国的全国公路通车里程达到3573万公里，高速公路达53
12、6万公里，21个省、区、市的高速公路里程超过1000km，其中，河南、山东两省突破4000km。尽管如此，修路的步伐总是赶不上车辆的增加速度，城市交通拥堵、事件频发的现状仍然得不到很好的改善，每年因交通事件死亡的人数仍然呈持续上升趋势。据全国公安机关新闻发布信息网(http：newsnapsgovcn)提供的数据，2007年，全国共发生道路交通事件327209起，造成81649人死亡、380442人受伤，直接财产损失12亿元。道路交通安全问题始终是公民生命财产及社会秩序的一个重大威胁。为遏制道路交通事件的上升趋势，公安部、国家安全生产监督管理局下发了2002年预防道路交通事件工作方案，十届全国
13、人大常委会第五次会议也于2003年10月28日通过了道路交通安全法。减少交通事件，提高道路交通安全水平已经成为全社会的迫切要求。在这样的背景下，运用智能交通技术进行科学的交通管理，提高现有交通设施的服务质量和使用效率成为改善当前城市交通安全状况的一个重要手段。交通山东大学硕士学位论文事件紧急救援的目的之一就是降低因延误治疗而造成的人体损伤的程度，尽量避免伤员因抢救迟缓而丧失生命。据我国卫生部的资料统计，在1000例交通事件伤者中，只有143乘救护车到达医院，而道路交通事件实验表明，如果在事件发生后5min内采用紧急救援措施，30min内采用急诊，至少可以有1825的重伤者免于死亡。如果受伤者在
14、30min之后才得到治疗，死亡的危险要增大3倍。因此，实施道路交通事件紧急救援是降低事件死亡率的重要措施，是减少道路交通事件的有效手段。在城市智能交通领域，北京、广州走在我国前列。目前北京市已初步建成4大类ITS系统：道路交通控制、公共交通指挥与调度、高速公路管理、紧急事件管理，约30个子系统，分散在各交通管理和运营部门。在北京市已颁布的北京交通发展纲要中，明确了2010年初步实现智能化交通管理的近期目标，并将建立以智能交通系统为技术支持的“新北京交通体系”作为北京城市交通发展的长远目标，其中综合信息平台和智能交通控制系统是发展的重点【2】。2图11 北京市计划建设的智能交通系统【2】山东大学
15、硕士学位论文“十一五期间，北京市将投资2000亿元用于交通基础设施建设，重点将包括高速公路、轨道交通以及智能交通系统，占北京市固定总投资的60，其中，智能交通在交通总投资中占有15的比例，但与国外的投资水平比仍然较低。作为全国首批智能交通示范城市之一的广州，智能交通系统构建包括广州市交通信息共用主平台、物流信息平台、静态交通管理系统等智能交通系统的主框架。其中共用信息平台已初具规模，实现了羊城通系统、线网规划系统、出租车综合管理平台、联网售票系统、96900呼叫中心等多个子系统的连接，可以完成数据的采集、分类和有效存储、查询、订阅等相应的数据处理工作，实现了诸多的数据处理功能，提供了初步的交通
16、数据服务功能。十五期间，广州市的交通基础设施建设取得了很大的成绩，但是由于受到经济条件、地理位置和环境的约束，在相当长的一段时间内道路交通网络建设将很难满足交通运输增长的需求，故广州市对智能交通系统的需求一方面是满足广州市城市发展和交通发展的要求，另一方面是满足2010年亚运交通的要求131。图12广州市的智能交通系统【3】山东大学硕士学位论文根据国家未来的发展规划，城市智能交通系统的建设方面将继续加大力度发展。首先将在50个左右的大城市推广交通信息服务平台建设，提供交通信息查询、交通诱导等服务；在200个以上的城市发展城市智能控制信号系统，形成智能化的交通指挥系统；在100以上的大城市推进大
17、城市公共交通区域调度和相应的系统的建设，加大电子化票务的建设与应用。随着城市交通问题的日益发展，城市交通综合信息平台、全球定位与车载导航系统、城市公共交通车辆以及出租车的车辆指挥与调度系统、城市综合应急系统都将迎来较大的发展机遇。总体而言，城市智能交通系统的发展趋势将表现为综合化、多部门驱动型的发展模式。由于城市智能交通体系将涉及相关的市民、公安交通管理、交通部门车辆管理、城市建设、通信等相关部门工作，因而未来城市智能交通的发展过程必然是一个涉及以交通与公安为主的多部门驱动的发展过程。12研究现状智能交通系统产生于上世纪60年代末。上世纪80年代以来，该领域的研究进入了一个飞速发展的阶段。美国
18、、日本、加拿大、德国、法国等西方主要经济强国都对此投入大量人力物力，将是解决城市道路交通拥挤、提高行车安全和运输效率的最佳途径，可以说“智能交通“是交通运输进入信息时代的重要标志I删。1963年，世界上第一个中心式的交通信号控制系统在加拿大的多伦多建成，该系统将检测器的应用与交通信号控制系统结合起来。这种城市道路集中式的交通控制系统通过使用不同的监测器，利用交通控制方法及通信技术进行交通管理，建立起了早期的ATMS管理中心。与此同时，在美国、欧洲和日本，也逐渐开始了城市道路中心式的交通控制系统(CTSCS)及高速公路管理系统(FMS)I拘建设。日本的车辆道路交通推进协会VERTIS组织提出了U
19、TMS(Universal Traffic Management System)，进一步明确了日本发展ATMS的战略框架，即UTMS应包括：交通控制中t=I,(ITCS)、公交车辆优先通行系统(PTPS)、交通信息系统(AMIS)、综合智能信息图像系统(IT IS)、安全驾驶辅助系统(DSSS)、车辆行驶管理系统0vlocs)、动态引际系统(DRGS)、环境保护4山东大学硕士学位论文系统(EPMS)、紧急救援系统(HELP)、行人信息通讯系统(PICS)和紧急车辆优先系统(PAST)。由此看出，日本的UTMS不仅提供先进的信息采集和信息处理，并迅速传递到交通的参与者，不论是车辆驾驶员还是行人，
20、都得以受益。而且系统应用了红外线感应器和光信标等现代传感器，其主要目标是建立智能化的交通系统。ATMS在欧洲发展也有30年的历史，欧洲的城市交通控制系统(UTC)曾风靡世界。目前，专门用于道路车辆安全系统检测与控制的UTC系统表现在减少时间延误、提高行使速度上。英国的UTC系统被称为Split Cycle Offset Optimization Technique(ScooO，即绿信比相位差优化技术，意大利的UTOPIA系统，法国的PRUDYN系统以及德国的MOTION系统，都使道路交通平均速度至少提高了10-29，旅行时间减少10-20。由于城市交通控制系统(UTC)FSI车辆管理系统(VM
21、S)使汽车降低了26-30有害气体(co、NOX、HC)的排放，城市的环境得以大大改善。美国联邦政府最初提出智能交通系统项目旨在提高全国交通路网的效率及安全性。智能交通系统的核心是一个主结构，它能够确保全路网共享信息。这就是ATMS(先进交通管理系统)的起源。表11给出了ITS主要的开发和研究领域(以美国为例)。5山东大学硕士学位论文表11 ITS开发与研究领域；。，研究类别，。 ?， ”， 主要的研究内容， 7，；“先进的交通管理系统 (1)城市区域的中央化交通信号控制系统；(ATMS-Advanced Traffic (2)高速公路管理系统；(3)交通事故管理系统；Management s
22、ystems) (4)电子收费及交通管理系统。襄 先进的出行者信息系统 (1)出行者信息系统：(2)车载路径诱导系统； 。；i(ATIS-AdvancedTraveler (3)停车场停车引导系统；(4)数字地图数据库。 。： 一。气二。纛?Information Systems)。j。?。一一一i，。j，_。_j i。j。jj。，j?j j。j。，。，氛。幺先进的公共交通系统 (1)车队管理系统；(2)乘客出行信息系统；(APTS-Advanced Public (3)电子支付系统(例如采用智能卡)；Transportation Systems) (4)运输需求管理系统：(5)公交优先系统。
23、爹先进的乡村运输系统 ；ARTS是ITS技术在幅原广阔的乡村区域的选择性应用，研究内容：；(ARTS-Advanced Rural (1)出行者的安全与保护；(2)紧急情况管理系统； 艺。f-Transportation Systems) (3)旅游和出行者信息服务系统；(4)基础设施的运营和保养； ! (5)车队运营与管理系统：(6)商业车辆运营； jj毽瀛?。文i蠹一、一。j础，。S晓。铷懒蛳青鼹镰季燃疵jj，。一。，i j如如盔商业车辆运营 (1)商业车辆的电子通关系统：(2)车载安全监控系统；(cvolCommercial (3)路边安全检查的自动化系统；(4)商业车队管理系统；Veh
24、icle Operation) (5)商业车辆的行政管理程序：(6)危险品的应急响应系统。；筅迸萌车辆控翻和妥釜亲绕劈。爻。ii、防碰撞系统；7锾i者能亿荇晕控制系统；。粥确8”够钐臻g(AVCSS-Advanced Vehicle (3)驾驶员视野加强系统； 穗 ControlSafety Systems) ，(4)车辆防抱死系统ABS(Anti-lock Braking System) 、lo、。 ；(5)驾驶员安全监控系统；(6)车辆安全监控系统； ：i、 。j，：，|：。、。，(7)车载路线诱导系统；(9)协作驾驶。 。，：，。兹缸、。j_1、二 戡，j一+7：啦j煳。二矗J7，1，
25、m，7,一 P_加中一方搿&“m彤n端自动公路系统 AHS有三种研究理念：(a)基于车辆智能化的匿名自动驾驶；(b)(AHS-Automated Highway 基于公路基础设施智能化的公路控制自动驾驶：(c)前两者的综合System) 日本在这方面的研究最为先进，研究内容有：(1)公路与车辆、车辆与车辆之间的通信系统；(2)事故监测与警告；(3)用视频、雷达监测器的车辆间距控制；(4)最大速度控制；(5)自动停车控制；ATMS要解决的最大问题是将城市的交通控制与交通安全管理结合起来，减少旅行时间，提高效率，更好地自动检测事件并建立事件的反应系统。许多城市建立的CTSCS在减少旅行时间上，运用
26、了多种新技术。洛杉矶的自动交通监控和控制系统，在1170个交叉口，建立起4509个检测器。该系统使旅行时间减少达18，速度提高了16，交叉口延缓减少44川。46山东大学硕士学位论文自从1992年智能交通系统项目初建开始，安全问题一直是这个项目的主要议题。最近几年，在ATMS系统中，事件管理系统发挥其巨大的效益，一方面减少了事件的发生，另一方面缩短了事件反应的时间。随着智能交通技术的发展和内容的延伸，越来越多的研究者意识到，道路交通事件救援系统应当独立作为智能交通系统的一项主要课题来研究，才能确保该系统的完整性和实用性。2000年底，美国交通部智能交通系统联合项目办公室召集了一部分从事社会安全及
27、交通两方面的高级官员，从公共安全及交通的密切关系方面考虑，讨论如何运用新技术来提高社会的安全性。其任务是，通过有效的交管、消防以及救护措施来提高交通系统的效率及安全性。它的另一个努力方向是将其它各类与交通及安全有关的部门联系起来，合力开发并共享资源。成立了智能交通系统公共安全计划协调小组，为智能交通系统公共安全计划提供了总体构思。他们希望这个计划不但可以发现交通事件的发生区域，并能立即找到事件的确切发生地点。协调小组为智能交通系统公共安全计划提供了总体构思。他们希望这个计划不但可以发现交通事件的发生区域，并能立即找到事件的确切发生地点。小组开发了交通事件总览图以提供各项技术参数，以便加强事件预
28、防，提高事件定位、救援反应和输送伤员的效率，加强现场管理，并尽快恢复正常交通。在我国，道路交通紧急事件管理系统已列入“十五矗期间交通信息化建设的五项重点内容之中。全国智能交通系统协调指导小组将“城市交通智能指挥控制、交通事件快速反应及诱导系统”与先进交通管理系统(ARMS)并列为ITS(综合性)示范工程的四个项目，配合北京2008年奥运会科技奥运建设专项开发和建设。这也标志着在我国智能交通研究领域中，“城市交通紧急事件处理系统“已从ATMS中独立出来成为智能交通系统中的一个重要的分支【8J。交通仿真技术作为系统的一项重要内容在国内一直未受到足够的重视。20世纪90年代以后，国内交通工程界逐渐注
29、意到交通仿真研究的重要性。东南大学、交通部公路科学研究所、武汉理工大学等科研单位开展了一些实质性的研究并取得了一定的成果。总的来说，国内仿真研究仍比较零散，往往只局限解决单一问7山东大学硕士学位论文题，如对二车道公路通行能力的仿真研究、高速道路入口匝道范围交通仿真、优先控制T型口交通仿真等。随着地理信息系统GIS(Geographic Information System)在交通管理中的优越性的显现，越来越多的交通管理项目开始将系统集成到GIS中。GIS是由信息系统演绎而来，是以地理坐标为骨干的信息系统，是对以采集、存储、管理、分析与空间、地理位置有关的信息系统的统称。主要由计算机及其附属设备
30、：地理数据库及具有数据操作、分析功能的数据库管理系统；各种制图输出工具及其他输出设备三大部分组成。GIS的综合制图功能包括专题图制作，在地图上显示出地理要素，并能赋予数值范围，同时可放大缩小以表明不同的细节层次。GIS不仅可以为用户输出全要素图，而且可以根据救援的需要分层输出救援路线图、救援物资储备图、相关部门位置图等专题地图以显示不同要素和活动位置，或有关属性内容。因此，基于GIS网络的交通事件紧急处理已成为研究和应用的发展方向。2004年3月14日，由大连市公安局交通警察支队，大连理工大学等单位共同研制了“公安交通紧急事件快速反应处理系统”，并通过国家公安部组织的科技成果鉴定【10J。经过
31、3年多自行研制的这套交通紧急事件快速反应处理系统，主要功能包括：快速发现及处理拥挤路段；恶劣天气下快速实施交通管制；信号灯控制快速反应；快速建立、执行警卫路线信号灯绿波控制方案；快速调用警卫路线的视频图像；快速建立警卫路线警力分布方案及警力调动方案：快速识别异常机动车辆：快速发现和处理超时停车；不按线行驶、人行道不让行人违章视频抓拍；快速诊断和处理系统设备故障或运行异常等。总的说来，虽然交通事件处理系统的研究在国内正在蓬勃发展，而且也取得了很大的成绩，但只是刚刚起步，还存在不少的问题。例如在有限的建成系统中，缺乏系统间信息资源的共享和交换，影响了系统的推广应用。现有各种信息系统、管理系统和控制
32、系统基本处于“孤岛型”运作状况，各个运作实体与行业内外的信息交换缺乏有机的纵横联系。盲目跟踪国际潮流，缺乏立足本国国情开发的有特色的产品，前期引进的一些区域信号协调控制系统并8山东大学硕士学位论文不完全适合我国国情，例如自行车与机动车在交叉路口的混行干扰等，另外，控制系统的软、硬件国产化率低，日常维护和更新困难Ill J。从目前国内外相关文献来看，交通紧急事件处理与安全系统的体系结构和应用技术的研究还很不平衡，有的技术己相当成熟，得到了广泛的应用，有的技术则刚刚起步，而还有些思想尚处于萌芽阶段，系统的结构还较松散，应用也受到较大的局限【l 21。不过紧急事件处理系统作为智能交通的一个重要且新颖
33、的组成部分的地位已得到广泛的认同。从实际需求来看，这一方向无疑具有光明前景。13本文的主要工作城市道路交通事件的紧急救援处理研究的内容很多，本论文主要完成了以下几个方面工作：1系统需求分析，根据城市交通的实际情况，分析城市应急管理系统所要实现的主要内容。2城市应急管理系统的架构与功能分析。建立以“快速事件检测一实时事件响应”为中?心的城市应急管理系统，并对各功能模块进行了简要分析。3功能设计与实现。针对城市应急管理系统的各功能模块进行详细设计，解决各功能模块所需的关键技术，并实现各功能模块的功能，最后将其应用于东营市的城市交通管理。14本文的组织结构本文主要研究城市智能交通管理平台体系城市应急
34、管理系统的体系结构、事件的检测与报警定位、紧急救援系统和事件管理系统。全文共分八章。第1章绪论，主要介绍城市智能交通管理平台-城市应急管理系统的选题背景和国内外的研究现状。第2章是系统需求分析，根据系统的目标和任务，分析城市应急管理系统的主要功能，并对系统所需的数据表进行分析描述。第3章主要讨论分析城市应急管理系统的架构。以既有的研究成果为基础，提出以“快速事件检测一实时事件响应“为中心的城市交通紧急处理与安全系统的9山东大学硕士学位论文概念，进一步确定系统的体系结构，从中找到最具研究价值的突破点，明确研究的技术路线。第4章对城市应急管理系统各功能模块进行具体设计并实现其功能。详细研究并实现了
35、事件的检测报警与定位系统、紧急救援系统和事件管理系统。主要内容为：基于视频图像处理的事件检测、GPS定位系统和事件自动定位系统；车辆延误下的路段行程时间研究、应急救援中最短路问题以及改进的Dijkstra算法；专家系统的特征和专家系统在交通事件管理中的应用问题；针对典型研究城市东营，构建城市应急管理系统。在总结部分，对全文的研究工作进行总结，阐明了该系统的不足之处，并对下一步的工作进行了展望。10山东大学硕士学位论文第2章系统需求分析与关键技术需求分析无疑是软件系统开发过程中最重要的一项工作，需求分析工作质量的好坏将直接决定系统开发工作的成败，如果系统开发工作建立在一个错误的需求基础上，则无论
36、程序代码的质量多么完美，系统都不会成功。然而，对于一个大型软件系统来说，需求分析工作又是那么困难，以至于许多项目的失败都源于此。本章对于系统需求分析过程中的难点进行了剖析，并从需求获取模式和需求描述方法两个方面进行了阐述，在此基础上完成了系统的需求分析工作。21系统建设目标与功能21I系统目标紧急事件快速反应子系统是一个能对道路交通事件开展快速、行之有效的管理系统。它可以对突发事件做出快速反应，减少诸如交通事件等突发事件对人民生命和财产所造成的损失，把突发事件对交通系统的影响降低到最低限度。对交通事件的快速处理，尤其是对城市主干道和快速环路交通事件的快速处理是紧急事件快速反应子系统的主要工作任
37、务。对于交通事件处理来说，紧急事件快速反应子系统的工作过程包括事件确认、快速反应、道路清理等步骤。它是在发生交通事件后，合理地使用警力、物力和技术资源尽快使道路恢复其通行能力、减少其影响范围所进行的一系列工作【12川】。因此系统的设计目标和主要任务如下：1以最大行车安全为主要目标城市道路具有交通量大、交叉口多、交通混流等特点，一旦发生交通事件，不仅会造成车辆严重损坏和人员伤亡，而且还会诱发道路交通拥挤，使行车延误增大，出行时间不可预测。因此，该系统将最大行车安全作为主要工作目标。从这一角度考虑，城市应急管理系统是城市智能交通管理平台的一个子系统，它的主要目标就是辅助交通管理部门及时、准确地发现
38、城市道路上发生的偶发交山东大学硕士学位论文通事件，实时报警和快速救援，避免二次事件的发生，尽可能把交通事件造成的生命和财产损失降低到最低限度。2以道路畅通为基本目标常见的交通拥挤分为常发性拥挤和偶发性拥挤。常发性拥挤是由于交通需求超过道路通行能力所致，经过多次观测即可得知拥挤发生的路段、时段和严重程度，通过对交通需求的定时调节，即可保持道路畅通。偶发性拥挤是由于意外交通事件引发，通常发生在交通事件较为严重或道路上交通流量较大情况下，它无法事先预测。无论常发性拥挤还是偶发性拥挤，都要求整个监控过程在尽可能短的时间内完成，以保证尽快恢复交通畅通，否则时滞过长则会使得阻塞车辆增多，消除拥挤更为困难。
39、为此，采用先进的检测手段和现代化的疏导技术，对于确保城市道路的交通畅通十分必要【14】。3其它优化目标为了能够对用户提供优质服务，使城市道路获取更大的社会效益和经济效益，系统还应具有若干其他优化目标，如用户总行程时间最少，车辆总行驶距离最大，油耗最小和对环境污染最小等。设计这些目标有利于减轻拥挤造成的影响及危害，确保城市道路的“安全、快速、高效、舒适、环保”目标的实现。212系统任务依据上述目标分析，现将本系统的主要任务归纳如下：(1)在正常交通状态下，实时监测城市道路全线交通运行状态及单车运行状况，为管理者提供实时、可靠的道路交通状态信息；(2)在突发交通事件下，快速、准确地检测道路上已发生
40、的交通事件，报警提示管理者密切注意并及时确认；(3)在交通事件确认后，快速生成相应的疏导策略并实施，最大限度地减小偶发性交通事件的危害和偶发性交通拥挤的影响；(4)确保道路行车安全与道路畅通，确保道路通行能力的最大限度利用，提高城市道路的运营效率和管理水平；(5)为车辆提供救援帮助。12山东大学硕士学位论文213系统特点系统主要包括6个子系统：事件检测子系统、事件分析子系统、对策决策子系统、救援执行子系统、评估子系统、档案管理子系统，另外辅助决策子系统、资源维护子系统作为2个辅助性子系统成为有效补充，其目标是将预处理信息直接或间接提供给管理者，并为广大出行者顺利出行服务，具有以下特点：(1)基
41、本功能完善系统首先满足对系统各部分的编辑功能，包括数据数据录入、编辑、设计与维护等，其操作由添加、撤消、移位、更名、属性修改等。(2)信息自动分析与评价该系统具备对所输入的不同交通信息进行分析和评价的高级功能，管理人员根据指定区域，可以获得各项实时交通信息指标。(3)可视化管理人员对采集的数据，很难形成基础数据的空间概念，不利于交通状况的掌握，也不利于数据合理性的正确判断。同时管理者需要了解某项措施运行后的效果，并对结果做出评价，因此必须对管理信息进行可视化处理。可视化处理内容包括各种统计图和表格。Maplnfo软件提供了强大的图标统计与分析功能，根据矢量化数据可以按要求不同路段和交叉口的交通
42、状况，及事实发生地点及其周边区域的交通实况和相关的处理措施。(4)查询方便通过互联网和触摸屏等媒介，乘客能够查询得到城市主次干道的交通状况信息，及事件发生事件、地点、处理与否、实施效果等信息，利用GIS开发信息管理系统，一项重要的工作是系统应具备为信息发布提供基础数据的功能。这些功能模块划分为两个层次，第一个层次为基础模块，第二个层次为业务模块。基础模块是系统的中间层，是通用功能部件，业务模块是由基础模块根据业务特点搭建起来的。这种系统划分方式，有利用系统的扩展和维护。数据录入系统提供了交通数据更新的方法，保证数据及时更新，数据维护子，系统实对数据进行有效的维护，实现实时信息数据的共享和预处理
43、。山东大学硕士学位论文22系统需求分析图21 城市紧急事件快速反应系统流程从功能性和非功能性两个角度对进行构建进行需求分析。221功能性需求城市应急管理系统作为城市智能交通管理系统的基础平台，除了要具备应急管理自身的一些基本功能外，针对应急管理信息数字化和智能化管理的要求，应急管理系统需具备以下功能：地图显示地图浏览工具：基本的放大、缩小、全图显示、漫游、移动、距离测量、历史视图、基本信息查询。地图显示和控N-根据需要，显示背景地图和各个图层，并可以设定要显示的地图图层，打开、关闭图层，设置图层显示风格(颜色、线性、字体等)。地图打印和保存：根据业务需要，打印各类路网图、专题图、统计图等，并能
44、保存为特定格式的图形文件，以便插入到Word等文件中。属性查询和统计14山东大学硕士学位论文查询：直接访问交通状况属性数据库，查询各类交通信息，如交通拥挤、事件地点、处理措施等，根据选中的记录行可以在地图上显示相应的地点或路线。统计：各类突发事件应急管理汇总统计、车辆到达情况统计、事件发生情况统计、事件性质统计、事件处理情况统计，以及城市道路变更情况统计等。空间查询在地图上选择地图元素，可以显示相应的地图信息和关联的属性信息。如选中地图中某条线段，弹出属性显示对话框，各个Tab分页中分别列出实施交通概况、路面车流运行情况、主要构造物、沿线设旋等信息。专题图管理或查询人员通过电子地图可以对某个交
45、叉口或具体路路段进行详细信息的浏览，信息页面以专题图的形式给出。222非功能性需求该系统具有基础信息维护、特征分析、服务乘客需求、可视化等基本功能，按客户需求在非功能性方面具有以下需求：(1)基本功能数据库应具备数据存储功能、数据校核功能、数据查询功能、数据更新功能、数据的备份、恢复、收缩、日志及数据字典、数据规则、角色、视图、存储过程、用户权限管理、访问验证等功能；(2)数字化功能数据库应具备将非数字化信息转换成数字化信息的功能，如将模拟音频转换为数字音频、模拟视频转换成数字视频，并在数据库进行存储：(3)智能化功能数据库应具备对数据库中缺失、丢失、错误数据进行修复的功能，对数据背后潜在的规
46、律性信息进行挖掘的功能，对海量数据进行快速组织、查询的功能等。23系统应用关键技术保障城市道路畅通是管理部门的首要职责，如何掌握城市道路交通状况的实时信息及其变化情况，及时准确地收集上来为应急管理服务，是摆在城市管理部门面前的一个重要课题。山东大学硕士学位论文231实时道路信息采集技术实路道路信息主要采集交通量和占有率两个参数。道路车辆检测器即安装在道路上，用于采集实时的道路交通流信息，其主要应用于对车辆行程时间进行预测，并且检测道路上发生的交通拥挤和堵塞等特殊事件。目前的自动车辆检测技术有环形线圈检测器、超声波检测器、磁性检测器、红外线检测器、微波检测器、橡胶气压管检测器和视频图像处理技术等
47、。其中，环形线圈检测技术发展已经很成熟，并且性价比高，一般情况下，该检测器是目前交通控制中应用最广的实时交通数据检测器f15】。为了对相邻站点间交叉口车辆行程时间预测模型进行参数标定和模型检验，以及实时预测车辆行程时间和鉴别道路上的特殊事件，需采集道路占有率信息。可将每星期每天道路上的运行时段划分为每15min一个时段，采集每个时段的时间占有率数据。采集目标为线路所经过的每一个路段及其所有上游路段和下游路段。检测每个车道每15min线圈上方有车辆存在的时间，除以15min，得到每个车道的时间占有率；求和除以该路段在线路前进方向上的车道数，得到该路段的时间占有率141 61。可将相邻两个交叉口间
48、的线路称为一个区间，若一个区间经过不只一个路段，则要以各路段的长度与区间总长度的比值作为各路段在区间中的权重，如式(21)。，嵋=L (2-1)厶J穹I式中w广一第f个路段的权重； 卜区间上路段的个数；广第f个路段的长度(m)。然后对各路段的权重与占有率的乘积求和，作为该区间的占有率值，如式(22)所示。o=Zw,o, (22)16山东大学硕士学位论文式中D一区间的占有率；伤一区间上第i个路段的占有率。232数据传输与信息通讯技术(1)无线通讯技术无线通讯技术是城市交通管理通讯的主要手段。已有的无线通讯技术有常规通讯、集群通讯、蜂窝数字分组数字矧,K(CDPD)、全球移动通讯(GSM)、通用分
49、组无线业务(GPRS)、码分多址技术(CDMA)、专用无线数据通讯、广播数据通讯(RDS)、卫星通讯等。目前在国内获得广泛应用的移动通讯系统是GSM系统，而且GSM系统在智能交通系统中已经获得了一定程度上的应用。已经有许多学者研究了使用GSM短消息向交通管理中心发送实施交通信息等相关内容，它可以用于公发送交通事件信息或交通堵塞信息等。然而，GSM系统在数据通讯方面的功能非常弱，难以满足系统对数据通讯的需求【171。GPRS(General Packet Radio Service)为通用分组无线业务，是介于第二代(GSM)和第三代(CDMA)之间的一种移动通讯技术，可以通过目前的GSM网络进行升级实现，能兼容GSM并在网络上更加有效地传输数据。GPRS具有高速数据传输的能力及较快的网络接入速度，不仅支持频繁的、数据量小的突发型数据业务，而且支持数据量大的业务，因此可以用作信息数据采集后向管理中
