智能交通系统规划与设计手册

智能交通系统规划与设计手册TOC\o"1-2"\h\u23015第1章引言 375381.1概述 3191031.2智能交通系统发展背景 3123841.3智能交通系统基本构成与分类 431029第2章智能交通系统规划 4109072.1概念与目标 4174482.2规划原则与程序 5148362.2.1规划原则 5281992.2.2规划程序 5148372.3智能交通系统需求分析 5250322.4智能交通系统总体布局 515176第3章交通信息采集与处理技术 691653.1交通信息采集技术 649633.1.1传统检测技术 6288393.1.2现代传感技术 677983.2交通信息处理技术 7100213.2.1数据预处理 7281473.2.2数据融合 7290313.2.3特征提取 7123263.2.4模式识别 7262473.3交通数据存储与管理 7168213.3.1数据存储 7293533.3.2数据管理 781963.3.3数据挖掘与分析 864第4章通信技术在智能交通系统中的应用 8275984.1通信技术概述 8299064.2无线通信技术在智能交通系统中的应用 8259704.2.1车载无线通信技术 8257264.2.2无人机通信技术 8227284.2.3无线传感器网络技术 8151194.3有线通信技术在智能交通系统中的应用 8236734.3.1光纤通信技术 8200764.3.2电缆通信技术 9105404.3.3综合业务数字网（ISDN）技术 911670第5章智能交通控制技术 9120385.1交通信号控制技术 9226855.1.1交通信号控制原理 911075.1.2单点信号控制 9125915.1.3网络信号控制 9241475.1.4智能信号控制系统 9124625.2交通检测与处理技术 934495.2.1交通检测技术 961315.2.2交通处理技术 101635.2.3交通预防技术 10118155.3交通诱导与指挥技术 10120515.3.1交通信息采集与处理 1039245.3.2交通诱导策略 1018425.3.3交通指挥技术 10206435.3.4智能交通诱导与指挥系统 1012386第6章智能交通监控与管理系统 10121266.1概述 1083006.2视频监控技术 10269296.2.1概述 10187616.2.2关键技术 1139016.2.3应用案例 1126536.3电子警察系统 11294336.3.1概述 11103326.3.2关键技术 117666.3.3应用案例 11269856.4智能交通管理系统 11243556.4.1概述 1179936.4.2关键技术 12262666.4.3应用案例 1230525第7章智能公共交通系统 12225167.1概述 12269077.2公交信号优先技术 1267047.3公交调度与管理技术 1276857.4公交信息服务技术 1316186第8章智能停车系统 13163008.1概述 1350108.2停车场信息采集与处理技术 13214718.2.1停车场信息采集 13276278.2.2停车场信息处理 13128278.3停车诱导与管理系统 13104998.3.1停车诱导系统 13190888.3.2停车管理系统 14274018.4停车场智能收费技术 14292958.4.1无感支付 14310398.4.2预付费和后付费 14182958.4.3停车费优惠策略 14183768.4.4收费系统安全与隐私保护 143355第9章智能交通安全保障技术 1453089.1概述 14142719.2道路交通预防技术 1479239.2.1交通预测技术 14160829.2.2交通预警技术 15195049.2.3道路交通设施优化技术 15217209.3道路交通安全评价技术 153969.3.1道路交通安全评价指标体系 15237089.3.2道路交通安全评价方法 15185159.3.3道路交通安全评价模型 15279439.4道路交通安全宣传教育与培训 15273159.4.1交通安全宣传教育策略 155549.4.2交通安全宣传教育手段 15201989.4.3交通安全培训 159468第10章智能交通系统实施与评估 151965610.1智能交通系统实施策略 153133410.1.1实施原则与目标 152277210.1.2实施步骤与方法 161734910.1.3资源配置与保障 163118810.2智能交通系统项目管理 16571110.2.1项目组织与管理体制 162415210.2.2项目进度与质量管理 162496210.2.3风险管理与应对措施 162742910.3智能交通系统评估体系与方法 162611610.3.1评估目的与原则 163135910.3.2评估指标体系构建 16216910.3.3评估方法与流程 161132110.4智能交通系统优化与改进措施 16207810.4.1系统运行监测与数据分析 172007910.4.2优化方案设计与实施 17797910.4.3改进措施与效果评价 17第1章引言1.1概述社会经济的快速发展和城市化进程的加快，交通需求不断增长，给城市交通系统带来了巨大压力。为缓解交通拥堵、提高道路运输效率、降低能耗和减少环境污染，智能交通系统（IntelligentTransportationSystem，简称ITS）应运而生。本章主要对智能交通系统进行概述，介绍其基本概念、发展历程、研究内容以及在我国的应用现状。1.2智能交通系统发展背景智能交通系统的发展受到诸多因素的推动，主要包括以下几个方面：（1）交通需求持续增长：经济的快速发展和人民生活水平的提高，机动车保有量不断攀升，导致城市交通拥堵问题日益严重。（2）能源和环境压力加大：传统交通方式对能源的消耗和环境污染问题日益突出，迫切需要发展绿色、低碳的交通系统。（3）信息技术飞速发展：互联网、大数据、云计算、人工智能等新兴信息技术的快速发展，为智能交通系统的实现提供了技术支持。（4）国家政策支持：我国高度重视智能交通系统的发展，制定了一系列政策措施，推动智能交通系统的研究与应用。1.3智能交通系统基本构成与分类智能交通系统主要由以下几个部分组成：（1）感知与信息采集：通过各类传感器、摄像头等设备，实时采集交通信息，如车辆速度、道路状况、交通流量等。（2）信息处理与控制：对采集到的交通信息进行处理和分析，实现对交通流的实时监控和预测，为交通控制提供依据。（3）通信与网络：利用有线和无线通信技术，实现交通信息在不同系统、平台和终端之间的传输与共享。（4）信息服务与应用：基于实时交通信息，为出行者提供路径规划、交通预警、出行推荐等服务。智能交通系统按功能可分为以下几类：（1）交通管理类：如智能信号控制系统、交通监控系统、交通违法行为检测系统等。（2）出行服务类：如导航系统、出行规划系统、电子收费系统等。（3）公共交通类：如智能公交系统、轨道交通系统、共享出行系统等。（4）物流运输类：如智能货运管理系统、无人驾驶运输系统等。（5）安全保障类：如紧急救援系统、预警系统等。第2章智能交通系统规划2.1概念与目标智能交通系统（IntelligentTransportationSystem，简称ITS）是指运用现代电子信息技术、计算机技术、网络通信技术、控制技术及智能交通管理理念，对交通系统进行智能化改造和提升的一整套系统。其主要目标是实现安全、高效、便捷、绿色的交通服务，提高交通系统的整体运行效率，降低交通发生率，缓解交通拥堵，减少能源消耗和环境污染。2.2规划原则与程序2.2.1规划原则（1）以人为本，保证安全。（2）统筹兼顾，协调发展。（3）科技创新，持续发展。（4）标准统一，兼容共享。（5）分步实施，注重实效。2.2.2规划程序（1）现状分析：对现有交通系统进行详细调查，分析存在的问题及需求。（2）目标确定：明确智能交通系统的发展目标。（3）方案设计：根据目标制定智能交通系统的实施方案。（4）评估论证：对方案进行技术、经济、环境等方面的评估。（5）实施计划：制定详细的实施计划，明确时间节点、责任主体等。（6）监测与调整：在实施过程中，对系统运行情况进行监测，及时调整方案。2.3智能交通系统需求分析（1）提高交通安全：通过智能交通系统，减少交通，降低死亡率。（2）缓解交通拥堵：优化交通组织，提高道路通行能力，减少拥堵现象。（3）提高交通效率：缩短出行时间，降低出行成本，提高运输效率。（4）优化交通服务：提供个性化、多样化的交通服务，满足不同出行需求。（5）保护环境：降低能源消耗和排放，减少对环境的污染。（6）应急管理与救援：提高应对突发事件的能力，降低灾害损失。2.4智能交通系统总体布局智能交通系统总体布局包括以下几个方面：（1）交通基础设施：包括道路、桥梁、隧道、交通枢纽等，为智能交通系统提供物理基础。（2）交通信息采集与处理：利用各种传感器、摄像头等设备，实时采集交通信息，进行数据处理和分析。（3）交通控制与诱导：通过智能信号控制系统、交通诱导屏等设备，实现交通流量的合理分配和诱导。（4）公共交通系统：优化公共交通线路、班次和运力配置，提高公共交通服务水平。（5）交通信息服务：为出行者提供实时、准确的交通信息，帮助出行者做出合理的出行决策。（6）车辆智能化：推广智能网联汽车，实现车与车、车与路、车与人的智能交互。（7）交通管理与决策支持：建立智能交通管理与决策支持系统，提高交通管理效率。第3章交通信息采集与处理技术3.1交通信息采集技术交通信息采集技术是智能交通系统的基础，本章主要介绍目前常用的交通信息采集技术，包括传统检测技术和现代传感技术。3.1.1传统检测技术（1）地磁车辆检测器地磁车辆检测器通过检测车辆通过时对地磁场的影响，判断车辆的存在和速度。其优点是安装方便、维护简单，但易受环境因素干扰。（2）线圈车辆检测器线圈车辆检测器通过在道路下方埋设感应线圈，检测线圈中电流的变化来判断车辆的存在和速度。其优点是准确性高，但施工复杂、维护成本较高。（3）雷达车辆检测器雷达车辆检测器利用雷达波束反射原理，检测车辆的存在、速度和距离。其优点是检测范围广，受天气影响较小，但设备成本较高。3.1.2现代传感技术（1）视频车辆检测器视频车辆检测器通过摄像头捕捉道路画面，利用图像处理技术分析车辆信息。其优点是可获取丰富的车辆信息，但受天气和光照影响较大。（2）激光车辆检测器激光车辆检测器利用激光束对车辆进行扫描，通过分析反射信号获取车辆信息。其优点是检测精度高，但设备成本较高，且存在一定的安全隐患。（3）超声波车辆检测器超声波车辆检测器通过发射和接收超声波信号，检测车辆的存在和速度。其优点是安装方便、成本低，但受天气和温度影响较大。3.2交通信息处理技术交通信息处理技术主要包括数据预处理、数据融合、特征提取和模式识别等方面。3.2.1数据预处理数据预处理主要包括数据清洗、数据同步和数据校验等步骤，目的是提高数据质量和可用性。3.2.2数据融合数据融合是将不同来源、不同类型的交通信息进行整合，形成一个统一、完整的交通信息描述。数据融合技术包括加权平均法、卡尔曼滤波法等。3.2.3特征提取特征提取是从原始交通数据中提取对交通分析有用的信息，如车辆速度、车流量等。特征提取方法包括统计方法、时频域分析等。3.2.4模式识别模式识别是对交通数据进行分类、预测和异常检测等处理，以辅助交通管理和控制。常用的模式识别方法包括支持向量机、神经网络等。3.3交通数据存储与管理3.3.1数据存储交通数据存储采用数据库管理系统（DBMS）进行存储和管理。常用的数据库包括关系型数据库（如MySQL、Oracle）和非关系型数据库（如MongoDB、Cassandra）。3.3.2数据管理交通数据管理主要包括数据查询、更新、备份和恢复等功能。还需考虑数据安全、隐私保护和数据共享等问题。3.3.3数据挖掘与分析通过对交通数据进行挖掘与分析，可以为交通规划、管理和控制提供有力支持。常用的数据分析方法包括关联分析、聚类分析和预测分析等。第4章通信技术在智能交通系统中的应用4.1通信技术概述通信技术在智能交通系统（IntelligentTransportationSystem，简称ITS）中发挥着的作用。本章将从通信技术的角度，分析其在智能交通系统中的应用。智能交通系统涉及各种信息传输、处理和反馈，而通信技术是实现这些功能的基础。本节将概述通信技术的基本原理、分类及其在智能交通系统中的重要性。4.2无线通信技术在智能交通系统中的应用无线通信技术在智能交通系统中具有广泛的应用，主要包括以下方面：4.2.1车载无线通信技术车载无线通信技术是实现车与车、车与路、车与人的实时信息交互的关键技术。主要包括专用短程通信（DSRC）、蜂窝网络通信（如4G/5G）等技术。这些技术为智能交通系统提供实时、高效的数据传输，支持车辆自动驾驶、车辆安全预警等功能。4.2.2无人机通信技术无人机通信技术在水上交通、山地交通等领域具有独特优势，可以用于实时监控交通状况、传输道路信息等。通过无人机通信技术，智能交通系统可以实现远程监控和指挥调度，提高交通管理效率。4.2.3无线传感器网络技术无线传感器网络技术应用于智能交通系统，可以实现道路、桥梁、隧道等基础设施的实时监测。通过收集这些基础设施的运行状态信息，为交通管理、维护和维修提供数据支持。4.3有线通信技术在智能交通系统中的应用有线通信技术在智能交通系统中同样具有重要作用，主要包括以下方面：4.3.1光纤通信技术光纤通信技术具有传输速率高、容量大、抗干扰能力强等特点。在智能交通系统中，光纤通信技术可以应用于交通监控、信号控制等场景，为交通管理提供稳定、高效的数据传输通道。4.3.2电缆通信技术电缆通信技术在智能交通系统中主要用于城市交通信号控制、公交优先系统等。通过电缆通信技术，可以实现交通信号灯的远程控制，提高交通信号控制的实时性和灵活性。4.3.3综合业务数字网（ISDN）技术综合业务数字网（ISDN）技术是一种集成多种通信业务的数字通信网络。在智能交通系统中，ISDN技术可以应用于交通信息查询、紧急救援等场景，实现多种业务的高效传输。通过上述分析，可以看出通信技术在智能交通系统中的关键作用。各种通信技术的综合应用，为智能交通系统提供了高效、稳定的信息传输通道，为我国智能交通事业的发展奠定了坚实基础。第5章智能交通控制技术5.1交通信号控制技术5.1.1交通信号控制原理交通信号控制是智能交通系统的重要组成部分，主要通过实时调整信号灯的配时，优化交通流运行效率。本节主要介绍交通信号控制的原理及其发展历程。5.1.2单点信号控制单点信号控制是对单一交叉口进行信号优化，以提高交叉口通行能力。本节介绍固定周期控制、动态绿波控制等方法。5.1.3网络信号控制网络信号控制是对多个交叉口进行协调控制，实现交通流在路网中的优化。本节主要介绍线控、面控等控制策略。5.1.4智能信号控制系统智能信号控制系统利用现代通信、计算机技术，实现交通信号的实时优化。本节将介绍自适应控制、多智能体控制等先进技术。5.2交通检测与处理技术5.2.1交通检测技术交通检测是智能交通系统中的关键环节，本节主要介绍检测的原理及方法，包括固定检测器、移动检测器等。5.2.2交通处理技术在交通发生后，如何迅速、高效地进行处理，减少对交通流的影响，是本节要探讨的问题。内容包括现场处理、信息发布等。5.2.3交通预防技术预防交通是智能交通控制的重要目标。本节将介绍智能交通系统在预防方面的技术措施，如驾驶员疲劳检测、车辆稳定性控制等。5.3交通诱导与指挥技术5.3.1交通信息采集与处理交通诱导与指挥技术首先需要对交通信息进行实时采集和处理。本节介绍交通信息采集方法、数据预处理技术等。5.3.2交通诱导策略交通诱导策略是根据实时交通信息，为驾驶员提供最优行驶路径。本节主要介绍路径诱导、交通拥堵诱导等方法。5.3.3交通指挥技术交通指挥技术主要包括对交通流的实时监控和调度，以实现交通流的高效运行。本节将介绍交通指挥中心的构建、运行机制等。5.3.4智能交通诱导与指挥系统智能交通诱导与指挥系统是利用现代信息技术，实现交通诱导与指挥的自动化、智能化。本节将介绍系统架构、关键技术等。第6章智能交通监控与管理系统6.1概述智能交通监控与管理系统是现代交通管理体系的重要组成部分，其通过运用先进的信息技术、通信技术和控制技术，实现对交通运行状况的实时监控和管理，从而提高交通安全性、效率和便捷性。本章主要介绍智能交通监控与管理系统中的关键技术和应用，包括视频监控技术、电子警察系统以及智能交通管理系统。6.2视频监控技术6.2.1概述视频监控技术是智能交通监控与管理系统的基础，通过对交通场景的实时监控，为交通管理和指挥调度提供重要信息支持。6.2.2关键技术（1）图像采集：采用高清摄像头对交通场景进行实时拍摄，获取高质量的图像数据。（2）图像处理：对采集到的图像进行预处理，包括去噪、增强、压缩等，提高图像质量。（3）目标检测与识别：采用图像识别技术，对交通场景中的车辆、行人等目标进行检测和识别。（4）行为分析：对检测到的目标进行行为分析，如违章行为检测、拥堵分析等。6.2.3应用案例某城市智能交通监控系统，通过部署高清摄像头，实现对交通场景的实时监控，有效提高了交通违法行为的查处率和交通的处理速度。6.3电子警察系统6.3.1概述电子警察系统是指利用电子技术对交通违法行为进行抓拍、记录和处理的系统，是智能交通监控与管理系统的重要组成部分。6.3.2关键技术（1）违法检测：通过视频分析技术，自动检测交通违法行为。（2）图像抓拍：在检测到违法行为时，自动抓拍违法行为的图片和视频。（3）数据传输：将抓拍的图片和视频实时传输至指挥中心。（4）数据处理：对传输至指挥中心的数据进行整理、分析和存储。6.3.3应用案例某城市电子警察系统，通过在主要路口部署摄像头，实现了对闯红灯、违章停车等违法行为的自动抓拍和处罚，有效降低了交通违法行为。6.4智能交通管理系统6.4.1概述智能交通管理系统是基于大数据、云计算、物联网等技术的综合应用，实现对交通运行状况的实时监控、分析和调度。6.4.2关键技术（1）数据采集：通过各类传感器和摄像头，实时采集交通数据。（2）数据处理与分析：对采集到的数据进行处理和分析，为交通管理和决策提供支持。（3）交通信号控制：根据实时交通状况，自动调整交通信号灯，优化交通流。（4）应急指挥调度：在突发情况下，实现交通资源的快速调度和应急处置。6.4.3应用案例某城市智能交通管理系统，通过集成各类交通监控设备，实现对交通运行状况的实时监控和调度，有效提高了城市交通的运行效率。第7章智能公共交通系统7.1概述智能公共交通系统是运用现代信息技术、通信技术、控制技术及网络技术等手段，对公共交通系统进行智能化改造与提升，以提高公共交通的服务水平、运行效率、安全性和可靠性。本章主要围绕公交信号优先技术、公交调度与管理技术、公交信息服务技术三个方面展开论述，旨在为智能公共交通系统的规划与设计提供参考。7.2公交信号优先技术公交信号优先技术是通过为公共交通车辆在道路交叉口提供信号优先权，提高公交车辆的运行速度和准点率，从而提升公共交通系统的整体效率。本节主要介绍以下几种公交信号优先技术：（1）固定式公交信号优先技术；（2）动态式公交信号优先技术；（3）公交信号优先控制策略；（4）公交信号优先与其他交通信号的协调控制。7.3公交调度与管理技术公交调度与管理技术是通过对公共交通线路、车辆、驾驶员及乘客进行合理调度和管理，实现公共交通资源的高效利用和优化配置。本节主要内容包括：（1）公交线网优化技术；（2）公交车辆调度技术；（3）公交驾驶员排班技术；（4）公交客流分析与预测技术；（5）公交运营评价技术。7.4公交信息服务技术公交信息服务技术是通过为乘客提供实时、准确的公共交通信息，提高乘客的出行便利性和满意度。本节主要介绍以下几种公交信息服务技术：（1）公交车辆实时定位与跟踪技术；（2）公交信息发布与查询技术；（3）公交出行诱导技术；（4）公交电子票务技术；（5）公交大数据分析技术。第8章智能停车系统8.1概述智能停车系统作为智能交通系统的重要组成部分，旨在解决城市停车难、停车乱等问题。本章主要介绍智能停车系统的规划与设计，包括停车场信息采集与处理技术、停车诱导与管理系统、停车场智能收费技术等方面内容。8.2停车场信息采集与处理技术8.2.1停车场信息采集停车场信息采集主要包括车位状态、车辆信息、停车场设施及环境信息等。采集技术包括地磁检测、超声波检测、视频识别、无线传感器网络等。8.2.2停车场信息处理停车场信息处理主要包括数据预处理、数据融合、数据分析和数据挖掘等。通过这些技术，实现对停车场信息的实时、准确、高效的处理，为停车诱导和管理提供数据支持。8.3停车诱导与管理系统8.3.1停车诱导系统停车诱导系统通过实时采集停车场信息，为驾驶员提供最优的停车路径和空余车位信息。诱导方式包括户外诱导屏、移动终端应用、车载导航系统等。8.3.2停车管理系统停车管理系统负责对停车场内车辆进行实时监控和管理，包括车位分配、车辆进出控制、停车场内部导航等功能。系统采用先进的管理策略，提高停车场的运营效率和车位利用率。8.4停车场智能收费技术8.4.1无感支付无感支付技术通过车牌识别、电子钱包等手段，实现车辆快速进出停车场，提高通行效率，减少拥堵。8.4.2预付费和后付费预付费和后付费相结合的收费模式，为用户提供多样化的支付选择，提高用户体验。8.4.3停车费优惠策略根据用户停车行为和停车场运营情况，制定合理的停车费优惠策略，引导用户合理停车。8.4.4收费系统安全与隐私保护在收费系统中采用加密技术、安全认证等措施，保证用户数据安全，保护用户隐私。同时加强对收费员的培训和管理，防止收费环节的作弊行为。（本章完）第9章智能交通安全保障技术9.1概述本章主要围绕智能交通系统中的安全保障技术展开论述。在智能交通系统规划与设计中，交通安全保障技术的应用。通过运用先进的技术手段，可以有效预防和减少道路交通，提高道路交通运输的安全性。本章将从道路交通预防、道路交通安全评价以及交通安全宣传教育与培训等方面进行详细阐述。9.2道路交通预防技术9.2.1交通预测技术本节主要介绍交通预测技术，包括基于历史数据分析的预测方法、机器学习预测方法以及大数据分析预测方法等。9.2.2交通预警技术本节主要介绍交通预警技术，包括智能监控系统、车辆辅助驾驶系统以及车联网技术等。9.2.3道路交通设施优化技术本节探讨如何通过优化道路交通设施，如标志、标线、信号灯等，降低交通发生的风险。9.3道路交通安全评价技术9.3.1道路交通安全评价指标体系本节构建一套完整的道路交通安全评价指标体系，包括道路条件、交通流量、交通管理、风险等方面。9.3.2道路交通安全评价