国内外研究现状和发展动态
1. 研究现状
物联网(Internet of things, IoT),是物物相连的互联网,是新一代信息技术的重要组成部分,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。我国在物联网发展规划中圈定了智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗和智能家居等9大领域,智能交通作为重点扶持和示范领域之一。
交通是支持一个国家与地区、社会发展的命脉,也是涉及每个人日常生活的重要问题,随着经济的快速发展,四通八达的公路网、立交桥四处可见,但是交通拥堵、交通事故频发,已经成为顺利出行的障碍。因此,人们提出了智能交通(Intelligent Transportation System, ITS)的概念。智能交通研究目标是实现“公路交通智能化”,即通过在交通基础设施、交通工具中广泛应用信息与通信技术,从而提高交通运输系统的安全性、可管理性、运输效能,同时降低能源消耗和对环境的负面影响。IBM公司在对智慧地球概念的描述中,总结了智能交通的几个重要特点:环保的交通、便捷的交通、安全的交通、高效的交通、可视的交通、可预测的交通。
美、欧、日是世界上智能交通系统开发应用的最好国家,从它们发展情况看,智能交通系统的发展,已不限于解决交通拥堵、交通事故、交通污染等问题。
早在1986年,美国加利福尼亚州交通运输局、加州大学伯克利分校与其他研究机构及企业联合启动了“加州先进交通和高速公路伙伴计划”(PATH)。该计划目标在于应用先进科技增加高速公路的容量和安全性,消减交通拥堵、空气污染和能源消耗。2011年启动的新的PATH计划是所有智能交通系统中唯一一个在自动化公路上进行全面和长期投入的研究计划。日本先后制定了智能道路计划和智能汽车计划,计划的目的是创造综合自动化公路系统技术的高效、安全的通行环境。在设想中,这条道路将会:有先进的通信设施不断向车辆发送各种交通信息,所有的收费站都不需停车交费,能以较快的速度通行,道路与车辆可高度协调,道路提供必要信息以便车辆进行自动驾驶。
我国的智能交通行业从上世纪90年代开始起步,受益于国家近几年对公路基础设施的大力投资、城市道路拥堵和交通问题对智能交通形成的有效需求、信息技术迅速发展的带动以及市民对出行效率改善的市道要求等因素的积极影响,城路智能交通系统、城市轨道智能交通系统及高速公路智能交通系统在近几年均有较快发展。但是与发达国家相比,我国智能交通系统的发展水平仍处于初级阶段,以我国高速公路的智能交通系统投资为例,智能交通建设占高速公路总投资比例只有2%,与国外发达国家7%至10%相比仍有很大差距。
至2015年末,我国高速公路里程已达到12万公里,超越美国位居世界第一。在为国民经济的发展做出重大贡献的同时,高速公路交通事故总量也不断上升、事故严重程度不断增加。据统计,高速公路的百公里事故发生率、死亡率等是其他公路的2倍以上,高速公路实为危险之路。在高速公路事故中,又以路口、道口最为危险,70%的事故发生在出/入口±500米的区域。
高速公路隧道出入口作为运行环境的过渡区段,由于运行环境的特殊性,出入口线形连续性、路面抗滑行和照明过渡性较差,往往成为事故的高发点。
目前,高清卡扣已广泛应用于高速公路车辆信息识别。在高速公路隧道出入口布设高清卡扣,实时监控进入、驶出隧道车辆情况,实时掌握隧道内车流车速,能提早发现拥堵状况、交通事故、车辆滞留等情况,为交通事故应急处理提供车辆信息依据。
针对高速公路隧道事故多发现状,在隧道设计之初,调研隧道路段运行速度,分析隧道出入口车速变化规律,分析线形、抗滑、照明等技术指标,对出入口进行有效设计,从而降低隧道出入口交通事故率,提高高速公路隧道路段的行车安全性。
2. 发展动态
至2015年,中国物联网整体市场规模将达到7500亿元,年复合增长率超过30.0%。物联网的发展,已经上升到国家战略的高度,必将有大大小小的科技企业受益于国家政策扶持,进入科技产业化的过程中。据思科最新报告称,未来10年,物联网将带来一个价值14.4万亿美元的巨大市场。
智能交通作为物联网重要组成部分在物联网的推广、应用中将扮演举足轻重的角色。2015-2020年间,我国智能交通将在公路电子收费、交通信息服务、交通运行监管、集装箱运输、公交车辆、营运车辆及船舶动态监管等领域,实现规模应用和产业化,到2020年总产值规模将超过1000亿元。
智能交通未来发展趋势将体现在以下几个方面:
(1)综合交通智能化协同与服务。从基础设施与装备一体化、多种运输装备继承设计、运营调度与服务一体化等多个方面,充分实现综合货物运输方式间的信息共享,不断提高智能化信息服务水平。
(2)合作式智能交通和自动驾驶。将无线通信、传感器和智能计算等技术综合应用于车辆和道路基础设施,通过车与车、车与路信息交互和共享。车辆在无人干预的条件下自动驾驶,开创人们新的出行模式。
(3)智能交通产业生态圈的跨界融合。今后,为出行者提供更精细、准确、完善和智能的服务,加速汽车制造业、汽车服务业、交通运营服务、互联网、信息服务、智能交通等行业的融合发展将是大趋势。
目前,我国智能交通在智慧城市中的建设正逐步推进,出现了若干应用,如城市智能交通综合管理指挥系统、城市智能交通诱导信息服务平台、不停车收费系统、停车诱导系统等等。但在高速公路隧道建设中,智能化应用水平还较低。在安全隐患地段,大多仅仅是根据设计标准,给出固定不变的限速值以及静态的提示信息,不能反映行车条件的变化。近年来,人们逐步注意到这种情况,开始分析隧道口安全事故的致因,试图通过监控行车环境,动态调整限速,为后车驾驶员提供预警。这是有效减少隧道口事故的措施。可以预见的将来,随着车辆的智能化,车辆将可通过自身的安全雷达跟踪前车,检测光线、路面等行车环境,自主采取安全措施。
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