中小城市的智能交通现状及发展方向
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一、 概述
随着我国城市化的迅速发展，带来机动车数量的迅猛增长，截至2014年年底，我国机动车保有量已达2.64亿辆，其中汽车1.54亿辆。急剧增加的机动车数量给很多大中城市交通带来巨大的压力，并逐步向中小城市蔓延。而中小城市由于城市规模、规划设计等方面的限制，不可能无限制的修建道路基础设施来解决日益加剧的交通问题。因此，采用先进的交通管理技术，引进智能交通系统来解决城市交通发展中的矛盾是我国中小城市必然的选择。
二、 中小城市交通现状
1、机动车违法导致的交通事故频发
据公安部统计数据显示，中国每年6万人死于交通事故，20万人在事故中受伤，死亡交通事故中，90%以上是因驾驶人交通违法导致。从危害程度来看，闯红灯、超速、超载、酒驾导致的交通事故量大，恶性程度高;随意停车、违法变道、压线、逆行等行为也导致交通事故的发生。所以，如何抵制驾驶人违法行为，保障安全文明出行是重中之重。
2、道路交通拥堵严重
随着机动车保有量的持续增长，交通需求超出了道路本身对交通流的承受能力，诱发了交通拥堵问题。特别在交通高峰时间，道路通行能力严重不足，由交叉口引发的堵塞导致整条道路的交通拥堵时有发生，而在建设信号控制系统时，只是简单的增加信号灯，并没有信号灯联动，不能根据具体的交通流进行配时，导致车辆排队等待放行现象严重，降低了道路的通行能力，加重了道路的拥堵。
3、交通诱导信息缺失
目前大多数中小城市在建设了卡口、电子警察等基础设施后，已开始建设交通诱导系统，但是缺乏可用的交通流数据，在众多中小城市的道路诱导信息屏并没有交通诱导信息的发布，诱导力度不强。所以，对于拥堵路段，不能及时发布拥堵信息进行分流，使得拥堵现象愈演愈烈。
三、 中小城市交通发展方向
智能交通系统在国内外城市得到了广泛的应用，并发挥了极其重要的作用。我国的中小城市虽然达不到国内外大城市的交通水平和参数，但也可以根据其城市性质和交通特性，参照国内外城市智能交通发展经验，开辟适合自己发展的智能交通道路，优先选择发展对城市交通运行状况有明显改善作用，技术相对成熟和稳定的智能交通系统领域。
1、人脸取证电子警察系统
据了解，在我国，每天有2.6人死于闯红灯，所以闯红灯违法行为是造成死亡交通事故的主要违法行为之一。
2013年1月1日开始实施的《机动车驾驶证申领和使用规定》(公安部123号令)，对闯红灯违法行为的处罚由原来的扣3分增加到了扣6分，表明了对闯红灯违法行为整治的重视。但是传统的电子警察系统，只能抓拍到闯红灯车辆，无法识别驾驶人，这样造成社会上出现了“驾驶分买卖”的现象，无法对闯红灯违法的驾驶人形成真正有效的震慑。
人脸取证的电子警察系统应运而生，将闯红灯违法行为固定到驾驶人，从而达到遏制驾驶分非法买卖行为，提高违法成本，规范司机驾驶习惯的目的。在2014年新发布的GA/T496-2014《闯红灯自动记录系统通用技术条件》中对人脸取证电子警察也提出了要求。
同时，业内的主要厂家也针对人脸取证系统推出了能够满足新标准要求的300万、600万抓拍机，甚至推出了超过标准要求的700万抓拍机。
2)系统主要功能
l 闯红灯驾驶人人脸取证功能
终端服务器接收来自卡口抓拍单元和电警抓拍单元的图片数据，对相同方向的数据进行实时的匹配对比，最终实现违法车辆正向图片、背向图片的关联、合成。
l 其他违法行为人脸取证功能
系统在支持闯红灯驾驶人人脸取证功能的同时，也针对其他违法行为扩展了这一功能。用户可在配置界面中灵活的选择是否启用闯红灯、压线、不按导向行驶、逆行对应的驾驶人人脸取证功能。
l 交通参数采集功能
支持通过检测数据，统计交通流参数，包括流量、车速、时间占有率、车长、车头时距等;交通数据统计周期可按需求进行设置和输出，并支持丰富的图形报表及数据导出。同时，也为信号控制系统和交通诱导系统提供了基础数据支撑。
2、手动违法抓拍系统
除了闯红灯意外，机动车驾驶员不遵守交通规则的行为也是层出不穷，如：随意停车、违法变道、压线、逆行等行为，严重影响了城市道路交通秩序，甚至造成人民群众人身财产的损失。
交管部门不断的引入科技化建设手段为车辆秩序管理提供信息化武器。其中手动违法抓拍业务是交警科技化建设中不可或缺的一部分。由于手动抓拍业务采用人工判断违法行为、手动抓拍违法车辆的取证模式，其可实现的违法行为判定种类相对自动违法取证(如闯红灯电子警察)更加丰富。所以针对手动抓拍业务的功能、性能的升级对交管部门的秩序管理业务也有着不小的提升。
现阶段，传统手动抓拍系统需要在违法行为频发区域布设模拟球机或数字球进行图像采集，视频图像通过同轴电缆传到监控中心，监控中心的业务专员通过键盘控制球机云台，实时观察道路车辆通行情况，一旦发生违法行为，手动控制球机跟踪车辆违法过程，并通过变倍放大聚焦等手段获取违法车辆号牌、车内驾驶人情况等细节信息，最终实现违法行为取证，整个过程需要人工全程干预。
但是，传统手动抓拍系统存在着无法解决的业务矛盾：
分辨率低：以模拟手动抓拍系统为例，受模拟摄像机自身的技术瓶颈限制，其分辨率一般为D1(约40万像素)，采集的取证视频往往无法有效辨识车牌字体、车内人员等细节，导致处罚争议不断。
监控与控制不同步：数字手动抓拍系统分辨率可以达到1080P，虽然满足了高清取证的需求，但是由于系统的复杂结构，键盘控制与监控视频往往存在不能协调同步的尴尬矛盾，最突出的表现就是发现违法车辆，控制球机却跟不上车的速度或越过车辆视野范围，无法有效取证。
取证效率依赖个人素质：传统的手动抓拍模式，取证效率与效果完全依赖于业务专员的职业素质与技术水平，取证效率低下，交通违法行为不能得到有效遏制。
综上所述，传统手动抓拍系统存在诸多的不足，无法有效遏制交通违法行为。高清化与智能化才是手动抓拍系统的出路，利用百万像素级的高清球机，集成智能化的目标跟踪算法、号牌识别算法，以最小的人工干预成本，实现违法行为的自动化取证。
2)系统主要功能
l 车辆动态违法行为半自动智能跟踪取证功能
系统能够对“违法压线、违法变道、违法逆行、违法掉头、闯禁左、闯禁右、闯禁行区、机动车非法占用非机动车道”等车辆动态违法行为进行半自动跟踪取证。
取证专员通过客户端PC和串口键盘控制前端云台，对监控场景进行切换和多角度实时预览。当发现上述违法行为时，取证专员通过平台客户端远程设置前端智能取证球为“城市道路取证”模式，然后人工手动框选违法目标车辆，前端智能取证球以该目标车辆为中心进行实时跟踪，通过自动调焦、自动变倍等方式逐渐放大目标车辆细节。当球机识别出车辆号牌信息、或者超出取证时限、或者目标丢失、或者人工停止取证时，结束取证过程，生成违法过程片段录像。取证专员可通过中心管理平台动态抓拍系统客户端完成违法录像调阅、截图取证、违法图片合成、违章录入、违法审核等一系列后续操作流程。
l 车辆静态违法行为3D定位跟踪取证功能
系统能够对“其他禁停路段违法停车”行为进行3D定位跟踪取证。
当发现违停行为时，取证专员首先在客户端点选“3D定位”，然后人工框选目标车辆，前端智能取证球会以目标车辆为中心进行3D定位，根据框选规则和比例(正向画框，放大变倍;反向画框，缩小变倍;框越小，变倍比例越大，反之变倍比例越小)，进行自动调焦、变倍，并根据当地违停处罚管理规定依次进行远景和特写抓图，完成抓图后，结束取证。后续通过中心管理平台动态抓拍系统客户端完成违法图片合成、违法录入、违法审核等一系列操作流程。
3、智能化信号灯控制系统
智能信号灯控制时城市交通智能化管理系统的重要组成部分，但是目前中小城市的交通信号灯控制系统基本上都是单一的固定时序控制，不能够根据实际交通状况进行调节。
针对我国中小城市交通的现状，可以引用由交通基础信息采集、信号控制组成的智能化信号灯控制系统。
信号控制系统可根据车辆检测器获得的交叉口交通信息(车流量等)通过实时调整整个交叉口交通信号灯参数进而调整配时方案，实现单个交叉口交通信号灯的自适应控制，也可根据区域整体的车流状况对信号灯配时方案进行针对性的区域协调，大大提升交通通行效率和交通智能化水平，缓解道路拥堵情况。车辆检测器的接入包括：卡口、电警、视频车检器、线圈、微波等采集的交通信息数据。
1)系统组成
2)系统主要功能
l 多时段控制
多时段控制，根据交通需求变化情况，把一天的时间分成若干个控制时段，随时间的推移，按预置的方案自动运行。各个方案运行期间信号周期、绿信比、相序不随道路状况的变化而变化。
多时段控制特别适合于交通量相对规律的交叉口，其信号配时方案是根据典型状况的历史交通数据制定的。
多时段控制方案图
感应控制，信号机根据车辆检测器测得的交通流数据来调节信号配时的控制方式。感应控制的前提是建立检测器与相位的对应关系，这里包括车辆检测器和行人检测器。
在交通量变化大而不规则、难于用定时控制处置的交叉口，以及在必须降低对主要干道干扰的交叉口上，用感应控制效益更大。
l 设备故障检测、处理功能
信号控制系统任何轻微的故障在信号灯上反馈出来都是不能接受的大问题，所以故障检测机制的引入必不可少。
信号机配备了独立的故障检测模块，可以对内、外设备进行故障监测、自诊断和记录功能，当发现故障后进行故障降级来确保交通安全，并发出故障警示信号。信号机故障类型分为严重故障和一般故障，其中严重故障包括：绿冲突故障、同一灯组红绿冲突故障、一组相位对应红灯信号均故障。一般故障包括：通信故障、检测器故障、电源故障等。
当发生严重故障时，交通信号控制机立即改为黄闪控制;一般故障表现为不影响道路交通安全的其他一般故障，发现故障后能自动降级到更可靠的控制方式，保证信号机继续正常工作。
l 视频流量数据接入
可支持通过485接口/网口接入视频流量数据。目前各大城市都建设有较多的智能交通设施，如卡口、电子警察等都具有一定的流量数据采集功能，复用这些设备的流量数据可以为项目节省较大的成本。
4、交通诱导信息系统
交通诱导系统能分析、发布路段行车、路口行车的交通路况状态，并通过路口布置的交通诱导可变信息标志为交通参与者选择合理的出行路线发布诱导信息。同时为交通管理者提供道路行车数据分析及统计信息、道路异常信息的报警，为指挥调度提供可视化的数据支持，达到有效预防和缓解交通拥堵、实现路网交通流的均衡分配;减少车辆在道路上的行程时间等目的。
1)系统组成
交通诱导系统由四个子系统构成，即信息采集子系统，网络传输子系统、中心分析子系统和信息发布子系统。前端采集的车辆信息经过中心分析计算后得出路况交通状态，也可以通过视频监控人工判断路况交通状态，并在外场交通诱导屏予以公布，实现道路路况交通状态的实时通报。
2)系统主要特点
l 对牌识、固定源、浮动车采集的交通数据进行多源数据融合，获得更高准确度的交通状态信息;
l 在满足诱导引擎要求的布点原则和数据格式的条件下，可充分利用已经建设的卡口、卡口型电子警察端点位提供的数据构建城市交通诱导系统，系统投资小，性价比高;
l 基于海量的卡口、卡口型电子警察的车辆信息数据并结合固定源、浮动车等其他检测方式进行路况分析，可分析的样本更多、数据精准度更高、覆盖范围更广。
四、 结束语
我国中小城市的智能交通发展，应该结合当前智能交通技术，根据城市交通现状和问题制定合理的发展战略，优先建设对当前中小城市交通现状有明显的改善和提升作用的智能交通领域，缓解交通矛盾。随着中小城市的不断建设及智能交通关键技术的逐步成熟，再完善和发展智能交通系统，是我国中小城市的战略目标。
【作者单位：杭州海康威视数字技术股份有限公司】
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