感受智慧交通
侯赛因曾说：“智慧是美的，因为是创造；而创造也是美的，因为是智慧。”是啊，人类最伟大的品质之一便是其创造性。
我自幼喜好看科普类的论坛，对当今的交通、环保有一定的了解。例如人们为了舒适性，发明了马拉车；为解决速度和耐力，发明了汽车、火车；为实现像鸟一样飞翔在空中的梦想，发明了飞机；又为解决水上交通，发明了船舶……如今，交通已发展到地上、地下、水上、空中全方位的交通体系。这样一来，通行就更加便捷、快速、舒适、安全了！
记得前段时间，我们回老家，走的是杭金衢高速。那时倾盆大雨，来来往往的车辆川流不息，交通似乎比平常拥堵，于是打开了FM93，一个清脆的声音响起，建议让我们下高速，因为前方发生了车祸，警方正进行分流。爸爸于是打开导航，屏幕上显示的路线亦是如此。我不禁奇怪：为什么这些数据会如此快速地显示在广播和导航里呢？
我打开导航的设置，发现了智能识别软件，软件里有一个数据融合的方框。我想起一篇论文，讲的是云计算和自动化带来的利弊。云计算其实是交通系统的一个支撑，它可以将数据融合，并共享，还可以智能识别，移动计算……而无线网络和卫星是信息的传输方式。前方事故信息能及时传达到后方车辆，这也许是智慧交通的冰山一角。
随着智慧交通的发展，相信你一定会见到这样一幅别致的场景：美丽的西子湖畔，亭亭玉立的荷叶、穿梭的游客、有序的车辆，绘织成和谐的风景。西湖，因为交通便捷，将吸引更多的游客。这就是智慧城市，美丽杭州！
弥尔顿也说过：“与其让繁荣来保佑我们，不如让自己去创造繁荣！”是啊，没有了智慧的交通系统，你也许只能盲目驾驶；没有了智慧的交通系统，城市会因为拥堵而失去活力。同学们，让我们一起，为智慧交通献计献策，促进我们的杭城更加繁荣！
在我国经济组成中，汽车产业对促进国民经济发展和社会进步具有重要的战略意义。下面是我为大家精心推荐的关于汽车的科技3000字论文，希望能对大家有所帮助。
汽车的科技3000字论文篇一：《试谈汽车超载监测系统》
摘 要： 为了实时识别各种车型的超载车辆，该系统基于开源计算机视觉库(OpenCV)，先根据车辆照片库建立车型分类器，然后使用数字摄像机拍摄进入监控区域的车辆，在视频中使用分类器识别车型，根据所识别得到的车型去查询数据库获得该车型的核载，再通过动态称重技术获得车辆的实际载重，及时判别车辆是否超载。此 方法 可避免过去使用统一重量衡量不同车型是否超载的弊端，并可同时免线圈测量车速。测试结果表明系统能快速准确地识别出车型。配合动态称重系统，就能实时得出所通过的车辆是否超载，对公路养护和道路交通安全有相当大的实用意义。
关键词： 超载监测; 视频识别; OpenCV; 动态称重
超载车辆的危害很大，主要表现在加速道路损坏和危害道路交通安全，人们都深知其危害性，所以治理超载一直是公路监管部门的工作重点。传统的自动超载信息系统都是使用统一标准，对所有车辆都应用同一个整车重量划分是否超载，这样会遗漏部分实际上已经超过该车型核载的超载车辆。实际上，这部分车辆对道路交通同样造成严重影响。鉴于此，本系统首先识别出车辆的车型，再查询得到该车型的核载重量，对比实测重量，便得知是否超载。理论上能够适用于所有车型。
利用摄像机较长的视域，附加设计了一个测速系统，能方便地得出超速数据，以便作为超速监测和供给动态称重系统作参考。
1 系统构成
1.1 系统方案
系统主要工作过程为：车辆驶入摄像机监视范围，视频流通过以太网传输到后台处理系统，处理系统通过处理视频识别出车辆的车型，然后根据车型从数据库中查出相应的核载重量;同时，安装在地面的动态称重设备测出车辆的实际载重。两个数据对比即可得出车辆是否超载。系统流程如图1所示。
为了加快处理速率，在程序设计过程中多处使用了多线程并行处理。
1.2 OpenCV及其分类器介绍
传统的图像处理软件大多为Matlab，用于开发算法最为快捷，但是其处理速度慢，难以跟上视频处理的需求，所以选用了Intel牵头开发的开源计算机视觉库(OpenCV)。新版的OpenCV已经在易用性上已经接近Matlab，再加上其开源性，很多算法均已公开，加快了开发进程。另外，目前OpenCV已经提供C，C++，Python等语言接口，且支持Windows，Linux，Android和IOS等主流平台，资源相当丰富。对于计算机平台，OpenCV支持多线程并行计算和图形处理器(GPU)计算，这将能大大加快计算速率，用其开发本系统的demo是首选。
图1 系统流程图
为了从视频流中识别出车型，需要使用分类器[1]。所谓分类器，是利用样本的特征进行训练，得到一个级联分类器。分类器训练完成后，就可以应用于目标检测。分类器的级联是指最终的分类器是有几个简单分类器级联组成。每个特定的分类器所使用的特征用形状、感兴趣区域中的位置以及比例系数来定义(如图2所示)。
图2 特征分类
首先使用弱分类器分出货车和客车等车型，然后再分出大中小型货车，最后再精确分类，获得准确的车型。新版本的OpenCV已经支持多种特征的分类器，如SVM，LBP，PBM等。因为系统实时性要求较高，这里选取训练和分类速率都较高的LBP特征分类器。
1.3 训练分类器
使用分类器的需要首先训练，即让分类器“认识”目标，为了训练分类器，需要准备样本，样本包括正样本和负样本。正样本即包含目标的灰度图片，而且每张图片都要归一化大小，负样本则不要求归一化，只需要比正样本大即可(使得可以在负样本中滑动窗口检索)。
OpenCV提供了专门的工具opencv_createsample.exe用以整理训练样本的原始数据，只需准备好正、负样本，归一化然后转成灰度图，再使用两个描述文件分别记录这些样本集合，然后输入opencv_createsample.exe程序即可整理出原始数据。为了准备正样本，借助OpenCV提供的HighGUI模块，在此专门编写了一个GUI截图工具，界面如图3所示。为了能从不同角度识别车辆，准本正样本时需要准备从一定角度范围描述车辆的样本。
图3 GUI截图工具界面
接下来就是训练分类器，这部分工作直接关系到系统的鲁棒性。同样，OpenCV提供了专门工具训练分类器，既有旧版也有新版，为了有更多特性，在此选择新版本的训练程序opencv_traincascades.exe。
由于这是基于统计的方法，要对大量数据进行处理，如果选择Haar特性，训练周期会比较长，不利于系统的搭建，所以选择用LBP特性训练分类器。从机器性能方面考虑训练时间，使用英特尔线程构建模块(TBB)重新编译OpenCV，就能得到多核加速，且有利于接下来的程序性能。分类器分为三级，分别为：货车、客车分类器，大、中、小型货车分类器和具体车型分类器。由于客车按载客数区分是否超载，车辆总重不会对公路造成严重损坏，所以本系统无需对客车作出具体车型区分。但若然具体管理部门需要统计车型信息，可以进一步加上客车车型分类器。实际使用时，由于要应对车辆车身的喷漆变化或者小范围合法改装等情况，分类器的分类除了在系统筹建的时候大规模训练外，在系统运行时也应继续训练分类器，增加统计数据，使得识别结果更加精确。
1.4 识别车型及获得核定载重
训练好分类器后，最直观的测试方法是直接输入测试视频，检查识别效果。新版本OpenCV提供一个C++类CascadeClassifier，该类封装了基本的目标识别操作，使得只需要使用该类的实例加载训练好的XML文件，然后逐帧检测即可。若发现目标，结果将会存放在C++标准模板库(STL)容器vector中。但直接对每帧图像使用CascadeClassifier：：detectMultiScale方法将会大大加重系统的工作量并且在多车辆的情况下无法区分开各车辆，为此，首先需要发现车辆，然后区分不同的车辆目标，再对每一个目标单独进行分类识别。
具体的主要操作的顺序为：
(1) 系列的图像预处理操作，降低图像噪音。
(2) 图像差分，发现车辆轮廓[2]，得到运动掩码。图像差分有两种主要方式，分别是帧间差分和背景差分。帧间差分速度快，但容易产生空洞，且无法分离出缓慢运动的车辆;背景差分速度慢，但分离效果好。考虑到如果车辆是缓慢进入测速区，则称重数据可靠性高，而且没有超速，进入识别点的效果好，所以选择帧间差分，这里使用能有效减小前景空洞的三帧差分算法[2]。
(3) 结合运动掩码更新历史运动图像、计算历史运动图像的梯度。
(4) 分割运动目标，得到一辆一辆的车，并跟踪。为区分开图像中的每一辆车，需要对其进行标记，这里使用的方法为：
[Mkx，y=ID ifMk-1x，y≠0&k-1≠10 ifMk-1x，y=0 ]
式中：Mk(x，y)为分割出来的单独车辆目标的第k帧感兴趣区域矩形。这种方法虽然鲁棒性较好，但是因为重复计算量大，运算速度有限，所以在确定每辆车的ID后，使用OpenCV提供的更为快速的Camshift算法[3]继续跟踪。
(5) 计算每辆车的运动方向。这部分关系到运动目标筛选，在部分场合，摄像机的视野可能会涉及逆向车道。在这种情况下，可以通过筛选符合主要行驶方向的车辆来排除其他车辆或无关运动目标的干扰。
(6) 车辆进入测速区，开始测速。
(7) 车辆离开测速区，结束测速并计算速度。使用TBB进行并行分类识别车型。由于OpenCV新版矩阵结构Mat的所有操作使用原子操作，大大减轻了多线程编程的工作量，所以这里使用多线程并行操作是最佳选择。
(8) 根据所安装动态称重系统的车速要求，判断是否需要引导车辆到检测站进行检查。
1.5 获得实际载重
在视频分析中发现车辆后，对比动态测重模块中测得的实际载重。这里需要把应用场合分为两种情况：高速测重和低速测重，至于高低速的阀值，这根据不同动态称重系统的性能而定[4]，在系统安装时根据动态称重系统参数设置即可。由于目前高速测重技术的精度未达到作为证据的要求，所以在高速测重的场合，所得车重数据只能作为初步判断，若初步发现车辆超载，需要进一步引导车辆到大型地磅再次静态测量，并作其他处理。在低速测重场合，测得的动态数据可靠，可直接作为证据使用。所以系统的运行需要测速模块的配合。 无论高速场合与低速场合，本系统都能实现视频测速功能，可以直接用作超速抓拍系统，降低了公路部门的重复投入成本。
1.6 测速方法
测速测量车辆通过测速区所用的时间，然后用测速区长度除以时间而粗略估计得到。考虑到摄像机视域限制，设定的测速区域并不长，只有20 m左右，而且速度是用于参考载重信息是否有效的，所以无需太精确，因而可认为车辆是直线经过测速区域的。测速区的长度需在系统安装时手工进行长度映射。另外，确定通过测速区域的时间差使用帧率和帧计数得出，这样在多线程处理的情况下，可以排除系统时钟和处理速率的干扰，得出准确时间差。
2 测量结果
为快速测试系统性能，直接使用测试视频替代摄像机输入。使用微软Visual Studio 2010 MFC + OpenCV 2.44 编写一个即时处理程序，界面如图4所示。
图4 运行在Windows平台上的系统
测试使用一台Intel Core i5M处理器(主频2.3 GHz+智能变频技术)、6 GB内存、 操作系统 为Windows 7 64 b的普通 笔记本 计算机，测试代码尚未使用图形处理器(GPU)计算，但代码在识别部分应用了TBB进行多核并行加速计算。
测试视频共两段，分别在两个不同的场景拍摄，第一段只有一辆公交车，场景较为简单;第二段则是多车多人环境，并且有车辆并行的情况，场景较为复杂，干扰较多。
第一段视频主要用于测试系统的极限性能，在测试开始前，先用转码工具把同一段视频转成不同帧率和分辨率的几段视频，其中视频的宽高比不变。输入视频测试后的结果如表1所示。
视频原始长度为6 s，双斜线为该场景的称重和测速区域。
测试结果表明：系统能实时处理标清视频流，但对高清视频还需进一步优化。
第二段视频主要测试系统的车型识别能力，测试数据如图5所示。
表1 输入视频测试后结果
图5 多车并行时能够准确区分
第二段视频夹杂较多无关目标，如行人、抖动的树枝横向行驶的车辆等，其中双白线之间区域为本场景的称重测速区域。
通过测试，可以看出无关目标能被全部排除，体现了车辆筛选很好的鲁棒性。视频中共通过9辆汽车，所有车辆均本正确识别车型。
3 结 语
通过测试数据可以看出，本系统提出的车型识别算法能适应不同场景和一定的环境变化，具有较高的效率和鲁棒性。随着计算机及其他数字信号处理(DSP)设备的信息处理能力不断提高，应用实时视频处理技术促进智能交通的能力将更大更稳定。若本系统能真正应用在智能交通系统上，有望对遏制道路超载超速现象做出贡献。
参考文献
[1] LIENHART Rainer， MAYDT Jochen. An extended set of Haar?like features for rapid object detection [J]. IEEE ICIP， 2002 (1)： 900?903.
[2] 徐卫星，王兰英，李秀娟.一种基于OpenCV实现的三帧差分运动目标检测算法研究[J].计算机与数字工程，2011(11)：141?144.
[3] BRADSKI G R. Computer vision face tracking for use in a perceptual user interface [EB/OL]. [2010?12?02].
[4] 张波，鲁新光，邓铁六，等.动态车辆称重物理模型与提高动态称重准确度研究[J].计量学报，2009(5)：426?430.
[5] 唐双发.基于OpenCV的车辆视频检测技术研究[D].武汉：华中科技大学，2009.
[6] 詹群峰.基于OpenCV的视频道路车辆检测与跟踪[D].厦门：厦门大学，2009.
[7] 郭旭，张丽杰.运动目标检测视频监控软件的设计与实现[J]. 计算机技术与发展，2010，20(8)：200?207.
[8] 周品，李晓东.Matlab数字图像处理[M].北京：清华大学出版社，2012.
[9] 陈胜勇，刘盛.基于OpenCV的计算机视觉技术实现[M].北京：科学出版社，2008.
[10] 刘瑞祯，于仕琪.OpenCV教程基础篇[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.
[11] 范伊红，彭海云，张元.基于SVM 的车型识别系统的设计与实现[J].微计算机信息，2007，23(5)：296?297.
[12] 李庆忠，陈显华，王立红.一种视频运动目标的检测与识别方法[J].模式识别与人工智能，2006，19(2)：238?243.
[13] [美]REINDERS J， 聂雪军. Intel Threading Building Blocks编程指南[M].北京：机械工业出版社，2009.
[14] 刘慧英，王小波.基于OpenCV的车辆轮廓检测[J].科学技术与工程，2010，10(12)：2987?2991.
汽车的科技3000字论文篇二：《试谈现代科技在汽车焊接工艺中的应用》
摘 要：随着我国汽车保有量的不断增加，汽车售后市场呈现了井喷式的发展趋势，与汽车相关的售后市场服务行业开始兴起。其中汽车维修是后市场比较火爆的行业，汽车的使用必然会涉及汽车的维修。因此，为了能够更好的实现汽车维修效率，提高汽车维修的质量，应该加强对于汽车维修行业的行业监管以及对汽车维修技术的提升。目前，诸多的现代化技术开始不断的应用到汽车维修之中，其中尤其以焊接工艺为主。因此，本文重点对汽车焊接工艺中现代科技的应用进行分析，从而探讨其未来的发展趋势。
关键词：现代科技;汽车;焊接技术;工艺
引言
汽车加工与制造以及汽车维修领域，都会涉及汽车的焊接技术。目前，随着技术的不断发展，尤其是汽车生产制造业的蓬勃发展，已经可以实现汽车车身以及车辆配件的无缝焊接技术。车身的加工甚至采用模具化加工的形式，从而减少了因为焊接造成的不足。因此，目前，焊接工艺在汽车后市场应用比较广泛，尤其是在汽车的维修市场中，当汽车出现事故的时候，就会采用焊接技术进行维修，从而让汽车能够保证正常的使用。此外，在汽车的加装方面，焊接技术更加的适用，并且通过引进先进的现代科技，从而让焊接效果与质量都更加完善。
一、汽车焊接工艺的应用领域分析
在汽车领域中，由于越来越多的高新技术被应用，是的汽车生活更加丰富。对于我国而言，随着汽车保有量的不断增加，汽车售后市场出现了井喷的状态。在汽车售后市场中，汽车的维修与保养占据着非常重要的地位，也让汽车的服务产业有了较大的发展。对于汽车的焊接工艺而言，最早是应用于汽车的车身焊接。但是，随着技术的发展以及车身制造工艺的发展，汽车车身开始使用模具制作，从而降低了因为焊接而造成的车身问题。那么，下面就对现代化的汽车的焊接工艺主要应用领域进行分析：
1、在汽车的维修领域中有非常广泛的应用;汽车维修属于汽车售后市场领域，由于汽车驾驶的过程中，难免会出现碰撞的现象，从而造成了汽车车身或者是相关配件的损坏。因此，在这种情况下，就可以使用汽车的焊接工艺，将损坏的部分采用焊接的方式，从而进行汽车的维修工艺。
2、人们对于汽车的装饰和改装越来越感兴趣。虽然在汽车检测的过程中，对于擅自改装会进行处罚，但是有车一族们仍然热衷于对于汽车的改装和装饰。其中，对于汽车尾翼的安装非常常见。汽车安装尾翼以后，就显得非常运动动感，有一种非常霸气的感觉。因此，为了让汽车的外观更加个性鲜明，需要对汽车的外观进行相关的改装，从而实现车主所需要的效果。而对于尾翼的加装而言，就一定要采用焊接技术，从而使得汽车的尾翼牢固坚实。因为安装尾翼还是存在一定的风险的，当车速达到一定程度的时候，就需要保证汽车的尾翼的稳定性。
3、对于汽车的车身配件的焊接工艺;汽车在使用的过程中，经常需要在配件方面进行焊接，此外对于在配件之间的结合方面，也需要在适当的情况下使用汽车焊接技术。因此，对于汽车的焊接工艺而言，主要在车身焊接、汽车改装以及汽车配件之间主要进行应用。
二、现代科技在汽车焊接工艺中的应用
随着现代科技的不断发展，汽车焊接工艺中也不断的引入了现代的科技技术。其中最为重要的就是计算机技术，计算机的单片机远程通信技术以及3Dmax等技术开焊接始不断应用到汽车的焊接工艺中。由于人工焊接技术容易在焊接的过程中出现失误，无法实现循迹操作，从而造成焊接的不完美。因此，采用计算机单片机技术，可以进行程序编译，将需要焊接的部分利用3Dma x的进 行仿真，从而保证在焊接的过程中，其能够实现完美的循迹焊接，降低了焊接过程中出现的失误。
此外，在焊接的工艺方面，又引入了一些工艺以及化工技术。传统的高温焊接技术，不仅仅容易造成伤害，更是对操作人员有一定的影响。因此，使用现在的氩弧焊焊接技术，虽然温度更高，但是焊接的质量有所提高。对于焊接的接口以及焊面的平整度，都有了显著的提高。因此，随着现代科技的不断发展，促进了多个行业工艺的提升。对于汽车的焊接工艺而言，引入计算机技术并且实现真正的智能化以及自动化焊接，从而让焊接工艺更加安全方便，有效的提升焊接的效率，保证在焊接的过程中，达到质量的提升以及客户的满意提升。总之，要充分适应时代的发展，让更多的现代科技不断的应用到汽车的焊接工艺之中，从而保证其在不断的发展过程中，符合现有时代的发展理念，满足客户不断提升的硬性要求，实现现代化的汽车焊接工艺。
三、机器人焊接工艺是现代汽车焊接技术的发展前景
汽车焊接最主要的是车身的焊接。在汽车制造公司车身的主要焊接方法为弧焊、点焊、二氧化碳保护焊等。随着社会的发展，人民生活水平的提高，用户个性化需求的日益强烈，对汽车的安全性、美观性与舒适性的要求越来越高，同时汽车制造企业为了追求更大的经济效益，对焊接精度、焊接质量和焊接速度等的要求越来越高，因此建立一条现代化的生产流水线就显得非常重要。而焊接机器人的应用促进了现代化流水线的建立。现代化的焊接流水线主要是满足多车型、多批次的市场需求，提高车身车间生产能力的柔性和弹性。因此现代焊接线必须具有柔性。那么如何才能使焊接线具有柔性呢?普通的焊接线是刚性的，主要由焊接夹具、悬挂点焊机、弧焊机和多点焊机等组成。
这种焊接线一般只能焊接一种车型的车身，那么为了满足市场多元化的需求，就需要重新建立焊接流水线。这对企业来说是非常不利的，企业是追求利润为目的的，并且重新建立流水线造成了财力、人力、物力的浪费。于是建立柔性化焊接生产线摆在了企业面前。机器人的出现与应用满足了汽车企业的现代化的需求，实现了焊接生产线的柔性化。那么在车身焊接线上应用的机器人主要有几种:点焊机器人、弧焊机器人和激光焊机器人。这些机器人的应用，使焊接实现了机器人代替工人工作。
1、点焊机器人：主要进行的是点焊作业，在点与点之间移位时速度比较快，从而减少了移位的时间，通过平稳的动作、长时间的重复工作和准确的定位，取代了笨重、单调、重复的体力劳动，更好地保证了焊点质量，使工作效率得到了很大的提高。它是柔性自动生产系统的重要组成部分，增强了企业应变能力。
2、弧焊机器人：弧焊过程比点焊过程要复杂得多，对焊丝端头的运动轨迹、焊枪姿态、焊接参数都要求精确控制。具有较高的抗干扰能力和高的可靠性。能实现连续轨迹控制，并可以利用直线插补和圆弧插补功能焊接由直线及圆弧所组成的空间焊缝，还应具备不同摆动样式的软件功能，供编程时选用，以便作摆动焊，而且摆动在每一周期中的停顿点处，机器人也应自动停止向前运动，以满足工艺要求。此外，还应有接触寻位、自动寻找焊缝起点位置、电弧跟踪及自动再引弧功能等。
3、激光焊接机器人：激光焊接是与传统焊接本质不同的一种焊接方法，是将两块钢板的分子进行了重新组合，使两块钢板融为了一体变为一块钢板，从而提升了车身结构强度。同时在焊接过程中焊接工件变形非常小，一点连接间隙都没有，焊接深度/宽度比高，焊接质量高。从而提升了车身的结合精度。可见机器人的应用，实现了焊接流水线的智能化，实现了焊接生产线的自动化与现代化。
结束语
汽车维修行业中的汽车焊接行业，其技术要求相对较高，并且直接影响着汽车的维修效果。焊接技术，一般是针对出现重大事故或者是问题车辆等进行焊接。为了让焊接的痕迹最小化，实际上就是为了能够更好的实现高精度焊接，需要不断引入现代科技技术。计算机技术的引入，让焊接工艺能够以一种循迹的方式进行，从而避免了焊接过程中出现的认为失误。此外，在汽车的生产以及制造的过程中，依然需要不断的引入高新科学技术，让焊接工艺更加精湛，从而实现汽车的高精度和高密度，实现汽车质量的全面提升。
参考文献
[1]刘鸣斌.煤层气发动机爆震的检测与控制[J].内燃机与动力装置,2011(02)：45-46.
[2]吴扬帆.汽油发动机爆震分析与控制[J].传动技术,2010(13):36-38.
[3]高玉明.点燃式发动机临界爆震控制及其特性[J].吉林大学学报,2012(14)：77-79.
>>>下一页更多精彩的“汽
智能公共交通系统在中国城市的
应用及发展趋势
摘要: 智能交通系统是目前国内外公认的解决城市交通拥堵问题的重要途径之一,也
是费效比最显著的途径.作为国内城市交通系统最重要组成部分之一的公共交通系
统,近年来开始出现了大量智能公共交通系统方面的应用尝试.对我国目前城市投入
应用的智能公共交通系统(APTS)的应用状况进行了分析,并根据我国当前国情,分析
了我国智能公交系统未来可能的应用方向,提出了对智能公共交通系统改进的技术趋
势分析.
关键词: 智能公共交通系统;GPS;IC卡;应用
0 引 言
我国是发展中国家,虽然近20年来始终保持
了经济的高速增长,但是与西方发达国家相比,在
城市基础设施尤其是公共交通基础设施方面,依然
存在着很大的差距.同时近年来随着我国城镇化
水平的快速提高,城镇人口数量在急剧增加.此外,我国的城镇化时期恰好又伴随着机动化,这必
然造成有限的城市道路空间与巨大的机动车增长
之间的冲突,给本来就非常拥堵的城市交通增加了
更大的压力.
从世界范围来看城市交通的发展,几十年来世
界各工业化国家城市机动交通的发展历程,大都走
过了先发展小汽车,后控制小汽车,最终选择发展
大公交的曲折道路.我国土地资源稀缺,城市人口
密集,群众收入水平总体不高,优先发展城市公共
交通更是我们的现实选择.近年来,我国各个主要
城市在常规公交设施方面投资较大,城市公交运力
得以快速增加,万人公交车辆拥有量由2001年的
6.1辆增长到2004年的8.4辆.但是城市公共交
通客运量并没有相应大幅度提高,部分城市呈现下
降趋势.在出行方式结构方面,我国主要大城市公
共交通基本呈现下降趋势,公交客运量和运力的比
值均在下降,运力的增加不一定带来运量的增加.
如图1所示,我国主要大城市历年公交运量Π公交
运力比值都出现了大幅度下降[1].
当前,城市居民对公共交通系统最大的不满主
要就是公交服务水平低,例如公交出行速度慢、舒
适性差、换乘困难等方面.在传统公交系统建设模
式下,改善上述问题需要巨额建设经费的支持,其
建设成效还要受到城市交通整体环境的影响.与
之相对应,智能公共交通系统则是实现“公交优先”
的最有效的途径之一.
所谓智能公共交通系统,就是在公交网络分
配、公交调度等关键理论研究的前提下,利用系统
工程的理论和方法,将现代通信、信息、电子、控制、
计算机、网络、GPS、GIS等新技术集成应用于公共
交通系统,通过构建现代化的信息管理系统和控制
调度模式,实现公共交通调度、运营、管理的信息
化、现代化和智能化,为出行者提供更加安全、舒
适、便捷的公共交通服务,从而吸引公交出行,缓解
城市交通拥挤,有效解决城市交通问题,创造更大
的社会和经济效益[2].
1 国内智能公共交通管理系统的应用现状
智能公共交通系统作为智能交通系统重要的
子系统之一,在我国“十五”科技攻关的智能交通系
图1 我国主要城市历年常规公交运量Π公交运力
比值变化图
Fig.1 The ratio of Urban passenger carrying amount and
transit capacity in cites of China
统(ITS)城市示范中,北京市、上海市、青岛市、杭州
市、重庆市等多个城市的ITS建设示范中都包括了
智能公共交通系统的内容.将其作为缓解城市交
通拥堵、提高城市公共交通服务水平的重要途径.
当前我国城市智能公共交通系统方面的应用,主要
集中在如下几个领域中[3].
1.1 公交车辆智能调度系统
国内城市对智能公共交通系统的探索实践是
从公交车辆的定位监控开始的.到目前,多数进行
ITS建设的城市其公交监控系统都已经从早期纯
粹的公交车辆定位调度系统扩展升级为以公交车
辆定位为基础,结合公交地理信息平台(GIS-T)、
通信系统实施监控调度的智能调度系统.
在公交车辆定位及监控调度系统的建设中,北
京市作为我国的首都走在了建设实践的前面.北
京公交ITS示范工程于1999年投入运行,首次投
入运行的装有先进的车载卫星定位系统和无线通
讯装置的车辆约为300多辆.
除北京以外,国内上海、杭州、南京、深圳、成
都、中山、包头等众多城市也都先后建成了公交车
辆定位及监控调度系统.基本都实现了利用GPS
系统定位功能,与电子地图相结合,实现了公交车
辆的实时跟踪,并进一步确保了信息发布、车辆调
度、车辆紧急救援报警等功能的实现.
1.2 公交IC卡系统
公交IC卡系统,是近年来中国智能公共交通
系统方面一个成效显著、应用范围迅速扩展的系
统.目前,公交IC卡售票系统已经在国内大量城
市得到了应用,北京、上海、南京、杭州、重庆、青岛、
广州、宁波、常州等城市的公交企业都结合本城市
的公共交通特性,有针对性的建设了公交IC卡售
票系统.
近年来,中国城市公交IC卡系统的应用趋势
是走向通用化,实现公交、地铁、轨道、轮渡、出租车
都能够通用的公交IC“一卡通”.在利用公交IC卡
系统促进居民采用公交出行,实现“公交优先”方
面,北京市近期在城市公交IC卡应用方面取得了
较为理想的成绩.在北京市公交系统实行公交IC
卡4折优惠后,北京市公交IC卡用户实现了飞速
增长.自2007年年初,北京市的公交运送量比以
前增加10%,目前每天公交客流增加量约达112万
人次.
1.3 公共交通信息服务系统
近几年,随着智能公共交通系统和互联网的建
设,我国城市的公交信息服务已经得到了快速发
展.目前公交信息服务系统应用状况,基本呈现如
下特点:
(1)公交服务网站成为城市最重要的公交信
息服务模式.
在国内的大型城市及经济发达区域的中型城
市中,城市公交企业基本都建立了自己的公交服务
网站.其中,以北京市、杭州市、南京市等为代表的
城市公交服务网站采用了以GIS平台为基础的
WEB服务模式,能够进行换乘查询等服务.
(2)电子站牌应用规模开始扩大.
国内一批积极进行智能公交系统建设的城市,
在实现了公交车辆的实时监控后,开始将公交车辆
信息通过电子站牌提供给公交乘客.电子站牌除
了常规站牌的内容外,还可以显示下一班公交车辆
的预计到站时间、以及线路上公交车辆当前所在位
置等动态公交信息.
(3)公交车载信息服务系统投入实用化应用.
国内包括北京市、上海市、深圳市、青岛市等多
个城市的公交企业在车辆上安装了车载信息系统,
通过液晶显示器和音响系统可以进行播放多种信
息,播放的信息内容通常包括新闻、广告、娱乐节目
等.由于可以通过广告资源的置换获得系统设备
的建设投资,目前各城市车载信息服务系统已经走
上良性循环,进入实用化应用阶段.
1.4 城市交通综合信息平台
对于城市的ITS而言,涉及到公安交通管理、
交通、规划、公交、货运、市政管理等多个部门的职
能范围,每一个部门既是ITS的数据源,又是其它
部门数据以及在多部门数据之上进行综合性加工
处理所得到信息的需求者.只有各相关部门协调
配合、协同行动起来,在一定的机制和技术手段下
充分实现部门间的信息共享,城市ITS才可能顺利
建设和发展,ITS才能真正在提高城市交通管理与
服务水平,提高城市交通系统运行效率,缓解交通
拥堵,站在城市大交通的高度提供科学的决策支持
等方面发挥应有的作用.
基于上述考虑,提出了建设城市智能交通共用
信息平台的思想,并且随着我国ITS建设的深入进
行,这种思想已经逐步获得了我国ITS业界的广泛
认同.国家“十五”科技攻关期间,十个ITS示范城
市已经不约而同地明确提出要建设城市交通共用
信息平台.其中广州市、天津市、北京市、济南市等
城市的共用信息平台建设列为“十五”智能交通系
统应用试点示范工程.
2 中国城市智能公共交通系统发展的趋势
展望
随着城市交通管理、公共交通信息水平的快速
提高,我国的城市智能交通系统获得了难得的飞跃
发展良机.未来我国城市智能公交系统发展趋势,
将以信息化、实时化为核心,以“人性化”为宗旨,智
能公交系统的完善将从如下几个方面展开.
2.1 建设完善的智能公交调度系统
(1)建立基于城市公交系统通行能力约束的
智能公交调度模型.
城市公共交通通行能力是指在城市规定的交
通条件、道路条件及人为度量标准时间内能通过的
最大公交车辆数量或者乘客人数.公交通行能力
是在一定条件下,公交设施所能够通过公交车辆和
乘客的极限数值,它是动态的服务能力而不是静态
的数量[4,7,8].
当城市路网中运营的公交车辆超过公交设施
的通行能力时,由于公交车辆彼此的互相干扰、以
及公交车辆与社会车辆的行驶冲突,公交车辆行驶
的速度反而会降低.这样即使公交企业增加了公
交车辆的营运班次,但是公交服务水平反而将下
降,同时公交企业的经济效益也受到影响.因此,
必须建立基于城市公交系统通行能力约束的智能
公交调度模型.
公交通行能力各相关要素的关系如图2所示.
(2)结合道路交通状况,建立公交服务水平的
动态评价模型.
城市公共交通系统是在城市整体道路网络中
运营的系统,因此其运营必然受到城市路网状况的
影响.我国城市智能公交调度系统在进一步的建
设完善中,必须充分考虑城市交通系统对公交系统
的影响.利用智能公交调度系统的公交车辆定位、
行程时间预测、道路公交饱和度等数据,结合道路
交通状况,将可以建立针对公交服务水平的动态评
价模型.使得公交企业可以实时评估公交系统的
运营状态,根据企业的运营服务目标调整公交车辆
调度计划.此外,还能够通过对公交运营数据统计
和分析,实现城市规划层面、设计层面对公交系统
的调整和优化[10,11].
(3)根据公交客流量的需求状况,建立自动化
的公交调度模式.
车载客流量检测器技术的完善和公交IC卡数
据实时采集技术的实现,使得未来的城市智能公交
调度系统可以利用客流量检测器及数据融合技术,
实时监控城市居民公交的出行状况,并对城市居民
未来的公交出行需求进行动态预测.以此为基础,
建立自动化的公交调度机制,将实现智能公交调度
系统对公交车辆调度计划的自主调整和优化.
(4)将智能公交系统的建设、运营与城市规划
紧密结合起来实施.
目前国内城市投入使用的智能公交调度系统
往往都是在现有传统公交设施基础上改建实施的
系统,系统的使用、维护都存在着不尽如人意的不
足.只有从城市规划的环节就开始考虑智能公交
系统的建设,以及智能公交系统未来的运营,才能为智能公交系统的建设奠定良好的基础,才能真正
把智能公交系统的建设放于优先的位置,才能避免
智能公交各分系统之间重复建设或者相互干扰的
问题,才能使得智能公交系统能够真正有效的发挥
作用.
(5)将MIS系统与智能公交调度系统进行整合.
目前,国内公交企业由于其历史原因,开发的
公交信息系统分步建设、独立运行的现象尤为突
出.为了有效的整合公交企业的信息资源,使得其
充分发挥作用,迫切需要建立一个综合性管理信息
系统(MIS).并且将MIS系统与公交企业的智能公
交调度系统整合起来.
管理信息系统MIS(management information sys2
tem)是企业的信息系统,它具备数据处理、计划、控
制、预测和辅助决策功能,是一个覆盖了整个公交
企业各相关部门的信息智能化管理系统.通过建
设公交企业MIS系统,建立高质量、高效率的企业
信息管理网络,为领导决策和内部管理、办公提供
服务,实现企业办公自动化、管理现代化、信息资源
化、传输网络化和决策科学化.
MIS系统将使得公交企业能够充分发掘、利用
自身的信息资源,同时可以将通过城市交通共用信
息平台获得的其他部门的信息,经过处理、分析后
获得更有价值的辅助决策信息.
2.2 公交IC卡系统的拓展
公交IC卡系统在公交票务服务方面目前已经
相对较为完善,未来其应用趋势将集中到如下的两
个方面:
(1)实现公交IC卡在经济带、都市圈的一体
化运营.
目前,我国经济建设的一个重要趋势就是经济
的区域化发展,各城市都高度重视与周边城市的区
域经济、交通联系,形成了长三角、珠三角、京津冀经
济圈、长江中游经济圈、环渤海湾经济圈等都市经济
圈.在经济圈、都市圈范围内实现公交IC卡的通用,
已经成为各地公共交通系统未来建设的目标.
(2)实现公交IC卡数据的有效应用.
公交IC卡的应用,将能够为公交客流调查提
供了一种新的手段.公交IC卡在方便地完成乘车
收费的同时,还可记录下乘客使用IC卡的时间、车
次、站点等信息.这些信息真实、准确地反映城市
居民的公交出行状况,是公交最重要的原始资料.
通过对IC卡数据的统计分析,能够得到公交出行
的统计和预测数据.
2.3 建设人性化、智能化的公共交通信息服务系统
未来的城市公共交通信息服务系统将向着“人
性化、智能化”的方向进行建设.新时代的公交信
息服务系统其核心将围绕着公交实时数据的处理
及多源数据的数据融合展开,主要将呈现如下的发
展趋势:
(1)将公交信息服务模式从以静态信息为主
的状态,转变为以实时信息为数据基础的动态信息
服务.
利用城市智能交通系统的多源动态信息,未来
的公交信息服务将实现以实时信息为数据基础的
动态信息服务.动态公交信息服务其本质是将实
时的公交信息经过处理,预测出公交系统未来的运
营趋势,将动态的公交运营信息提供给乘客.
(2)实现多种公交运输方式信息资源的融合,
使得城市居民可以通过公交信息服务制订有效的
出行计划.
目前城市的公交、地铁、机场、轮渡、铁路等相
关部门的信息服务处于各自独立运行的状态.通
过建设城市交通共用信息平台,将有望实现多种公
交运输方式信息资源的融合.以此为契机,智能公
交信息服务将能够为出行者制订完整的出行计划,
实现市域范围、甚至区域范围内乘客的高效、有计
划地出行.
(3)从被动式公交信息服务为主,转变为以主
动式公交信息服务为主.
除了传统的公交信息服务模式,例如公交信息
网站、公交电子站牌、公交热线服务电话、电台广播
等以外,未来智能公交信息服务系统将向乘客自主
式信息服务模式发展.通过乘客与公交信息服务
系统的人机对话,乘客能够及时、准确地获取个人
最需要获取的信息.服务模式将包括手机WAPΠ
GPRSΠCDMA网络公交信息服务、手机公交短信信
息服务、PDA信息终端公交信息服务等模式.
2.4 实现大范围、大规模运营的公交车辆区域调度
公交区域调度,国外又称网络调度或线间调
度,是指在一定地域的范围内、原来各自独立运营
线路上的车辆、人员,通过一定的技术手段和管理
组织协调起来共同运营,以达到资源的最有效配置
和充分利用的一种组织模式.区域调度模式是基
于运量平衡思想提出的,由于公交客流存在着方
向、时间上的不均衡性,因此,可通过不同线路间运
力的动态组合,实现车辆运量的均衡,从而最大限
度地节省运营车辆总数和司乘人员总数,提高公交
车辆的利用率和司乘人员的劳动效率[6].区域调
度是面向任务,而非面向线路的调度模式[9].
公交区域调度是国外大城市普遍采用的、高效
率的调度模式.随着我国智能公共交通管理系统
的建设和城市道路交通条件的进一步改善,国内城
市公交企业传统的线路调度模式必将为区域调度
模式所取代.图3即是多车场公交区域调度的模
式图.通常情况下,多车场调度优化模型采用系统
总“空驶”距离最短,即“空跑”成本最小的模型.在
智能公交调度系统中,还将增加可区域调度的公交
车辆行驶状况及车辆空驶时间等约束条件.
区域调度优化模型为
3 结束语
本文以我国当前城市交通“公交优先”的建设
目标为契机,首先对我国当前城市智能公交系统
———包括智能公交车辆调度系统、IC卡售票系统、
公共交通信息服务系统和城市共用信息平台系统
的技术发展状况及应用规模情况进行了简要的分
析.并针对当前国内智能公交系统存在的不足,提
出了未来在城市智能公交系统(APTS)快速建设的
发展环境下,智能公交系统发展的趋势.根据城市
公共交通系统信息化、自动化、智能化的发展方向,
提出了未来城市智能公共交通系统(APTS)的发展
趋势及各自的建设目标.
参考文献:
[1] 城市智能公共交通管理系统研究[R].北京:中国城
市规划设计研究院,2006.[The Research of Urban In2
telligent Public Transport Management System[R].Bei2
jing:China Academy of Urban Planning and Design,
2006.]
[2] 杨兆升.城市智能公共交通系统理论与方法[M].北
京:中国铁道出版社,2004.[YANG Zhao2sheng.The
Theoretics and Method of Urban Intelligent Tansit Manage2
ment System[M].Beijing:China Railway Publishing
House,2004.]
