CN102201164A - 一种自适应城市交通拥堵快速反应*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自适应城市交通拥堵快速反应***，包括：中心***：对与之相联的路边探测器、路边探测控制器传递回的信息进行处理，分析后将结果传回；路边探测器：利用综合感应器对道路交通状态进行探测并将探测结果送回中心***及相邻路边探测器和路边探测控制器；路边探测控制器：能对与该路段或路口相关的交通流量及拥堵状况进行探测和分析并控制红绿灯长短，无线短距离信息发布装置和动态信息牌；路上动态显示牌：与中心***和相邻路边探测控制器互通信息，将该信息分析后动态显示；以及信息情报子***：与中心***相连，通过多种途径向驾驶者针对性播报交通信息。本发明能快速探知可能发生的拥堵并实施快速控制把拥堵消灭在形成初期。

Description

一种自适应城市交通拥堵快速反应***

技术领域

本发明涉及一种城市智能交通***，尤其是涉及一种自适应城市交通拥堵快速反应***。

背景技术

进入二十一世纪，随着我国经济总量的稳步增长，汽车拥有量迅速增加，尽管在道路建设，城市规划和交通设施现代化方面，政府已经付出很多努力，但交通拥堵问题，汽车污染问题，道路安全问题，交通执法问题和涉及车辆犯罪问题却日益困扰着发展中的中国。如何对车辆和道路进行高效优质的智能化管理，已经引起了党和政府的高度重视。就目前来看，我国的汽车管理体系还很不成熟，具体存在如下几个问题：(1)道路拥堵是当前中国城市交通第一难题，几乎很难找到哪个城市没有拥堵问题。(2)车辆参与的犯罪活动由于逃逸迅速而使破案率低。(3)车辆被抢被盗案件层出不穷，2004年全国车辆盗抢案件87249起，平均每天240起，直接财物损失达80亿元人民币，占全部刑事案件直接财物损失的24％。(4)非法营运事件屡禁不止，特别是套牌现象十分严重，这不仅让被套牌的车主莫名其妙地背上了交通违法、肇事逃逸的“黑锅”，还影响了正常的社会治安与交通秩序，严重损害了国家的利益。(5)道路安全方面的隐患令人触目惊心，据报道：70％交通事故与超载有关，由此每年造成的直接经济损失达30亿元。另外，疲劳驾驶现象十分严重。(6)环保不达标的车辆到处横行，去年刚刚结束的北京***，就因为环保问题给我们国家遭成了很坏的国际影响。这一系列问题直接危及着国家的安全和社会的安宁，损害了守法经营者的权益，破坏了国民经济的可持续性发展。虽然党和政府投入了巨大的人力与物力，但一直以来这些问题都没能得到有效地解决。这主要是因为：(1)没有足够的人力资源，现行手工注册稽查使违反规定者被查获的机会很低。(2)即使有足够的人力，由于手段落后，也不可能实现全参数大覆盖操作，形成了有法难依的尴尬局面。从世界范围来看，尽管西方车辆管理已经形成一套较有效的管理体系，但随着911事件的发生和新的交通和车辆有关犯罪的增加，使一些先进国家也开始积极寻找更加有效的应对策略。实践证明：采用高度自动化、智能化的手段，实现不停车检查，变抽检为全检，大幅度提高识别有问题车辆的能力才是解决这些问题的关键。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自适应城市交通拥堵快速反应***，其能快速探知可能发生的拥堵并实施快速控制把拥堵消灭在形成初期。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自适应城市交通拥堵快速反应***包括：至少一个中心***：对与之相联的路边探测器、路边探测控制器传递回的信息进行处理，分析后将结果传回路边探测器、路边探测控制器，无线短距离信息发布装置，路上动态显示牌和信息情报子***，以调节交通流量及其分布；至少一个路边探测器：利用综合感应器对道路交通状态进行探测并将探测结果送回中心***及路边探测器、路边探测控制器进行信息交换；路边探测控制器：除了具备所述路边探测器的功能外，还能对交通流量及拥堵状况进行分析，并控制红绿灯长短，无线短距离信息发布装置，和动态信息牌，以对交通流量进行控制和疏导；路上动态显示牌：与中心***和相邻路边探测控制器互通信息，将该信息分析后动态显示，以对车流进行主动引导；路上无线短距离信息发布装置接收本地路边探测控制器的、由中心***指定关联的路边探测控制器的、和中心***的指令，并通过自我分析发布不同的动态信息以及信息情报子***：与中心***相连，通过多种途径向驾驶者针对性播报交通信息。

所述中心***、路边探测器、路边探测控制器、路上无线短距离信息发布装置、路上动态显示牌和信息情报子***通过城区市政网或无线网络连接，以使任何单元的信息均能汇总传递到中心***，也能定点传递到相关的其他单元。

所述中心***由以下模块组成：安全通讯模块：对接入中心***的所有单元或平台进行认证，并指定各单元间通信关系及通信密钥；信息收集模块：主要对接入***的各单元发回的交通信息进行收集存储；交通状况分析引擎：对收集的交通信息进行分析，对可选择实行的控制方法进行仿真和优化。按照最优交通控制算法或模式下传控制参数或控制代理给路边探测器、路边探测控制器、路上无线短距离信息发布装置、路上动态显示牌和信息情报子***；以及***管理模块：主要对整个***的运行进行监控和管理。

所述路边探测器与路边探测控制器通过至少以下方法中的一种对道路交通的车速、车流量、车流量历史分配比例，通过车辆的识别、车辆加减速等特征进行综合探测和综合分析，这些方法包括但不限于：地感线圈、图像分析、噪音分布、RFID读写、红外探测和雷达探测等。

所述路***通探测单元同时还与红绿灯控制器相联，以对红绿灯进行控制。

所述路上无线短距离信息发布装置接收本地路边探测控制器的、由中心***指定关联的路边探测控制器的、和中心***的指令，并通过自我分析发布不同的动态信息。

所述路上动态显示牌接收本地路边探测控制器的、由中心***指定关联的路边探测控制器的、和中心***的指令，并通过自我分析显示不同的动态信息。

所述路上动态显示牌直接连接到各地的信息情报子***，以直接将信息传递给信息情报子***的动态显示屏。

所述信息情报子***通过广播、手机、路边探测***和路口探测***的RFID***有针对性地将交通信息传播给驾驶者和乘车者。

当路上行驶的车辆装有RFID标签时，路边探测器与路边探测控制器使用RFID读写器对车辆进行识别。

所述路边探测器与路边探测控制器，通过在相等时间内重复读取经过车辆的RFID标签计算车辆的瞬时速度，通过计算单位时间内不同RFID标签的个数计算车流量。

所述路边探测器与路边探测控制器，在同时使用RFID读写器和摄录装置进行交通状况探测时，在摄录装置探测到车辆后，开始读取附在车辆上的电子标签，通过对车辆位置和RFID读取情况判断车辆是否无RFID标签，并提取车辆特征和拍照，对无RFID标签的车辆通过进出摄录视野的时间间隔计算瞬时速度，通过识别车辆的多少计算车流量。

所述中心***根据所述路边探测器与路边探测控制器所处的地理位置和功能，将与该路边探测器和该路边探测控制器相邻并有出入关系的路边探测器和路边探测控制器相关联，这样上下游的路边探测器和路边探测控制器会将其探测结果互相传给对方，从而使下游路边探测器和路边探测控制器计算出两个路边探测器或路边探测控制器之间的车辆行驶平均速度、以及上游流量流入该方向的比例，而上游探测器则可以从下游探测器传上来的数据算出流量分配和拥堵情况。

上游的路边探测器与路边探测控制器通过自己探测的数据与下游的路边探测器与路边探测控制器上传来的数据计算出通过该上游各路段的车辆分流到下游各路段的情况及各分流的平均速度，通过速度与流量的关系判定该上游各路段到下游各路段的拥堵情况。

当所述路***通探测控制器判定下游某路段发生的拥堵达到预设等级时，则开始通过缩短向拥堵路段方向放行绿灯来减小放入该方向的车流，绿灯缩短时间是该处向拥堵方向历史流量比例和所探测的拥堵的严重程度的函数。

当所述路边探测器与路边探测控制器发现拥堵时，会将该信息传回中心***，并同时将信息传输给与其相联的当地路上动态显示牌。

所述路边探测器与路边探测控制器根据时间和控制规则动态调节十字路口的红绿灯长短，以使车辆一路绿灯或使路口通行达到最高效率。

一旦在某个方向上由于拥堵而限流，则由于限流会造成该处上游路段发生流量变化，如泵流量恶化到小于车辆的流量，则在这些路段会发生拥堵，从而在一段时间后会引发其上游路边探测控制器判定下游路段堵塞而实行第二级限流，以此类推形成第三和第四级限流。

所述路边探测器与路边探测控制器，可以仅摆放在部分路段路口，只要通过计算能得到各路段的平均速度和流量分配。

当任何一个拥堵造成多于3或4级控制时，则判断拥堵已蔓延到较大区域，为尽快控制拥堵的更大面积蔓延，***实时对进入该区域车辆实行收费或收费提高，以控制进入该区域车辆的数量。

本发明通过实时探测道路阻塞情况，及时动态调节十字路口的红绿灯长短来控制及疏导车辆，将交通堵塞信息由近及远逐渐发送出去，从而达到道路的充分利用，将拥堵快速控制并把拥堵消灭在形成初期。

下面结合附图对本发明的实施和优点作进一步解释。

附图说明

附图1显示本发明数据处理网络；

附图2显示本发明城市智能交通***；

附图3是本发明城市智能交通***的另一个示意图；

附图4显示本发明的交通拥堵快速反应***的工作原理；

附图5是本发明的交通拥堵快速反应***的结构框图；

附图6是本发明的中心***的结构框图；

附图7是本发明的交通拥堵快速反应***的另一个结构框图；

附图8显示本发明的路口探测器和路边探测器的工作情况；

附图9显示本发明的一实施例；

附图10显示相邻路口的参数关系；

附图11a和附图11b显示十字路口的交通状况；

附图12a和附图12b显示一交通路段的车辆通过情况。

具体实施方式

本发明是基于RFID电子车牌智能交通***的组成部分，电子车牌智能交通***主要由硬件***和软件***两部分组成。硬件***包含电子车牌、路边探测器、手持式监测终端、车载探测器，以及中心***。

电子车牌分为金属电子车牌和窗贴电子车牌。电子车牌内带RFID芯片，芯片内分三个区域：第一区为只读的唯一编码，在芯片出厂时就设置，任何人不可修改；第二区为写并锁定的内容，该区内容由电子车牌发放中心写入并锁定，可记录和车辆有关的固定信息：VIN、车牌号、出厂日期、车辆型号和厂牌；第三区域为可写区域，可记载多项信息：车主信息，车捐记录，车辆排气及年检记录。电子车牌具有保密功能，无权限者不能读取车牌内容。装备到具体车辆的电子车牌***由两部分组成：a.基于最新型的同构超限RFID技术的大容量芯片集成卡，将车辆的行驶证、车辆保养登记卡、车辆门禁通行卡的功能和信息加密集成于电子车牌的RFID芯片中，这样就实现了各个管理***的信息平台载体的统一；b.有源扩展器针对稽查***、门禁***、安保***中车辆实际运行环境进行远距离和高速度的集成卡功能扩展。

路边探测器由电子车牌读写器、控制器、摄像机和相应的通信***组成，可满足各种环境下对电子车牌的信息进行远距离、高速准确的读取。摄像设备可以根据中心***的指令抓取照片并对图像进行处理来识别不可读到电子车牌的车辆。路边探测器采集的数据通过各种网络接口接入中心控制***或相邻路口路边监控***进行处理。路边探测器与中心***的连接通过自带的认证和加密过程确保设备的数据安全。

路边探测器可悬挂于路边伸杆上，体积小巧如A5纸。与路边探测器相连的通信***则可根据当地线路情况而定，既可直接与路边通信光缆或城市网络连接，也可以采用无线通讯方式，传送至就近机房汇流至交通信息处理中心。

手持式监测终端集电子车牌读写器和无线通讯模块于一体。手持读写器由执法人员随身携带，用于确认嫌疑车辆电子身份的真伪。执法人员可以读取电子车牌信息并能够通过无线连接与中心控制***连接调取相关信息并将读取的电子车牌信息发往中心***。如果有处罚决定，也可通过终端传回中心服务器进行处理。

车载探测器，也叫移动识别探测器，具备了路边探测器所有的功能，通过无线网络与中心***进行连接。车载探测器安装在执法车上进行流动执法，以对行使车辆的合法性进行不停车自动识别，也可以对违章车和偷盗车辆进行移动监测。车载探测器也可作为临时交通状况探测点在需要路段进行布点。

中心***的各个模块通过有线、无线的数据传输方式与数据中心电脑传递数据。数据中心的电脑经过内部加密后，在互联网上与用户连结。用户通过授权的口令可以对自己的***进行相关的操作。整个数据处理过程经过PKI加密手段，保证了数据传输的安全性和可靠性。

参见图1，探测点包含主要由路边探测器和路边探测控制器组成的固定探测点和主要由手持式监测终端或车载探测器组成的移动探测点组成。各探测点获得的数据通过中央数据处理单元处理后，可以被执法车辆、智能交通***、罚单处理中心等使用，也可以进一步被其他***应用，如图2所示的全***网络结构其中包括信用中心、发牌中心、车辆检测中心、收费应用、物流应用、执法应用和本发明的智能交通应用，图3所示的为全***逻辑图其中包括高速公路收费及其他收费***、城市智能交通***和执法***等。本发明主要详细阐述上述电子***在交通堵塞快速反应方面的应用。

原理是，离事故点最近的探测点检测到该路段发生交通堵塞(流量和速度变化)后，便将堵塞信息发送到与有车辆进入发生堵塞路段的交叉路口的路边探测器，由该路边探测器对该路口的红绿灯的时间比例进行调整以使各方向进入发生堵塞路段的车流量总和与堵塞路段的车流量达成平衡；并且，如果探测到进入发生堵塞路段的道路(二级限流道路)车流量超过允许进入发生堵塞路段的车流量时，为避免在这些二级限流道路上也形成堵塞，则二级限流道路的路边探测器也将堵塞信息发送到与有车辆进入二级限流道路的交叉路口的路边探测器，由该路边探测器对该些路口的红绿灯的时间比例进行调整以使各方向进入二级限流道路的车流量总和与二级限流道路的车流量达成平衡。以此类推，事故点的交通堵塞被快速地一波一波分散出去。

图4是上述原理的示意图。市中心附近发生交通堵塞时，离事故点最近的F1点首先对路况进行控制，并将事故点堵塞信息发送至与其相邻的F2、F3和G1，以及更外一层的F4、F5，G2、G3和G1，依次类推，将交通堵塞一波一波分散，直至消除。

参考图5。依据本发明的自适应城市交通拥堵快速反应***100包括中心***10；路边探测器14：利用综合感应器对道路交通状态进行探测并将探测结果送回中心***10及相邻路边探测控制器12；路边探测控制器12：除了具备所述路边探测器14的功能外，还能对交通流量及拥堵状况进行分析，分析后，如果判断有堵塞发生则将分析结果传回中心***10，并改变红绿灯17的长短，同时通过无线短距离信息发布装置15、路上动态显示牌16进行当地信息发布，而中心***10则通过信息情报子***18广域发布该堵塞信息，以对交通流量进行控制和疏导；无线短距离信息发布装置15和路上动态显示牌16：与中心***10和相邻路边探测控制器12互通信息，将该信息分析后动态发送和显示，以对车流进行主动引导；信息情报子***18：与中心***10相连，通过多种途径向驾驶者针对性播报交通信息。

所述路边探测控制器12与其相邻的路边探测控制器相连，例如图5中所示的位于路边探测控制器12下游的路边探测控制器22、32和42，所述路边探测控制器22联接有红绿灯27、路上动态显示牌26和无线短距离信息发布装置25，所述路边探测控制器32联接有红绿灯37，所述路边探测控制器42联接有红绿灯47、路上动态显示牌46和无线短距离信息发布装置45。

继续参考图5。所述中心***10、路边探测器14、路边探测控制器12、无线短距离信息发布装置15、路上动态显示牌16和信息情报子***18可以通过城区市政网或无线网络连接，这样任何单元的信息均能汇总传递到中心***10，也能定点传递到相关的其他单元。

继续参考图5。所述路边探测器14与路边探测控制器12通过至少以下方法中的一种对道路交通的车速、车流量、车流量历史分配比例，通过车辆的识别、车辆加减速等特征进行综合探测和综合分析，这些方法包括但不限于：地感线圈、图像分析、噪音分布、RFID读写、红外探测和雷达探测等。所述路边探测器14与路边探测控制器12在同时使用RFID读写器和摄录装置进行交通状况探测时，摄录装置和RFID读写器同时工作捕捉车辆和读取附在车辆上的电子标签，通过对车辆位置和RFID读取情况判断车辆是否无RFID标签，并提取车辆特征和拍照，对无RFID标签的车辆通过进出摄录视野的时间间隔计算瞬时速度，通过识别车辆的多少计算车流量；对装有RFID标签的车辆，路边探测器14与路边探测控制器12使用RFID读写器对车辆进行识别，此时，路边探测器14与路边探测控制器12通过在相等时间内重复读取经过车辆的RFID标签的次数计算车辆的瞬时速度，通过计算单位时间内不同RFID标签的个数计算车流量。

再次参考图5。所述路上动态显示牌16可以接收本地路边探测控制器12的、由中心***指定关联的路边探测控制器12的、和中心***10的指令，并通过自我分析显示不同的动态信息。在繁忙和相关路口设置的路上动态显示牌16可以动态地绘制出路面的汽车流量和发生堵塞的路面并提供可选择的其它路径。

又一次参考图5。所述信息情报子***18可以通过广播、路边探测***、路口探测***的RFID***和无线短距离信息发布装置有针对性地将交通信息传播给驾驶者和乘车者。所述信息情报子***18还可以通过手机短信或车内电子导航仪实现交通信息主动引导。发生交通事故附近路段上的车辆，其车内导航仪都会收到相关信息，引导司机绕道而行。

继续参考图5。所述路边探测控制器12将与自身相邻并有出入关系的路边探测器14相关联，这样上下游的路边探测控制器12、22、32和42会将其探测结果互相传给对方，从而使下游路边探测器14计算出两个路边探测控制器之间的车辆行驶平均速度、上游流量流入该方向的比例，而上游探测器则可以从下游探测器22、32或42传上来的数据算出流量分配和拥堵情况。上游的路边探测控制器12通过自己探测的数据与下游的路边探测控制器22、32或42上传来的数据可以计算出通过该上游各路段的车辆分流到下游各路段的情况，及各分流的平均速度，通过速度与流量的关系可以判定该上游各路段到下游各路段的拥堵情况。

继续参考图5。当所述下游路边探测控制器22、32或42判定下游某路段发生的拥堵达到预设等级时，则开始通过缩短向拥堵路段方向放行的绿灯时间来减小放入该方向的车流，绿灯缩短时间是该处向拥堵方向历史流量比例和所探测的拥堵的严重程度的函数。并且，当所述路边探测控制器12发现拥堵时，也会将该信息传回中心***10，并同时将信息传输给与其相联的路边探测控制器并通过与之相连接的路上动态显示牌16和短程无线发射装置20发布消息。所述路边探测控制器12，一般情况下，可以根据时间和控制规则动态调节十字路口的红绿灯长短以使车辆一路绿灯或使路口通行达到最高效率。一旦在某个方向上由于拥堵而限流，则由于限流会造成该处上游路段发生流量变化，如限流量恶化到小于实际车辆的流量，则在这些路段会发生拥堵，从而在一段时间后会引发其下游路边探测控制器判定下游路段堵塞而实行第二级限流，以此类推形成第三和第四级限流。所述路边探测控制器12可以有策略地摆放在各路段路口，尽管没有将所有路口摆放，但通过计算可以得到各路段的平均速度和流量分配。

参考图6。所述中心***10由以下模块组成：安全通讯模块102：对接入中心***的所有单元或平台进行认证，并指定各单元间通信关系及通信密钥；信息收集模块104：主要对接入***的各单元发回的交通信息进行收集存储；交通状况分析引擎106：对收集的交通信息进行分析，对可选择实行的控制方法进行仿真和优化。按照最优交通控制算法或模式下传控制参数或控制代理给路边探测器、路边探测控制器、路上动态显示牌和信息情报子***；***管理模块108：主要对整个***的运行进行监控和管理。

参考图7。所述路边探测控制器12通过红绿灯控制器19对红绿灯进行控制。

参考图8。所述路边探测控制器12和路边探测器14在每个路口设置三个，或在一个路边探测控制器12与路边探测器14上设置三个探头，该三个探测器/探头分别用来监测直行的车流、左行的车流和右行的车流，主要收集的参数有车密度D、车流量F、单车速度S、单车停留时间T1、车程时间T2、两车间隔时间T3、读取距离L、读取时间T4、车数M，以及预设时间T5。

路边探测控制器12和路边探测器14不限于RFID探测器，还可以包含图像处理器、地感线圈等，这样，对有RFID的车辆，用RFID，对无RFID的车辆，用图像处理器或地感线圈。流量探测的方式为：方式a)，在一段时间内读到的所有不重复车牌的数量+摄录机观测到的无RFID车辆的数目；方式b)，可以使用地感线圈探测。另外，若同一辆车在不同的车道上被检测到，则定义其出现次数较多的车道为其所在车道。

路边探测控制器12和路边探测器14，记录一定时间内经过路口的车辆数量，即车流量F，并将该段时间内的车流量F与该段时间内的预设车流量F_p比较，若F远小于Fp，Fp与道路、限速和车道状况有关，一般单车道为30辆/分，则该路边探测控制器12判定该路段发生交通堵塞，并将该信息上传到相连的中心***10。

同时路边探测控制器12将测得的流量F，包括左行的车流量F_L、右行的车流量F_R，和直行的车流量F_S传递到与其连接的路边探测控制器22、32和42中。

若道路交通处于拥堵形成过程，则可知路边探测控制器12所处的路段的流出流量是该路段的F_L、F_R或F_S。因为根据各路口的统计数据可以知道，流量F与左流量F_L和右流量F_R都有一定的比例关系，在本申请中，定义该比例关系为“历史分配比例”：

而F_L＝F*左行历史分配比例，F_R＝F*右行历史分配比例，

F＝F_L+F_R+F_S，因此，

根据路边探测控制器统计的车流量F和历史分配比例，可以知道该路段的流出流量。又根据

可知，在路边探测控制器12所处的路段的流出流量被中心***10限定的情况下，根据流出流量饱和度：

和下一节点的进入拥堵系数：

可知，通过调整左转绿灯亮的时间、右转绿灯亮的时间、直行绿灯亮的时间以及各红绿灯周期的长短，可以使上述方程式(a)两端相等，从而可以控制路边探测控制器22、32和42的各红绿灯亮的时间。

同样，若路边探测控制器22、32和42位于上游方向上，道路交通处于疏散过程，则可知一级控制器12的流入流量必定由路边探测器22、32和42的FL、FR或FS构成。具体红绿灯的亮度时间计算与前述过程类似，本领域技术的人员完全可以明白，在此不予赘述。

图9显示一实例。假定12月1日15:02分在A处发生交通事故，该路段由路边探测器F11和F21检测，正常情况下，3分钟内经过F11的设备车辆有70辆，两分钟后，有15-20辆被设备F21检测到，但是此时，只有1辆车被设备F2检测到，此时即可判断路段F1-F2发生交通堵塞，***中心即刻显示此位置有异常状况。

通过各路段应有速度和流量与现实速度和流量的比较可以快速确定交通堵塞路段。

需要说明的是，上述实施例都是以某处发生交通事故作为前提的，但因为交通堵塞的原因也可能是某处车流量过大，车辆行驶速度慢，绿灯亮的时间不足以使堆集的车辆一次走清。此种情况下，***需要检测车速。根据V＝S/T，即可得到要测量的车辆的速度。若测得的平均速度值远小于额定值，则表示该点发生堵塞。

另外，所述中心***10实际上连接多个探测控制器，此时，探测控制器记录一定时间内经过路口的车辆数量，即车流量F，并将该段时间内的车流量F与该段时间内的预设车流量F_p比较。该探测控制器F21可以将本身获得的信息和处理后的信息，如交通堵塞信息，上传至二级探测控制器F11，F12，F13和中心***，中心***即刻显示此位置有异常状况。

此外，上文只提及路边探测控制器和路边探测器可以测量车流量、车速，但实际上，这些探测器还可以被设定为计算很多参数。如对一个地点而言，可以测量其位置或GPS位置，与其它结点关系(进出流量设计值；流量分布)，流量，和红绿灯控制比例；对一个路段而言，可以测量其长度、流量、车速、路段车量、和标准最高速度；对每个路口而言，可以探测瞬时速度、流量以及所有通过的车牌号。对探测器而言，也并不需要所有路口都安装，只要根据相应公式可以知道路口参数即可，例如对图10，因为i1+i2+i5+i8＝i3+i4+i6+i7，所以只要测出8个中的7个量，就可以知道其余的量。

本发明提供的***不仅可以被应用到交通堵塞快速反应方面，它也可以被应用到别的方面，如行车安全方面的十字路口防撞功能。参考图11a和图11b，两副图均显示十字路口的交通状况，图中A、B、C、D为红绿灯显示设备，E为RFID检测器，距路口200米。参考图11a，当E设备检测到有车辆以大于80km/h的速度经过，而此时A、C的红绿灯显示红灯，B、D的红绿灯显示为绿灯时，E设备立即控制调整A、B、C、D红绿灯的显示，即：把B、D的红绿灯显示调整为橙色或者红色。因为，以80km/h的速度在200米(即E设备离路口的距离)内不一定能够完全停下来，如果没有停下来，再有车辆从B、D点经过，则可能发生交通事故。安装RFID设备后，B、D点的红绿灯调整为橙色或者红色，以减慢BD段方向车辆的形式速度，避免不可预料的交通事故发生，如图11b所示，两辆车不会相撞。

对车辆超速问题：本发明可以通过路面的设备多次读取到的该汽车的间隔时间，来判断汽车是否超速；如果该汽车已经超速，则汽车司机会收到***发送给他的短信提示，并自动通过网上***对该用户进行网上超速扣款，通知该用户到网站确认。如果在一定的时间段内，始终保持超速状态，执法中心***会通知路面交警，把相关信息发送到路面交警的手持设备，交警对该汽车进行拦截。对盗牌车探测问题：路面设备读取到每辆汽车的RFID标签，对其进行验证，是否是***辆。如果是***辆，中心***通知相关路面交警，把信息发送到路面交警的手持设备；交警在相应路段进行拦截。对事故逃逸探测：中心***会判断出每辆汽车通过某个路段需要多长时间，如果在一定的时间内没有再次读取到该汽车，隔一段时间才读取到，则根据路面拍摄的照片进行核对，如果判断为逃逸，则中心***通知相关路面交警，把信息发送到路面交警的手持设备，交警在相应路段进行拦截。

本发明提供的***也不仅可以被应用到防止拥堵和路口安全方面，它也可以被应用到别的方面，如智能交通——限制超长停车方案，主要功能为减少或者杜绝随意停车现象。参考图12a和12b，两图均显示为一交通路段，图中A、B、C、D为RFID交通检测设备显示设备，图示中车辆车牌都装有RFID芯片。参考图12a，在该交通路段，经RFID交通设备检测到有三辆车将要经过C检测设备，但是过了正常行驶的时间，如图12b，C设备仍没有检测到相应的三辆车，或者只检测到一辆或两辆。此种情况下，C设备将发送信息到该路段交通中心，提示该路段交警去查看原因。

再如危险品车辆及特种车辆监管、车辆超载与泄漏、车况、市区快速收费通道、根据车辆注册地、车辆类型和车辆入市区时间，以及城市区交通饱和度而自动调节入市区车辆的收费率的城区车辆自动动态收费、路桥自由流收费、公共停车场不停车收费及位置引导等。

还可用于交通执法平台，如汽车违章行驶探测、超常路上停车。还可用于判断是否超载：通过摄像头判断路面的车辆在体积上是否超载，通过激光判断车辆在重量上是否超载；路边设备会把这些信息上传到中心***，进行处理分析；中心***通知相关路面交警，把信息发送到路面交警的手持设备；交警在相应路段进行拦截处理。还可用于监督疲劳驾驶：在高速公路出入口记录货车司机驾驶时间，超过法定连续驾驶时间，在中心控制***就会出现报警并指挥警察对其执法，从而防止疲劳驾驶，有效地保证了人民生命财产的安全。

对罚款网上执法处理问题，因为司机在路面上发送的任何的违法行为，都会在***中形成相应的电子罚款单，司机会收到相应的提示短信。到该网站进行确认罚款。如果觉得有错，可以到相关部门去提出此情况。通过在与电子车牌挂钩的银行账号上相应划取，实现对进入市区的车辆进行不停车收费。对车辆的交强险、环保、安全方面，由于在路面上的任何一辆汽车，只要路边设备读取到该汽车，都会把数据发送到中心***，中心***会查看该汽车的合法性，如果不是合法的，同样会收到短信通知，进行网上执法处理流程。

针对目前一些套牌犯罪十分严重等现象，本发明根据现有的车辆登记信息和车牌号发行RFID电子车车牌代替传统的旧车牌，该车牌以无源远距离铝质RFID车牌为主体。对一些有特殊要求重要车辆可以发放其他形式(有源或具有传感装置的)的RFID车牌；在各大高速公路进出口、重要道路设置读写器，对过往的车辆进行远距离读取；通过与交通部门的车牌号管理***相连接，实现车辆的精确管理和自动快速执法，彻底杜绝管理漏洞和假冒他车牌照的犯罪行为。至于某些司机性格激烈，有些执法人员在现场执法的过程中心有忌惮等现象，通过将电子车牌与车主的银行户头挂钩，在高速路边和重要的城市路面上设置读写器，所有读写器通过有线或无线网络与交通部门的车牌号***、驾驶员登记***连接，对在行驶过程中违反交通规则的车辆进行自动探测记录，将读取的信息送往数据处理中心，并根据处理流程进行处理。该***还可以与地方交警***连接，加强执法。

当然，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (20)

1.一种自适应城市交通拥堵快速反应***包括：

中心***：对与之相联的路边探测器、路边探测控制器传递回的信息进行处理，分析后将结果传回路边探测器、路边探测控制器，路上动态显示牌，无线短距离信息发布装置和信息情报子***，以调节交通流量及其分布；

路边探测器：利用综合感应器对道路交通状态进行探测并将探测结果送回中心***及相邻探测器和探测控制器进行信息交换；

路边探测控制器：除了具备所述路边探测器的功能外，还能对交通流量及拥堵状况进行分析，并控制红绿灯长短，无线短距离信息发布装置和动态信息牌，以对交通流量进行控制和疏导；

无线短距离信息发布装置：与中心***和相邻路边探测控制器互通信息，将该信息分析后动态传输给在其发射范围内的车载无线接收装置，以对车流进行主动引导；

路上动态显示牌：与中心***和相邻路边探测控制器互通信息，将该信息分析后动态显示，以对车流进行主动引导；以及

信息情报子***：与中心***相连，通过多种途径向驾驶者针对性播报交通信息。

2.根据权利要求1所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，所述中心***、路边探测器、路边探测控制器、无线短距离信息发布装置、路上动态显示牌和信息情报子***通过城区市政网或无线网络连接，以使任何单元的信息既能汇总传递到中心***，也能定点传递到相关的其他单元。

3.根据权利要求1所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，所述中心***由以下模块组成：

安全通讯模块：对接入中心***的所有单元或平台进行认证，并指定各单元间通信关系及通信密钥；

信息收集模块：主要对接入***的各单元发回的交通信息进行收集存储；

交通状况分析引擎：对收集的交通信息进行分析，并对可选择实行的控制方法进行仿真和优化，按照最优交通控制算法或模式下传控制参数或控制代理给路边探测器、路边探测控制器、无线短距离信息发布装置、路上动态显示牌和信息情报子***；以及

***管理模块：主要对整个***的运行进行监控和管理。

4.根据权利要求1所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，所述路边探测器与路边探测控制器通过至少以下方法中的一种对道路交通的车速、车流量、车流量历史分配比例，通过车辆的识别、车辆加减速等特征进行综合探测和综合分析，这些方法包括但不限于：地感线圈、图像分析、噪音分布、RFID读写、红外探测和雷达探测等。

5.根据权利要求4所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，所述路边探测控制器同时还与红绿灯控制器相联，以对红绿灯进行控制。

6.根据权利要求1所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，所述路上动态显示牌接收本地路边探测控制器的、由中心***指定关联的路边探测控制器的、和中心***的指令，并通过自我分析显示不同的动态信息。

7.根据权利要求6所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，所述路上动态显示牌直接连接到各地的信息情报子***，以直接将信息传递给信息情报子***的动态显示屏。

8.根据权利要求1所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，所述路上无线短距离信息发布装置接收本地路边探测控制器的、由中心***指定关联的路边探测控制器的、和中心***的指令，并通过自我分析发布不同的动态信息。

9.根据权利要求1所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，所述信息情报子***通过广播、手机、无线短距离信息发布装置、路边探测器和路边探测控制器的RFID***有针对性地将交通信息传播给驾驶者和乘车者。

10.根据权利要求1、4、5所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，当路上行驶的车辆装有RFID标签时，路边探测器与路边探测控制器使用RFID读写器对车辆进行识别。

11.根据权利要求10所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，所述路边探测器与路边探测控制器，通过在相等时间内重复读取经过车辆的RFID标签的次数来计算车辆的瞬时速度，通过计算单位时间内不同RFID标签的个数计算车流量。

12.根据权利要求1、4、5所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，所述路边探测器与路边探测控制器，在同时使用RFID读写器和摄录装置进行交通状况探测时，在摄录装置探测到车辆后，开始读取附在车辆上的电子标签，通过对车辆位置和RFID读取情况判断车辆是否无RFID标签，并提取车辆特征和拍照，对无RFID标签的车辆通过进出摄录视野的时间间隔计算瞬时速度，通过识别车辆的多少计算车流量。

13.根据权利要求1、4、5所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，所述中心***根据所述路边探测器与路边探测控制器所处的地理位置和功能，将与该路边探测器和该路边探测控制器相邻并有出入关系的路边探测器和路边探测控制器相关联，这样上下游的路边探测器和路边探测控制器会将其探测结果互相传给对方，从而使下游路边探测器和路边探测控制器计算出两个路边探测器或路边探测控制器之间的车辆行驶平均速度、以及上游流量流入该方向的比例，而上游探测器则可以从下游探测器传上来的数据算出流量分配和拥堵情况。

14.根据权利要求13所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，上游的路边探测器与路边探测控制器通过自己探测的数据与下游的路边探测器与路边探测控制器上传来的数据计算出通过该上游各路段的车辆分流到下游各路段的情况及各分流的平均速度，通过速度与流量的关系判定该上游各路段到下游各路段的拥堵情况。

15.根据权利要求14所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，当所述路***通探测控制器判定下游某路段发生的拥堵达到预设等级时，则开始通过缩短向拥堵路段方向放行绿灯来减小放入该方向的车流，绿灯缩短时间是该处向拥堵方向历史流量比例和所探测的拥堵的严重程度的函数。

16.根据权利要求14所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，当所述路边探测器与路边探测控制器发现拥堵时，会将该信息传回中心***，并同时将信息传输给与其相联的当地路上无线短距离信息发布装置和路上动态显示牌。

17.根据权利要求16所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，所述路边探测器与路边探测控制器根据时间和控制规则动态调节十字路口的红绿灯长短，以使车辆一路绿灯或使路口通行达到最高效率。

18.根据权利要求14所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，一旦在某个方向上由于拥堵而限流，则由于限流会造成该处上游路段发生流量变化，如限流量恶化到小于实际车流量，则在这些路段会发生拥堵，从而在一段时间后会引发其上游路边探测控制器判定下游路段堵塞而实行第二级限流，以此类推形成第三和第四级限流。

19.根据权利要求1所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，所述路边探测器与路边探测控制器，可以仅摆放在部分路段路口，只要通过计算能得到各路段的平均速度和流量分配。

20.根据权利要求18所述的自适应城市交通拥堵快速反应***，其特征在于，当任何一个拥堵造成多于3或4级控制时，则判断拥堵已蔓延到较大区域，为尽快控制拥堵的更大面积蔓延，***实时对进入该区域车辆实行收费或收费提高，以控制进入该区域车辆的数量。

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