停車誘導系統(tǒng)介紹

停車誘導系統(tǒng)〔PGIS〕技術(shù)調(diào)研報告停車誘導系統(tǒng)〔PGIS〕簡介定義起初，停車誘導系統(tǒng)〔ParkingGuidanceandInformationSystem，PGIS〕可以被定義為：以多級信息發(fā)布為載體，提供停車場或停車庫的位置、車位空滿等信息，指引駕駛員停車的系統(tǒng)[1]。后來，隨著科技的開展、城市居民需求的不斷提高，停車誘導系統(tǒng)的涵義也發(fā)生了變化：在一定區(qū)域通過多種終端向車主提供停車場的位置、車位使用情況、道路交通情況、路線等實時信息，幫助駕駛員盡可能高效地找到停車場或停車位的智能停車誘導系統(tǒng)。背景自上個世界九十年代以來，我國城市機動車的保有量迅速增長，導致機動車的數(shù)量和停車位的數(shù)量之間的矛盾成為了城市開展不可無視的問題。目前，停車場普遍存在的問題有：駕駛員進入停車場后無法迅速的進入停車位置停放車輛，只能在場無序流動尋找空余車位。不但占用了場出入主車道資源，甚至會造成場交通擁堵。駕駛員會花費更多不必要的時間“巡泊〞，出行效率大大降低，也有可能影響駕駛時的心情。停車場管理者1〕管理者并不知曉場到底還有多少停車位可以使用，只能憑借人工勘察的方法。2〕需要配置大量專職管理人員在停車場人工引導車輛停放，增加了停車場管理本錢。3〕管理者無法每天及時統(tǒng)計不同時間段的車流量，不能及時地優(yōu)化車位資源配置，導致停車場利用率低下。道路交通由于暫時找不到車位的車輛在道路上無謂繞行，正常的交通被施加不必要的壓力，導致或加重交通堵塞，嚴重影響市民的出行效率和出行體驗。自然環(huán)境交通是造成環(huán)境污染的主要方面之一，通常在市區(qū)主要交通干道穿插口空氣中的一氧化氮和氮氧化物常年超過國家空氣質(zhì)量標準。隨著機動車量的增加及交通擁擠的嚴重，直接導致城市環(huán)境惡心，影響市民身心安康。在完全沒有誘導信息的條件下，駕駛員很有可能不得不根據(jù)實地停車場的情況持續(xù)地尋找停車場。在這個過程中，汽車增加大量能源消耗，排放的有毒氣體加劇城市的大氣污染，排放的大量溫室氣體加劇溫室效益。需求為了解決以上這些問題，除了要制定相關的政策法規(guī)外，還需要利用先進的檢測技術(shù)、計算機技術(shù)和數(shù)據(jù)信息傳輸技術(shù)建立先進的誘導停車系統(tǒng)。這個需求迫在眉睫。目標一般而言，停車誘導系統(tǒng)需要實現(xiàn)如下三方面目標：駕駛員降低駕駛員在出行過程中尋找停車位的不確定性和盲目性。通過合理的誘導機制，提供應駕駛員有關停車場的相關準確信息，如停車場的位置、停車站所剩空閑泊位、停車場距當前地方的物理距離、停車場的價格等等。駕駛員經(jīng)過了誘導系統(tǒng)的誘導之后，能夠減少尋找停車場的時間，提高停車的便利性。停車場提高停車場的效勞周轉(zhuǎn)量和使用率，均衡每個城市中各個停車場的利用率，進一步發(fā)揮停車場的效益，配合路側(cè)停車的計時收費系統(tǒng)，使停車場的效益得到回報，充分發(fā)揮停車場效益。道路減少道路上的巡回交通量，減少路邊隨便停車的現(xiàn)象，盡可能減輕道路負擔，提高整個道路網(wǎng)絡的利用率。通過實現(xiàn)這三個方面的目標，停車誘導系統(tǒng)可以整體上緩解城市交通壓力，提高整個交通系統(tǒng)的效率。模塊組成及其主要功能目前，城市停車誘導系統(tǒng)應主要包含這四個根本的功能模塊：信息采集模塊、信息傳輸模塊、信息處理模塊和信息發(fā)布模塊〔城市停車誘導系統(tǒng)及其實現(xiàn)研究杰〕。信息采集模塊對停車場的車位數(shù)量、位置以及使用情況這些根本信息進展采集。需要采集的數(shù)據(jù)分類靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)兩類。其中，靜態(tài)數(shù)據(jù)包括停車場的位置、名詞、容量、收費價格、管理方式等容；動態(tài)數(shù)據(jù)包括出入停車場的車輛數(shù)量、時間、車型、車牌等。靜態(tài)數(shù)據(jù)的收集比擬簡單和方便，直接到停車管理部門收集，一般只需要收集幾次就可以較為長時間的使用。然而，動態(tài)數(shù)據(jù)則需要實時更新實時采集，所需要的時間和技術(shù)就會更多。信息傳輸模塊信息傳輸模塊可以看作是信息采集模塊到信息處理模塊、信息處理模塊到信息發(fā)布模塊之間的橋梁。它確保信息能夠在兩個不同的模塊之間快速、及時、準確地傳達。在停車誘導系統(tǒng)中，一般采用市話電纜、數(shù)字光纖、數(shù)字微波三種手段混合使用的方式傳輸。同時在選擇信息傳播方式時，還應該對傳輸距離和本錢有所考慮。信息處理模塊.信息處理模塊的功能主要表達在以下幾點：1〕提供控制區(qū)域停車場車位使用狀況信息。2〕存儲停車場車位信息。3〕加工處理車位使用情況的變化模式。4〕綜合以上幾點功能預測未來城市停車需求，為停車預約等效勞奠定根底。信息發(fā)布模塊.信息發(fā)布模塊將信息處理模塊處理好的信息采取適當?shù)男问剑蛲饨绶譃榧僭O干層依次發(fā)布出去。信息發(fā)布模塊由城市停車誘導系統(tǒng)的總控制中心、區(qū)域控制中心、停車場管理終端等多種終端發(fā)布單元構(gòu)成。停車誘導系統(tǒng)信息發(fā)布模塊根據(jù)所面向的用戶不同可以分為對和對外兩方面。對部的信息發(fā)布對象主要是區(qū)域管理人員，包括系統(tǒng)維護員、交通管理人員和技術(shù)維護人員。對信息發(fā)布的載體一般是控制中心的顯示終端和監(jiān)控顯示設備。對外部的信息發(fā)布對象主要是各駕駛員。發(fā)布的容主要包括控制區(qū)域總體的停車情況以及各個停車場的位置、停車信息和收費信息。信息發(fā)布的載體一般是道路上的可變信息板、交通誘導信息室外的顯示系統(tǒng)〔VMS〕、交通播送電臺、車載導航系統(tǒng)等交通信息發(fā)布系統(tǒng)。一般而言，信息發(fā)布模塊可分為三個層次，每個層級又可包括靜態(tài)和動態(tài)兩種形式?！仓悄芡＼囌T導系統(tǒng)的設計應用研究曉東〕動態(tài)顯示屏能實時顯示控制區(qū)域各停車場的車位利用情況，但價格比擬高；靜態(tài)顯示屏不能顯示實時信息，因此造價較低。停車誘導信息的繁簡對停車誘導系統(tǒng)的效果起到至關重要的作用。如果信息過于復雜，駕駛者在駕駛車輛的同時不能對顯示屏上的信息及時理解，這樣停車誘導系統(tǒng)就失去了意義。信息的分層顯示可以將信息簡潔明了地告訴給駕駛員。一級發(fā)布屏〔預告性誘導信息板〕：設置在主要道路上，顯示片區(qū)多個停車場的名詞、位置和空滿情況。設置地點一般為等級較高道路的穿插口進口道前端。發(fā)布屏上簡明地顯示出各停車場的分布。根據(jù)對駕駛員行車時對信息是識認性的研究，一塊發(fā)布屏上顯示的停車場數(shù)量在3到5個之間為宜。圖1和圖2分別為一級動態(tài)停車誘導發(fā)布屏的例如和靜態(tài)停車誘導發(fā)布屏的例如。圖1一級動態(tài)停車誘導發(fā)布屏示意圖圖2一級靜態(tài)停車誘導發(fā)布屏示意圖二級發(fā)布屏〔街區(qū)誘導信息板〕：主要容為停車場的名稱、行駛路線和空滿情況等。設置地點為停車場周邊的道路上。二級發(fā)布屏顯示的信息比一級發(fā)布屏的信息更為確切清晰，包括車輛當前所在位置的前方和左右的停車場位置與剩余車位數(shù)。圖3為二級動態(tài)停車誘導發(fā)布屏示意圖。圖3二級動態(tài)停車誘導發(fā)布屏示意圖三級發(fā)布屏〔單獨停車場誘導板〕：設置地點為停車場入口附近，可參考傳統(tǒng)停車場標志牌設置位置。發(fā)布信息為單個停車場的名稱和空滿等狀況。圖4為三級動態(tài)停車誘導發(fā)布屏的例如。圖4三級動態(tài)停車誘導發(fā)布屏示意圖除了停車誘導信息具有層次之外，誘導信息板的設置還應具有適當?shù)拈g隔。不同的誘導標志設置地點之間應該有合理的間距來表示不同的疏密情況。這需要考慮到各路段的停車需求。此外，向發(fā)布屏發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率可以根據(jù)有效停車泊位數(shù)據(jù)進展挑戰(zhàn)。具體數(shù)據(jù)發(fā)送頻率可以參照表1。表1數(shù)據(jù)發(fā)送頻率和停車場空余停車泊位數(shù)對照表空余停車泊位數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送頻率0第一次出現(xiàn)時，即使發(fā)送15至少每兩分鐘發(fā)送一次30至少每五分鐘發(fā)送一次開展趨勢分析停車誘導系統(tǒng)由于歷史相對較短，不確定性因素較多，相關理論模型相當有限，系統(tǒng)的專題研究根本處于空白，不可防止地存在一些缺點，值得今后進展深入討論和研究。目前，停車誘導系統(tǒng)存在如下缺乏之處[2]：功能不尚全面，不能按照用戶出行前和出行途中不同的停車需求分別發(fā)布動態(tài)信息，設計容有待強化。信息標識不統(tǒng)一，引起駕駛者的使用混亂。實時傳輸顯示優(yōu)化技術(shù)尚需提高。無法為城市駕車出行者提供有關停車地點選擇的建議。不能將現(xiàn)有的停車資源充分整合。當城市*處由于所有停車位置均滿或關閉而不能向駕駛車提供停車效勞時，缺乏引導車輛及時利用附近具有空閑泊位的停車設施的協(xié)調(diào)方法。不能區(qū)分用戶出行前和出行途中停車信息需求、停車選擇決策的不同規(guī)律。沒有合理完善的PGIS效果評價指標以及評價方法，因而無法對當前PGIS的實際作用進展比擬準確地評估。針對目前停車誘導系統(tǒng)的缺乏和我國特有地靜態(tài)動態(tài)交通狀況，有以下開展趨勢以改善停車誘導系統(tǒng)的效勞質(zhì)量和效果[2]。根據(jù)駕車者出行前的停車行為和對停車誘導系統(tǒng)的反映特征，研究停車誘導系統(tǒng)出行前子系統(tǒng)的框架構(gòu)建和多種效勞方式的功能設計，表達用戶的實際使用愿望和城市實時停車信息的有效銜接。建立停車誘導系統(tǒng)出行前智能停車選擇數(shù)學模型，提供高效率的計算方法，建立有效的評價方法在假設干待選擇方案中進展評估和選擇。提出城市停車小區(qū)、分區(qū)和片區(qū)劃分原則，采用在城市的不同區(qū)位顯示不對等信息的方法，研究分散首選停車場的可能性，積極發(fā)揮停車預調(diào)度作用，提前使駕駛者所選擇的停車地點均勻分布，不至于過于集中。建立有代表性的定量的停車誘導系統(tǒng)評價指標，建立合理有效的技術(shù)經(jīng)濟評價體系和模型。利用停車誘導系統(tǒng)構(gòu)造靜態(tài)交通網(wǎng)絡，在城市停車片區(qū)圍共享停車資源。并且建立其適宜的調(diào)度數(shù)學模型，提供高效的計算方法。當一個或假設干個停車場因為位置已滿或關閉無法繼續(xù)提供相關停車效勞時，實習相關調(diào)度程序，指引導車輛選擇該片區(qū)的其它停車場停放。如圖5所示，未來城市PGIS的簡要構(gòu)造主要包含城市PGIS控制中心、分區(qū)控制中心、出行前信息傳輸顯示子系統(tǒng)、出行途息傳輸顯示子系統(tǒng)和停車場數(shù)據(jù)采集。各停車場向分區(qū)控制中心傳輸采集到的動態(tài)數(shù)據(jù)，分區(qū)控制中心再將相關數(shù)據(jù)傳輸給城市PGIS控制中心。城市控制中心將信息傳輸給出行前信息傳輸顯示子系統(tǒng)和出行途息傳輸顯示子系統(tǒng)，給予駕駛員相應的引導。圖5未來城市PGIS簡要構(gòu)造模式圖關鍵技術(shù)分析對停車場動態(tài)數(shù)據(jù)的采集動態(tài)數(shù)據(jù)信息采集的對象主要是車輛，將車輛的運動狀態(tài)和出入情況轉(zhuǎn)換為電信號輸出。結(jié)合車輛的本身特點，信息采集目前主要有以下這些具體方法：微波檢測、超聲波檢測、電磁波檢測、紅外檢測、視頻檢測等。各種檢測器也應運而生，如喚醒線圈檢測器、超聲波檢測器、視頻車輛檢測器等。其中，電磁檢測器和視頻檢測器在停車誘導系統(tǒng)中應用得更為廣泛一些。視頻檢測器檢測到的容通過模式識別、計算機視覺等領域的知識和技術(shù)進展分析。停車場的信息采集是采用通過型線圈檢測停車場出入車輛的數(shù)量，存在型線圈檢測停車場車位的占有情況。在不同功能模塊之間傳遞信息在停車誘導系統(tǒng)中，采用市話電纜、數(shù)字光纖、數(shù)字微波三種手段混合使用的方式傳輸。根據(jù)傳輸方式的不同，可以根本分為有限傳輸和無線傳輸〔如圖6所示〕。有線傳輸可以使用專用雙絞線、同軸電纜、光纖或者通過線、有線電視等方式傳輸。無線傳輸可以通過微波、紅外線、中長波傳輸信息。圖6信息傳輸模塊中的信息傳輸方式分類停車泊位數(shù)據(jù)的預測技術(shù)〔智能化停車誘導系統(tǒng)有效停車泊位數(shù)據(jù)的預測技術(shù)研究兆升〕人工神經(jīng)網(wǎng)絡〔ArtificialNeuralNetwork〕是20世紀80年代以來人工智能領域興起的研究熱點。它是一種運算模型，由大量的節(jié)點之間互相聯(lián)構(gòu)造成。每一個節(jié)點代表一種特定的輸出函數(shù)。每兩個節(jié)點之間的連接都代表一個對于通過該連接信號的加權(quán)值，稱為權(quán)重，其值隨各節(jié)點的連接程度而變化。經(jīng)過訓練的神經(jīng)網(wǎng)絡提取了蘊藏在樣本中的非線性映射關系，并以權(quán)值的分布形式貯藏起來。在運行階段，當向神經(jīng)網(wǎng)絡輸入非訓練樣本后，便能完成從輸入的空間到輸出的空間的任意非線性映射，進而正確描述無法用數(shù)學關系來描述的規(guī)律。模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡已經(jīng)在交通領域有了諸多應用。在實現(xiàn)使用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡預測有效停車泊位數(shù)據(jù)的過程中，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的設計尤其關鍵。圖7表示了應用于有效停車泊位數(shù)據(jù)預測中的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡示意圖。圖7模糊神經(jīng)網(wǎng)絡設計圖示輸入原始數(shù)據(jù)：各個時間段的有效停車泊位數(shù)據(jù)。例如，從10點10分到10點20*停車場的有效停車泊位數(shù)據(jù)為14個，假設規(guī)中每小時在每隔10分鐘為1個輸入數(shù)據(jù)的單位，則輸入的點則對應為〔10.2，14〕。模糊化器：對神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入為1〔假設停車場有有效停車泊位，則模糊化器輸出為1；否則模糊化器輸出為0〕。神經(jīng)網(wǎng)絡：神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入變?yōu)椤?0.2，1〕。以大量的數(shù)據(jù)進展模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練時，誤差滿足預定的條件時，訓練完畢。逆模糊化器：輸出預測數(shù)據(jù)，人類可以理解。例如在*一個特定時間段該停車場是否有空余的停車泊位。評價：鑒于模糊化程度較高，僅為“空，滿〞信息，故該方法設計可以應用在對有效停車泊位數(shù)據(jù)精度要求不高的情況下。比方，應用在通向停車場的主要道路旁邊的電子顯示屏的有效停車泊位數(shù)據(jù)預測上。停車場有效停車泊位數(shù)據(jù)庫的建立〔智能化停車誘導系統(tǒng)有效停車泊位數(shù)據(jù)的預測技術(shù)研究兆升〕城市停車場的專用有效停車泊位數(shù)據(jù)庫的建立應該表達如下三條原則：〔1〕數(shù)據(jù)庫應盡量包括該城市大多數(shù)停車場的有效停車泊位的歷史數(shù)據(jù)。〔2〕數(shù)據(jù)庫的設計要在時間長度上盡可能大的表達停車場的有效停車泊位的歷史數(shù)據(jù)?！?〕數(shù)據(jù)庫的設計應該較好地支持數(shù)據(jù)庫管理、查詢、插入、刪除等數(shù)據(jù)庫根本操作。案例分析德國科隆市停車誘導系統(tǒng)〔德國科隆市停車誘導系統(tǒng)艷莉〕自從1986年器停車誘導系統(tǒng)開場實施操作，一直在進展完善和改良。1998年有所延伸，裝置了新型的具有藝術(shù)性的展示技術(shù)的標志牌，并且在貿(mào)易展覽中心附近建了一座多功能控制中心。整個系統(tǒng)的運作又市政府交通管理中心管理。在每個停車場設置電腦計數(shù)器，監(jiān)控車輛的進入和離開。每個停車場將剩余的車位數(shù)據(jù)傳輸給市交通監(jiān)控中心，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過處理之后，再被輸送到城市街道上每個動態(tài)指示牌，因此每個區(qū)域以及區(qū)域外的停車場使用情況的信息是實時動態(tài)的。在科隆的系統(tǒng)中，共有110個顯示動態(tài)停車容量和170個方向的指示牌。科隆市的交通信息是公開、共享的，可以通過多種途徑獲得交通信息，比方圖文電視、播送、、電臺、甚至互聯(lián)網(wǎng)?？坡∈械耐＼囌T導系統(tǒng)的導向計數(shù)牌分為兩個層次。第一層次：在未進入城區(qū)域前，有導向指示牌預告區(qū)域總的停車位剩余數(shù)。第二層次：在城區(qū)域，誘導信息更加詳盡，會告知駕駛員其所在位置的前后左右的停車場位置與剩余車位數(shù)。這樣的指示牌數(shù)量比擬多，幾乎每個路口及公共設施附近都有指示牌，以引導司機盡快找到需要的停車庫。停車換乘措施〔Parking+Ride〕:在以科隆大教堂為中心的放射道路上設有120個停車換乘系統(tǒng)。當司機知道區(qū)域沒有停車位時，就會在外圍采用停車換乘系統(tǒng)，換乘軌道交通或公共汽車到達目的地。科隆的停車誘導系統(tǒng)仍在不斷完善，設想將