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智慧交通愿景成真
技术已逐步落实

【作者: 王明德】2017年01月20日 星期五

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智慧交通是自动化与资通讯技术的整合延伸应用,透过感测、通讯急各种不同的运算模式,在加上车载及交通系统的控制设备,让交通运输可以更顺畅、用路人资讯可底更充分明确,智慧交通系统有许多子系统构成,每一子系统都各有其功能,各地可因其交通建置与交通状况的需求,选择不同的功能系统组合,搭建出适合所需的智慧交通系统。


图一
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智慧交通系统的建置非始于今日,事实上在1960年代,美国、欧洲及日本等已开发国家,为解决交通问题,就已相继投入大量资金与人力等资源,进行智慧交通系统的实验研究,其相关成果并陆续上路,这几年全球经济快速起飞,亚洲的新兴国家开始大量导入智慧交通系统,在欧美日已然成熟的相关技术被进一步强化,并积极应用于中国大陆、韩国、台湾等地,智慧交通产业第2次进入「实战」阶段,与第1次相较,第2次的的智慧交通系统引进了更多ICT技术,尤其是藉由感测、通讯、运算技术所组成的物联网架构,更将成为新世代智慧交通系统的主轴。


新世代车载系统 安全更有保障


粗略来分,智慧交通系统可分为两类-车辆与道路,车辆部份主要设备是车载电脑,透过车载电脑让车辆达到智慧化地步,过去的车载电脑多是车资通系统(Telematics)以影音技术与卫星定位系统为主,这类系统的主要功能为影音娱乐与导航,跟智慧交通的关系并不大,这几年业界针对交通功能,陆续开发出其他技术,这些技术都与智慧交通相关,例如前方防撞系统、侧方盲点系统、整车全周影像等侦测系统等,这些技术主要都可解决大型车辆的盲点问题,透过图像与影像技术,侦测车辆周围环境,防止事故发生,另外值得一题的是工研院机械所在2013年研发出来的全周影像系统,此一系统是透过安装于车辆4角落的摄影机,拍摄车辆周围的影像,经过运算后,呈现在车在电脑萤幕上的是一张视角位于车辆上方的鸟瞰实景图,有别于过去大型车辆的车外摄影机,其影像都是切割成多幅小尺寸画面,因影像画面既小且多,驾驶观看不易的困境,工研院机械所的系统以单一大幅影像,让驾驶可以一眼看清车辆四周的所有状况,对行车安全助益相当大。


另一类的车载电子功能是量测驾驶人的生理状况,避免驾驶人因身体问题产生行车危险,这类设备多独立于行车电脑之外,像是建置于驾驶座前方的摄影镜头,用以撷取驾驶人眼睛状态,若闭眼超过一段时间,就会发出语音警示,或是将感测器建置在安全带上,侦测驾驶的心跳等生理数据等设计,这类设计目前在实际使用仍有无法避免的障碍,如驾驶人常因阳光强烈戴上太阳眼镜,这时镜头就无法撷取眼睛状态,或驾驶人的衣物过厚,影响安全带上的感测器侦测,因此多数都仍在实验阶段,不过也有少数设计已商品化,像是Volvo在驾驶座上设有酒精浓度测试设备,驾驶人必须通过酒精是才能启动,避免酒驾发生。


道路上的智慧交通设计,过去的系统多为自动化与通讯技术结合,例如早期同一道路的灯号统一管制,近期的技术是导入各式感测技术与海量资讯(Big Data),并与自动化、资通讯技术结合,这类作法可是为物联网的延伸应用。


例如现在台湾高速公路上的两地行车时间估算系统,就是透过影像感测器大量撷取车道上车辆的行车速度,用推算出两地的行车时间,由于撷取的样本数庞大,因此所预估的时间点多数十分准确。


导入感测技术 全面掌握道路现况


感测技术现在也大量应用在道路监控上,比较俱代表性的应用是桥梁与长隧道,台湾前几年后丰大桥因辛乐克台风来导致断裂,造成2死4失踪的惨剧这次事件后,台湾开始全台各危险桥梁的建筑体中设置感测器,并以无线方式连结成感测网路,以远端监控各地危险桥梁状况,长隧道部份则是感测器与其他自动化技术整合,包括台湾在内,过去几个国家都发生过长隧道意外,长隧道意外多为火烧车,像是1999年欧洲白朗峰隧道发生车祸,一辆载满面粉与奶油的货车在隧道里翻覆起火,这场劫难共动员了法国、义大利和瑞士三国救灾,花了3天才扑灭,39人罹难,3年后隧道重新开启,台湾的长隧道包括八卦山隧道与雪山隧道两座,其中薛山隧道在2012年5月也发生过火灾事故,造成2死20伤,由此可看出长隧道管理的重要性。


长隧道管理的智慧化设计重点有3,包括预防、救灾、疏散,其中火灾是其系统的重点设计目标,以白朗峰隧道为例,现在其隧道口就设置温度感测器,侦测车辆温度,当隧道内发生火灾,会立即启动排风系统,让浓烟不会停留在属于半密闭空间的隧道里,排风系统的气流导引相当重要,之前白朗峰隧道的罹难者,多数是因浓烟窒息,另外则是警报与疏散指引,雪山隧道中每隔一段距离就会设置避难室,以灯光和语音指示隧道内的人员避难。


除了火灾防护外,灯光控制也是长隧道应有的设计,隧道内的灯光应与隧道外的自然光线调和,例如白天时,进隧道处的灯光应该是由暗渐亮,出隧道时的灯光则刚好相反,而这些灯光亮度又需是隧道外的光线调整,避免驾驶因光线的忽然转变瞬间出现夜盲现象,影响行车安全。


交通云建立 应避免隐私疑虑


除了特殊道路管理外,台湾智慧交通最近常被提起的应该就是ETC自动收费系统,台湾的ETC系统从红外线改为微波技术,造成不少风波,就国外发展过程来看,国道计程收费与微波技术的采用,这两个方向都是正确的,尤其是微波技术,除收费外,还有助于交通云架构中的资料库建立,透过数量庞大的资料库,将可让建立起智慧交通系统中的ATIS子系统(Advanced Traveler Information Systems;先进用路人资讯系统),此一系统可使用路人在上路前就精准掌握所有道路资讯,再结合运算技术,计算出最佳化路径。


不过交通云的建立最近也引发出个资外泄疑虑,民众在未经告知下,所有的行车资料包括路线、车籍等,都纳入系统中,隐私权有被入侵的可能,要解决此一疑虑,系统应该设计为只撷取大量的车流资讯,除了车道收费外,避免纪录单一车籍资讯,如此既可累积足够数量的数据,且不会产生侵犯隐私权的疑虑。


观察目前发展,可以发现智慧交通已大量导入物联网、云端运算等概念,这些概念都是现有技术的再次延伸应用,像是感测、自动化、通讯等,不过这些领域在技术面虽已成熟,但交通系统常需24小时运作,且其所处环境往往相当严苛,因此系统设计必须注意强固性与稳定性,以维持系统正常运作,不致因环境因素导致系统停摆,影响交通运作。


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