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智慧交通願景成真
技術逐步落實

【作者: 王明德】   2015年11月25日 星期三

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智慧交通是自動化與資通訊技術的整合延伸應用,透過感測、通訊及各種不同的運算模式,再加上車載及交通系統的控制設備,讓交通運輸可以更順暢、用路人資訊可以更充分明確,智慧交通系統有許多子系統構成,每一子系統都各有其功能,各地可因其交通建置與交通狀況的需求,選擇不同的功能系統組合,搭建出適合所需的智慧交通系統。


智慧交通系統的建置非始於今日,事實上在1960年代,美國、歐洲及日本等已開發國家,為解決交通問題,就已相繼投入大量資金與人力等資源,進行智慧交通系統的實驗研究,其相關成果並陸續上路,這幾年全球經濟快速起飛,亞洲的新興國家開始大量導入智慧交通系統,在歐美日已然成熟的相關技術被進一步強化,並積極應用於中國大陸、韓國、台灣等地,智慧交通產業第2次進入「實戰」階段,與第1次相較,第2次的的智慧交通系統引進了更多ICT技術,尤其是藉由感測、通訊、運算技術所組成的物聯網架構,更將成為新世代智慧交通系統的主軸。


新世代車載系統 安全更有保障

粗略來分,智慧交通系統可分為兩類-車輛與道路,車輛部份主要設備是車載電腦,透過車載電腦讓車輛達到智慧化地步,過去的車載電腦多是車資通系統(Telematics)以影音技術與衛星定位系統為主,這類系統的主要功能為影音娛樂與導航,跟智慧交通的關係並不大,這幾年業界針對交通功能,陸續開發出其他技術,這些技術都與智慧交通相關,例如前方防撞系統、側方盲點系統、整車全周影像等偵測系統等,這些技術主要都可解決大型車輛的盲點問題,透過圖像與影像技術,偵測車輛周圍環境,防止事故發生。



圖1 : 交通是智慧城市的重要元素,透過IT系統的整併,將可大幅提昇城市服務品質。
圖1 : 交通是智慧城市的重要元素,透過IT系統的整併,將可大幅提昇城市服務品質。

另外值得一提的是工研院機械所在2013年研發出來的全周影像系統,此一系統是透過安裝於車輛4角落的攝影機,拍攝車輛周圍的影像,經過運算後,呈現在車載電腦螢幕上的是一張視角位於車輛上方的鳥瞰實景圖,有別於過去大型車輛的車外攝影機,其影像都是切割成多幅小尺寸畫面,因影像畫面既小且多,駕駛觀看不易的困境,工研院機械所的系統以單一大幅影像,讓駕駛可以一眼看清車輛四周的所有狀況,對行車安全助益相當大。


藉由感測、通訊、運算技術所組成的物聯網架構,

更將成為新世代智慧交通系統的主軸。

另一類的車載電子功能是量測駕駛人的生理狀況,避免駕駛人因身體問題產生行車危險,這類設備多獨立於行車電腦之外,像是建置於駕駛座前方的攝影鏡頭,用以擷取駕駛人眼睛狀態,若閉眼超過一段時間,就會發出語音警示,或是將感測器建置在安全帶上,偵測駕駛的心跳等生理數據等設計,這類設計目前在實際使用仍有無法避免的障礙,如駕駛人常因陽光強烈戴上太陽眼鏡,這時鏡頭就無法擷取眼睛狀態,或駕駛人的衣物過厚,影響安全帶上的感測器偵測,因此多數都仍在實驗階段,不過也有少數設計已商品化,像是Volvo在駕駛座上設有酒精濃度測試設備,駕駛人必須通過酒精測試才能啟動,避免酒駕發生。


道路上的智慧交通設計,過去的系統多為自動化與通訊技術結合,例如早期同一道路的燈號統一管制,近期的技術是導入各式感測技術與巨量資料(Big Data),並與自動化、資通訊技術結合,這類作法可是為物聯網的延伸應用。


例如現在台灣高速公路上的兩地行車時間估算系統,就是透過影像感測器大量擷取車道上車輛的行車速度,用推算出兩地的行車時間,由於擷取的樣本數龐大,因此所預估的時間點多數十分準確。


導入感測技術 全面掌握道路現況

感測技術現在也大量應用在道路監控上,比較俱代表性的應用是橋樑與長隧道,台灣前幾年后豐大橋因辛樂克颱風來導致斷裂,造成2死4失蹤的慘劇這次事件後,台灣開始全台各危險橋樑的建築體中設置感測器,並以無線方式連結成感測網路,以遠端監控各地危險橋樑狀況,長隧道部份則是感測器與其他自動化技術整合,包括台灣在內,過去幾個國家都發生過長隧道意外,長隧道意外多為火燒車,像是1999年歐洲白朗峰隧道發生車禍,一輛載滿麵粉與奶油的貨車在隧道裡翻覆起火,這場劫難共動員了法國、義大利和瑞士三國救災,花了3天才撲滅,39人罹難,3年後隧道重新開啟,台灣的長隧道包括八卦山隧道與雪山隧道兩座,其中薛山隧道在2012年5月也發生過火災事故,造成2死20傷,由此可看出長隧道管理的重要性。


感測技術現在也大量應用在道路監控上,比較具代表性的應用是橋樑與長隧道。

長隧道管理的智慧化設計重點有3,包括預防、救災、疏散,其中火災是其系統的重點設計目標,以白朗峰隧道為例,現在其隧道口就設置溫度感測器,偵測車輛溫度,當隧道內發生火災,會立即啟動排風系統,讓濃煙不會停留在屬於半密閉空間的隧道裡,排風系統的氣流導引相當重要,之前白朗峰隧道的罹難者,多數是因濃煙窒息,另外則是警報與疏散指引,雪山隧道中每隔一段距離就會設置避難室,以燈光和語音指示隧道內的人員避難。



圖2 : 智慧交通系統可分為兩類-車輛與道路,車輛部份主要設備是車載電腦,透過車載電腦讓車輛達到智慧化目標。(Source: Richardvanhooijdonk)
圖2 : 智慧交通系統可分為兩類-車輛與道路,車輛部份主要設備是車載電腦,透過車載電腦讓車輛達到智慧化目標。(Source: Richardvanhooijdonk)

除了火災防護外,燈光控制也是長隧道應有的設計,隧道內的燈光應與隧道外的自然光線調和,例如白天時,進隧道處的燈光應該是由暗漸亮,出隧道時的燈光則剛好相反,而這些燈光亮度又需是隧道外的光線調整,避免駕駛因光線的忽然轉變瞬間出現夜盲現象,影響行車安全。


交通雲建立 應避免隱私疑慮

除了特殊道路管理外,台灣智慧交通最近常被提起的應該就是ETC自動收費系統,台灣的ETC系統從紅外線改為微波技術,造成不少風波,就國外發展過程來看,國道計程收費與微波技術的採用,這兩個方向都是正確的,尤其是微波技術,除收費外,還有助於交通雲架構中的資料庫建立,透過數量龐大的資料庫,將可讓建立起智慧交通系統中的ATIS子系統(Advanced Traveler Information Systems;先進用路人資訊系統),此一系統可使用路人在上路前就精準掌握所有道路資訊,再結合運算技術,計算出最佳化路徑。



圖3 : 道路上的智慧交通設計,過去的系統多為自動化與通訊技術結合,近期的技術是導入各式感測技術與海量資訊,並與自動化、資通訊技術結合。(Source:TRW)
圖3 : 道路上的智慧交通設計,過去的系統多為自動化與通訊技術結合,近期的技術是導入各式感測技術與海量資訊,並與自動化、資通訊技術結合。(Source:TRW)

不過交通雲的建立最近也引發出個資外洩疑慮,民眾在未經告知下,所有的行車資料包括路線、車籍等,都納入系統中,隱私權有被入侵的可能,要解決此一疑慮,系統應該設計為只擷取大量的車流資訊,除了車道收費外,避免紀錄單一車籍資訊,如此既可累積足夠數量的數據,且不會產生侵犯隱私權的疑慮。


觀察目前發展,可以發現智慧交通已大量導入物聯網、雲端運算等概念,這些概念都是現有技術的再次延伸應用,像是感測、自動化、通訊等,不過這些領域在技術面雖已成熟,但交通系統常需24小時運作,且其所處環境往往相當嚴苛,因此系統設計必須注意強固性與穩定性,以維持系統正常運作,不致因環境因素導致系統停擺,影響交通運作。


*刊頭來源:(Source:Siemens)


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