一、城市交通管理引入物聯網系統的必要性

隨著信息技術的不斷發(fā)展，交通也開始逐步向信息化、智能化過渡，智能交通系統(IntelligentTrafficSystems，ITS)應運而生。智能交通系統是通信、控制和信息技術在交通系統中集成應用的統稱，其產生的綜合效益主要體現為挽救生命，節(jié)省時間和費用，降低能耗以及改善環(huán)境。而物聯網的產生為智能交通系統提供了新的設計思路———交通物聯網系統。交通物聯網系統基于現有的互聯網技術，將整個物體系統構建成一個網絡，通過能力超強的云計算技術，對處在網絡內的機器設備、人員以及基礎設施實施有效的監(jiān)控管理。交通物聯網系統作為智能交通系統的一個分支，其要旨在于通過交通誘導以分散交通需求的方式來提高道路通行效率，實現城市交通狀況的改善。據此可以判定，交通物聯網系統已經成為未來城市公交系統、出行者服務系統、交通事故處理系統、高速公路智能系統管理所不可忽視的重要選項。

二、物聯網在我國城市交通管理中的應用現狀和特點

造成城市交通擁堵的主要原因在于私家車保有量的不斷飆升，道路建設無論如何也不可能趕上車輛增長的速度。現代“城市病”需要用現代化的技術和手段去治理，從國內外研究來看，物聯網在城市交通管理中的應用是研究的一個熱點，也得到了我國政府主管部門、汽車制造企業(yè)、高等院校和科研院所的廣泛關注。

(一)政府:物聯網應用于解決城市交通擁堵問題

在我國，物聯網涉及的RFID技術、云計算技術等關鍵技術還沒有取得突破，落后于國外發(fā)達國家。因此，國內目前可行的路徑是“應用拉動型”物聯網產業(yè)和技術發(fā)展模式，其中物聯網在城市交通管理中的應用是其重要領域。鑒于城市交通擁堵對市民的工作、生活產生了嚴重影響，已經有一線城市開始引入物聯網技術來解決城市交通管理中出現的問題。如北京市于2010年開始了“智能交通”項目建設，計劃在3年內，在主城區(qū)和部分高速公路大規(guī)模應用RFID技術，實現車輛電子注冊管理，將五環(huán)路內道路綜合覆蓋率提升至70%。基于此，交通指揮中心可以通過無線傳感技術實時顯示各路段交通流量、流速、占有率等數據，自動對出現的交通擁堵和交通事故等進行錄像和報警。此外，北京的交通智能系統還可以對機動車尾氣的污染數據進行遙測，對北京市空氣質量檢測提供幫助。上海市為了確保世博會期間交通暢通，把物聯網技術應用到世博會的交通監(jiān)管上，通過將視頻和傳感器技術相結合，控制煙霧、振動和加速度等元素，實時監(jiān)測車輛的車速、開關門、急剎車、碰撞、側翻、超速、偏離運營路線等情況。從政府主導的應用來看，目前的物聯網在交通管理中的應用，基本上是把RFID、IC卡、GPS和通信技術等結合起來，主要應用在城市路網的監(jiān)控上。這種做法已經在物流行業(yè)得到了廣泛的應用，技術已經成熟，但這種應用仍然屬于物聯網的初級階段。

(二)企業(yè):物聯網應用于汽車智能系統開發(fā)

在城市交通管理中，包括人、車、路、環(huán)境四個要素。在這四個要素中，企業(yè)比較看重車這個要素。汽車制造廠商將物聯網技術應用于汽車智能系統開發(fā)中，推動了車聯網技術的發(fā)展。目前，國外一些汽車制造商進入我國，把一些成熟的汽車智能系統安裝在汽車上，以實現汽車遠程定位、通訊和求助等功能。2009年，日本豐田引入了G-BOOK智能駕駛系統，它是依據豐田公司的會員信息構建會員公共建設信息服務系統，通過在車上安裝無線終端來為用戶提供互助信息服務。它的特色主要體現在數據通訊模塊(DCM)，一方面可以為用戶提供高速通訊、下載電影、音樂、電腦游戲等服務;另一方面，當信息通過“G-BOOK”傳輸到車載終端時，用戶可以獲得幾乎接近于人聲的語音信息。同年，通用汽車將ONSTAR系統裝在了凱迪拉克和別克等車型上。這一系統把全球衛(wèi)星定位系統(GPS)與無線通訊技術相結合，為用戶提供包括自動撞車報警、全球音控導航、道路求助以及遠程車輛解鎖等服務。可見，企業(yè)主導下的物聯網在交通管理中的應用發(fā)展較快，這得益于汽車制造商為爭奪未來市場而采取的技術研發(fā)。目前來看，企業(yè)主導下的物聯網在交通管理中的應用，主要是將物聯網技術運用到企業(yè)汽車制造中，通過為用戶提供智能化的安全服務和信息服務，滿足用戶的個性化需求。

(三)高等院校、科研機構:物聯網應用于城市交通管理的技術開發(fā)

高等院校、科研機構作為物聯網技術研究的主要機構，一直以來都在為物聯網應用于城市管理提供技術支撐。上海交通大學的TIG項目把物聯網技術應用在城市公共交通上，采集了上海市4000多輛出租車、公交車的實時信息，以研究城市公共交通的調度和管理問題。2009年底，中國工程院啟動了“物聯網及其在重要領域的應用”的重大咨詢項目，并在湖南大學舉辦了“物聯網在交通運輸領域的應用”高層咨詢會，以推動科研院所對物聯網在交通領域的應用研究。然而，高等院校、科研機構在研究城市交通管理中物聯網技術的應用時，存在一定問題:一是追求科研成果，會選擇那些能夠出科研成果的技術進行研究;二是追求經濟利益，會選擇經濟效益好的技術進行研究(主要是車載智能系統的開發(fā))。因此，這些研究是否具有價值，是否能夠轉化并具體應用于城市交通管理，需要時間和實踐來檢驗。

(四)物聯網在我國城市交通管理應用中所呈現的主要特點

物聯網在我國城市交通管理中已經得到了一定的應用，這些應用在不同利益主體上表現出不同的特點。

1．政府:主動盡責式

政府把物聯網應用于城市交通管理中，旨在解決城市交通擁堵問題。政府解決擁堵的方式是一種單邊的主動盡責式———主動采用物聯網技術，全力盡責，卻無力提升用戶的承接力，對于疏導交通起到的作用不是很明顯。這是因為，通過運用無線傳感技術和視頻技術對城市交通進行監(jiān)控，對擁擠路段進行疏導需要信息對稱性的通暢，由于城市交通主要受私家車的影響，而大量的私家車并沒有同步安裝接收系統，所以政府采集的交通擁堵信息不能及時準確地傳遞給每一個駕駛員，也就不能夠對其選擇行使道路起到誘導作用，從而導致政府建設的基于物聯網的城市交通管理系統無法充分發(fā)揮其緩解交通擁堵的能力。

2．汽車制造商:看重“買點”

就目前來看，具有智能系統的汽車大多是源于國外著名的大品牌高檔車輛。國外具有實力的汽車制造商把物聯網技術應用于高檔車輛，雖然瞄準了物聯網技術在中國的應用前景，但目前還旨在迎合用戶的消費偏好，以“智能化”噱頭增加產品買點，并沒有改善我國城市交通及管理現狀的利益驅動。由于其價格不菲，所針對的是有消費能力的固定客戶群，普通消費者一般都不會選擇這類車輛，汽車廠商也不會在普通車輛上安裝基于物聯網技術的汽車智能化系統，因此，安裝基于物聯網技術的汽車智能化系統服務的車輛較少，還不可能對緩解城市交通擁堵產生實質性的作用。

3．高等院校、科研機構偏重“研究”成果

高等院校、科研機構研發(fā)應用于城市交通管理的物聯網技術，旨在獲得科研成果，培養(yǎng)科研團隊，提升學術聲譽。必須承認，高等院校、科研機構的職責就是科研成果的研發(fā)，特別注重成果的理論性和學術性，雖然它們也強調理論研究與實際應用價值的結合，但由于自身沒有運用開發(fā)能力，科研成果轉化成實際應用必須經過一定的環(huán)節(jié)，需要一定的時間;更何況理論上的成果能不能轉化為實際應用，現實成功率并不高，而開發(fā)商承接科研成果轉化的動機來自于市場前景，這二者都充滿未知數。

三、物聯網在城市交通管理中應用的基礎框架

如前所述，物聯網技術在我國城市交通管理中有所采用，但從現階段我國城市交通管理中物聯網的應用現狀和特點可以看出，目前，我國城市交通管理中物聯網技術的應用非常零散，缺乏最基本的運用框架和城市交通誘導管理系統。這是基于物聯網技術的城市交通管理系統建設必須首先要解決的問題。

(一)城市交通管理的誘導與選擇策略

1．基于管理者角度的城市交通誘導策略

物聯網的技術與傳統的信息化建設思路截然不同，它是將物理設施和IT技術結合在一起，而不是傳統的分開模式。對于管理者而言，他們將某個區(qū)域道路網絡視為一個整體，目標就是要使得整個區(qū)域道路網絡的出行總成本最低，稱為系統最優(yōu)(SystemOptimization，SO)。

2．基于出行者角度分析出行路線的選擇策略

對于理性的出行者而言，他們在出行時往往會選擇能達到目的地的最優(yōu)路徑。換句話說，在能到達同一目的地的多條路徑中，他們會選走行時間最短的路徑，稱為用戶平衡最優(yōu)(UserEquilibrium，UE)。

3．SO和UE的矛盾及其化解策略

由于每一個出行者在出行前并不太清楚所選路徑上具體每條道路的流量，因此他們大多選擇意念最短路徑。這個意念最短路徑通常是距離最短的路徑，或者是最便利的路徑，或者是日常習慣出行的路徑。意念中的最短路徑可能忽略了道路流量增多所帶來的道路出行成本的增加，因此當大多數人都碰巧選擇了其意念中的最短路徑的某個路段a時，由于流量xa不斷增加，路段a的走行時間ta也隨著流量的增加而增加，路段的出行成本也因此增加，這樣就造成整個系統網絡出行成本的增加。可見，系統最優(yōu)(SO)和用戶最優(yōu)(UE)的最大矛盾點就在于信息的不完全對稱，化解策略就在于對每一位出行者都提供準確的實時路況信息。同時，管理者通過交通誘導，盡量讓出行者避開擁堵路段，使得每一個用戶能選擇實際的最短路徑而非意念最短路徑，道路網絡的出行總成本因此也能達到最優(yōu)。

(二)基于物聯網的城市交通誘導管理系統的構思

基于物聯網的城市交通誘導管理系統的總體設計構思包括如下幾個部分:(1)在城市的每條道路的入口和出口處利用地表淺層埋設技術，將道路電子標簽布置在路面上，每一個標簽唯一標識了道路的名稱(政府主導)。(2)在每一車輛的底盤上安裝車載RFID系統，該系統內部含有車輛電子標簽———該車輛唯一的標識性信息(汽車制造企業(yè)主導，政府補貼)。每當一輛車經過一個道路標簽的入口/出口處時，讀卡器和中間件自動讀取和傳輸道路的電子標簽和該車輛的電子標簽，并將這些信息傳輸到網絡數據庫中。(3)根據該道路的距離和通過的車輛讀取道路入口和出口標簽的時間差，計算出該路段車輛行駛的平均速度。(4)通過路況判別系統和交通分配系統確定需要誘導的車輛，將誘導信息通過車載ATIS系統及時發(fā)布給需要被誘導的出行者。出行者也可以實時訪問網絡數據庫，查看各個道路的路況信息，從而做出出行的最佳選擇。

四、政府在城市交通物聯網系統建設和運行中的定位

在現有城市交通路網情況下，建立一套基于物聯網的城市智能交通系統，通過對機動車輛出行的信息引導來解決我國目前城市交通擁堵問題，已成為各方面的共識，也取得了一定的進展。但物聯網在城市交通管理中的運用還沒有形成一個統領應用的組織框架，各種利益主體還沒有形成合力。在社會化高度發(fā)達的今天，幾乎所有事業(yè)的發(fā)展都離不開政府的主導作用。解決城市交通擁堵，就其本質而言是一項民生工程，政府責無旁貸。毋庸置疑，我國各級政府及其主管部門和交通參與者正在經歷著以交通堵塞為代表的現代“城市病”的折磨，改善交通現狀的愿望比以往任何時候都強烈，不僅交通參與者對政府寄予厚望，政府改善交通的意識也非常明確，投入力度不可謂不大。具體到基于物聯網的城市智能交通系統的建設和運行，由于其是集現代科技與管理于一身的新事物，在國際上都處于城市交通及其管理前沿，不僅需要政府主導，更需要政府在這一現代交通體系建設和運行中準確定位，協調各方面的利益關系，在交通物聯網系統的建設和運行中恪盡其職，步調一致，形成合力。

第一，政府及其主管部門應該在深入、全面把握城市交通現狀和發(fā)展趨勢的基礎上，整合各方面的智慧和力量，科學規(guī)劃基于物聯網的路網系統，制定出物聯網系統與城市立體交通網絡有機結合、精準匹配的現代化城市交通建設規(guī)劃。

第二，制定相關的產業(yè)政策，促進汽車制造產業(yè)、通訊企業(yè)、交通部門的協作統一。我國的汽車制造產業(yè)處于成長期，需要給予政策扶持，以推動汽車產業(yè)的發(fā)展，促進產業(yè)鏈的協調發(fā)展，而物聯網的自身特點決定其建設需要多個部門的協同配合。就目前來看，汽車制造企業(yè)之間，汽車制造企業(yè)與通訊、交通部門之間都存在各自為政、孤軍奮戰(zhàn)的狀態(tài)，汽車制造企業(yè)上下游之間還沒形成完成的產業(yè)鏈，汽車企業(yè)與通訊、交通部門之間缺乏信息共享。因此，應該圍繞物聯網應用這一發(fā)展契機，構建各部門間的協同工作機制，通過協商，制定統一的汽車生產標準，在汽車生產中安裝統一標準的車載RFID系統。

第三，以政府為主導，籌集建設資金。基于物聯網技術的城市交通管理系統的路面基礎設施建設工程，所需建設資金巨大，必須由政府及其城市建設與管理相關部門主導完成。對此，筆者的考慮是:我國的城市化和工業(yè)化進程中，基于30余年的經濟高增長和民間財力的日益雄厚，經過在市場經濟環(huán)境中長期歷練的政府，不僅具有較強的財政實力和強大的市場號召力，也搭建了較好的投融資平臺，掌握了各種現代投融資技巧，因此，以政府的力量和手段籌集交通物聯網系統建設資金并沒有太大困難。

第四，加強政策扶植，推動交通物聯網系統的發(fā)展。由于生產、安裝基于物聯網車載系統的汽車尚處于起步階段，技術開發(fā)和生產成本較高，因此，安裝有車載RFID系統、ATIS系統等的汽車會比普通汽車的價位要高。為了推動交通物聯網系統的健康發(fā)展，贏得市場，政府必須制定相應的財政扶植政策，要么將其生產納入高科技產品支持范疇，給予汽車制造商一定的財政支持，把基于物聯網技術的車載系統制造成本降下來;要么政府考慮使用該系統的公益性和正外部性，對購買和安裝基于物聯網技術汽車智能化系統的消費者給予財政補貼鼓勵，把購買者的消費成本降下來。當然，也可以根據不同情況，分別對汽車制造商和購買者給予鼓勵。對于高等院校、科研機構的關鍵科技攻關，政府不僅需要通過科研項目資金給予支持，還需要協調其與汽車制造商的利益關系，鼓勵汽車制造商與高等院校、科研機構合作開發(fā)基于物聯網的車載系統，促進科學技術的快速轉化，提升汽車制造商的技術水平和產品質量。

第五，制定嚴格的信息安全管理制度和個人隱私保護制度。由于基于物聯網技術的城市交通管理系統的運用，使城市交通工具具有移動性和無線通訊兩大特點，因此，它也集成了移動網和無線網兩大網絡安全問題。在信息收集、傳輸和收集各個環(huán)節(jié)，基于物聯網的城市交通工具都存在信息泄露、篡改、網絡攻擊等安全問題。此外，物聯網是把所有事物及其屬性連入互聯網中，個人的行蹤非常容易完全暴露，這兩者的矛盾是導致物聯網難以推廣的關鍵。這就需要在物聯網技術和個人隱私保護兩者之間找到一個平衡點，才能確保物聯網在城市交通管理中的普及。因此，應該建立嚴格的信息安全管理制度和個人隱私保護制度。

第六，網絡數據庫的建設需要政府城市交通管理部門、通訊企業(yè)、汽車制造企業(yè)協同完成，所涉及到的各類物聯網技術也需要汽車制造企業(yè)、通訊企業(yè)、科研院所和高等院校共同開發(fā)，突破關鍵技術難關。在這一過程中，需要政府協調多種利益關系，發(fā)揮財政政策的“潤滑劑”作用。此外，政府的交通管理和執(zhí)法部門還必須熟悉基于物聯網技術的汽車智能化系統的基本常識和運行規(guī)則，強化現代交通意識和知識宣傳，增強交通參與者的現代交通意識，盡可能地化解人車矛盾，確保物聯網技術在我國城市交通管理中的應用。

五、結論

總的來看，物聯網在我國城市交通管理中的應用尚處于起步階段。物聯網在城市交通管理中的應用，主要是國外汽車制造商在推動，這源于國外汽車制造商對未來中國汽車市場的積極判斷。在我國現階段，城市交通狀況惡化、物聯網關鍵技術落后，必須倡導以應用推動技術進步的發(fā)展思路，發(fā)揮政府強有力支持的體制優(yōu)勢，以解決城市交通擁堵為目標，準確定位政府在物聯網和城市交通管理中的作用，在政府主導和扶植下，集合政府、企業(yè)及研究機構的智慧，促進我國交通和汽車制造產業(yè)科技水平的快速提升，積極搭建由政府、企業(yè)、研究機構組成的城市交通管理物聯網應用框架，盡早實現物聯網技術在我國城市交通管理中的應用。

本文作者：葉? 單位：西南交通大學交通運輸與物流學院