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實踐教學體系的構建實踐教學是培養學生應用能力和創新能力的重要手段,基于交通工程專業本身的特點,在實施實踐教學的過程中必須樹立開放意識,以社會需求為導向,以實現人才培養目標為核心,構建完善的實踐性教學環節內容體系和三層次的實踐教學模式。
1.課程實驗為配合交通管理與控制的理論
教學而設置的課程實驗,目的是提高學生的學習興趣,解決該課程理論知識點枯燥難懂的問題。學院為該理論課增加了4學時的課程實驗,學生通過課程實驗來消化理論課堂上闡述的理論難點,順應建構主義學習理論的要求,把學習的主動權讓位于學生,教師主要通過組織、輔導和答疑,輔助學生進行相關的知識構建。課程實驗主要包括驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗三種類型。為了鞏固和加深學生對于特定理論知識點的理解程度所做的實驗是驗證性實驗;旨在循序漸進地強化學生的分析設計能力的是設計性實驗;綜合性實驗是貫穿課程始終的,增強了課程之間的關聯度。在本課程的課程實驗中,根據交通管理與控制課程的特點,分別針對交通管理和交通控制兩方面設置了一個綜合性實驗和一個驗證性實驗。綜合性實驗為交通管理方法的實踐應用,通過學習交通管理基礎知識,查閱相關資料,對校園附近道路與校園內進行實地調查研究和分析評價,提出合理化的管理建議,并進行交通管理規劃。驗證性實驗為交通信號控制的演示實驗,應用“智能交通信號控制模擬系統”實驗板,對不同路口,采用不同的控制參數,演示單點定時信號控制,分析、總結單點定時信號控制的基本內容和基本方法;同時應用該實驗板演示綠波控制,利用模擬系統了解區域信號控制系統的基本概況,分析、總結線控信號定時控制的協調方式與配時的設計方法,以及區域信號控制系統的基本概況。通過課程實驗充分激發興趣,調動學生的學習積極性。
2.課程設計
交通管理與控制課程設計是在學習交通管理與控制課程之后的下一個教學環節,它一方面要求學生通過設計獲得綜合運用所學知識進行交通控制設計的基本能力,另外為以后的畢業設計進行一次綜合訓練和準備。學生通過課程設計在以下方面獲得鍛煉:能熟練運用交通管理與控制課程中的基本理論和方法,正確地完成一個交通控制中的設計任務,解決調查、分析、參數的正確選取等問題;提高設計能力,學生通過一個交叉口控制系統的設計訓練,初步掌握交通控制定時信號的配時設計和計算;培養學生綜合運用所學理論去解決工程設計問題的能力,培養獨立思考、獨立探索和創新的能力。本課程安排了兩周的課程設計時間,通過實際調查對某路口和某條主干道,運用相應的配時方法進行單點配時和干線配時,使學生學會運用課程中所學的理論知識解決實際的工程問題。
3.科研素質訓練
在上述兩個層次實踐教學體系的基礎上,課堂上或平時生活中隨時向學生灌輸“學研結合”的重要性,提高大學生科研創新素質,大學生科研活動是培養和發揮大學生創新潛能的主要途徑。在“學研結合”提高學生科研素質和創新能力方面,學院的改革成果已經體現出來了。首先,學校及院系積極組織大學生科技創新項目和大學生創新創業基金項目,為培養學生的實踐能力和創新精神提供了展示的舞臺;其次,鼓勵學生結合課程所學積極申報大學生科研項目,在高檔次期刊上發表學術論文、撰寫研究總結報告;第三,讓學生有機會參與到教師們的研究中來,承擔相應的任務,全程跟進課題,提高大學生的科研能力;第四,大力支持學生參與交通科技大賽等各種級別的競賽活動,對在比賽中獲獎的學生給予獎勵,提高其就業競爭力。
二、實踐教學體系改革的預期目標及其成果
通過交通管理與控制課程實踐教學體系的構建,從教學計劃到實驗指導書、課程設計指導書、實習指導書等,從單個交通管理措施的實驗訓練到交通控制設計能力的拓展,一個全方位、立體化的實踐教學體系,可以為開設交通工程專業的院校在實踐教學方面起到極好的借鑒和指導作用,全面提升教學水平和教學效果,著力提高交通工程專業學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力,符合省級應用型本科試點專業建設的標準,從而達到提高學院應用型本科人才培養質量和辦學效益的目的。
三、結論
早期機場使用的監視雷達都運用ka波段(24GHz~35GHz),那個時期,這種雷達設備具有較高的分辨率,但因其覆蓋范圍太小,在惡劣的天氣條件下效果更差。所以,國際上多數國家管理部門與雷達生產商開始致力于雷達低頻性能的研究。現階段,世界范圍內使用較為廣泛的場面監視雷達主要有Ku波段和x波段兩種形式。x波段雷電設備運用開槽的波導天線,實際工作時處于單頻率狀況,設置的頻率為10GHz。Ku波段雷達設備實際工作時處于頻率分集狀態,運用的反射天線和專用電子設備工作,工作的頻率約為16GHz。根據雷達天線仰角波瓣圖可知,x波段開槽天線的主要特性為15°仰角波瓣圖。Ku波段反射器的天線當做監測雷達使用時是3°的仰角波瓣圖。從理論角度來說,運用銳仰角的波瓣圖能夠降低雨對雷達探測效果的影響。為了有效抑制雨點反射,使用圓極化方式必不可少。Ku波段運用圓極化方式,x波段運用線性極化方式,所以這種設置無法對雨點反射起到抑制效果。由方位波瓣圖可知,高分辨率雷達規定必須設計較窄的脈沖寬度(≤40ns)和方位天線波瓣(≤0.35°)。Ku波段的雷達系統,多運用半徑為4m的反射器天線獲取所有的性能。x波段雷達雖然應用領域比較廣,但因其波段分布比較廣泛這在一定程度增大干擾的風險,主要表現在靠近海岸的機場。
二、機場場面監視雷達的設計方案
1監視雷達的作用從國際民航組織的相關規定可知,機場場面設置監視雷達可以對機場活動區域進行檢測,同時也可以監視非活動區域,可以快速精確得出機場場面飛機和車輛運動清理。設置監視雷達可以幫助管制人員及時清楚的掌握場面車輛和飛機的靜止和運動狀況,可以判斷飛行跑道是否出現占用,必要時也能為飛行器、救援車輛等提供緊急情況的導航信息。
2基本組成機場場面監視雷達系統是由室外和室內兩個單元組成。室外單元主要有:天線、體現轉臺、饋線室外部分;室內單元主要劃分為:收發機柜、配電箱、綜合機柜、饋線室內部分等。除去天饋和伺服系統之外,其他系統都使用雙套熱備份。
3建設要點運用頻率分集、頻率捷變提升目標在雜波環境下的檢測概率和精度;運用圓極化有效改善雨雜波狀態下的檢測性能;運用寬帶線性調頻信號通過脈沖達到高距離向分辨力。使用非色散水平窄波束實現方位的高分辨率。同時,場面監視雷達的實際探測效果與雷達天線的高度有很大關系,相關經驗表明,天線的架設高度最合理的范圍是30~60米。過高或太低都會帶來不良影響。為了提升雷達的分辨率,場面監視雷達天線的最遠區域不能太大。雷達的分辨率由徑向分辨率和角分辨率組成。徑向分辨率主要與雷達設置的發射脈沖寬度有關,對角分辨率則受到信號波長及目標距離的影響,對角分辨率與波長成正比,與距離成反比例。通常狀況下,x波段的監視雷達在-3dB部位的天線波瓣會為2000米處的目標提供12.6m的精度。由此可知,場面監視雷達對重要監測區域的距離不要果園,一般不能超過1500m,從而保障最少達到15m的角精度。
4設計方案根據機場場面監視雷達系統的主要功能及技術選取機械掃描完成3600目標監視的目的。為了提升該系統的安全性、可靠性設置開關切換雙機冗余熱備份架構;從機場的實際情況設計的雷達監控可以劃分為監視、引導及控制、操作及顯示三個模塊。考慮到整個系統的完整性,對整個系統設置管理控制級(AUPERVISOR)就能達到維護、管理系統的目的。因某些特殊任務的需求,系統還設置了遠程顯示模塊。從技術的角度來說,監視模塊中配備雷達頭、收發機等處理單元,合理指引控制模塊和操作顯示模塊的各項操作。因雷達頭嚴重制約著系統的作用范圍、精度,根據長時間的調研,獲取以下比較準確的數據資料。下文是以x波段和ku波段的雷達從技術性能上展開比較。因ku波段的雷達其垂直波束俯角遠遠大于x波段雷達,可以得出ku波段的雷達具有良好的俯視角,能更好的覆蓋較近區域。對比兩者的波瓣寬度可知,ku波段的雷達定位精度明顯高于x波段雷達。因ku波段和x波段的雷達兩者的重量分別為762kg、1500kg,ku波段雷達比后者較輕,又因其尺寸也比x波段雷達小,這對正在建筑的站坪沒有太大的影響。綜合上述因素可知,ku波段雷達在關鍵技術性能方面明顯優于x波段雷達。
三、結論
(1)城市交通道路的建設和改造速度與城市的發展速度不匹配,不能滿足日益增長的城市人口和機動車數量,造成城市交通供給能力的嚴重不足,交通擁擠、交通堵塞現象日益嚴重。(2)城市道路的網絡不完善,道路功能不夠明確,道路監管力度不夠,道路路口的車輛通行能力嚴重不足,路網整體功能發揮不夠。(3)城市交通的混合特征非常明顯,行人、自行車、機動車、電動車等混合現象嚴重,而且機動車占用人行道、電動車在機動車道行駛等不能遵守交通規則的現象普遍,給道路交通的安全通行帶來壓力。(4)對交通流的信息誘導不足,沒有良好的信息平臺將道路信息有效快速的傳達給出行者,致使道路交通的路況通行狀況不平衡。(5)部分城市的公交使用不到位,公交不能全面的覆蓋城市,公交的不方面致使人們對公交的排斥情緒;很多地方的“公交優先”策略沒有有效的實施和保障,公交出行人口比例下降。
2.城市智能交通管理系統概述
2.1城市智能交通管理系統的概念
城市智能交通管理系統是在城市交通管理中應用先進的計算機技術、電子傳感技術、控制技術,在城市范圍內建立起的可以全面發揮作用的高效、實時、準確的交通運輸綜合管理系統。城市智能交通管理系統以改善交通環境質量、保障城市交通安全、提高能源利用率為目的,使城市交通運輸效率有效提高。
2.2城市智能交通管理系統體系
城市智能交通管理系統包括出行建議系統、監視道路狀況、支持交通管理等,由智能交通監控系統、電子警察系統、城市交通流誘導系統、突發事件響應系統、智能公交管理系統等5個子系統組成。
3.城市職能交通管理系統的設計原則
(1)智能交通管理系統的設計要符合國家和國家交通部的現行規范、政策、標準的要求。(2)管理系統的設計要充分的滿足城市交通安全保障和管理的需要,遵循整體規劃、分批實施、統一安排、逐個完善的設計原則。(3)系統的設計要有效的結合高技術、高科技、經濟性、實用性,實現系統在城市交通的合理運作。(4)以城市的交經濟現狀和交通狀況為設計基礎,要使網絡資源充分利用,保證直筒的高質量。(5)系統的設計時要考慮到系統的后續建設升級的空間,設計時要對城市建設、公共交通系統、交通服務進行綜合優化和協調。(6)系統要滿足擴容性和兼容性,設計規模要符合地區的交通狀況全部需求,采用的模塊化結構要以交通發展戰略為基準。
4.城市智能交通管理系統設計
4.1系統的總體結構
智能交通管理系統結構如下圖:
4.2各子系統的設計
4.2.1交通地理信息系統
交通地理信息系統是以計算機硬件系統為基礎,對交通信息和空間信息進行存儲、收集、處理、綜合分析、管理的系統,該子系統的核心是GIS,提供地理信息查詢服務的對象包括:GPS定位系統、綜合指揮、交通事故處理、信息綜合等。
4.2.2網絡信息通訊系統
網絡信息通信系統設在交通管理中心,通訊的傳輸介質以光纖為主,聯合交警大隊、路政部門、市區交通路口和干線、指揮控制中心,為視頻監控、辦公自動化、交通信號控制等多個系統提供基本的通信保障。
4.2.3綜合指揮中心系統
綜合指揮中心系統分為兩部分:指揮調度、信息監視和采集。指揮調度部分由指揮調度使用的操縱平臺和各種系統服務器組成,可以下達指令信息到各子系統;信息監視和采集部分可以呈現給指揮調度人員的圖像是由車輛定位、交通檢測器、信息綜合、地理信息等各系統的終端所采集的,這些可靠的數據信息是指揮調度員發送指令的根據。
4.2.4交通信息管理系統
交通信息管理系統由信息綜合服務系統和交通信息采集系統組成。信息綜合服務系統通過分析和加工采集的信息,為各個子系統提供服務,該系統提供交通信息的查詢服務,并方便市民出行的服務信息。
4.2.5辦公自動化系統
辦公自動化通過采用互聯網技術,把人的部分辦公業務轉化為設備辦公。該系統的功能包括:電子公告、電子郵件、公文管理、簽報管理、公眾訴求、政務信息采集和、網絡及手機短信催辦、網絡硬盤等,同時可以與檔案管理系統實現無縫對接。
4.2.6視頻監控系統
交通管理中心利用視頻檢測器的顯示設備實現對路口及主要道路的實時監控,可以獲取豐富直觀的道路交通信息,及時發現事故,為交通事故的檢測、處理、分析提供視頻保障。
4.2.7交通信號控制系統
交通信號控制系統通過網絡通信系統實現與交通管理中心的連接,根據路況的信息分析,制定合理的路況控制信號,使交通流的停止或通行合理有序,可以改善和疏導交通流。
4.2.8電子警察系統
電子警察系統由雷達測速超速拍攝系統、機動車闖紅燈抓拍系統、機動車閉路電視違章抓拍系統組成。
4.2.9122接處警系統
122接處警系統的指揮中心負責接收來自巡邏警車、報警電話、互聯網用戶的報警,利用GPS定位系統、無線集群等為距離事故地點最近的警力下達調度指令信息。
4.2.10電子車牌系統
電子車牌系統是利用射頻識別RFID技術把普通車牌和電子標簽結合,制作成電子車牌,實現對車輛的跟蹤、檢測和控制。(1)GPS定位系統。GPS定位系統是通過GIS地理信息系統和衛星定位,實現對裝備GPS車載設備的警車、出租車、公交車等車輛的調度和定位。(2)事故處理系統。事故處理系統對事故現場的車輛數據和相關信息通過便攜式電腦的高速數據圖形和運算處理功能進行處理,繪制出電子版交通事故現場比例圖和勘查筆錄,對事故進行處理。(3)快速公交管理系統。快速公交管理系統包括先進車輛調度、自動車輛定位、交通信號優先、實時運營信息等,提高快速公交的營運水平。
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