我國城市智能交通系統(tǒng)的發(fā)展

王維民

(圍場縣交通局地方道路管理站)

1 引 言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展,交通需求日益增加,交通問題在世界各國得到了普遍的重視。隨著交通擁堵問題的日益嚴重,智能交通系統(tǒng)(ITS)已成為未來全球道路交通的發(fā)展趨勢和現(xiàn)代化城市的先進標志。其研究的核心,是針對日益嚴重的交通需求和交通資源的壓力,采用信息技術、通信技術、計算機技術等,對傳統(tǒng)道路交通網(wǎng)絡進行深入的改造,以提高城市交通路網(wǎng)的使用效率,緩解城市交通問題并且減少不必要的損失。中國的智能交通建設起點低,目前越來越成為制約經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸,如何借鑒發(fā)達國家的智能交通發(fā)展經(jīng)驗,建設中國的智能交通體系成為中國從事交通事業(yè)研究人員的重要課題。

2 智能交通系統(tǒng)概念

智能交通系統(tǒng)是以緩和道路堵塞、減少交通事故、提供方便和舒適的交通行路為目的,將先進的信息技術、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術、電子傳感技術、控制技術及計算機技術等有效地集成運用于整個地面交通管理系統(tǒng)。它通過傳播實時的交通信息使出行者對即將面對的交通環(huán)境有足夠的了解,并據(jù)此作出正確選擇通過消除道路堵塞等交通隱患,建設良好的交通管制系統(tǒng),減輕對環(huán)境的污染通過對智能交叉路口和自動駕駛技術的開發(fā),提高行車安全,減少行駛時間。ITS不單指某種或幾種技術,更代表了一種全新的理論和思維方式。

3 國外發(fā)展智能交通發(fā)展

3.1 美國

美國是當今世界在開發(fā)領域發(fā)展最快的國家,美國交通系統(tǒng)的智能化研究始于 20世紀 60年代末,當時稱為電子線路導航系統(tǒng)(ERGS:ElectronicRouteGuidanceSystem),80年代中期加利福尼亞交通部研究的 PATHFINDER系統(tǒng)獲得成功,隨后美國在全國開展了智能化車輛—道路系統(tǒng)(IVHS:IntelligentVehicle—HighwaySystem)方面的研究;1990美國運輸部成立了智能化車輛道路系統(tǒng)(IVHS)組織;1991年美國國會過了“綜合地面運輸效率法案”,要發(fā)展經(jīng)濟上有效,環(huán)境上完善的國家級合地面運輸系統(tǒng),以提高客貨運輸效率。1992年,由美國運輸部和聯(lián)邦顧委員會和全國智能運輸協(xié)會聯(lián)合制定了“智能運輸系統(tǒng)”發(fā)展戰(zhàn)略計劃;1993年美國 DOT(運輸部)正式啟動了ITS體系結構開發(fā)計劃,目的是要發(fā)一個經(jīng)過詳細規(guī)劃的國家ITS體系結構,這一體系結構將指導 ITS產(chǎn)品和服務的配置,它將在保持地區(qū)特色和靈活性的同時為全國范圍內(nèi)的兼容與協(xié)調(diào)提供保證,并允許在產(chǎn)品和服務上展開自由、公平的競爭。1994年 ITSAmerica(IntelligentTransportationSocietyofAmeriea),其宗旨是協(xié)調(diào)加速美國先進運輸技術的發(fā)展,出版了智能運輸系統(tǒng)結構發(fā)展計劃的報告;1995年 3月美國運輸部正式出版公布了“國家智能運輸項目規(guī)劃”;1996年美國亞特蘭大市交通局利用已有的ITS技術成果,成功開發(fā)了 Olypic交通控制管理系統(tǒng),為 26屆奧運會提供了有效的服務。1995年 2月,美國開始開發(fā)統(tǒng)一的國家 ITS體系結構(NationalArchitecturefor ITS);1997年 1月運輸部公布了美國國家 ITS體系結構(第一版),經(jīng)過一年多的試用和維護;1998年 9月美國 DOT又公布了修訂后的國家 ITS體系結構(第二版)。根據(jù)ITSA-merica發(fā)布的消息,美國國家 ITS發(fā)展戰(zhàn)略計劃已經(jīng)完成。其主題為“運用智能運輸系統(tǒng)挽救生命、節(jié)省時間和金錢”。

圖 1 美國智能交通系統(tǒng)

3.2 日本

日本的智能交通研究開始于 1973年,以通產(chǎn)省為主開發(fā)的“汽車綜合(交通)控制系統(tǒng)”(CACS:ComprehensiveAutomobile(traffie)ControlSystem)被認為是日本最早的 ITS項目。日本的面積不大,但人口不少,目前有 1.26億人口,且80%的人住在城市;每天有 7000萬輛汽車在路上跑,每年有約 100萬人在交通事故中死亡或受傷,因交通堵塞導致的經(jīng)濟損失估計每年高 12兆億日元。日本政府一直試圖解決緊迫的交通問題,但通過增建新的道路網(wǎng)改善交通問題已不可能,為此,日本政府加速了智能交通的開發(fā)和建設。

日本 ITS研究的一個顯著特點就是政府有關各部門共同參與,密切合作,以保證在技術發(fā)展過程中沒有遺漏。日本將ITS的發(fā)展分為以下四個階段。

第一階段(2000年前后):ITS的初始發(fā)展階段,在這一階段,交通信息主要提供給己經(jīng)運行的VICS相關系統(tǒng),交通堵塞信息和最佳路線信息將提供給車載導航系統(tǒng),使駕駛員能夠減少出行時間并提高旅行的舒適性。

第二階段(2005年前后):通過逐步引入用戶服務的思想開始交通系統(tǒng)的革命,ITS將有關目的地的服務信息和公共交通信息直接提供給用戶。

第三階段(2010年前后):ITS將被推進到一個更高的水平,基礎設施,車載裝置,法律和社會系統(tǒng)將促使 ITS成為一個穩(wěn)固的社會系統(tǒng)。

第四階段(2010年之后):ITS的所有系統(tǒng)都已經(jīng)投入使用,ITS己經(jīng)進入到了一個成熟的時期。據(jù)介紹,日本智能公路的目標是到 2015年將道路交通事故減少 50%,同時有效地緩解交通擁堵,并減少對環(huán)境的污染。如果能得到持續(xù)的資金支持,智能公路系統(tǒng)完全能為 21世紀可能出現(xiàn)的各種交通問題提供一個新的和有力的解決措施。

圖 2 日本 ITS體系結構

3.3 歐洲

歐洲的 ITS研究開發(fā)是由官方(主要是歐盟)與民間并行進行的。同時,由于歐洲的大部分國家國土面積比較小,ITS的開發(fā)與應用是與歐盟的交通運輸一體化建設進程緊密聯(lián)系在一起的。1969年歐共體委員會就提出要在成員國之間開展交通控制電子技術的演示。自 1986年以來,西歐國家主要是在“歐洲高效安全交通系統(tǒng)計劃(PROMETHEUS)”和“保障車輛安全的歐洲道路基礎設施計劃(DRIVE)”兩大計劃指導下開展交通運輸信息化領域的研究、開發(fā)與應用。

英國在 ITS中花費數(shù)百萬英鎊為提高交通管理:其一,為減少擁擠路段上游排隊車輛的事故率,在 30%的高速公路上安裝“自動滯留警告系統(tǒng)”。其二,為減少交通干擾和交通事故,在高速公路上安裝監(jiān)控攝像機,使其對交通事故和車輛故障等事件有更快的反應。其三,為減少重要交叉口的延誤,安裝可變信號交通標志,用于提供路徑誘導。

德國趨向智能化與現(xiàn)代化的公共交通系統(tǒng)德國的公共交通極為發(fā)達,市內(nèi)交通主要是輕軌車和公共汽車,一些大城市還建有地鐵,出行十分快捷方便。柏林有世界上第一座紅綠燈,經(jīng)過上百年的發(fā)展,紅綠燈已成為一種準確、高效的交通綜合管理系統(tǒng)。交通信號體系將先進的信息技術、計算機技術、數(shù)據(jù)通信技術、傳感器技術、電子控制技術、自動控制理論、運籌學、人工智能等有效地綜合運用于整個交通服務、管理與控制,從而基本解決了道路交通擁擠問題。

4 我國智能交通發(fā)展

中國的智能交通研究開始于 20世紀 70年代中期至 80年代初,首先是在北京、天津、上海和廣州等大城市交通信號控制的研究與開發(fā),理論研究重點圍繞交通流理論、交通工程學、城市路口自動控制數(shù)學模型等工作展開。80年代中后期,我國開始了 ITS基礎性的研究和開發(fā)工作,包括優(yōu)化道路交通管理、交通信號采集、駕駛員考試系統(tǒng)、車輛動態(tài)識別等,北京、上海、天津引進了國外先進的交通控制系統(tǒng);90年代開始建設交通控制中心或交通指揮中心,并開展了駕駛員信號系統(tǒng)、城市交通管理的誘導技術等方面研究。目前我國己經(jīng)建立并且開始應用的智能運輸系統(tǒng)包括 10方面內(nèi)容。

圖 3 中國ITS體系結構

(1)交通控制系統(tǒng)具有對信號周期綠信和相位差實時優(yōu)化的功能不僅能夠適應不斷變化的交通量,以取得盡可能小的交通延遲,而且具有智能化的自學習功能。

(2)交通監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視突發(fā)交通事故使管理人員能夠及時處理交通事故、交通堵塞和記錄交通違章。

(3)交通管理系統(tǒng)利用網(wǎng)絡技術實現(xiàn)車輛檔案、駕駛員檔案、交通事故及交通違章的綜合管理,建立盜搶機動車信息庫、車輛與駕駛員信息庫,并實現(xiàn)信息共享。

(4)交通信息動態(tài)顯示系統(tǒng)利用交通控制系統(tǒng)和交通信息系統(tǒng),以及 122報警臺采集突發(fā)交通事件信息,通過道路交通顯示屏發(fā)放信息,引導道路使用者合理地參與交通。

(5)交通誘導系統(tǒng)利用交通廣播電臺或交通尋呼臺實時發(fā)送交通信息。

(6)交通運輸安全報警系統(tǒng)利用GPS/GIS等的功能,監(jiān)管長途客車安全運行,及時制止意外(犯罪、恐怖分子等)的發(fā)生。

(7)駕駛員考試系統(tǒng)利用激光技術、攝影檢測以及計算機信息技術自動記錄駕駛員的駕駛過程,實施場地考試自動監(jiān)測;利用檢測、信息技術自動記錄駕駛學員的道路行駛過程,實施道路考試自動監(jiān)測。

(8)交通事故快速勘查系統(tǒng)利用立體攝影、計算機信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g,對事故現(xiàn)場進行快速勘查、制圖和事故現(xiàn)場圖象的及時傳送,使指揮控制中心對交通事故進行實時處理和指揮。

(9)電子收費系統(tǒng)利用電子技術、計算機技術以及信息通訊技術,通過安裝在汽車上的電子標識卡與安裝在收費車道旁的讀寫收發(fā)器,通過微波或紅外進行快速的數(shù)據(jù)交換,實現(xiàn)車輛的不停車收費。

5 小 結

智能交通系統(tǒng)不僅僅是個物理系統(tǒng),更是一個有人參與的,與社會和經(jīng)濟密切相關的系統(tǒng)。因此,我國的智能交通系統(tǒng)的發(fā)展不僅僅要遵循技術和設備的發(fā)展規(guī)律,更要依據(jù)我國國情,開展我國國情相適應的、具有中國特色的智能交通系統(tǒng),努力提高基礎設施的數(shù)量和水平,協(xié)調(diào)發(fā)展基礎設施建設與智能交通,以便提高道路網(wǎng)通行效率,減輕環(huán)境污染和財政損失。

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